Bekijk uw persoonlijke productaanbod en/of uw offertes en beheer uw geïnstalleerde apparaten via ons uitgebreide online platform. Meer informatie over het klantenportaal vindt u hier .
Rachel is productiemanager bij een middelgroot zuivelbedrijf in de VS. Ze houdt van haar werk, maar een terugkerend probleem frustreert haar en het laatste voorval heeft de zuivelfabriek veel geld gekost.
Labtests van een batch van yoghurt toonden aan dat de pH ver buiten bereik lag en dat de yoghurt niet kon worden gebruikt. De helft van de batch was al verpakt en moest worden vernietigd.
Erger nog: de batch was voor een recent gelanceerd yoghurtmerk. Het nieuwe merk was een groot succes en het verlies van de batch zou leiden tot lege schappen in sommige winkels van de klanten.
Bovendien hebben Rachel en haar team vanwege de populariteit van de nieuwe lijn de taak gekregen om de productie te verhogen met dezelfde apparatuur die ze al jaren gebruiken. Het management eist ook dat ze de uitdaging van duurzame productie aangaan door het energieverbruik te verlagen. Dit was een lastig probleem om op te lossen.
Ze had ook moeite om vakkundige mensen te vinden die ervaring hadden met taken als bemonstering en meting waar ze op kon vertrouwen om de juiste productiebeslissingen te nemen.
Na wat onderzoek vond Rachel iets dat mogelijk veel problemen zou oplossen en een einde zou maken aan batches van yoghurt die buiten de specificaties vallen.
Maar voordat we dat bespreken…
Bemonstering: slechts een momentopname…
Bemonstering heeft te maken met kwaliteitscontrole – het heeft niets te maken met procescontrole en nog minder met procesautomatisering. Het bespaart geen tijd of moeite, dus het helpt niet om voedsel- en drankenfabrieken productiever of efficiënter te maken.
pH speelt een essentiële rol in de productie van voedingsmiddelen en dranken, aangezien het pH-niveau van invloed is op de snelheid en volledigheid van reacties tijdens veel productieprocessen. De bewaking van de pH is daarom cruciaal voor zowel de productkwaliteit als de procescontrole.
Gewoonlijk wordt tijdens de productie elke 20 minuten of maximaal een keer per uur een monster genomen. Dit levert waardevolle informatie over de kwaliteit van het product en het proces – maar alleen tot het moment dat het monster wordt genomen. Het monster is dus slechts een momentopname van wat er al is gebeurd in het proces.
Productiemanagers kunnen enkel op basis van de informatie uit die momentopname proberen het vervolgproces te beïnvloeden.
... en zeer foutgevoelig
Bovendien kunnen de resultaten onderhevig zijn aan aanzienlijke fouten: het monster kan veranderen tussen de extractie en analyse.
Elke vertraging tijdens de test, zelfs een eenvoudig telefoontje van de labmedewerker die de meting uitvoert, kan leiden tot een onjuist resultaat; of, een monster wordt door onoplettendheid aan de verkeerde tank toegewezen; of... of... of. Er zijn talrijke oorzaken van fouten.
Glas- en ISFET-sensoren: geen van beide voldoet
Als de pH op elk moment in het proces bekend is, kan het proces worden versneld, vertraagd, in balans worden gebracht of zelfs worden gestopt wanneer een gewenste waarde is bereikt. Inline pH-sensoren kunnen worden gebruikt om de pH tijdens het hele proces te meten, van het moment waarop de melk wordt geleverd tot het moment waarop het eindproduct wordt verpakt.
Tot nu toe kon echter geen enkele inline pH-sensor volledig voldoen aan de verwachtingen van de voedingsmiddelen- en drankenindustrie:
Traditionele inline pH-sensors gebruiken een glasmembraan. Het probleem is voor de hand liggend: het glas kan breken tijdens het hanteren, cleaning-in-place (CIP) of zelfs doordat het zich gewoon in het proces bevindt. Bijvoorbeeld wanneer vaste bestanddelen in de oplossing, zoals ijsklonters tijdens de ijsproductie, het glas beschadigen als het niet volledig breekt.
De iongevoelige veldeffecttransistor (ISFET) was de volgende technologie op de markt. ISFET-sensoren zijn niet gemaakt van glas, maar hebben een chip met een pH-gevoelig oppervlak. Hierdoor zijn ze op het eerste gezicht geschikter voor de voedselproductie dan traditionele glazen sensoren, maar de chips zijn niet erg robuust en de sensoren vereisen frequente kalibratie. Dit resulteert in korte onderhoudsintervallen en veel productieonderbrekingen. Bovendien zijn ISFET-sensoren niet bestand tegen CIP.
