Monitorowanie lepkości w trybie inline w zastosowaniach atomizacyjnych
Atomizacja to proces polegający na rozbiciu cieczy na drobne kropelki, zwykle wykonywany…
Automatyzacja monitorowania krzepnięcia sera i krojenia z pomiarami lepkości w linii
- Konsystencja i konsystencja produktu mają ogromne znaczenie dla klienta - w produkcji lepkość jest skorelowanym parametrem zapewniającym spójność tekstury i odczucia produktu
- Dane gromadzone i przetwarzane przez Rheonics Wiskozymetry pomagają znacznie zmniejszyć zmienność, co prowadzi do większej retencji ciał stałych, a tym samym wyższych wydajności.
- Kinetyka jędrności i jędrność żelu mlecznego są wykreślane na żywo przed oczami serowarów, co umożliwia szybką analizę, szybką reakcję i ostatecznie zautomatyzowane cięcie żelu.
Spis treści
- Wprowadzenie
- Zastosowanie
- Lepkość jako kontrola jakości w monitorowaniu produkcji sera
- Wyzwania w monitorowaniu produkcji sera
- Rheonics Nasze rozwiązania
- Czujniki lepkości i gęstości
- Zintegrowane rozwiązanie RPS CoaguTrack
- Zalecana instalacja w zbiorniku na ser
- Najlepsze praktyki i zalecenia
Wprowadzenie
Ser jest podstawową dietą w wielu częściach świata. Konsumenci wysoko cenią smak i konsystencję. Dodatkową wagę tekstury stanowi misterny sposób, w jaki wchodzi ona w interakcję z jej wyższymi kolegami z drużyny: smakiem, aromatem i smakiem. Wraz ze wzrostem konkurencji rośnie nacisk na wydajność produkcji i jakość produktów, zastosowanie kontroli procesu do osiągnięcia tych celów staje się uniwersalne, co skutkuje takimi korzyściami jak poprawa jakości produktu, zmniejszenie ilości odpadów, zmniejszenie kosztów materiałów i energii, optymalizacja przetwarzania czas i większa elastyczność procesu.
Produkcja sera to wysoce znormalizowana procedura, podczas której mleko jest przekształcane w różne rodzaje sera poprzez enzymatyczną destabilizację białek kazeinowych w celu wytworzenia twarogu. Jednak skala tego procesu jest bardzo zróżnicowana w zależności od producenta. Ser może być wytwarzany w dużych komercyjnych zakładach mleczarskich w zbiornikach wypełniających całe pomieszczenie, kunsztownie wykonany w małych kadziach rzemieślniczych lub w dużym garnku w garażu mieszkalnym. Niezależnie od skali, dokładne określenie czasu krojenia jest niezwykle ważne zarówno dla jakości, jak i ilości produkowanego sera.
W przetwórstwie żywności nabiałowej jakość produktu końcowego w dużym stopniu zależy od użytego(-ych) surowca(-ów), rodzaju i właściwości użytych składników oraz zastosowanej metodologii i technologii przetwarzania. Surowce mogą się różnić ze względu na wahania sezonowe (tak jak w przypadku mleka). Szczególną zaletą jest stosowanie czujników, które określają dynamiczny stan procesu on-line iw czasie rzeczywistym.
Rysunek 1: Koagulatory cylindryczne do przetwarzania twarogu (Źródło – GEA)
Zastosowanie
Ser definiuje się jako świeży lub dojrzały produkt uzyskany przez koagulację mleka, a następnie oddzielenie fazy ciekłej i stałej tworzącej koagulat mleczny zwany odpowiednio serwatką i twarogiem. Twaróg jest dalej przetwarzany na ser. Tworzenie żelu mlecznego i krojenie żelu na ziarna twarogu w celu umożliwienia separacji serwatki to dwie główne operacje jednostkowe w produkcji sera. Pierwszym etapem tworzenia żelu jest destabilizacja koloidalnej miceli kazeiny poprzez chemiczną modyfikację ochronnej owłosionej powłoki k-kazeiny przez czynniki koagulujące. Drugi etap polega na agregacji zdestabilizowanych miceli kazeiny w celu utworzenia sieci żelowej. Dalsze sieciowanie miceli kazeinowych skutkuje powstaniem trwałego żelu.
W przypadku większości rodzajów serów separacja serwatki i twarogu nie odbywa się spontanicznie i wymaga pocięcia żelu na małe kostki (ziarna twarogu). Ta operacja zwiększa stosunek powierzchni żelu do objętości, umożliwiając ucieczkę serwatki, podczas gdy ziarna twarogu kurczą się.
