Rachel, výrobní manažerka ve středně velké americké mlékárenské společnosti, miluje svou práci, ale jeden přetrvávající problém ji neustále trápí. Ten poslední incident byl obzvláště nákladný.
Laboratorní testy totiž odhalily, že pH jedné z velkých šarží jogurtu se nachází mimo stanovený rozsah. Produkt tak byl nepoužitelný a mlékárna musela zlikvidovat už zabalenou polovinu celé šarže.
Celou situaci ještě zhoršoval fakt, že se jednalo o šarži pro jejich novou, velmi úspěšnou značku jogurtů. Její znehodnocení by tak znamenalo prázdné regály u některých klíčových zákazníků.
Navíc, kvůli rostoucí popularitě, dostala Rachel se svým týmem za úkol zvýšit objem výroby, a to se stejným zařízením, které používají už léta. K tomu všemu po nich vedení navíc požadovalo, aby vyhráli výzvu udržitelné výroby snížením spotřeby energie. Skloubit rostoucí výrobu s požadavky na úsporu energie se tak stalo velkou výzvou.
Rachel navíc trápil nedostatek zkušených pracovníků, na jejichž přesné měření a vzorkování by se mohla spolehnout při zásadních výrobních rozhodnutích.
Po chvíli hledání ale narazila na technologii, která sice nevyřeší všechny její starosti, ale spoustu jich eliminuje. Hlavně by však spolehlivě zabránila vzniku dalších vadných šarží jogurtu!
Ale než se podíváme, co to bylo...
Vzorkování: Rychlý přehled
Vzorkování souvisí s kontrolou kvality – nemá nic společného s řízením procesů a ještě méně s automatizací procesů. Nešetří to čas ani námahu, takže to nepomáhá zvýšit produktivitu nebo efektivitu závodů F&B.
pH hraje zásadní roli při výrobě potravin a nápojů, protože jeho hladina ovlivňuje rychlost a komplexnost reakcí během mnoha výrobních procesů. Monitorování pH je proto zásadní jak pro kvalitu produktu, tak pro řízení procesu.
Vzorek se obvykle odebírá každých 20 minutnebo až jednou za hodinu během výroby. To poskytuje cenné informace o kvalitě produktu a procesu – ale pouze do okamžiku odběru vzorku. Ukázka je tedy pouze snímkem toho, co se již v procesu stalo.
Výrobní manažeři se mohou pouze snažit ovlivnit následný proces na základě informací z tohoto snímku.
Pozor na chyby
A co víc, výsledky mohou být zatíženy významnou chybou: vzorek se může mezi extrahováním a analýzou lišit.
Jakékoli zpoždění v provedení testu, dokonce i jen jednoduchý telefonát zaměstnance laboratoře pověřeného měřením, může vést k falešnému výsledku. Nebo je vzorek přiřazen do nesprávné nádrže z důvodu nedostatku pozornosti; nebo... nebo... nebo. Chyby mohou vzniknout z mnoha důvodů.
Skleněné a ISFET senzory: Ani jeden není uspokojivý
Znalost pH v kterémkoli bodě procesu umožňuje proces urychlit, zpomalit, vyvážit nebo dokonce zastavit, jakmile je dosaženo požadované hodnoty. In-line pH senzory lze použít k měření pH v průběhu celého procesu, od dodání mléka až po zabalení konečného produktu.
Až dosud však žádný in-line pH senzor nedokázal plně splnit očekávání odvětví potravinářství:
Tradicionální pH senzory pro in-line měření spoléhají na skleněnou membránu. Tento design má své nevýhody: křehké sklo je náchylné k poškození nebo rozbití během manipulace, čištění na místě (CIP) a samotného výrobního procesu. Například při zpracování potravin, jako je výroba zmrzliny, mohou pevné částice (třeba ledové hrudky) skleněnou membránu poškodit nebo úplně rozbít.
Původní návrh ISFET senzorů, které fungují na principu čipu s povrchem citlivým na pH, se zdál být ideální alternativou ke skleněným sondám. Přestože neobsahují sklo, jejich nedostatečná robustnost a potřeba časté kalibrace vedly ke krátkým intervalům údržby a častým přerušením provozu. Další zásadní nevýhodou je, že ISFET senzory nejsou odolné vůči CIP procesům, což je pro hygienické provozy nepřijatelné.
Není divu, že se in-line měření pH v potravinářském průmyslu nikdy plně neprosadilo.
