Rachel är en produktionschef på ett medelstort amerikanskt mejeriföretag. Hon trivs med sitt jobb, men ett återkommande problem frustrerar henne, och det senaste tillfället blev mycket kostsamt för mejeriet.
Labtester av en sats yoghurt visade att pH-värdet var långt utanför intervallet, och yoghurten kunde inte användas. Halva satsen var redan förpackad och fick krossas.
Det som gjorde det värre var att satsen var för ett nyligen lanserat yoghurtmärke. Det nya märket var en stor framgång, och förlusten av satsen skulle innebära tomma hyllor i några av dess kunders butiker.
Utöver detta, på grund av den nya linjens popularitet, har Rachel och hennes team fått i uppdrag att öka produktionen med samma utrustning som de använt i åratal. Dessutom kräver ledningen att de ska vinna utmaningen med hållbar produktion genom att minska energiförbrukningen. Detta var ett knepigt problem att lösa.
Hon hade också svårt att hitta kompetenta personer med erfarenhet av uppgifter som provtagning och mätning som hon kunde lita på för att hjälpa henne fatta rätt produktionsbeslut.
Efter lite efterforskning hittade Rachel något som kanske inte löser alla hennes problem men som skulle lösa många av dem och definitivt stoppa yoghurtpartier utanför specifikation!
Men innan vi kommer till det…
Provtagning: Bara en ögonblicksbild…
Provtagning handlar om kvalitetskontroll – det har inget att göra med processkontroll och ännu mindre med processautomatisering. Det sparar inte tid eller ansträngning, så det hjälper inte att göra livsmedels- och dryckesanläggningar mer produktiva eller effektiva.
pH spelar en avgörande roll i livsmedels- och dryckesproduktion eftersom pH-nivån påverkar hastigheten och omfattningen av reaktioner under många produktionsprocesser. Att övervaka pH är därför avgörande för både produktkvalitet och processkontroll.
Vanligtvis tas ett prov var 20:e minut eller upp till en gång i timmen under produktionen. Detta ger värdefull information om produktens kvalitet och processen – men endast fram till det ögonblick provet tas. Så provet är bara en ögonblicksbild av vad som redan hänt i processen.
Produktionschefer kan bara försöka påverka den efterföljande processen baserat på informationen från den ögonblicksbilden.
… och mycket felbenäget
Vad som är mer, resultaten kan vara föremål för betydande fel: provet kan förändras mellan det att det tas och det att det analyseras.
Eventuell fördröjning i att köra testet, även bara ett enkelt telefonsamtal som tas av labbmedarbetaren som ansvarar för mätningen, kan resultera i ett felaktigt resultat; eller ett prov tilldelas fel tank på grund av bristande uppmärksamhet; eller... eller... eller. Felen kan ha många orsaker.
Glas- och ISFET-sensorer: Ingen är tillfredsställande
Att känna till pH vid varje steg i processen gör det möjligt att påskynda, sakta ner, balansera eller till och med stoppa processen när ett önskat värde uppnås. In-line pH-sensorer kan användas för att mäta pH under hela processen, från det att mjölken levereras till dess att slutprodukten förpackas.
Hittills har dock ingen in-line pH-sensor kunnat helt uppfylla förväntningarna inom F&B-industrin:
Traditionella in-line pH-sensorer använder ett glasmembran. Problemet är uppenbart: glaset kan gå sönder vid hantering, cleaning-in-place (CIP), eller till och med bara genom att vara i processen, till exempel när fasta komponenter i mediet, såsom iskuber under glassproduktion, skadar om inte helt splittrar glaset.
Ionkänslig fälteffekttransistor (ISFET) var nästa teknik på marknaden. ISFET-sensorer är inte gjorda av glas utan har istället en chip med en pH-känslig yta. Vid första anblick gör detta dem mer lämpade för livsmedelsproduktion än traditionella glassensorer, men chippen är inte särskilt robusta och sensorerna kräver frekvent kalibrering. Detta resulterar i korta underhållsintervaller och många produktionsavbrott. Dessutom tål inte ISFET-sensorer CIP.
Det är inte konstigt att in-line pH-mätning inte har fått fotfäste inom F&B-industrin.
