Rachel é gerente de produção em uma empresa de laticínios de médio porte dos EUA. Ela gosta de seu trabalho, mas um problema recorrente a está frustrando, e a ocorrência mais recente foi muito cara para o laticínio.
Testes de laboratório de um lote de iogurte mostraram que o pH estava fora da faixa e o iogurte não podia ser usado. Metade do lote já estava embalado e teve que ser triturado.
O que piorou foi que o lote era para uma marca de iogurte lançada recentemente. A nova marca foi um grande sucesso, e a perda do lote significaria prateleiras vazias em algumas das lojas de seus clientes.
Além disso, devido à popularidade da nova linha, Rachel e sua equipe foram encarregadas de aumentar a produção com o mesmo equipamento que usam há anos. Além disso, a gestão exige que eles vençam o desafio da produção sustentável , reduzindo o consumo de energia. Este foi um problema complicado de resolver.
Ela também estava tendo dificuldade em encontrar pessoas qualificadas com experiência em tarefas como amostragem e medição, em quem pudesse confiar para ajudá-la a tomar as decisões corretas de produção.
Depois de algumas pesquisas, Rachel encontrou algo que pode não resolver todos os seus problemas, mas resolveria muitos deles e definitivamente pararia com lotes de iogurte fora das especificações!
Mas antes de chegarmos a isso...
Amostragem: Apenas um instantâneo...
A amostragem está relacionada ao controle de qualidade – não tem nada a ver com controle de processo e menos ainda com automação de processos. Não economiza tempo ou esforço, por isso não ajuda a tornar as plantas de alimentos e bebidas mais produtivas ou mais eficientes.
O pH desempenha um papel essencial na produção de alimentos e bebidas, pois o nível de pH afeta a velocidade e a abrangência das reações durante muitos processos de produção. O monitoramento do pH é, portanto, crítico tanto para a qualidade do produto quanto para o controle do processo.
Normalmente, uma amostra é coletada a cada 20 minutos ou até uma vez por hora durante a produção. Isso fornece informações valiosas sobre a qualidade do produto e do processo - mas apenas até o momento em que a amostra é coletada. Portanto, a amostra é apenas um instantâneo do que já aconteceu no processo.
Os gerentes de produção só podem tentar influenciar o processo subsequente com base nas informações desse instantâneo.
... e altamente propenso a erros
Além disso, os resultados podem estar sujeitos a erros significativos: a amostra pode mudar entre ser extraída e analisada.
Qualquer atraso na execução do teste, mesmo que seja apenas um simples telefonema feito pelo funcionário do laboratório encarregado da medição, pode resultar em um resultado falso; ou, uma amostra é atribuída ao tanque errado devido à falta de atenção; ou... ou... ou. As fontes de erro são muitas.
Sensores de vidro e ISFET: nenhum deles é satisfatório
Conhecer o pH em qualquer ponto do processo torna possível acelerar, desacelerar, equilibrar ou até mesmo interromper o processo quando um valor desejado é atingido. Os sensores de pH em linha podem ser usados para medir o pH durante todo o processo, desde a entrega do leite até o embalamento do produto final.
Até agora, no entanto, nenhum sensor de pH em linha foi capaz de atender totalmente às expectativas da indústria de alimentos e bebidas:
Os sensores de pH tradicionais em linha usam uma membrana de vidro. O problema é óbvio: o vidro pode quebrar durante o manuseio, limpeza no local (CIP) ou mesmo por estar apenas no processo, por exemplo, quando componentes sólidos no meio, como pedaços de gelo durante a produção de sorvete, danificam se não quebram completamente o vidro.
Transistor de efeito de campo sensível a íons (ISFET) foi a próxima tecnologia no mercado. Os sensores ISFET não são feitos de vidro, mas possuem um chip com uma superfície sensível ao pH. À primeira vista, isso os torna mais adequados para a produção de alimentos do que os sensores de vidro tradicionais, mas os chips não são muito robustos e os sensores requerem calibração frequente. Isso resulta em curtos intervalos de manutenção e muitas interrupções de produção. Mais do que isso, os sensores ISFET não toleram CIP.
