Rachel er produktionsleder hos en mellemstor amerikansk mejerivirksomhed. Hun nyder sit arbejde, men et tilbagevendende problem frustrerer hende, og den seneste hændelse var meget kostbar for mejeriet.
Laboratorietests af en batch yoghurt viste, at pH-værdien var langt uden for intervallet, og yoghurten kunne ikke bruges. Halvdelen af batchen var allerede pakket og måtte knuses.
Det, der gjorde det værre, var, at batchen var til et nyligt lanceret yoghurtmærke. Det nye mærke var en stor succes, og tabet af batchen ville betyde tomme hylder i nogle af dets kunders butikker.
Derudover, på grund af den nye linjes popularitet, er Rachel og hendes team blevet pålagt at øge produktionen med det samme udstyr, de har brugt i årevis. Derudover kræver ledelsen, at de vinder udfordringen med bæredygtig produktion ved at reducere energiforbruget. Det var et vanskeligt problem at løse.
Hun havde også svært ved at finde kvalificerede personer med erfaring i opgaver som prøvetagning og måling, som hun kunne stole på til at hjælpe hende med at træffe de rigtige produktionsbeslutninger.
Efter noget research fandt Rachel noget, der måske ikke løser alle hendes problemer, men som ville løse mange af dem og helt sikkert stoppe batcher med yoghurt uden for specifikation!
Men før vi kommer til det…
Prøvetagning: Kun et øjebliksbillede…
Prøvetagning vedrører kvalitetskontrol – det har intet at gøre med proceskontrol og endnu mindre med procesautomatisering. Det sparer ikke tid eller kræfter, så det hjælper ikke med at gøre fødevare- og drikkevareanlæg mere produktive eller mere effektive.
pH spiller en væsentlig rolle i fødevare- og drikkevareproduktion, da pH-niveauet påvirker hastigheden og omfanget af reaktioner under mange produktionsprocesser. Overvågning af pH er derfor afgørende for både produktkvalitet og proceskontrol.
Typisk tages en prøve hver 20. minut eller op til en gang i timen under produktionen. Dette giver værdifuld information om produktets og processens kvalitet - men kun op til det øjeblik, prøven tages. Så prøven er kun et øjebliksbillede af, hvad der allerede er sket i processen.
Produktionsledere kan kun forsøge at påvirke den efterfølgende proces baseret på informationen fra det øjebliksbillede.
... og meget fejlbehæftet
Desuden kan resultaterne være udsat for betydelige fejl: prøven kan ændre sig mellem udtagning og analyse.
Enhver forsinkelse i at udføre testen, selv bare et simpelt telefonopkald taget af laboratorieansatte, der er ansvarlige for målingen, kan resultere i et falsk resultat; eller en prøve kan blive tildelt den forkerte tank på grund af manglende opmærksomhed; eller... eller... eller. Fejlkilderne er mange.
Glas- og ISFET-sensorer: Ingen er tilfredsstillende
At kende pH på ethvert tidspunkt i processen gør det muligt at fremskynde, sænke, balancere eller endda stoppe processen, når en ønsket værdi er nået. In-line pH-sensorer kan bruges til at måle pH gennem hele processen, fra mælken leveres, til det endelige produkt er pakket.
Indtil nu har ingen in-line pH-sensor dog været i stand til fuldt ud at opfylde forventningerne i F&B-industrien:
Traditionelle in-line pH-sensorer bruger en glasmembran. Problemet er åbenlyst: glasset kan gå i stykker under håndtering, cleaning-in-place (CIP), eller endda bare ved at være i processen, for eksempel når faste komponenter i mediet, såsom isklumper under isproduktion, beskadiger eller helt knuser glasset.
Ion-følsom felt-effekt transistor (ISFET) var den næste teknologi på markedet. ISFET-sensorer er ikke lavet af glas, men har i stedet en chip med en pH-følsom overflade. Ved første øjekast gør det dem mere egnede til fødevareproduktion end traditionelle glassensorer, men chippen er ikke særlig robust, og sensorene kræver hyppig kalibrering. Dette resulterer i korte vedligeholdelsesintervaller og mange produktionsafbrydelser. Mere end det, tolererer ISFET-sensorer ikke CIP.
Ikke underligt at in-line pH-måling ikke har fået fodfæste i F&B-industrien.