Stopień retencji suchej masy mleka w twarogu w dużej mierze zależy od sztywności cięcia żelu. Wskaźnik retencji ciał stałych lub „wydajność kadzi”, w przeciwieństwie do ogólnej wydajności sera, w szczególności mierzy wydajność etapu koagulacji i przedstawia wydajność etapów koagulacji i krojenia w żelu w celu przekształcenia mleka w skrzep serowy.
Monitorowanie krzepnięcia
Proces koagulacji mleka, w szczególności podczas produkcji sera, cieszy się dużym zainteresowaniem. Oszacowanie twardości skrzepu w czasie rzeczywistym i przewidywanie czasu krojenia są niezbędne do kontroli koagulacji mleka podczas produkcji sera. Zmiany składu mleka i warunków koagulacji wywierają istotny wpływ na twardość skrzepu, a tym samym na czas krojenia.
Mniejsze fabryki charakteryzują się zazwyczaj bardziej elastycznymi harmonogramami produkcji, co pozwala na zwiększenie zmienności czasu trwania procesów koagulacji. Z kolei duże fabryki są silnie zautomatyzowane, a schematy produkcji perfekcyjnie zaprogramowane, co często uniemożliwia skrócenie czasu produkcji. W celu kontroli procesu stosują standaryzację mleka. Niestety, zawsze istnieje ryzyko zmian warunków przetwarzania i błędów ludzkich, które mogą prowadzić do znacznych strat ekonomicznych w wyniku procesu produkcji na dużą skalę.
Czujnik wbudowany w linię produkcyjną monitorujący proces koagulacji i twardości twarogu mógłby dostarczać informacji w czasie rzeczywistym, dzięki którym operatorzy mogliby podejmować odpowiednie kroki w celu zminimalizowania utraty tłuszczu i drobnych cząstek.
Co to jest „czas cięcia” i dlaczego cięcie jest tak ważne?
W serownictwie koagulat należy pociąć, gdy stanie się wystarczająco twardy, aby utworzyć odrębne cząstki, które wydalają serwatkę bez fragmentacji. Z tego powodu moment krojenia twarogu następuje nieco później niż punkt żelowania. Wiąże się to z koniecznością pomiaru jędrności żelu w trakcie jego tworzenia i aż do momentu, w którym jest on gotowy do syneryzacji.
Koagulacja jest zakończona, gdy z zagregowanych białek utworzy się zwarty żel. Ten moment znany jest jako „czas cięcia” lub etap, w którym żel musi zostać przecięty, aby oddzielić skrzep od płynnej serwatki. Po przecięciu żel ulega synerezie – procesowi, w którym uwalniane są płynne białka serwatkowe. Po zakończeniu synerezy produktem końcowym są cząstki skrzepu zawieszone w płynnej serwatce.
Wybór czasu cięcia (CT) zależy od właściwości reologicznych i mikrostrukturalnych żeli, takich jak jędrność skrzepu i zdolność do przegrupowania, które z kolei zależą od czynników krzepnięcia, składu mleka i obróbki wstępnej mleka.
Z tego powodu dobór CT ma duży wpływ na wilgotność, wydajność i jakość sera oraz utratę tłuszczu serwatkowego. Prędkość cięcia i mieszania może również wywierać znaczący wpływ na wielkość cząstek twarogu i/lub utratę tłuszczu do serwatki podczas odsączania. Przy stałych prędkościach cięcia i mieszania, zbyt wczesne cięcie żelu wzmacnia mechaniczny wpływ operacji cięcia i mieszania na ziarna twarogu, co zwiększa ilość drobnych cząstek twarogu i utratę tłuszczu serwatkowego, zmniejszając wydajność sera.
Natomiast opóźnienie procesu krojenia (CT) ma tendencję do wywierania odwrotnego efektu na wydajność sera. Jednak nadmierne opóźnienie w krojeniu powoduje również powstanie zbyt twardego żelu, który nie może się zapaść, co zwiększa wilgotność skrzepu. Nadmierna wilgotność powoduje „pozorny” wzrost wydajności i może zaburzyć proces dojrzewania, pogarszając jakość sera. Wpływ ekonomiczny wadliwej selekcji CT na wydajność i jakość sera nie został dokładnie udokumentowany.
Rysunek 2: Metody przewidywania czasu cięcia w produkcji sera, M Castillo (2006)
Niezależnie od wielkości producenta i rodzaju sera, etap cięcia żelu mlecznego jest prawdopodobnie najmniej kontrolowanym etapem w procesie produkcji sera, a znaczna część całkowitej wydajności sera zależy od tego krytycznego etapu. Serowarzy potrzebują urządzenia do dokładnych i bieżących pomiarów twardości koagulującego mleka, aby móc podjąć właściwą decyzję we właściwym momencie. Wczesne techniki polegały na poruszaniu tłokami lub przeponami, które wykrywały opór skrzepu wobec ruchu. Jednak te miały tę wadę, że ruch miał tendencję do rozrywania żelu w trakcie jego formowania, zakłócając tym samym pomiar elastyczności żelu. Chociaż takie urządzenia okazały się bardzo przydatne w badaniach nad serowarstwem, ich zastosowanie ograniczało się do prac laboratoryjnych ze względu na ich rozmiar, trudności z integracją i ingerencję w kadź serowarską.
