레이첼은 미국의 중견 유제품 회사의 생산 관리자입니다. 그녀는 자신의 일을 즐기고 있지만, 반복적으로 발생하는 문제로 인해 좌절감을 느끼고 있으며, 가장 최근에 발생한 문제는 유제품 회사에 막대한 손실을 초래했습니다.
요구르트 배치에 대한 실험실 테스트 결과 pH가 범위를 훨씬 벗어났고, 요구르트를 사용할 수 없는 것으로 나타났습니다. 배치의 절반은 이미 포장되어 있어 분쇄해야 했습니다.
더욱 심각한 문제는 그 배치가 최근 출시된 요구르트 브랜드의 제품이었다는 점이었습니다. 새로운 브랜드는 큰 성공을 거두었고, 그 배치가 없어지면 일부 고객 매장의 진열대가 텅 비어버릴 것이었습니다.
게다가, 신제품 라인의 인기로 인해 레이첼과 그녀의 팀은 수년 동안 사용해 온 것과 동일한 장비로 생산량을 늘려야 하는 과제를 안게 되었습니다. 게다가 경영진은 에너지 소비를 줄여 지속 가능한 생산이라는 과제를 완수하라고 요구하고 있습니다. 이는 해결하기 까다로운 문제였습니다.
그녀는 샘플링 및 측정과 같은 업무에 경험이 풍부한 숙련된 인력을 찾는 데 어려움을 겪고 있었습니다. 그들에게 의지하여 올바른 생산 결정을 내릴 수 있었습니다.
레이첼은 조사 끝에 모든 문제를 해결하지는 못하더라도 많은 문제를 해결하고 규격에 맞지 않는 요구르트 배치를 확실히 막을 수 있는 방법을 찾아냈습니다!
하지만 그 전에 ...
샘플링: 단지 스냅샷일 뿐...
샘플링은 품질 관리와 관련이 있으며, 공정 관리와는 아무런 관련이 없으며 공정 자동화와는 더욱 관련이 없습니다. 시간이나 노력을 절약해 주지 않으므로 식음료 공장의 생산성이나 효율성을 높이는 데 도움이 되지 않습니다.
pH는 식음료 생산에 필수적인 역할을 합니다. pH 수치는 여러 생산 공정에서 반응의 속도와 포괄성에 영향을 미치기 때문입니다. 따라서 pH 모니터링은 제품 품질과 공정 관리 모두에 매우 중요합니다.
일반적으로 샘플은 생산 중에 20분 마다 또는 최대 한 시간마다 한 번 채취됩니다. 이는 제품의 품질과 공정에 대한 귀중한 정보를 제공하지만 샘플을 채취하는 순간까지만 가능합니다. 따라서 샘플은 공정에서 이미 발생한 일의 스냅샷일 뿐입니다.
생산 관리자는 해당 스냅샷의 정보를 기반으로 후속 공정에 대해서만 변화를 시도할 수 있습니다.
... 그리고 오류가 발생하기 쉽습니다.
게다가 결과에 심각한 오류가 발생할 수 있습니다: 샘플 추출과 분석 사이에 차이가 발생할 수 있습니다.
실험실 직원이 측정을 담당하는 동안 간단한 전화 통화를 하는 등 잠깐만 지연되면 잘못된 결과가 나올 수 있습니다. 또는 부주의로 인해 샘플이 잘못된 탱크에 할당될 수도 있습니다. 이처럼 오류의 원인은 다양합니다.
유리 및 ISFET 센서: 둘 다 만족스럽지 않은 결과
공정 중 어느 시점에서든 pH를 알면 공정 속도를 높이거나, 늦추거나, 균형을 맞추거나, 원하는 값에 도달했을 때 공정을 중단할 수 있습니다. 인라인 pH 센서를 사용하면 우유가 배송되는 순간부터 최종 제품이 포장되는 순간까지 공정 전체의 pH를 측정할 수 있습니다.
하지만 지금까지 어떤 인라인 pH 센서도 식음료 산업의 기대를 완벽하게 충족하지 못했습니다.
기존의 인라인 pH 센서는 유리 멤브레인을 사용합니다. 문제는 분명합니다: 유리는 취급, 현장 세척(CIP) 심지어 공정 중에도 파손될 수 있습니다. 예를 들어, 아이스크림 생산 중 얼음 덩어리와 같은 고체 성분이 유리를 손상시키거나 완전히 깨뜨릴 수 있습니다.
이온 감응형 전계 효과 트랜지스터(ISFET)가 시장에 출시된 차세대 기술이었습니다. ISFET 센서는 유리가 아닌 pH 감응 표면을 가진 칩을 사용합니다. 언뜻 보기에는 기존 유리 센서보다 식품 생산에 더 적합해 보이지만, 칩의 내구성이 떨어지고 센서를 자주 교정해야 합니다. 이로 인해 유지 보수 주기가 짧고 생산 중단이 빈번하게 발생합니다. 더욱이 ISFET 센서는 CIP를 허용하지 않습니다.