Indtil nu.
InPro X1 - En ny æra inden for pH-måling
Vi mener, at in-line pH-måling er fremtiden for F&B-industrien. Det giver vores kunder mulighed for fuldt ud at kontrollere og automatisere deres processer, være mere produktive, bruge deres udstyr mere effektivt og bæredygtigt, og spore hvert sekund af processen. Derfor satte vi os for at udvikle en in-line pH-sensor, der er lige så nøjagtig som en glassensor, men super robust, siger Balz Aebli, produktchef hos METTLER TOLEDO.
Det tog flere år at udvikle, men nu er det verdens første robuste, CIP-resistente in-line pH-sensor - InPro X1™ HLS. Dens nøjagtighed er mindst lige så god som de bedste in-line og laboratorie sensorer, og den eliminerer behovet for pH-måling med prøveudtagning.
Det er virkelig en game changer, siger Balz. I årtier har mejeriindustrien efterspurgt en sikker, in-line pH-sensor, der tåler CIP. Nu har de én.
Uknuselig pH-sensor for den højeste produktionssikkerhed
I årtier har fødevare- og drikkevareindustrien ledt efter en fødevaresikker, in-line pH-sensor, der kan modstå rengøringsprocesser. Som beskrevet i dette whitepaper, leverer InPro X1 netop dette.
Forståelse af fermenteringsprocessen
Grafen illustrerer fermenteringsprocessen i yoghurtproduktion og viser samspillet mellem pH, temperatur og surhedsgrad over tid.
Den mørkeblå kurve repræsenterer pH-værdien, som falder, efterhånden som kulturerne omsætter sukker og producerer syrer, hvilket indikerer øget surhedsgrad, der er afgørende for yoghurtens kvalitet.
Den lyseblå kurve følger yoghurtens temperatur, som er vigtig for at styre fermenteringshastigheden og opnå det ønskede slutprodukt.
Grønne markeringer angiver surhedsgrad målt på prøve, som fungerer som kontrolpunkter for at sikre, at fermenteringsprocessen opfylder specifikationerne.
Efterhånden som processen skrider frem, rapporterer den inline pH-sensor alt, hvad den registrerer.
Udnyt fordelene ved inline-måling fuldt ud
Ved at måle inline med den nye InPro X1 behøver produktionsledere som Rachel ikke længere at stole på prøver, der kun tages hvert 20. minut. På ethvert tidspunkt i produktionsprocessen har de nu pålidelig, realtidsinformation om den aktuelle pH-værdi.
Løbende overvågning gør hele processen gennemsigtig, og operatøren kan aktivt gribe ind og justere, hvis fremdriften er for langsom eller for hurtig. Endnu mere kan opnås ved at sætte grænseværdier: en reaktion kan automatisk udløses i systemet, når disse grænser nås, overskrides eller underskrides. Dermed kan hele processen automatiseres.
Højere effektivitet og produktkvalitet
Holger Schmidt, F&B Industry Manager, forklarer: Produktionschefen kan indstille parametre og grænseværdier i styresystemet. For eksempel i yoghurtproduktion, når tanken er fuld, doseres kulturen, og efterhånden som fermenteringen skrider frem, falder pH. InPro X1 leverer konstant en pH-værdi, og når pH når det ønskede niveau, kan tanken køles ned, hvilket stopper fermenteringen.
Ud over forbedret produktkvalitet og sikkerhed er en perfekt reguleret produktionsproces hurtigere og mere effektiv, da gennemløbstider og temperatur kontrolleres præcist. Dette sikrer optimal udnyttelse af udstyret samtidig med, at energiforbruget og ressourceforbruget reduceres.
Bedre processikkerhed
Fejl i processen, såsom forurening med bakterier eller rengøringsmidler, kan også opdages med det samme.
Takket være inline-måling er det også muligt at afgøre, om der er leveret potentielt sur mælk, fordi al mælken testes, ikke kun enkelte prøver.
Det samme gælder, hvis mælken er blevet opbevaret i mellemlagringstanke. Et kritisk kontrolpunkt (CCP) før emballering sikrer, at der ikke utilsigtet kommer rengøringsmidler i det færdige produkt.