W praktyce żel jest zazwyczaj krojony po upływie określonego czasu reakcji lub według uznania operatora, opartego na subiektywnej ocenie tekstury i wizualnych właściwości żelu. Jest to bardzo powszechna praktyka, ale jej niezawodność jest wątpliwa, ponieważ istnieje wiele czynników, które mogą wpływać na twardość twarogu i mikrostrukturę żelu, wpływając na optymalny czas krojenia.
Wielu producentów sera ucieka się do palpacji palpacyjnej, techniki o znanych wadach, takich jak brak możliwości przeprowadzenia testu w czasie rzeczywistym i niedobór doświadczonych serowarów. Metoda ta jest również subiektywna i nieilościowa. Powyższa metoda pozostawia jednak duży margines zmienności, zależny od osądu osoby przeprowadzającej test. Wraz z rozwojem przemysłu mleczarskiego i rozpoczęciem produkcji sera w większych zakładach produkcyjnych, stało się oczywiste, że należy opracować bardziej naukową i znormalizowaną metodę określania czasu krojenia.
Inną możliwością jest krojenie skrzepu na podstawie kontroli empirycznej. Serowarzy mogą dobrać czas krojenia z zadziwiającą powtarzalnością, bazując na doświadczeniu, ale z pewnością nie da się go zoptymalizować metodą kontroli empirycznej.
Większość systemów nieniszczących mierzy zmiany przewodności elektrycznej określonych właściwości fizycznych, takich jak prąd elektryczny, ciepło, ultradźwięki czy promieniowanie elektromagnetyczne. Przewodność elektryczna wzrasta o 0.5–1% podczas koagulacji mleka, ale ta technika monitorowania ma pewne istotne ograniczenia, takie jak wysoki współczynnik temperaturowy przewodności i możliwość interferencji między pierwotnymi elektrolitami mleka a pomiarem. Czujnik przewodności cieplnej wykrywa zmiany w konwekcyjnym przenoszeniu ciepła z „gorącego drutu” do otaczającego mleka, spowodowane zmianami lepkości podczas koagulacji.
Wykazano, że czujnik z gorącym drutem bardzo dokładnie mierzy punkt żelowania, ale nie był tak dokładny w przewidywaniu punktu cięcia twarogu. Lepkość rośnie wykładniczo między początkiem agregacji a początkiem widocznej koagulacji, co sprawia, że gorący drut nie nadaje się do pomiaru sztywności żelu. Gorący drut nie nadaje się do zmiennego środowiska białkowego, ponieważ białko ma duży wpływ na tempo twardnienia twarogu, ale tylko niewielki na czas, w którym zaczyna się formować żel, a właśnie ten czas mierzy gorący drut.
Brak rygorystycznej charakterystyki CT i częste zmiany w zawartości białka w mleku zmuszają nowoczesne serowarnie do standaryzacji zawartości białka w mleku, aby kontrolować koagulację, twardnienie żelu, synerezę skrzepu, wydajność sera i jakość produktu. W ciągu ponad siedmiu dekad zaproponowano wiele różnych technik monitorowania koagulacji mleka i twardnienia skrzepu, co wyraźnie pokazuje, że tradycyjne metody nie w pełni zaspokajają przemysłowe wymagania dotyczące selekcji CT.
Oddziaływanie cząstek światła z cząsteczkami materii, po którym cząstki światła mogą zmienić kierunek lub doświadczyć częściowej utraty lub wzrostu energii, jest znane jako „rozproszenie światła”. Intensywność ta może się zmieniać w zależności od materiałów, z którymi światło oddziałuje, dlatego interpretacja rozproszenia światła ma wiele zastosowań. Jednym z nich jest proces produkcji sera, gdzie opracowano kilka metod optycznych do monitorowania koagulacji i przewidywania czasu krojenia niektórych serów. Światło rozprasza się we wszystkich kierunkach na miceli, dlatego absorpcja przez białko jest niewielka.
W przypadku monitorowania krzepnięcia lub przewidywania czasu cięcia za pomocą rozpraszania światła, w grę wchodzi kilka różnych czynników. Po pierwsze, jak wspomniano powyżej, światło rozprasza się na micelach w mleku we wszystkich kierunkach. Jednak w procesie produkcji sera, po dodaniu enzymu, micele zaczynają denaturować i agregować. Rozpraszanie światła na zdenaturowanych micelach jest znacznie intensywniejsze. Dlatego tę właściwość oddziaływania światła można wykorzystać do ilościowego określenia twardości skrzepu.