Fram till nu.
InPro X1 - En ny era inom pH-mätning
Vi tror att in-line pH-mätning är framtiden för F&B-industrin. Det gör det möjligt för våra kunder att fullt ut kontrollera och automatisera sina processer, vara mer produktiva, använda sin utrustning mer effektivt och hållbart, samt spåra varje sekund av processen. Därför bestämde vi oss för att utveckla en in-line pH-sensor som är lika exakt som en glassensor men superrobust, säger Balz Aebli, produktchef på METTLER TOLEDO.
Det tog flera år att utveckla, men nu är det världens första robusta, CIP-resistenta, in-line pH-sensor - InPro X1™ HLS. Dess noggrannhet är minst lika bra som de bästa in-line- och laboratoriesensorerna, och den eliminerar behovet av pH-mätning med provtagning.
Det är verkligen en revolution, säger Balz. Under årtionden har mejeriindustrin efterfrågat en säker, in-line pH-sensor som tål CIP. Nu har de en.
Obrytbar pH-sensor för högsta produktionstrygghet
Under årtionden har livsmedels- och dryckesindustrin letat efter en livsmedelssäker, in-line pH-sensor som tål rengöringsprocesser. Som detaljerat i denna vitbok, erbjuder InPro X1 precis detta.
Att förstå fermenteringsprocessen
Grafen illustrerar fermenteringsprocessen vid yoghurtproduktion och visar samspelet mellan pH, temperatur och surhet över tid.
Den mörkblå kurvan representerar pH-värdet, som minskar när kulturer metaboliserar socker och producerar syror, vilket indikerar ökad surhet som är avgörande för yoghurtens kvalitet.
Den ljusblå kurvan visar yoghurttemperaturen, som är avgörande för att kontrollera fermenteringshastigheten och uppnå önskat slutresultat.
Gröna markeringar indikerar surhetsvärden mätta på prov, som fungerar som kontrollpunkter för att säkerställa att fermenteringsprocessen uppfyller specifikationerna.
Allt eftersom processen fortskrider rapporterar den inbyggda pH-sensorn allt den registrerar.
Utnyttja fördelarna med inlinjemätning fullt ut
Genom att mäta i linje med den nya InPro X1 behöver produktionschefer som Rachel inte längre förlita sig på prover tagna endast var 20:e minut. När som helst i produktionsprocessen har de nu tillförlitlig, realtidsinformation om det aktuella pH-värdet.
Kontinuerlig övervakning gör hela processen transparent, och operatören kan aktivt ingripa och justera om processen går för långsamt eller för snabbt. Ännu mer kan uppnås genom att sätta gränsvärden: en reaktion kan automatiskt utlösas i systemet när dessa gränsvärden nås, överskrids eller underskrids. På så sätt kan hela processen automatiseras.
Högre effektivitet och produktkvalitet
Holger Schmidt, F&B Industry Manager, förklarar: Produktionschefen kan ställa in parametrar och gränsvärden inom styrsystemet. Till exempel, vid yoghurtproduktion, när tanken är full doseras kulturen, och när jäsningen fortskrider sjunker pH-värdet. InPro X1 ger kontinuerligt en pH-avläsning och när pH når önskad nivå kan tanken kylas, vilket stoppar jäsningen.
Förutom förbättrad produktkvalitet och säkerhet är en perfekt reglerad produktionsprocess snabbare och mer effektiv, eftersom genomloppstider och temperatur styrs exakt. Detta säkerställer optimal utrustningsutnyttjande samtidigt som energiförbrukning och resursanvändning minskas.
Bättre processäkerhet
Fel i processen, såsom kontaminering av bakterier eller rengöringsmedel, kan också upptäckas omedelbart.
Tack vare inline-mätning är det också möjligt att avgöra om potentiellt sur mjölk har levererats, eftersom all mjölk testas, inte bara enskilda prover.
Samma gäller om mjölken har lagrats i mellanlagringstankar. En kritisk kontrollpunkt (CCP) före förpackning säkerställer att inga rengöringsmedel av misstag ingår i den färdiga produkten.