인라인 pH 측정이 식음료 산업에서 자리를 잡지 못한 것은 당연한 일입니다.
지금까지는 말입니다.
InPro X1 - pH 측정의 새로운 시대
우리는 인라인 pH 측정 이 식음료 산업의 미래라고 믿습니다 . 이를 통해 고객은 프로세스를 완전히 제어 및 자동화하고, 생산성을 높이고, 장비를 보다 효율적이고 지속 가능하게 사용하고 , 공정의 매 순간을 추적할 수 있습니다. 이것이 바로 우리가 유리 센서만큼 정확하면서도 매우 견고한 인라인 pH 센서를 개발하기 시작한 이유라고 메틀러 토레도의 제품 관리자인 Balz Aebli는 말합니다.
수년간의 개발 끝에 마침내 세계 최초의 견고하고 CIP(침전) 저항성 인라인 pH 센서인 InPro X1™ HLS가 탄생했습니다. 정확도는 최소한 최고의 인라인 및 실험실 센서 수준이며, 샘플 채취을 이용한 pH 측정의 필요성을 없애줍니다.
이 센서는 진정한 게임 체인저 라고 Balz는 말합니다. 수십 년 동안 유제품 업계는 CIP를 견딜 수 있는 안전한 인라인 pH 센서를 요구해 왔습니다. 이제 그 센서를 사용할 수 있게 되었습니다.
최고의 생산 안전성을 위한 깨지지 않는 pH 센서
수십 년 동안 식품 및 음료 산업은 세척 공정을 견딜 수 있는 식품 안전 인라인 pH 센서를 찾고 있었습니다. 이 백서에 자세히 설명되어 있듯이, InPro X1 은 바로 이러한 요구를 정확히 충족합니다.
발효 과정 이해
이 그래프는 요구르트 생산 과정에서 pH, 온도 및 산도 간의 상호작용을 시간 경과에 따라 보여주는 발효 과정을 보여줍니다.
진한 파란색 곡선은 pH 값을 나타내며, 배양균이 당을 대사하고 산을 생성함에 따라 감소하여 요구르트 품질에 필수적인 산도 증가를 나타냅니다.
연한 파란색 곡선은 요구르트의 온도를 나타하며, 이는 발효 속도 제어 및 원하는 최종 제품 생산에 매우 중요합니다.
녹색 표시는 샘플에서 측정한 산도 값을 나타내며, 발효 과정이 사양을 충족하는지 확인하는 체크포인트 역할을 합니다.
공정이 진행됨에 따라 인라인 pH 센서는 관측된 모든 값을 보고합니다.
인라인 측정의 장점을 최대한 활용하세요
새로운 InPro X1을 통해 인라인 측정을 수행함으로써 Rachel과 같은 생산 관리자는 더 이상 20분마다 채취하는 샘플에만 의존할 필요가 없습니다. 이제 생산 공정의 어느 시점에서든 현재 pH 값에 대한 신뢰할 수 있는 실시간 정보를 얻을 수 있습니다.
지속적인 모니터링을 통해 전체 공정을 투명하게 파악할 수 있으며, 작업자는 진행 속도가 너무 느리거나 빠른 경우 적극적으로 개입하여 조정할 수 있습니다. 임계값을 설정하면 더 많은 이점을 얻을 수 있습니다. 임계값에 도달하거나 초과하거나 미달할 경우 시스템에서 자동으로 반응이 트리거됩니다. 따라서 전체 공정을 자동화할 수 있습니다.
효율성 및 제품 품질 향상
F&B 산업 관리자인 Holger Schmidt는 다음과 같이 설명합니다. 생산 관리자는 제어 시스템 내에서 매개변수와 한계 값을 설정할 수 있습니다. 예를 들어, 요구르트 생산에서 탱크가 가득 차면 배양액이 투약되고 발효가 진행됨에 따라 pH가 떨어집니다. InPro X1은 지속적으로 pH 판독값을 제공하며 pH가 원하는 수준에 도달하면 탱크를 냉각시켜 발효를 멈출 수 있습니다.
제품 품질과 안전성 향상 외에도, 처리 시간과 온도가 정밀하게 제어되므로 완벽하게 조절된 생산 공정은 더욱 빠르고 효율적입니다. 이를 통해 최적의 장비 활용을 보장하는 동시에 에너지 소비와 자원 사용량을 줄일 수 있습니다.
더 나은 공정 안전
박테리아 또는 세척제에 의한 오염과 같은 공정 오류도 즉시 감지할 수 있습니다.