Ponieważ czas cięcia jest dobierany na podstawie modelu, zawsze występuje pewna rozbieżność między rzeczywistym a przewidywanym czasem cięcia. Podczas wprowadzania zmian w składzie i składnikach, zawsze może pojawić się potrzeba stworzenia nowego, lepiej dopasowanego modelu, aby uzyskać wiarygodne prognozy, ponieważ ta metoda nie jest bezpośrednia.
Korelacja między parametrami musi zostać wygenerowana na podstawie profilu odbicia rozproszonego i czasu cięcia, aby opracować algorytm prognozowania czasu cięcia. Metody pośrednie zawsze będą obarczone błędem pomiaru.
Lepkość jako kontrola jakości w monitorowaniu produkcji sera
Największy wpływ na proces wytwarzania sera mają właściwości mleka, które jest wykorzystywane w procesie. W szczególności białka mleka są bardzo ważne dla jakości sera, którego wynik w dużym stopniu zależy od struktury i interakcji tych białek. Zmiany w składzie mleka mogą w różny sposób wpływać na smak i konsystencję sera. W tym celu skład mleka w procesie produkcji sera jest wysoce standaryzowany, aby osiągnąć jednolite proporcje tłuszczu do białka w zależności od konkretnego pożądanego rodzaju mleka.
Wpływ sezonowości mleka był zakłócany przez inne niekontrolowane zmienne (obróbka cieplna, temperatura, pH i rodzaj podpuszczki). Pokazuje to wartość pomiaru on-line, ponieważ nie było możliwe przewidzenie jędrności skrzepu w sytuacji komercyjnego wytwarzania sera na podstawie pomiarów offline ze względu na interaktywne efekty tak wielu zmiennych.
Pomiary procesu inline dla ciągłej produkcji w celu zwiększenia wydajności, bezpieczeństwa i produktywności
W miarę jak produkcja sera stawała się coraz bardziej zmechanizowana, a kwestie bezpieczeństwa żywności stały się bardziej krytyczne, komercyjna fabryka sera zaczęła działać wokół szeregu zamkniętych kadzi, z mniejszymi możliwościami dla serowara na ręczną ocenę siły żelowania. Skala działania nowoczesnych zakładów, w połączeniu z ciągle rosnącymi wymaganiami w zakresie kontroli jakości, spowodowała zainteresowanie systemami monitorującymi powstawanie twarogu on-line. Ponadto jednoczesna praca zestawu kadzi serowych wymaga cyklu czasowego, w którym wszystkie kadzie są kolejno napełniane i opróżniane, aby wspomagać dość ciągły przepływ mleka z instalacji pobierającej/pasteryzującej. Dlatego wysoce pożądane jest urządzenie online do pomiaru tworzenia się twarogu, ale musiałoby być nieinwazyjne i możliwe do czyszczenia na miejscu. Dwa kluczowe powody, dla których pomiary procesu inline mogą być niezwykle cenne:
- Produkcja ciągła: Aby wspierać zmechanizowane procesy w przemyśle i móc łatwo skalować procesy produkcyjne, producenci sera potrzebują niezawodnej aparatury pomiarowej, zapewniającej im wgląd w czasie rzeczywistym, co pozwala im na szybką adaptację. Automatyzacja działań korygujących i ograniczenie konieczności ręcznych interwencji podnosi standardy bezpieczeństwa i zwiększa niezawodność operacji.
- Standardy bezpieczeństwa i higieny przetwarzania żywności: Istnieje pilna potrzeba odejścia od pomiarów ręcznych, które mogą naruszać normy prawne i oczekiwania klientów w zakresie higieny. Urządzenia pomiarowe inline muszą być wyposażone w higieniczne przyłącza procesowe, łatwe do czyszczenia i kompatybilne z systemami CIP/SIP.
Rysunek 3: Przemysłowe zbiorniki serowarskie (źródło – TetraPak)
Wiskozymetr inline do pomiaru czasu cięcia
Typowe procesy produkcyjne związane z przetwórstwem mleka, takie jak cykle termiczne i operacje mechaniczne (mieszanie, filtracja, ugniatanie, kompresja itp.), mogą znacząco zmieniać właściwości reologiczne, a tym samym właściwości produktu końcowego. Aby kontrolować proces produkcyjny, należy najpierw zidentyfikować i zmierzyć jakość lub parametr charakteryzujący jego aktualny stan. Lepkość jest kluczową właściwością fizyczną koagulującego mleka, która pozwala na głębszy wgląd w to, co dokładnie dzieje się na poziomie molekularnym, co często dość dobrze charakteryzuje stan procesu, niezależnie od tego, czy występuje samodzielnie, czy w połączeniu z innymi właściwościami fizycznymi i chemicznymi.