Não é de admirar que a medição de pH em linha não tenha se firmado na indústria de alimentos e bebidas.
Até agora.
O InPro X1 - Uma nova era na medição de pH
Acreditamos que a medição de pH em linha é o futuro da indústria de alimentos e bebidas. Ele permite que nossos clientes controlem e automatizem totalmente seus processos, sejam mais produtivos, usem seus equipamentos de forma mais eficiente e sustentável e acompanhem cada segundo do processo. É por isso que nos propusemos a desenvolver um sensor de pH em linha que seja tão preciso quanto um sensor de vidro, mas super robusto, diz Balz Aebli, Gerente de Produto da METTLER TOLEDO.
Demorou vários anos para ser desenvolvido, mas agora é o primeiro sensor de pH em linha robusto e resistente a CIP do mundo - o InPro X1™ HLS. Sua precisão é pelo menos tão boa quanto a dos melhores sensores em linha e de laboratório, e elimina a necessidade de medição de pH com amostras de coleta.
É realmente um divisor de águas, diz Balz. Por décadas, a indústria de laticínios vem pedindo um sensor de pH seguro e em linha que tolere o CIP. Agora eles têm um.
Sensor de pH inquebrável para a mais alta segurança de produção
Há décadas, a indústria de alimentos e bebidas procura um sensor de pH em linha seguro para alimentos que resista aos processos de limpeza. Conforme detalhado neste white paper, o InPro X1 oferece exatamente isso.
Entendendo o processo de fermentação
O gráfico ilustra o processo de fermentação na produção de iogurte, mostrando a interação entre pH, temperatura e acidez ao longo do tempo.
A curva azul escura representa o valor do pH, que diminui à medida que as culturas metabolizam o açúcar e produzem ácidos, indicando aumento da acidez essencial para a qualidade do iogurte.
A curva azul clara rastreia a temperatura do iogurte, o que é crucial para controlar a velocidade de fermentação e alcançar o produto final desejado.
As marcas verdes indicam os valores de acidez medidos pela amostra , servindo como pontos de verificação para garantir que o processo de fermentação atenda às especificações.
À medida que o processo avança, o sensor de pH em linha relata tudo o que vê.
Explore ao máximo as vantagens da medição em linha
Ao medir de acordo com o novo InPro X1, gerentes de produção como Rachel não precisam mais depender de amostras coletadas apenas a cada 20 minutos. Em qualquer ponto do processo de produção, eles agora têm informações confiáveis e em tempo real sobre o valor atual do pH.
O monitoramento contínuo torna todo o processo transparente, e o operador pode intervir ativamente e ajustar se o progresso for muito lento ou muito rápido. Ainda mais pode ser alcançado definindo limites: uma reação pode ser acionada automaticamente no sistema quando esses limites são atingidos, excedidos ou abaixo Assim, todo o processo pode ser automatizado.
Maior eficiência e qualidade do produto
Holger Schmidt, gerente da indústria de alimentos e bebidas, explica: O gerente de produção pode definir parâmetros e valores limite dentro do sistema de controle. Por exemplo, na produção de iogurte, uma vez que o tanque está cheio, a cultura é dosada e, à medida que a fermentação avança, o pH cai. O InPro X1 fornece constantemente uma leitura de pH e quando o pH atinge o nível desejado, o tanque pode ser resfriado, interrompendo a fermentação.
Além da melhoria da qualidade e segurança do produto, um processo de produção perfeitamente regulado é mais rápido e eficiente, pois os tempos de produção e a temperatura são controlados com precisão. Isso garante a utilização ideal do equipamento, reduzindo o consumo de energia e o uso de recursos.
Melhor segurança do processo
Erros no processo, como contaminação por bactérias ou agentes de limpeza, também podem ser detectados imediatamente.
Graças à medição em linha, também é possível determinar se o leite potencialmente azedo foi entregue, porque todo o leite é testado, não apenas amostras individuais.
O mesmo se aplica se o leite tiver sido armazenado em tanques de armazenamento intermediários. Um ponto crítico de controle (CCP) antes da embalagem garante que nenhum detergente de limpeza seja incluído acidentalmente no produto acabado.