Geen wonder dat inline pH-metingen geen voet aan de grond hebben gekregen in de voedingsmiddelen- en drankenindustrie.
Tot nu.
De InPro X1 – Een nieuw tijdperk voor pH-metingen
Wij geloven dat inline pH-meting de toekomst van de voedingsmiddelen- en drankenindustrie is. Zo kunnen onze klanten hun processen volledig controleren en automatiseren, productiever zijn, hun apparatuur efficiënter en duurzamer gebruiken en elke seconde van het proces traceren. Daarom hebben we ons gericht op de ontwikkeling van een inline pH-sensor die net zo nauwkeurig is als een glazen sensor, maar heel erg robuust is", zegt Balz Aebli, Product Manager bij METTLER TOLEDO.
De ontwikkeling duurde enkele jaren, maar nu is het 's werelds eerste robuuste, CIP-bestendige, inline pH-sensor – de InPro X1™ HLS. De nauwkeurigheid is minstens zo goed als die van de beste inline en laboratoriumsensoren en maakt pH-metingen met steekproeven overbodig.
Een echte gamechanger, zegt Balz. Al tientallen jaren vraagt de zuivelindustrie om een veilige, inline pH-sensor die bestand is tegen CIP. Nu hebben ze er een.
Onbreekbare pH-sensor voor de hoogste productieveiligheid
De voedingsmiddelen- en drankenindustrie heeft jarenlang gezocht naar een voedselveilige, inline pH-sensor die bestand is tegen reinigingsprocessen. Zoals uitgelegd in deze whitepaper voldoet de InPro X1 daar precies aan.
Inzicht in het fermentatieproces
De grafiek illustreert het fermentatieproces in de yoghurtproductie en toont het samenspel tussen pH, temperatuur en zuurgraad in de loop van de tijd.
De donkerblauwe curve is de pH-waarde die daalt naarmate culturen suiker metaboliseren en zuren produceren, wat wijst op een verhoogde zuurgraad die essentieel is voor de kwaliteit van yoghurt.
De lichtblauwe curve volgt de temperatuur van de yoghurt, wat cruciaal is voor het regelen van de gistingssnelheid en het bereiken van het gewenste eindproduct.
Groene markeringen geven de gemeten zuurgraadwaarden van het monster aan en dienen als controlepunten om ervoor te zorgen dat het fermentatieproces aan de specificaties voldoet.
Naarmate het proces vordert, levert de inline pH-sensor alle rapportages.
Benut volledig de voordelen van inline metingen
Door metingen uit te voeren met de nieuwe InPro X1 hoeven productiemanagers zoals Rachel niet langer te vertrouwen op monsters die slechts om de 20 minuten worden genomen. Op elk moment in het productieproces beschikken ze nu over betrouwbare, realtime informatie over de huidige pH-waarde.
Continu toezicht maakt het hele proces transparant en de operator kan actief ingrijpen en bijsturen als de voortgang te traag of te snel is. Door het instellen van drempelwaarden kan nog meer worden bereikt: er kan automatisch een reactie in het systeem worden geactiveerd wanneer deze drempelwaarden worden bereik, overschreden of onderschreden. Zo kan het hele proces worden geautomatiseerd.
Hogere efficiëntie en productkwaliteit
Holger Schmidt, F&B Industry Manager, legt uit: De productiemanager kan parameters en grenswaarden binnen het besturingssysteem instellen. Bij de yoghurtproductie bijvoorbeeld wordt de cultuur gedoseerd zodra de tank vol is en daalt de pH naarmate de fermentatie vordert. De InPro X1 levert constant een pH-waarde en wanneer de pH het gewenste niveau bereikt, kan de tank worden gekoeld, waardoor de fermentatie wordt gestopt.
Naast een verbeterde productkwaliteit en -veiligheid is een perfect gereguleerd productieproces sneller en efficiënter, omdat doorvoertijden en temperatuur nauwkeurig worden geregeld. Dit garandeert een optimale benutting van de apparatuur en vermindert tegelijkertijd het energieverbruik en het gebruik van hulpbronnen.
Verbeterde procesveiligheid
Fouten in het proces, zoals verontreiniging door bacteriën of reinigingsmiddelen, kunnen ook onmiddellijk worden gedetecteerd.
Dankzij inline meting is het ook mogelijk om te bepalen of er mogelijk zure melk is geleverd, omdat alle melk wordt getest, niet alleen individuele monsters.
Hetzelfde geldt als de melk in tussenproducten is opgeslagen. Een Critical Control Point (CCP) vóór het verpakken zorgt ervoor dat er geen reinigingsmiddelen per ongeluk in het eindproduct terechtkomen.