W porównaniu z innymi pomiarami online, takimi jak pomiary z użyciem gorącego drutu i metody optyczne, charakteryzacja lepkości jest metodą bezpośrednią – nie wymaga polegania na modelach predykcyjnych ani szacunkach. Wiskozymetr inline, o niewielkich rozmiarach, jest łatwy w instalacji, zgodny z normami higienicznymi i łatwo integruje się z przemysłowym systemem PLC, co stanowi istotną wartość dla producentów nabiału, umożliwiając im precyzyjne określanie czasu krojenia sera.
Znacznie więcej niż tylko określenie czasu na skrócenie czasu dla producentów sera
Produkowany ser musi charakteryzować się niezmiennie wysoką jakością, spełniającą rygorystyczne wymagania, z surowców, które mogą różnić się składem lub właściwościami fizycznymi. Konsument oczekuje, że produkt będzie miał odpowiednią i spójną konsystencję – cechę, na którą wpływa lepkość.
Podsumowując, pomiar i kontrola lepkości w trybie on-line mogą stanowić skuteczny i korzystny sposób kontroli procesu w produkcji sera, wykorzystując następujące główne metody:
- Wykrywanie końca procesu mieszania, homogenizacji i koagulacji: W procesie koagulacji, charakterystyka lepkości jest przydatna do określenia stabilności i punktu końcowego. Podczas homogenizacji, formulacja będzie ulegać znacznemu wzrostowi lepkości wraz ze zmniejszaniem się wielkości kropli. Wielkość tego wzrostu będzie zatem dobrym wskaźnikiem jakości emulsji. Monitorowanie lepkości online umożliwia ręczną lub automatyczną regulację intensywności mieszania, prędkości obrotowej i innych zmiennych procesowych, w zależności od warunków.
- Lepsze zarządzanie składnikami i obchodzenie się z nimi: Stężenie silnie koreluje z lepkością, dlatego informacje o lepkości można skutecznie wykorzystać do przewidywania lub weryfikacji
Z tych powodów pomiar lepkości uzyskany za pomocą wiskozymetru wbudowanego może zapewnić doskonały punkt odniesienia dla kontroli jakości i zapewnić QA / QC procesu i produktu końcowego.
Wyzwania w monitorowaniu produkcji sera
Inżynierowie i operatorzy zakładów przetwórstwa mleczarskiego zdają sobie sprawę z potrzeby wykonywania pomiarów lepkości i podejmowania odpowiednich działań korygujących w celu zapewnienia wysokiej jakości i spójnej reologii produktu. Jednak wykonywanie tych pomiarów przez lata stanowiło dla nich wyzwanie.
Próbki pobierania offline są po prostu zawodne i nie nadają się do przemysłu mleczarskiego
Monitorowanie lepkości cieczy w procesie często oznacza pobranie próbki cieczy ze zbiornika lub rurociągu i dostarczenie jej do laboratorium, gdzie jej właściwości reologiczne są mierzone za pomocą laboratoryjnego wiskozymetru lub reometru. Na podstawie wyników operator procesu musi zostać poinformowany, czy ciecz ma pożądaną lepkość, czy też, jeśli konieczne jest podjęcie dalszych działań, należy wykonać nowe pomiary po interwencji. System ten nazywany jest sterowaniem off-line lub ręcznym i ma kilka oczywistych wad – jest czasochłonny i często niedokładny, nawet dla doświadczonych operatorów. Najczęściej wyniki są dostępne zbyt późno, aby uratować partię.
Alternatywą jest zastosowanie wiskozymetru liniowego, który będzie stale monitorował lepkość cieczy procesowej w trakcie całego procesu. Urządzenie to generuje sygnał wyjściowy, który, jeśli zostanie wyświetlony, dostarcza operatorowi informacji niezbędnych do sterowania procesem. Alternatywnie, wyjścia wiskozymetru są podłączone do sterownika PLC (Programmable Logic Controller) / DCS (Digital Control System) w celu automatycznego sterowania procesem.