Spårbarhet
Spårbarheten av inkommande mjölkkvalitet är en stor vinst för processkvaliteten, säger Holger. Vi ser detta på ett tyskt mejeri där InPro X1 mäter all inkommande mjölk, inte bara prover från varje tanksektion. Om det uppstår en försening i nedladdningen av mjölk kan separation ske i tanksektionerna, och därför kan ett prov vara icke representativt. Kontinuerlig mätning med InPro X1 upptäcker allt.
Tack vare inline produktionsövervakning är varje steg i processen - från råvaruleverans till förpackning - fullt spårbar. Detta är särskilt viktigt för företag som är engagerade i Global Food Safety Initiative. I fallet med det nämnda tyska mejeriet möjliggör integrationen av informationen och lagringen med batchen också full spårbarhet från gård till form.
Utrustningsskydd
Användare av InPro X1 drar också nytta när det gäller att skydda sin utrustning. Baserat på ett kundfall förklarar Holger:
Under bearbetning av vassle använder kunden pH-mätningen från InPro X1 för att avgöra om vasslen fortfarande är söt. Vasslen passerar sedan genom ett filtreringssystem. Under rengöring används mätningar från InPro X1 för att spåra den kaustiska koncentrationen. Om pH överstiger 11 kan membranen i filtreringsutrustningen skadas och behöver bytas ut.
Liknande tillämpningar finns hos kunder i Nya Zeeland och USA, i dessa fall för laktos, och den första utrustningstillverkaren har börjat implementera InPro X1 för att förbättra processautomatisering och kundnöjdhet.
Hundratals korrekta mätningar genomsnittar bruset
In-line-mätning visar exakt vad som händer under och i varje steg av processen, lika noggrant och precist som att mäta provet i laboratoriet.
Det är inte konstigt att in-line pH-mätning redan är väl etablerad inom industrier som kemi och läkemedel. Vad som ofta irriterar användare inom F&B-industrin är dock det synliga brus som finns i styrsystemets avläsning.
Detta beror på att ett medium som mjölk inte är en homogen massa. InPro X1 upptäcker alla variationer, även oönskat signalbrus orsakat av gasbubblor. InPro X1 rengör datan, så att du endast får den precisa pH-mätningen.
X-Chip - Hjärtat i InPro X1
X-Chip, en helt ny teknik som överträffar alla befintliga pH-sensorteknologier, är den faktiska sensorn och hjärtat i InPro X1. Belägen i en titanspets är X-Chip i direkt kontakt med mediet och använder samma potentiometriska mätprincip som pH-känsligt glas. Ytan av litiumsilikat på X-Chip är dock bunden till ett metallager i en kompositkonstruktion och är mycket robust.
En temperatursensor är placerad nära X-Chip för temperaturkompensation, och sensorhöljet är gjort av mycket stark, livsmedelsgodkänd PEEK-polymer.
InPro X1 är en av våra Intelligent Sensor Management (ISM™) sensorer. En av de största fördelarna med ISM är att den analoga mätsignalen omvandlas i sensorn till en robust digital signal som inte förlorar kvalitet från sensor till sändare.
InPro X1 är permanent installerad i utrustningen, vilket minskar installations- och driftkostnaderna. Den är utformad för att inte bara tåla utan även stödja CIP-rengöring eftersom den inte påverkas av snabba temperaturförändringar, är resistent mot alla rengöringsmedel och därför kan användas för att indikera rengöringsaktiviteten hos kaustiken.
Sensorn visar alltid det aktuella pH-värdet i utrustningen. Och tack vare CIP är den alltid på samma hygieniska nivå som resten av systemet och redo att användas när den tas i drift, förklarar Balz.
"Vi gjorde vårt bästa för att förstöra den!"
Vi hade mycket roligt när vi försökte förstöra InPro X1, säger Balz. Vi kastade dem över rummet, tappade dem från ett tak, körde över dem och använde till och med två sensorer som trumstockar!
Med över tusen InPro X1 i bruk hos kunder världen över har ingen mekanisk skada registrerats. Sensorn har till och med klarat MIL-STD-810H falltest, en rigorös procedur definierad av den amerikanska militären.