Až dosud.
InPro X1 – nová éra v měření pH
Věříme, že in-line měření pH je budoucností potravinářského průmyslu. Umožňuje našim zákazníkům plně řídit a automatizovat jejich procesy, být produktivnější, využívat svá zařízení efektivněji a udržitelněji a sledovat každou sekundu procesu. Proto jsme se rozhodli vyvinout in-line pH senzor, který je stejně přesný jako skleněný senzor, ale mimořádně odolný," říká Balz Aebli, produktový manažer společnosti METTLER TOLEDO.
Jeho vývoj trval několik let, ale nyní je to první in-line pH senzor odolný vůči CIP na světě – InPro X1™ HLS. Jeho přesnost je přinejmenším stejně dobrá jako u nejlepších in-line a laboratorních senzorů a eliminuje potřebu měření pH pomocí drapákových vzorků.
"Je to skutečná změna," říká Balz. Po celá desetiletí mlékárenský průmysl požadoval bezpečný in-line pH senzor, který bude tolerovat CIP, a teď ho mají.
Nerozbitný pH senzor pro maximální bezpečnost výroby
Po celá desetiletí hledal potravinářský průmysl in-line pH senzor, který by odolal čisticím procesům. Jak je podrobně popsáno v této bílé knize, senzor InPro X1 přesně toto nabízí.
Pochopení procesu fermentace
Graf znázorňuje proces fermentace při výrobě jogurtu a ukazuje souhru mezi pH, teplotou a kyselostí v průběhu času.
Tmavě modrá křivka představuje hodnotu pH, která klesá, protože kultury metabolizují cukr a produkují kyseliny, což naznačuje zvýšenou kyselost nezbytnou pro kvalitu jogurtu.
Světle modrá křivka sleduje teplotu jogurtu, což je zásadní pro řízení rychlosti fermentace a dosažení požadovaného konečného produktu.
Zelené značky označují hodnoty kyselosti naměřené vzorkem a slouží jako kontrolní body pro zajištění toho, aby proces fermentace splňoval specifikace.
Jak proces postupuje, in-line pH senzor hlásí vše, co vidí.
Využijte naplno výhod in-line měření
Díky měření v souladu s novým senzorem InPro X1 se výrobní manažeři, jako je Rachel, již nemusí spoléhat na vzorky odebírané pouze každých 20 minut. V kterémkoli okamžiku výrobního procesu mají nyní k dispozici spolehlivé informace o aktuální hodnotě pH v reálném čase.
Díky nepřetržitému monitorování je celý proces transparentní a obsluha může aktivně zasahovat a upravovat, zda je postup příliš pomalý nebo příliš rychlý. Ještě více lze dosáhnout nastavením prahových hodnot: při dosažení, překročení nebo poklesu těchto prahových hodnot lze v systému automaticky spustit reakci. Celý proces tak lze automatizovat.
Vyšší efektivita a kvalita produktů
Holger Schmidt, F&B Industry Manager, vysvětluje: Vedoucí výroby může v rámci řídicího systému nastavovat parametry a mezní hodnoty. Například při výrobě jogurtů, jakmile je nádrž plná, kultura se dávkuje a jak fermentace postupuje, pH klesá. Senzor InPro X1 neustále měří hodnotu pH, a když pH dosáhne požadované úrovně, lze nádrž ochladit a fermentaci zastavit.
Kromě zlepšení kvality a bezpečnosti produktů je dokonale regulovaný výrobní proces rychlejší a efektivnější, protože jsou přesně řízeny doby průchodu a teplota. Tím je zajištěno optimální využití zařízení a zároveň snížena spotřeba energie a zdrojů.
Vyšší bezpečnost procesů
Chyby v procesu, jako je kontaminace bakteriemi nebo čisticími prostředky, lze také okamžitě rozpoznat.
Díky in-line měření je také možné určit, zda bylo dodáno potenciálně kyselé mléko, protože se testuje všechno mléko, nejen jednotlivé vzorky.
Totéž platí, pokud bylo mléko skladováno v meziskladovacích nádržích. Kritický kontrolní bod (CCP) před zabalením zajišťuje, že do hotového výrobku nebudou náhodně zahrnuty žádné čisticí prostředky.