Problemy z konwencjonalnymi lepkościomierzami do montażu w linii
Tradycyjne wiskozymetry napotykają problemy związane z przepływem cieczy w instalacjach rurociągowych i mieszających w zbiornikach. Generalnie wiskozymetry nie działają prawidłowo w przepływie turbulentnym. Przyrządy rotacyjne działają tylko do pewnego maksymalnego natężenia przepływu. W przypadku wiskozymetrów ze spadkiem ciśnienia przepływ musi być kontrolowany. Problemów związanych z przepływem można uniknąć, instalując wiskozymetr on-line i dostosowując przepływ próbki do parametrów przyrządu. Czas reakcji przyrządu może być powiązany z warunkami przepływu, ponieważ do skutecznej kontroli wymagana jest odpowiednia częstotliwość wymiany próbki. W przypadku instalacji w zbiorniku pożądane jest umieszczenie przyrządu w miejscu, w którym przepływ cieczy odzwierciedla ogólny stan cieczy procesowej, a także unikanie „martwych stref”. Przyrządy używane w środowisku procesowym muszą być wytrzymałe i odporne na wszelkie materiały korozyjne, z którymi mogą się zetknąć, zwłaszcza podczas czyszczenia.
RheonicsRozwiązania do monitorowania koagulacji w produkcji sera
W ciągłym przetwórstwie żywności, takim jak produkcja sera, pomiary w czasie rzeczywistym i w linii produkcyjnej są niezbędne do precyzyjnej kontroli procesu. Dzięki ciągłemu pomiarowi warunków procesu producenci mogą optymalizować wydajność, poprawiać spójność produktu i redukować straty.
Aby działać skutecznie w tego typu środowiskach przemysłowych, czujniki muszą bezproblemowo integrować się z systemami sterowania, zapewniać stabilne pomiary przy zmiennych warunkach przepływu i otoczenia oraz zachowywać higieniczną, niezawodną pracę pomimo upływu czasu i zmian temperatury.
RheonicsCzujniki inline zostały zaprojektowane tak, aby sprostać tym wymaganiom – umożliwiając wyższy poziom automatyzacji i wspierając cyfrową transformację w produkcji mleczarskiej. Dzięki wiarygodnym danym procesowym inżynierowie zakładów mogą wdrażać konserwację predykcyjną, zwiększać wydajność operacyjną oraz zapewniać stałą jakość produktu, wydajność i wydajność.
Mierniki lepkości i gęstości
- In-line Lepkość pomiary: Rheonics" SRV Czujnik zapewnia ciągły, w czasie rzeczywistym, szeroki zakres pomiaru lepkości w każdych warunkach procesowych. Wykrywa nawet niewielkie zmiany konsystencji płynu, umożliwiając precyzyjny monitoring w całym procesie produkcji.
- In-line Lepkość i gęstość pomiary: Rheonics" SRD to urządzenie do jednoczesnego pomiaru gęstości i lepkości w trybie in-line. Jeśli pomiar gęstości jest istotny dla Twojej działalności, SRD to najlepszy czujnik, który spełni Twoje potrzeby, oferując możliwości operacyjne podobne do SRV, a także dokładne pomiary gęstości.
W procesie produkcji sera lepkość bezpośrednio koreluje z twardością twarogu. Rheonics Czujniki SRV i SRD umożliwiają monitorowanie w czasie rzeczywistym rozwoju jędrności podczas koagulacji, co pozwala na precyzyjne wykrycie optymalnego punktu cięcia i poprawę ogólnej wydajności i konsystencji.
Zalety
Rheonics Czujniki oparte są na opatentowanej technologii Balanced Torsional Resonator (BTR), która oferuje szereg zalet:
- Kompaktowa i lekka konstrukcja
- Wysoka odporność na drgania zewnętrzne
- Prosta instalacja (OEM lub modernizacja)
- Nie wymaga konserwacji ani ponownej kalibracji
- Brak materiałów eksploatacyjnych i ruchomych części
- Stała dokładność niezależnie od pozycji instalacji
- Higieniczna konstrukcja zgodna z procesami czyszczenia CIP/SIP
Cechy te zapewniają wysoką dokładność pomiarów i wyjątkowo niskie koszty eksploatacji w całym okresie użytkowania.
Wszystkie produkty Rheonics Sondy typu SR zostały zaprojektowane z myślą o higienicznej konstrukcji, dzięki czemu nadają się do zastosowań sanitarnych. W razie potrzeby dostępne są certyfikaty takie jak 3-A i EHEDG. Więcej informacji można znaleźć na stronie Rheonics instalacja higieniczno-sanitarna.
Rysunek 4: Dostępne certyfikaty higieniczne dla Rheonics Czujniki
Systemy zintegrowane RPS CoaguTrack
Rheonics CoaguTrack RPS to kompletne rozwiązanie do monitorowania kinetyki krzepnięcia i jędrności. System łączy czujniki inline z oprogramowaniem przemysłowym i integracją sterowania, aby śledzić:
- Szybkość krzepnięcia
- Rozwój jędrności
- Zachowanie temperatury
System automatycznie sygnalizuje optymalny punkt cięcia na podstawie predefiniowanych parametrów receptury. Gwarantuje to maksymalną retencję suchej masy mlecznej i stałą jakość produktu.