Stabil prestation
Sensorens robusthet är särskilt användbar i medier med hög viskositet. Holger Schmidt ger två exempel:
Surat smör tar en stund att passera genom det första steget i smörtillverkningsmaskinen. Under denna tid har de kulturer som tillsätts vid inloppet tid att verka och sänka pH-värdet. Genom att kontrollera resultatet i linje är det möjligt att applicera kulturdosering innan den andra halvan av smörningsprocessen, vilket sparar tid.
Kunder i England har redan framgångsrikt använt detta kontrollalternativ. Sensorn fungerar även vid produktion av mozzarellaost, där viskositeten är ännu högre. Hos en italiensk kund kontrollerar InPro X1 pH-värdet och ger en tidig varning om produkten inte ligger inom önskat pH-intervall.
Holger Schmidt, Industry Manager for Food & Beverage Industry
Fullt kompatibel och enkel att hantera
InPro X1 är fullt kompatibel med befintlig utrustning. Den kan enkelt eftermonteras med en enkel processkoppling som METTLER TOLEDO:s InFit 761/NC.
Monterad med Ingold-, SMS-, DIN11851-, klämma- eller Varinline-anslutning är installationen 3A- och EHEDG-certifierad och enkel att rengöra.
Tack vare en annan funktion i ISM, prediktiva diagnostikverktyg, visas antalet dagar kvar tills kalibrering och byte av sensor bör utföras på den anslutna sändaren, så att underhållsarbete kan schemaläggas under icke-produktionsperioder och oplanerade processavbrott undvikas.
Efter 80 år - Äntligen en pålitlig in-line sensor
Rachel, produktionschefen, är imponerad av de möjligheter som InPro X1 och dess höga noggrannhet och robusthet erbjuder.
X-Chip-teknologin, som utvecklats helt internt av METTLER TOLEDO, är den första innovationen på pH-sensormarknaden för F&B-industrin efter cirka 80 år av glas och 40 år av ISFET-teknik. Sensorn markerar början på en ny era: För första gången en in-line pH-mätning i mejeriproduktion och annan livsmedelsproduktion som är pålitlig och säker - i varje mening.
Exakta och snabbare produktionsprocesser
Rachel vill att hennes mejeri ska dra nytta av inline pH-mätning. Mer exakta och snabbare produktionsprocesser skulle göra det möjligt för hennes team att producera mer under samma tidsperiod utan att påverka kvaliteten. Mindre underhåll skulle göra deras produktion ännu mer effektiv, och ledningen skulle uppskatta den förbättrade kostnad/kvalitet/prestanda-förhållandet.
Hon är särskilt imponerad av möjligheten att spåra 100 % av produktionsprocessen och sensorns användarvänlighet. För Rachel kommer förlorade yoghurtbatcher på grund av pH utanför specifikation att bli ett minne blott.
Är du intresserad av att använda InPro X1 i din produktion?
Den här guiden förklarar hur man på ett korrekt sätt använder och underhåller pH sensorer. I guiden beskrivs också hur stor mätnoggrannheten och prestandan är från METTLER TOLEDOs Intelligenta sensorhantering (ISM®), en digital sensorplattform.
Holger har över 20 års global erfarenhet av att sammanföra producenter inom livsmedel och drycker, maskin- och anläggningsbyggare samt automationsföretag, med fokus på hygieniska sensortekniker. Han har 10 års erfarenhet av försäljning av maskiner för dryckesproduktion och anläggningsteknik, och har avlagt master brewer-examen vid Weihenstephan, TUM. Holgar stöttar METTLER TOLEDO:s kunder i att använda inline-lösningar för processanalys för att förbättra processer och stabilisera produktionen av hög kvalitet. Som aktiv medlem i EHEDG arbetar han för och ger råd om bästa möjliga hygieniska integration och rengöringslösningar.
Begär offert eller infoFå en offertDirekt offertLösningsinformationRequest Online Demo
Jag vill...
Behöver du hjälp? Vi finns här för att svara på dina frågor.
.png/_jcr_content/renditions/cq5dam.web.1280.1280.png "pH-analysatorer och ORP-analysatorer")
.jpg/_jcr_content/renditions/cq5dam.web.1280.1280.jpeg "Armaturer och rengöringssystem för sensorer")
.png/_jcr_content/renditions/cq5dam.web.1280.1280.png "Transmittrar")