Sporbarhed
Sporing af kvaliteten af den modtagne mælk er et stort fremskridt for proceskvaliteten, siger Holger. Vi ser det på et tysk mejeri, hvor InPro X1 måler al den modtagne mælk, ikke kun prøver fra hver tanksektion. Hvis der er forsinkelse i aflæsningen af mælken, kan der ske separation i tanksektionerne, og derfor kan en prøve være ikke-repræsentativ. Kontinuerlig måling med InPro X1 opdager alt.
Takket være inline produktionsovervågning er hvert trin i processen - fra råvarelevering til emballering - fuldt sporbart. Dette er særligt vigtigt for virksomheder, der er forpligtet til Global Food Safety Initiative. I det nævnte tyske mejeri muliggør integrationen af informationen og lagringen sammen med batchen også fuld sporbarhed fra gård til form.
Udstyrsbeskyttelse
Brugere af InPro X1 drager også fordel, når det gælder beskyttelse af deres udstyr. Baseret på en kundecase forklarer Holger:
Under behandling af valle bruger kunden pH-målingen fra InPro X1 til at afgøre, om vallen stadig er sød. Vallen passerer derefter gennem et filtreringssystem. Under rengøringen bruges målinger fra InPro X1 til at spore den kaustiske koncentration. Hvis pH overstiger 11, kan membranerne i filtreringsudstyret blive beskadiget og skal udskiftes.
Lignende anvendelser findes hos kunder i New Zealand og USA, i disse tilfælde for laktose, og den første udstyrsproducent er begyndt at implementere InPro X1 for at forbedre procesautomatisering og kundetilfredshed.
Hundreder af korrekte målinger gennemsnitliggør støjen
In-line måling viser præcis, hvad der sker under og på hvert trin i processen, lige så nøjagtigt og præcist som at måle prøven i laboratoriet.
Det er ikke underligt, at in-line pH-måling allerede er veletableret i industrier som kemi og farmaceutisk. Hvad der ofte irriterer brugere i F&B-industrien, er dog den synlige støj i kontrolsystemets aflæsning.
Dette skyldes, at et medium som mælk ikke er en homogen masse. InPro X1 registrerer alle variationer, selv uønsket signalstøj forårsaget af gasbobler. InPro X1 renser dataene, så du kun får den præcise pH-måling.
X-Chip - Hjertet i InPro X1
X-Chip, en helt ny teknologi, der overgår alle eksisterende pH-sensorteknologier, er den faktiske sensor og hjertet i InPro X1. Placeret i en titaniumspids er X-Chip i direkte kontakt med mediet og bruger samme potentiometriske måleprincip som pH-følsomt glas. Dog er lithiumsilicat-overfladen på X-Chip bundet til et metal lag i en kompositkonstruktion og er meget robust.
En temperatursensor er placeret tæt på X-Chip til temperaturkompensation, og sensorens krop er lavet af meget stærk, fødevaregodkendt PEEK-polymer.
InPro X1 er en af vores Intelligent Sensor Management (ISM™) sensorer. En af hovedfordelene ved ISM er, at det analoge målesignal konverteres i sensoren til et robust digitalt signal, der ikke lider tab fra sensor til sender.
InPro X1 er permanent installeret i udstyret, hvilket reducerer installations- og driftsomkostninger. Den er designet til ikke blot at tåle, men også understøtte CIP-rengøring, da den ikke påvirkes af hurtige temperaturændringer, er modstandsdygtig over for alle rengøringsmidler og derfor kan bruges til at indikere rengøringsaktiviteten af kaustikken.
Sensoren viser altid den aktuelle pH-værdi i udstyret. Og takket være CIP er den altid på samme hygiejniske niveau som resten af systemet og klar til brug, når den sættes i drift, forklarer Balz.
"Vi gjorde vores bedste for at ødelægge den!"
Vi havde det rigtig sjovt med at prøve at ødelægge InPro X1, siger Balz. Vi kastede dem tværs over rummet, tabte dem fra et tag, kørte over dem og brugte endda to sensorer som trommestikker!
Med over tusind InPro X1 i brug hos kunder verden over er der ikke registreret nogen mekaniske skader. Sensoren har endda bestået MIL-STD-810H drop test, en streng testprocedure defineret af det amerikanske militær.