CoaguTrack można je zintegrować bezpośrednio z systemami automatyzacji zakładu lub obsługiwać za pomocą lokalnego panelu sterowania, co umożliwia zarówno zautomatyzowane, jak i wspomagane przez operatora przepływy pracy.
Rysunek 5: Przegląd Rheonics RPS CoaguTrack Wdrożono w produkcji sera
Instalacja czujnika
Rheonics Czujniki są zazwyczaj instalowane bezpośrednio w zbiorniku serowarskim w celu monitorowania w czasie rzeczywistym. Taka konfiguracja liniowa eliminuje potrzebę stosowania systemów obejściowych i zapewnia stabilne i dokładne pomiary niezależnie od warunków przepływu i drgań.
Do monitorowania krzepnięcia sera, Rheonics Sondy czujnikowe SRV i SRD są instalowane bezpośrednio w zbiorniku serowarskim, aby wykonywać pomiary lepkości (twardości) i gęstości w czasie rzeczywistym. Nie jest wymagany przewód obejściowy: czujnik można zanurzyć w linii; natężenie przepływu i wibracje nie wpływają na stabilność i dokładność pomiaru. Optymalizacja wydajności mieszania poprzez zapewnienie powtarzalnych, kolejnych i spójnych testów płynu.
Sugerowane warianty sondy czujnika
Do tego zastosowania zalecane są następujące warianty sond. Posiadają one certyfikaty 3-A i EHEDG. Aby zapewnić pełną higienę instalacji, należy postępować zgodnie z poniższymi instrukcjami. Podręcznik EHEDG i zalecenia podane poniżej.
-
Wariant X1-12G: Gwintowane przyłącze G1/2”, idealne do instalacji płaskich z minimalną ilością lub brakiem stref martwych. Zalecane do stosowania z akcesoriami HAW-12G-OTK i PLG-12G, odpowiednio z wtyczką weldolet i zatyczką bling plug. Zaletą tego rozwiązania jest eliminacja stref martwych, ponieważ tworzy instalację płaską.
Rysunek 6: Licznik gęstości i lepkości SRV i SRD X1-12G z gwintem G1/2″
-
Tri-Clamp połączenie (dostępne rozmiary 1.5” i większe), szeroko stosowane w zastosowaniach higienicznych
Rysunek 7: Licznik gęstości i lepkości SRV i SRD X3-15T Tri-Clamp 1.5 "
-
Dodatkowe warianty: Dostępne są kołnierze Varinline i inne higieniczne przyłącza procesowe. Dostępne są również długie sondy zanurzeniowe (wariant X5).
Aby pomiary były dokładne, czujniki SRV i SRD muszą spełniać następujące wymagania:
- Całkowicie zanurzony w płynie procesowym
- Bez osadów i przeszkód w obszarze wykrywania
Rysunek 8: Rheonics Obszary wykrywania SRV i SRD
Dodatkowe wymagania dla SRD
- Utrzymuje stabilność termiczną, gdy gradient temperatury przekracza 15°C. Zobacz więcej.
- Wyrównaj końcówkę czujnika z kierunkiem przepływu, odpowiednim do montażu w rurach. Zobacz więcej.
Montaż w kadzi serowej
Na dnie lub ścianie kadzi
Do montażu w kotle serowarskim, Rheonics Sondy muszą być wsunięte na tyle głęboko, aby obszar pomiarowy był zanurzony w badanym płynie. Zazwyczaj osiąga się to za pomocą portów spawanych. W zastosowaniach higienicznych, Rheonics oferuje akcesoria weldolet do gwintów G 1/2” i Tri-Clamp Przyłącza procesowe. Te złącza spawalnicze mają zmniejszoną wysokość, co minimalizuje lub całkowicie eliminuje martwe strefy w instalacji.
Rysunek 9: Rheonics SRV-X1-12G zamontowany na dnie kotła serowarskiego za pomocą weldoletu HAW-12G
HAW-12G-OTK to higieniczny adapter weldolet przeznaczony do czujników z przyłączami gwintowanymi G 1/2”. Zapewnia bezpieczne, higieniczne uszczelnienie i odpowiednie zanurzenie w zastosowaniach higienicznych. Więcej szczegółów można znaleźć w artykule. HAW-12G-OTK.
Rysunek 10: Rheonics Montaż podtynkowy HAW-12G-OTK
WFT-15T to higieniczny Tri-Clamp weldolet przeznaczony do czujników z Tri-Clamp Przyłącza procesowe. Zapewnia niezawodne, higieniczne uszczelnienie i prawidłowe zanurzenie elementu pomiarowego w zastosowaniach higienicznych. Więcej szczegółów można znaleźć w WFT-15T.