Rastreabilidade
A rastreabilidade da qualidade do leite recebido é um grande ganho para a qualidade do processo, diz Holger. Vemos isso em um laticínio alemão onde o InPro X1 mede todo o leite recebido, não apenas amostras de cada seção do tanque. Se houver um atraso no download do leite, você pode obter separação nas seções do tanque e, portanto, uma amostra pode não ser representativa. A medição contínua com o InPro X1 detecta tudo.
Graças ao monitoramento da produção em linha, todas as etapas do processo - desde a entrega da matéria-prima até a embalagem - são totalmente rastreáveis. Isso é particularmente importante para empresas comprometidas com a Iniciativa Global de Segurança de Alimentos. No caso do laticínio alemão mencionado, a integração das informações e o seu armazenamento no lote também permitem uma rastreabilidade total desde a exploração até à forma.
Proteção de equipamentos
Os usuários do InPro X1 também se beneficiam quando se trata de proteger seus equipamentos. Com base em um caso de cliente, Holger explica:
Durante o processamento do soro de leite, o cliente usa a medição de pH do InPro X1 para determinar se o soro ainda é doce. O soro então passa por um sistema de filtragem. Durante a limpeza, as medições do InPro X1 são usadas para rastrear a concentração cáustica. Se o pH exceder 11, as membranas do equipamento de filtração podem ser danificadas e precisam ser substituídas.
Aplicações semelhantes estão em vigor com clientes na Nova Zelândia e nos EUA, nesses casos para lactose, e o primeiro fabricante de equipamentos começou a implementar o InPro X1 para melhorar a automação de processos e a satisfação do cliente.
Centenas de medições corretas calculam a média do ruído
A medição em linha mostra exatamente o que acontece durante e em todas as etapas do processo, com a mesma precisão e precisão da medição da amostra no laboratório.
Não é de admirar que a medição de pH em linha já esteja bem estabelecida em setores como químico e farmacêutico. O que muitas vezes irrita os usuários da indústria de alimentos e bebidas, no entanto, é o ruído visível na leitura do sistema de controle.
Isso ocorre porque um meio como o leite não é uma massa homogênea. O InPro X1 detecta todas as variações, até mesmo ruídos de sinal indesejados causados por bolhas de gás. O InPro X1 limpa os dados, para que você obtenha apenas a medição precisa do pH.
O X-Chip - O coração do InPro X1
O X-Chip, uma tecnologia completamente nova que supera todas as tecnologias de detecção de pH existentes, é o sensor real e o coração do InPro X1. Localizado em uma ponta de titânio, o X-Chip está em contato direto com o meio e usa o mesmo princípio de medição potenciométrica do vidro sensível ao pH. No entanto, a superfície de silicato de lítio do X-Chip é ligada a uma camada de metal em uma construção composta e é altamente robusta.
Um sensor de temperatura está localizado próximo ao X-Chip para compensação de temperatura, e o corpo do sensor é feito de polímero PEEK de grau alimentício muito forte.
O InPro X1 é um dos nossossensores de Gerenciamento Inteligente do Sensor (ISM™). Uma das principais vantagens do ISM é que o sinal de medição analógico é convertido no sensor em um sinal digital robusto que não sofre perda de sensor para transmissor.
O InPro X1 é instalado permanentemente no equipamento, reduzindo os custos de instalação e operação. Ele foi projetado não apenas para tolerar, mas também para apoiar a limpeza CIP, pois não é afetado por mudanças rápidas de temperatura, é resistente a todos os meios de limpeza e, portanto, pode ser usado para indicar a atividade de limpeza do cáustico.
O sensor sempre mostra o valor do pH atual no equipamento. E graças ao CIP, está sempre no mesmo nível de higiene que o resto do sistema e pronto para uso sempre que for colocado em operação, explica Balz.
"Fizemos o nosso melhor para quebrá-lo!"
Nós nos divertimos muito tentando quebrar o InPro X1, diz Balz. Nós os jogamos do outro lado da sala, os jogamos de um telhado, passamos por cima deles e até usamos dois sensores como baquetas!