Sledovatelnost
Sledovatelnost kvality příchozího mléka je obrovským přínosem pro kvalitu procesu,říká Holger. Vidíme to v německé mlékárně, kde InPro X1 měří veškeré příchozí mléko, nejen vzorky z každé části tanku. Pokud dojde ke zpoždění při stahování mléka, může dojít k oddělení v částech nádrže, a proto vzorek nemusí být reprezentativní. Nepřetržité měření pomocí senzoru InPro X1 odhalí vše.
Díky in-line monitorování výroby je každý krok procesu - od dodávky surovin až po balení - plně sledovatelný. To je důležité zejména pro společnosti, které se zavázaly ke Globální iniciativě pro bezpečnost potravin. V případě zmíněné německé mlékárny umožňuje integrace informací a jejich uložení s šarží také plnou sledovatelnost z farmy do formy.
Ochrana zařízení
Uživatelé systému InPro X1 mají výhody také v oblasti ochrany svého vybavení. Na základě případu zákazníka Holger vysvětluje:
Při zpracování syrovátky zákazník pomocí měření pH ze zařízení InPro X1 zjistí, zda je syrovátka stále sladká. Syrovátka pak prochází filtračním systémem. Během čištění se měření ze senzoru InPro X1 používají ke sledování koncentrace žíraviny. Pokud by pH překročilo 11, mohlo by dojít k poškození membrán ve filtračním zařízení a bylo by nutné je vyměnit.
Podobné aplikace se používají u zákazníků na Novém Zélandu a v USA, v těchto případech pro laktózu, a první výrobce zařízení začal implementovat InPro X1 s cílem zlepšit automatizaci procesů a spokojenost zákazníků.
Stovky správných měření zprůměrují šum
In-line měření přesně ukazuje, co se děje během a v každé fázi procesu, stejně přesně a precizně jako měření vzorku v laboratoři.
Není divu, že in-line měření pH je již dobře zavedeno v průmyslových odvětvích, jako je chemický a farmaceutický průmysl. Co však často dráždí uživatele v odvětví F&B, je viditelný šum ve čtení řídicího systému.
Je to proto, že médium, jako je mléko, není homogenní hmota. Senzor InPro X1 detekuje všechny odchylky, dokonce i nežádoucí šum signálu způsobený plynovými bublinami. InPro X1 čistí data, takže získáte pouze přesné měření pH.
X-Chip - srdce InPro X1
X-Chip , zcela nová technologie, která překonává všechny stávající technologie snímání pH, je skutečným senzorem a srdcem senzoru InPro X1. X-Chip je umístěn v titanovém hrotu, je v přímém kontaktu s médiem a používá stejný potenciometrický princip měření jako sklo citlivé na pH. Lithium silikátový povrch X-Chipu je však spojen s kovovou vrstvou v kompozitní konstrukci a je vysoce robustní.
Teplotní senzor je umístěn v blízkosti X-Chipu pro teplotní kompenzaci a tělo senzoru je vyrobeno z velmi silného potravinářského polymeru PEEK.
InPro X1 je jedním z našichsenzorů pro inteligentní správu senzorů (ISM™ ). Jednou z hlavních výhod technologie ISM je, že analogový měřicí signál je v senzoru převeden na robustní digitální signál, který netrpí žádnou ztrátou mezi senzorem a vysílačem.
Senzor InPro X1 je trvale instalován v zařízení, což snižuje náklady na instalaci a provoz. Je navržen tak, aby nejen toleroval, ale také podporoval čištění CIP, protože není ovlivněn rychlými změnami teploty, je odolný vůči všem čisticím médiím, a proto jej lze použít k indikaci čisticí aktivity žíraviny.
Senzor zobrazuje vždy aktuální hodnotu pH v zařízení. A díky CIP je vždy na stejné hygienické úrovni jako zbytek systému a je připraven k použití, kdykoli je uveden do provozu, vysvětluje Balz.
"Udělali jsme vše, co bylo v našich silách, abychom to zlomili!"
"Při pokusu o rozbití InPro X1 jsme si užili spoustu legrace," říká Balz. Házeli jsme je přes celou místnost, shazovali je ze střechy, přejížděli po nich a dokonce jsme použili dva senzory jako paličky!
Díky více než tisícovce senzorů InPro X1 používaným zákazníky po celém světě nebylo zaznamenáno žádné mechanické poškození. Senzor dokonce prošel testem pádu MIL-STD-810H, což je přísný postup definovaný americkou armádou.