Rysunek 11: Rheonics Skrócone tuleje WFT-15T
Z górnej strony kadzi
Instalacja ta polega na zamocowaniu sondy na ściance kadzi i zanurzeniu jej pionowo w cieczy. Jest to możliwe w niektórych typach kadzi z otwartą pokrywą lub w instalacjach testowych, takich jak małe kadzie lub zlewki. Zaletą tej instalacji jest łatwy dostęp do sondy i jej łatwe wyjęcie w razie potrzeby.
Rheonics oferuje akcesoria do mocowania i montażu sondy w zbiornikach otwartych. Na przykład Akcesoria APC oraz Zestawy montażowe Służą do mocowania sondy w stałym punkcie na zbiorniku. Instalacja ta zazwyczaj wymaga zastosowania sondy z długim włożeniem, tj. -X5 or -X8.
Rysunek 12: Rheonics Przykład zestawu montażowego do montażu od góry zbiornika
Najlepsze praktyki i zalecenia
Faza początkowa
Po zainstalowaniu Rheonics czujnik i/lub Rheonics RPS CoaguTrackZazwyczaj stosuje się początkowy okres monitorowania i uczenia się. Standardowe procedury operacyjne, takie jak kontrola wizualna lub cięcie w ustalonych odstępach czasu, są nadal niezbędne do kontrolowania procesu. Zaleca się, aby proces ten trwał kilka tygodni i obejmował jak najwięcej produktów/receptur produkowanych przez firmę, aby uzyskać reprezentatywne dane. Rheonics Czujniki. Pomiary zewnętrzne, powszechnie stosowane w produkcji sera, są sugerowane przed, w trakcie i po produkcji, takie jak ilość podpuszczki, białka, mleka, tłuszczu, masa gotowego sera, pH itp., aby zmienne te mogły zostać później wykorzystane w analizie danych. Celem jest ustalenie optymalnych progów jędrności dla każdego przepisu. Po ich uzyskaniu możliwa jest pełna automatyzacja.
Optymalizacja procesu
Po zebraniu wystarczającej ilości danych:
- Określ precyzyjne punkty cięcia na podstawie zmierzonej twardości
- Przejście na sterowanie automatyczne za pomocą CoaguTrack
- Ciągłe udoskonalanie wydajności poprzez analizę danych
Punkt instalacji w VAT
Rheonics Sondy czujnikowe można zamontować od dołu, od ściany lub od góry kadzi. Większość klientów decyduje o najlepszym miejscu instalacji, biorąc pod uwagę ograniczenia konstrukcyjne kadzi. Jednak testowanie w różnych punktach, nawet w tym samym czasie, z wieloma… Rheonics Dzięki czujnikom możliwe jest zrozumienie, gdzie uzyskiwane są najlepsze i najbardziej reprezentatywne pomiary. Różne produkty i receptury mogą generować bardziej wartościowe dane w różnych punktach zbiornika.
Sugerowane produkty do zastosowania
- Szeroki zakres lepkości - monitoruj cały proces
- Powtarzalne pomiary zarówno płynów newtonowskich, jak i nienewtonowskich, płynów jednofazowych i wielofazowych
- Hermetycznie zamknięte, wszystkie części ze stali nierdzewnej 316L zwilżane
- Wbudowany pomiar temperatury płynu
- Kompaktowy kształt ułatwiający instalację w istniejących liniach technologicznych
- Łatwy w czyszczeniu, nie wymaga konserwacji ani ponownej konfiguracji
- Pojedynczy przyrząd do pomiaru gęstości procesowej, lepkości i temperatury
- Powtarzalne pomiary zarówno płynów newtonowskich, jak i nienewtonowskich, płynów jednofazowych i wielofazowych
- Konstrukcja wykonana w całości z metalu (stal nierdzewna 316L)
- Wbudowany pomiar temperatury płynu
- Kompaktowy kształt ułatwiający montaż w istniejących rurach
- Łatwy w czyszczeniu, nie wymaga konserwacji ani ponownej konfiguracji
Powiązane uwagi dotyczące aplikacji
Produkcja majonezu i Rheonics Monitorowanie lepkości w trybie inline
Majonez, przyprawa ciesząca się uznaniem na całym świecie, jest klasyczną emulsją typu olej w wodzie, różniącą się od emulsji typu woda w oleju, takich jak…
Mleko wapienne (zawiesina MOL) – monitorowanie w czasie rzeczywistym i kontrola optymalnego stężenia
Dla inżynierów zajmujących się procesami istotne jest opracowanie wydajnej i niezawodnej metody monitorowania i…
Wiskozymetry inline zwiększają wydajność procesów suszenia rozpyłowego w produkcji mleka w proszku
Proces przetwarzania płynnego mleka na suchy proszek polega na usunięciu większości wody…