Traceerbaarheid
De traceerbaarheid van de binnenkomende melkkwaliteit is een enorme verbetering voor de proceskwaliteit, zegt Holger. We zien dit in een Duitse zuivelfabriek waar de InPro X1 alle binnenkomende melk meet, niet alleen monsters uit elke tanksectie. Als er vertraging optreedt bij het aftappen van melk, kan er scheiding ontstaan in de tankgedeelten, waardoor een monster mogelijk niet representatief is. Continue meting met de InPro X1 detecteert alles.
Dankzij de inline productiecontrole is elke stap van het proces volledig traceerbaar: van de levering van grondstoffen tot de verpakking. Dit is vooral belangrijk voor bedrijven die zich inzetten voor het Global Food Safety Initiative. In het geval van de genoemde Duitse zuivelfabriek maakt de integratie van de informatie en de opslag ervan bij de batching ook volledige traceerbaarheid van boerderij tot vorm mogelijk.
Apparatuurbescherming
Gebruikers van de InPro X1 profiteren ook van de bescherming van hun apparatuur. Aan de hand van een klantcase legt Holger uit:
Tijdens de verwerking van wei gebruikt de klant de pH-meting van de InPro X1 om te bepalen of de wei nog zoet is. De wei gaat vervolgens door een filtratiesysteem. Tijdens de reiniging worden metingen van de InPro X1 gebruikt om de bijtende concentratie te traceren. Als de pH hoger dan 11 is, kunnen de membranen in de filtratieapparatuur beschadigd raken en moeten deze worden vervangen.
Vergelijkbare toepassingen zijn aanwezig bij klanten in Nieuw-Zeeland en de VS, in deze gevallen voor lactose, en de eerste apparatuurfabrikant is begonnen met de implementatie van de InPro X1 om de procesautomatisering en klanttevredenheid te verbeteren.
Honderden correcte metingen bepalen het gemiddelde van de ruis
Inline metingen geven precies weer wat er tijdens en in elke fase van het proces gebeurt, net zo nauwkeurig en precies als het meten van het monster in het laboratorium.
Het is dan ook geen wonder dat inline pH-metingen al goed geïmplementeerd zijn in industrieën zoals de chemische en farmaceutische industrie. Wat gebruikers in de voedingsmiddelen- en drankenindustrie echter vaak irriteert, is de zichtbare ruis in de uitlezing van het regelsysteem.
Dit komt omdat een medium zoals melk geen homogene oplossing is. De InPro X1 detecteert alle variaties, zelfs ongewenste signaalruis veroorzaakt door gasbellen. De InPro X1 reinigt de gegevens, zodat u alleen de nauwkeurige pH-meting krijgt.
De X-Chip – het hart van de InPro X1
De X-Chip, een volledig nieuwe technologie die beter presteert dan alle bestaande pH-meettechnologieën, is de eigenlijke sensor en het hart van de InPro X1. De X-Chip bevindt zich in een titanium pipetpunt, komt rechtstreeks in contact met de oplossing en gebruikt hetzelfde potentiometrische meetprincipe als pH-gevoelig glas. Het lithiumsilicaatoppervlak van de X-Chip is echter verbonden met een metalen laag in een composietconstructie en zeer robuust.
Vlak bij de X-Chip bevindt zich een temperatuursensor voor temperatuurcompensatie en de behuizing van de sensor is gemaakt van zeer sterk PEEK-polymeer.
De InPro X1 is een van onzeIntelligent Sensor Management (ISM™)-sensoren. Een van de belangrijkste voordelen van ISM is dat het analoge meetsignaal in de sensor wordt omgezet in een robuust digitaal signaal dat geen verlies ondervindt van de sensor naar de transmitter.
De InPro X1 is permanent in de apparatuur geïnstalleerd, wat de installatie- en bedrijfskosten verlaagt. Het is niet alleen bestand tegen maar ondersteunt ook CIP-reiniging, omdat deze niet wordt beïnvloed door snelle temperatuurveranderingen, bestand is tegen alle reinigingsoplossingen en daarom kan worden gebruikt om de reinigingsactiviteit van het bijtende middel aan te geven.
De sensor geeft altijd de huidige pH-waarde in de apparatuur weer. En dankzij CIP is het altijd op hetzelfde hygiënische niveau als de rest van het systeem en klaar voor gebruik zodra het in bedrijf wordt gesteld, legt Balz uit.
"We hebben alles geprobeerd om het kapot te maken!"
We hadden veel plezier bij het proberen kapotmaken van de InPro X1, zegt Balz. We gooiden het door de kamer, lieten het van het dak vallen, reden erover en gebruikten zelfs twee sensoren als drumstokken!
Meer dan duizend InPro X1's worden door klanten over de hele wereld gebruikt en geen enkele liep mechanische schade op. De sensor heeft zelfs de MIL-STD-810H-valtestdoorstaan, een strenge procedure die door het Amerikaanse leger is gedefinieerd.