Com mais de mil InPro X1s em uso por clientes em todo o mundo, nenhum dano mecânico foi registrado. O sensor até passou no teste de queda MIL-STD-810H, um procedimento rigoroso definido pelos militares dos EUA.
Desempenho sólido
A robustez do sensor é particularmente útil em meios de alta viscosidade. Holger Schmidt dá dois exemplos:
A manteiga azeda demora um pouco para passar pelo primeiro estágio da máquina de fazer manteiga. Durante esse tempo, as culturas adicionadas na entrada têm tempo para trabalhar e diminuir o valor do pH. Ao controlar o resultado em linha, é possível aplicar a dosagem da cultura antes da segunda metade do processo de untar, economizando tempo.
Os clientes na Inglaterra já aplicaram com sucesso essa opção de controle. O sensor também funciona na produção de queijo mussarela, onde há uma viscosidade ainda maior. Em um cliente italiano, o InPro X1 controla o pH e emite um aviso antecipado se o produto não estiver dentro da faixa de pH desejada.
Holger Schmidt, Industry Manager for Food & Beverage Industry
Totalmente compatível e fácil de manusear
O InPro X1 é totalmente compatível com o equipamento existente. Ele pode ser facilmente adaptado usando um ajuste de processo simples, como o InFit 761/NC da METTLER TOLEDO.
Montada com uma conexão Ingold, SMS, DIN11851, braçadeira ou Varinline, a instalação é certificada 3A e EHEDG e fácil de limpar.
Graças a outro recurso do ISM, as ferramentas de diagnóstico preditivo, os dias restantes até que a calibração e substituição do sensor sejam realizadas são exibidos no transmissor conectado, para que o trabalho de manutenção possa ser programado durante os períodos de não produção, evitando interrupções não planejadas do processo.
Após 80 anos - finalmente, um sensor em linha confiável
Rachel, a gerente de produção, está impressionada com as possibilidades oferecidas pelo InPro X1 e sua alta precisão e robustez.
A tecnologia X-Chip, desenvolvida inteiramente internamente pela METTLER TOLEDO, é a primeira inovação no mercado de sensores de pH para a indústria de alimentos e bebidas após cerca de 80 anos de vidro e 40 anos de tecnologia ISFET. O sensor marca o início de uma nova era: pela primeira vez, a medição de pH em linha na produção de laticínios e outras produções de alimentos é confiável e segura - em todos os sentidos.
Processos de produção precisos e rápidos
Rachel quer que seus laticínios colham os benefícios da medição de pH em linha. Processos de produção mais precisos e rápidos permitiriam que sua equipe produzisse mais no mesmo período e sem afetar a qualidade. Menos manutenção tornaria sua produção ainda mais eficiente, e a administração apreciaria a melhor relação custo/qualidade/desempenho.
Ela está particularmente impressionada com a capacidade de rastrear 100% do processo de produção e a facilidade de uso do sensor. Para Rachel, lotes de iogurte perdidos devido ao pH fora das especificações serão coisa do passado.
Você está interessado em usar o InPro X1 em sua produção?
Este guia de Boas Práticas de Procedimentos explica como usar e conservar corretamente os sensores de pH. O guia também descreve como é possível ter mais precisão e desempenho nas medições com a plataforma de sensores digitais Intelligent Sensor Management (ISM®) da METTLER TOLEDO.
Holger traz mais de 20 anos de experiência global conectando produtores de alimentos e bebidas, fabricantes de plantas e máquinas, e empresas de automação, com foco em tecnologias de sensores higiênicos. Ele possui 10 anos de experiência em vendas de máquinas para bebidas e engenharia de plantas, e obteve o título de mestre cervejeiro pela Weihenstephan, TUM. Holgar apoia os clientes da METTLER TOLEDO na utilização de soluções analíticas de processo em linha para aprimorar processos e estabilizar a produção de alta qualidade. Como membro ativo da EHEDG, ele promove e presta consultoria sobre as melhores soluções possíveis de integração higiênica e limpeza.
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