Solid præstation
Sensorens robusthed er særligt nyttig i medier med høj viskositet. Holger Schmidt giver to eksempler:
Sur smør tager lidt tid at passere gennem den første fase af smørfremstillingsmaskinen. I denne tid har de tilsatte kulturer ved indløbet tid til at virke og sænke pH-værdien. Ved at kontrollere resultatet i linjen er det muligt at dosere kulturer før anden halvdel af smøringsprocessen, hvilket sparer tid.
Kunder i England har allerede med succes anvendt denne kontrolmulighed. Sensoren fungerer også i produktionen af mozzarellaost, hvor der er en endnu højere viskositet. Hos en italiensk kunde kontrollerer InPro X1 pH og giver en tidlig advarsel, hvis produktet ikke er inden for det ønskede pH-område.
Holger Schmidt, Industry Manager for Food & Beverage Industry
Fuldstændig kompatibel og nem at håndtere
InPro X1 er fuldt kompatibel med eksisterende udstyr. Den kan nemt eftermonteres ved hjælp af en simpel procesmontering som METTLER TOLEDO’s InFit 761/NC.
Monteret med en Ingold-, SMS-, DIN11851-, klemme- eller Varinline-forbindelse er installationen 3A- og EHEDG-certificeret og let at rengøre.
Takket være en anden funktion af ISM, forudsigende diagnostiske værktøjer, vises de resterende dage indtil sensor kalibrering og udskiftning bør udføres på den tilsluttede sender, så vedligeholdelsesarbejde kan planlægges uden for produktionstider, hvilket undgår uplanlagte procesafbrydelser.
Efter 80 år - endelig en pålidelig in-line sensor
Rachel, produktionslederen, er imponeret over de muligheder, som InPro X1 og dens høje nøjagtighed og robusthed tilbyder.
X-Chip teknologien, udviklet helt internt af METTLER TOLEDO, er den første innovation på pH-sensormarkedet for F&B-industrien efter cirka 80 års glas og 40 års ISFET-teknologi. Sensoren markerer begyndelsen på en ny æra: For første gang er in-line pH-måling i mejeriproduktion og anden fødevareproduktion pålidelig og sikker - i enhver forstand.
Præcise og hurtigere produktionsprocesser
Rachel ønsker, at hendes mejeri skal høste fordelene ved inline pH-måling. Mere præcise og hurtigere produktionsprocesser vil give hendes team mulighed for at producere mere inden for samme periode og uden at gå på kompromis med kvaliteten. Mindre vedligeholdelse vil gøre deres produktion endnu mere effektiv, og ledelsen vil sætte pris på det forbedrede forhold mellem omkostninger/kvalitet/ydelse.
Hun er især imponeret over muligheden for at spore 100 % af produktionsprocessen og sensorens brugervenlighed. For Rachel vil tabte yoghurtpartier på grund af pH uden for specifikationerne være fortid.
Er du interesseret i at bruge InPro X1 i din produktion?
Denne driftsvejledning forklarer, hvordan man bruger og vedligeholder pH-sensorer korrekt. I vedledningen beskrives også, hvor stor målenøjagtigheden og ydeevnen er for METTLER TOLEDOs intelligente sensorhåndtering (ISM®), en digital sensorplatform.
Holger har mere end 20 års global erfaring med at forbinde producenter af fødevarer og drikkevarer, maskin- og anlægsbyggere samt automationsvirksomheder med fokus på hygiejniske sensorteknologier. Han har 10 års erfaring med salg af maskiner til drikkevarer og anlægsteknik og har opnået titlen som master brewer fra Weihenstephan, TUM. Holgar hjælper METTLER TOLEDO-kunder med at anvende inline procesanalytiske løsninger til at forbedre processer og stabilisere en produktion af høj kvalitet. Som aktivt medlem af EHEDG arbejder han for og rådgiver om den bedst mulige hygiejniske integration og rengøringsløsninger.
Anmod om tilbud eller informationFå et tilbudØjeblikkeligt tilbudLøsningsoplysningerRequest Online Demo
Jeg vil gerne...
Har du brug for hjælp? Vi er her for at besvare dine spørgsmål.
.png/_jcr_content/renditions/cq5dam.web.1280.1280.png "In-line pH-sonde/ORP-sonde (redox)")
.jpg/_jcr_content/renditions/cq5dam.web.1280.1280.jpeg "Probeholder og sensorrengøringssystemer")
.png/_jcr_content/renditions/cq5dam.web.1280.1280.png "Transmittere")