Solidní výkon
Odolnost senzoru je užitečná zejména u médií s vysokou viskozitou. Holger Schmidt uvádí dva příklady:
Proces výroby másla ze zakysané smetany je navržen tak, aby kulturám, které se do smetany přidávají, poskytl dostatek času na snížení hodnoty pH. Díky průběžnému řízení procesu (in-line) je však možné dávkovat kulturu až před druhou polovinou výroby, čímž se zkrátí celkový čas.
Zákazníci v Anglii již tuto možnost ovládání úspěšně využili. Senzor funguje také při výrobě sýru mozzarella, kde je ještě vyšší viskozita. U italského zákazníka senzor InPro X1 kontroluje pH a včas upozorní, pokud produkt není v požadovaném rozmezí pH.
Holger Schmidt, Industry Manager for Food & Beverage Industry
Plně kompatibilní a snadno ovladatelný
Senzor InPro X1 je plně kompatibilní se stávajícím zařízením. Lze jej snadno dovybavit pomocí jednoduché procesní armatury, jako je METTLER TOLEDO InFit 761/NC.
Instalace se montuje pomocí připojení Ingold, SMS, DIN11851, svorky nebo Varinline, má certifikaci 3A a EHEDG a snadno se čistí.
Díky další funkci ISM, nástrojům prediktivní diagnostiky, se na připojeném převodníku zobrazují dny zbývající do provedení kalibrace a výměny senzoru, takže lze naplánovat údržbu na mimovýrobní časy, čímž se zabrání neplánovaným přerušením procesu.
Po 80 letech - konečně spolehlivý in-line senzor
Rachel je ohromena možnostmi, které nabízí senzor InPro X1, především jeho vysokou přesností a odolností.
Technologie X-Chip, vyvinutá výhradně interně společností METTLER TOLEDO, je první inovací na trhu pH senzorů pro potravinářský a nápojový průmysl po přibližně 80 letech výroby skla a 40 letech technologie ISFET. Senzor znamená začátek nové éry. Poprvé se jedná o in-line měření pH v mlékárenské výrobě a další výrobě potravin, které je spolehlivé a bezpečné - v každém smyslu.
Přesné a rychlejší výrobní procesy
Rachel chce, aby její mlékárna těžila z výhod in-line měření pH. Přesnější a rychlejší výrobní procesy by jejímu týmu umožnily vyrobit více za stejné období a bez dopadu na kvalitu. Méně údržby by ještě více zefektivnilo jejich výrobu a management by ocenil lepší poměr cena/kvalita/výkon.
Obzvláště na ni zapůsobila schopnost sledovat 100 % výrobního procesu a snadné použití senzoru. Pro Rachel budou ztracené šarže jogurtů kvůli nespecifickému pH minulostí.
Máte zájem o použití senzoru InPro X1 ve své výrobě?
V tomto průvodci správnými pracovními postupy se dočtete, jak správně používat a udržovat pH senzory. Dále se z něj dozvíte, jak platforma pro digitální senzory METTLER TOLEDO Intelligent Sensor Management (Inteligentní správa senzorů, ISM®) pomáhá dosahovat vyšší přesnosti měření a měřicího výkonu.
Holger přináší více než 20 let globálních zkušeností s propojováním výrobců potravin a nápojů, výrobců technologických celků a strojů i automatizačních společností se zaměřením na hygienické senzorové technologie. Má 10 let zkušeností s prodejem strojů pro nápojový průmysl a s projektováním technologií a získal titul mistra pivovarnického v Weihenstephanu na TUM. Holger podporuje zákazníky společnosti METTLER TOLEDO při využívání inline procesních analytických řešení ke zlepšování procesů a stabilizaci vysoce kvalitní výroby. Jako aktivní člen organizace EHEDG prosazuje a poskytuje poradenství v oblasti co nejlepší hygienické integrace a řešení čištění.
Žádost o informace nebo cenovou nabídkuPožádejte o cenovou nabídkuOkamžitá cenová nabídkaInformace o řešeníRequest Online Demo
Chci...
Need assistance? Our team is here to achieve your goals. Speak with our experts.
.png/_jcr_content/renditions/cq5dam.web.1280.1280.png "In-line pH sonda / ORP (redox) sonda")
.jpg/_jcr_content/renditions/cq5dam.web.1280.1280.jpeg "Kryty senzorů a systémy pro čištění senzorů")
.png/_jcr_content/renditions/cq5dam.web.1280.1280.png "Převodníky")