인라인 측정 덕분에 개별 샘플뿐만 아니라 모든 우유를 검사하기 때문에 잠재적으로 신 우유가 공급되었는지 확인할 수 있습니다.
우유가 중간 저장 탱크에 보관된 경우에도 마찬가지입니다. 포장 전 중요 관리 기준(CCP) 을 통해 완제품에 세척제가 실수로 포함되지 않도록 보장합니다.
추적성
유입되는 우유 품질의 추적성은 공정 품질에 큰 도움이 된다고 Holger는 말합니다. 독일의 한 유제품 업체에서 InPro X1을 통해 각 탱크 섹션의 샘플뿐만 아니라 유입되는 모든 우유를 측정하는 것을 볼 수 있습니다. 우유를 다운로드하는 데 지연이 발생하면 탱크 섹션에서 분리가 발생하여 샘플이 대표성을 갖지 못할 수 있습니다. InPro X1을 이용한 연속 측정은 모든 것을 포착합니다.
인라인 생산 모니터링 덕분에 원료 입고부터 포장까지 공정의 모든 단계를 완벽하게 추적할 수 있습니다. 이는 특히 글로벌 식품 안전 이니셔티브에 참여하는 기업에 중요합니다. 앞서 언급한 독일 유제품 업체의 경우, 정보를 통합하고 배치에 저장함으로써 농장에서 생산 단계까지 완벽한 추적성을 확보할 수 있습니다.
장비 보호
InPro X1 사용자는 장비 보호 측면에서도 이점을 얻습니다. Holger는 고객 사례를 바탕으로 다음과 같이 설명합니다.
유청 가공 과정에서 고객은 InPro X1의 pH 측정값을 사용하여 유청의 당도를 확인합니다. 그런 다음 유청은 여과 시스템을 거칩니다. 세척 과정에서는 InPro X1의 측정값을 사용하여 가성소다 농도를 추적합니다. pH가 11을 초과하면 여과 장비의 멤브레인이 손상될 수 있으며 교체해야 합니다.
뉴질랜드와 미국의 고객들도 유당 생산을 위해 유사한 시스템을 도입하고 있으며, 최초의 장비 제조업체는 공정 자동화 및 고객 만족도 향상을 위해 InPro X1을 도입하기 시작했습니다.
수백 건의 정확한 측정값으로 노이즈 평균화
인라인 측정은 실험실에서 시료를 측정하는 것만큼 정확하고 정밀하게 공정 과정의 모든 단계에서 발생하는 현상을 정확하게 보여줍니다.
화학 및 제약 산업에서 인라인 pH 측정이 이미 널리 사용되고 있는 것은 당연한 일입니다. 하지만 식음료 산업에서 사용자를 종종 불편하게 만드는 것은 제어 시스템 판독값의 눈에 띄는 노이즈입니다.
우유와 같은 매체는 균질한 물질이 아니기 때문입니다. InPro X1 은 기포로 인한 원치 않는 신호 노이즈를 포함한 모든 변화를 감지합니다. InPro X1은 데이터를 정제하여 정확한 pH 측정값만 제공합니다.
X-칩 - InPro X1의 핵심
X-Chip은 기존의 모든 pH 감지 기술을 능가하는 완전히 새로운 기술로, 실제 센서이자 InPro X1의 핵심입니다. 티타늄 팁에 위치한 X-Chip은 매질과 직접 접촉하며 pH 감응 유리와 동일한 전위차 측정 원리를 사용합니다. X-Chip의 리튬 실리케이트 표면은 복합 구조의 금속층에 접합되어 있어 매우 견고합니다.
온도 센서는 온도 보상을 위해 X-Chip 근처에 위치하며, 센서 본체는 매우 견고한 식품 등급 PEEK 폴리머로 제작되었습니다.
InPro X1은 당사의지능형 센서 관리(ISM™) 센서 중 하나입니다. ISM의 주요 장점 중 하나는 아날로그 측정 신호가 센서에서 트랜스미터로 손실 없이 안정적인 디지털 신호로 변환된다는 것입니다.
InPro X1은 장비에 영구적으로 설치되어 설치 및 운영 비용을 절감합니다. 급격한 온도 변화에 영향을 받지 않고 모든 세척 매체에 대한 내성을 갖추고 있어 CIP 세척을 견딜 뿐만 아니라 지원하도록 설계되어 가성소다의 세척 활성을 나타내는 데 사용할 수 있습니다.
이 센서는 장비의 현재 pH 값을 항상 표시합니다. 또한 CIP 덕분에 시스템의 나머지 부분과 동일한 위생 수준을 유지하며, 가동 시 언제든 사용할 수 있다 고 Balz는 설명합니다.