Solide prestaties
De robuustheid van de sensor is vooral nuttig in oplossingen met een hoge viscositeit. Holger Schmidt geeft twee voorbeelden:
Het duurt even voordat zure boter door de eerste fase van de botermachine gaat. Gedurende deze tijd hebben de bij de inlaat toegevoegde culturen tijd om te werken en de pH-waarde te verlagen. Door het resultaat inline te controleren, is het mogelijk om de cultuurdosering toe te passen vóór de tweede helft van het boterproces, wat tijd bespaart.
Klanten in Engeland hebben deze controleoptie al met succes toegepast. De sensor werkt ook bij de productie van mozzarellakaas, waar de viscositeit nog hoger is. Bij een Italiaanse klant regelt de InPro X1 de pH en geeft een vroege waarschuwing als het product niet binnen het gewenste pH-bereik ligt.
Holger Schmidt, Industry Manager for Food & Beverage Industry
Volledig compatibel en eenvoudig te hanteren
De InPro X1 is volledig compatibel met bestaande apparatuur. De sensor kan eenvoudig achteraf worden gemonteerd met een eenvoudige procesaansluiting, zoals de InFit 761/NC van METTLER TOLEDO.
De installatie is gemonteerd met een Ingold-, SMS-, DIN11851-, klem- of Varinline-aansluiting en is 3A- en EHEDG-gecertificeerd en eenvoudig te reinigen.
Dankzij een andere functie van ISM worden met behulp van voorspellende diagnostische instrumenten de resterende dagen tot de sensorkalibratie en vervanging op de aangesloten transmitter weergegeven, zodat onderhoudswerkzaamheden tijdens niet-productietijden kunnen worden gepland en ongeplande procesonderbrekingen worden voorkomen.
Na 80 jaar – Eindelijk een betrouwbare inline sensor
Rachel, de productiemanager, is onder de indruk van de mogelijkheden van de InPro X1 en de hoge nauwkeurigheid en robuustheid ervan.
De X-Chip-technologie, die volledig door METTLER TOLEDO is ontwikkeld, is de eerste innovatie op de pH-sensormarkt voor de voedingsmiddelen- en drankenindustrie na ongeveer 80 jaar glas en 40 jaar ISFET-technologie. De sensor luidt het begin van een nieuw tijdperk in: Voor het eerst is er een inline pH-meting voor de zuivelproductie en andere vormen van voedselproductie die betrouwbaar en veilig is in alle opzichten.
Nauwkeurige en snellere productieprocessen
Rachel wil dat haar zuivelfabriek profiteert van de voordelen van inline pH-metingen. Met nauwkeurigere en snellere productieprocessen kan haar team meer produceren binnen dezelfde periode, zonder afbreuk te doen aan de kwaliteit. Door minder onderhoud is de productie nog efficiënter en het management zou tevreden zijn over de verbeterde kosten-kwaliteit-prestatieverhouding.
Ze is vooral onder de indruk van de mogelijkheid om 100% van het productieproces te traceren en het gebruiksgemak van de sensor. Voor Rachel behoren verloren batches van yoghurt door pH-waarden buiten de specificaties voortaan tot het verleden.
Bent u geïnteresseerd in het gebruik van de InPro X1 in uw productie?
Holger heeft meer dan 20 jaar internationale ervaring in het verbinden van producenten in de voedingsmiddelen- en drankenindustrie, machine- en installatiebouwers en automatiseringsbedrijven, met een focus op hygiënische sensortechnologieën. Hij heeft 10 jaar ervaring in de verkoop van machines voor de drankenindustrie en in plant engineering, en behaalde de titel van meesterbrouwer aan Weihenstephan, TUM. Holger ondersteunt METTLER TOLEDO-klanten bij het inzetten van inline procesanalytische oplossingen om processen te verbeteren en de productie van hoge kwaliteit te stabiliseren. Als actief lid van de EHEDG zet hij zich in voor en adviseert hij over de best mogelijke hygiënische integratie en reinigingsoplossingen.
Offerte of informatie aanvragenOntvang een offerteDirecte offerteIk evalueer een oplossingRequest Online Demo
Ik wil...
Hulp nodig? Wij willen u helpen bij het bereiken van uw doelen. Praat met onze experts.
.png/_jcr_content/renditions/cq5dam.web.1280.1280.png "In-Line pH Probe / ORP (Redox) Probe")
.jpg/_jcr_content/renditions/cq5dam.web.1280.1280.jpeg "Sensor Housings and Sensor Cleaning Systems")
.png/_jcr_content/renditions/cq5dam.web.1280.1280.png "Transmitters")