"저희는 최선을 다해 부수려고 했습니다!"
InPro X1을 부수려고 애쓰는 동안 정말 즐거웠습니다. 방 반대편으로 던지고, 지붕에서 떨어뜨리고, 차를 몰고 지나가기도 했고, 심지어 센서 두 개를 드럼스틱처럼 사용하기도 했습니다! 고 Balz는 말합니다.
전 세계 고객들이 1,000대 이상의 InPro X1을 사용하고 있지만, 기계적 손상은 기록되지 않았습니다. 이 센서는 미군에서 정한 엄격한 절차인 MIL-STD-810H 낙하 테스트도 통과했습니다.
견고한 성능
센서의 견고성은 고점도 매체에서 특히 유용합니다. Holger Schmidt는 두 가지 예를 제시합니다.
신 버터는 버터 제조기의 첫 번째 단계를 통과하는 데 시간이 걸립니다. 이 시간 동안 주입구에 첨가된 배양균이 작용하여 pH 값을 낮출 시간을 갖습니다. 결과를 실시간으로 제어함으로써, 버터 제조 과정의 후반부 이전에 배양균 투여를 적용할 수 있어 시간을 절약할 수 있습니다.
영국의 고객들은 이미 이 제어 옵션을 성공적으로 적용했습니다. 이 센서는 점도가 훨씬 더 높은 모짜렐라 치즈 생산에도 적용됩니다. 이탈리아의 한 고객사는 InPro X1을 사용하여 pH를 제어하고, 제품이 원하는 pH 범위에 있지 않을 경우 조기에 경고합니다.
Holger Schmidt, Industry Manager for Food & Beverage Industry
완벽한 호환성 및 간편한 사용
InPro X1은 기존 장비와 완벽하게 호환됩니다. 메틀러 토레도의 InFit 761/NC와 같은 간단한 공정 피팅을 사용하여 쉽게 개조할 수 있습니다.
Ingold, SMS, DIN11851, clamp 또는 Varinline 연결 방식으로 장착되며, 3A 및 EHEDG 인증을 받았으며 세척도 간편합니다.
ISM의 또 다른 기능인 예측 진단 도구 덕분에 센서 교정 및 교체 까지 남은 일수가 연결된 트랜스미터에 표시됩니다. 따라서 비생산 시간에 유지보수 작업을 예약하여 계획되지 않은 공정 중단을 방지할 수 있습니다.다.
80년 만에 - 드디어 신뢰할 수 있는 인라인 센서 탄생
생산 관리자 레이첼은 InPro X1이 제공하는 가능성과 높은 정확도, 그리고 견고성에 깊은 인상을 받았습니다.
메틀러 토레도가 전적으로 자체 개발한 X-Chip 기술은 약 80년간의 유리 기술과 40년간의 ISFET 기술에 이어 식음료 산업을 위한 pH 센서 시장에서 최초의 혁신입니다. 이 센서는 새로운 시대의 시작을 알립니다: 처음으로 유제품 생산 및 기타 식품 생산에서 모든 면에서 신뢰할 수 있고 안전한 인라인 pH 측정이 가능해진 것입니다.
정확하고 빠른 생산 공정
레이첼은 유제품 생산업체가 인라인 pH 측정의 이점을 누리기를 바랍니다. 더욱 정확하고 빠른 생산 공정을 통해 그녀의 팀은 같은 기간 내에 품질 저하 없이 더 많은 제품을 생산할 수 있습니다. 유지 보수가 줄어들어 생산 효율성이 더욱 높아지고, 경영진은 비용/품질/성능 비율 개선에 만족하고 있습니다.
그녀는 특히 생산 공정을 100% 추적 할 수 있는 기능과 센서 사용 편의성에 깊은 인상을 받았습니다. 레이첼에게 규격에 맞지 않는 pH로 인해 요구르트 배치가 손실되는 일은 이제 과거의 일이 될 것입니다.
Holger는 위생 센서 기술을 중심으로 식음료 생산업체, 플랜트 및 기계 제조업체, 자동화 기업을 연결하는 분야에서 20년 이상의 글로벌 경험을 보유하고 있습니다. 그는 음료 기계 영업 및 플랜트 엔지니어링 분야에서 10년의 경험을 쌓았으며, TUM의 바이에른 공과대학교 Weihenstephan 캠퍼스에서 양조학 석사 자격을 취득했습니다. Holgar는 METTLER TOLEDO 고객이 인라인 공정 분석 솔루션을 활용하여 공정을 개선하고 고품질 생산을 안정화할 수 있도록 지원합니다. EHEDG의 적극적인 회원으로서 그는 최적의 위생적 통합 및 세척 솔루션을 장려하고 이에 대해 자문합니다.
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