Rachel là quản lý sản xuất tại một công ty sữa cỡ vừa của Mỹ. Cô rất yêu thích công việc của mình, nhưng một vấn đề liên tục xảy ra khiến cô cảm thấy khó chịu, và lần gần đây nhất đã gây thiệt hại rất lớn cho công ty.
Kết quả xét nghiệm một mẻ sữa chua cho thấy độ pH vượt quá giới hạn cho phép, và sữa chua không thể sử dụng được. Một nửa mẻ sữa chua đã được đóng gói và phải được nghiền nát.
Điều tệ hơn nữa là lô hàng này dành cho một thương hiệu sữa chua mới ra mắt. Thương hiệu mới này đã rất thành công, và việc mất lô hàng này đồng nghĩa với việc các kệ hàng tại một số cửa hàng của khách hàng sẽ trống trơn.
Thêm vào đó, vì dòng sản phẩm mới này rất được ưa chuộng, Rachel và nhóm của cô được giao nhiệm vụ tăng sản lượng bằng chính thiết bị mà họ đã sử dụng trong nhiều năm. Hơn nữa, ban quản lý yêu cầu họ phải vượt qua thách thức sản xuất bền vững bằng cách giảm tiêu thụ năng lượng. Đây là một bài toán khó giải quyết.
Cô cũng gặp khó khăn trong việc tìm kiếm những người có kỹ năng, kinh nghiệm trong các công việc như lấy mẫu và đo lường, những người mà cô có thể tin tưởng để giúp cô đưa ra quyết định sản xuất đúng đắn.
Sau một hồi tìm hiểu, Rachel đã tìm ra một giải pháp có thể không giải quyết được tất cả các vấn đề của cô, nhưng sẽ giải quyết được rất nhiều vấn đề và chắc chắn sẽ ngăn chặn được tình trạng sữa chua không đạt tiêu chuẩn!
Nhưng trước khi đi sâu vào vấn đề đó…
Lấy mẫu: Chỉ là một bức ảnh chụp nhanh...
Lấy mẫu liên quan đến kiểm soát chất lượng – nó không liên quan gì đến kiểm soát quy trình và càng không liên quan gì đến tự động hóa quy trình. Nó không tiết kiệm thời gian hay công sức, vì vậy không giúp các nhà máy F&B tăng năng suất hoặc hiệu quả hơn.
Độ pH đóng vai trò thiết yếu trong sản xuất thực phẩm và đồ uống vì độ pH ảnh hưởng đến tốc độ và tính toàn diện của các phản ứng trong nhiều quy trình sản xuất. Do đó, việc theo dõi độ pH rất quan trọng đối với cả chất lượng sản phẩm và kiểm soát quy trình.
Thông thường, mẫu được lấy sau mỗi 20 phút hoặc tối đa mỗi giờ một lần trong quá trình sản xuất. Điều này cung cấp thông tin giá trị về chất lượng sản phẩm và quy trình - nhưng chỉ tính đến thời điểm lấy mẫu. Vì vậy, mẫu chỉ là một bức ảnh chụp nhanh về những gì đã xảy ra trong quy trình.
Các nhà quản lý sản xuất chỉ có thể cố gắng tác động đến quy trình tiếp theo dựa trên thông tin từ ảnh chụp nhanh đó.
... và rất dễ xảy ra sai số
Hơn nữa, kết quả có thể bị sai số đáng kể: mẫu có thể thay đổi giữa lúc được trích xuất và lúc được phân tích.
Bất kỳ sự chậm trễ nào trong quá trình chạy thử nghiệm, ngay cả một cuộc gọi điện thoại đơn giản của nhân viên phòng thí nghiệm được giao nhiệm vụ đo lường, cũng có thể dẫn đến kết quả sai; hoặc mẫu được phân bổ nhầm vào bể chứa do thiếu chú ý; hoặc... hoặc... hoặc. Có rất nhiều nguyên nhân gây ra sai số.
Cảm biến thủy tinh và ISFET: Cả hai đều không đáp ứng yêu cầu
Việc biết độ pH tại bất kỳ thời điểm nào trong quy trình giúp tăng tốc, giảm tốc, cân bằng hoặc thậm chí dừng quy trình khi đạt đến giá trị mong muốn. Cảm biến pH trong dây chuyền có thể được sử dụng để đo độ pH trong suốt quy trình, từ khi sữa được giao đến khi sản phẩm cuối cùng được đóng gói.
Tuy nhiên, cho đến nay, vẫn chưa có cảm biến pH tích hợp nào có thể đáp ứng đầy đủ kỳ vọng của ngành F&B:
Cảm biến pH trong dây chuyền truyền thống sử dụng màng thủy tinh. Vấn đề rất rõ ràng: thủy tinh có thể bị vỡ trong quá trình xử lý, làm sạch tại chỗ (CIP) hoặc thậm chí chỉ trong quá trình xử lý, ví dụ, khi các thành phần rắn trong môi trường, hoặc thậm chí ngay trong quá trình vận hành, ví dụ, khi các thành phần rắn trong môi trường, chẳng hạn như đá cục trong quá trình sản xuất kem, làm hỏng hoặc thậm chí làm vỡ hoàn toàn thủy tinh.
Transistor hiệu ứng trường nhạy cảm với ion (ISFET) là công nghệ tiếp theo trên thị trường. Cảm biến ISFET không được làm bằng thủy tinh mà thay vào đó có một chip với bề mặt nhạy cảm với pH. Thoạt nhìn, điều này khiến chúng phù hợp hơn cho sản xuất thực phẩm so với cảm biến thủy tinh truyền thống, nhưng các chip này không được chắc chắn lắm và cần hiệu chuẩn thường xuyên. Điều này dẫn đến thời gian bảo trì ngắn và nhiều lần gián đoạn sản xuất. Hơn nữa, cảm biến ISFET không chịu được CIP.
Không có gì ngạc nhiên khi việc đo pH trên dây chuyền vẫn chưa có chỗ đứng trong ngành F&B.
Cho đến nay.
InPro X1 - Kỷ nguyên mới trong Đo pH
Chúng tôi tin rằng đo pH trong dây chuyền là tương lai của ngành F&B. Nó cho phép khách hàng của chúng tôi kiểm soát và tự động hóa hoàn toàn các quy trình, nâng cao năng suất, sử dụng thiết bị hiệu quả và bền vững hơn, đồng thời theo dõi từng giây của quy trình. Đó là lý do tại sao chúng tôi đặt mục tiêu phát triển một cảm biến pH trực tuyến có độ chính xác tương đương cảm biến thủy tinh nhưng lại cực kỳ bền bỉ, ông Balz Aebli, Giám đốc Sản phẩm tại METTLER TOLEDO, cho biết.
Phải mất nhiều năm để phát triển, nhưng giờ đây, đây là cảm biến pH trực tuyến bền bỉ, chống CIP đầu tiên trên thế giới - InPro X1™ HLS. Độ chính xác của nó ít nhất cũng ngang bằng với các cảm biến trực tuyến và cảm biến phòng thí nghiệm tốt nhất, và nó loại bỏ nhu cầu đo pH bằng mẫu ngẫu nhiên.
Đây thực sự là một bước đột phá, Balz nói. Trong nhiều thập kỷ, ngành công nghiệp sữa đã luôn mong muốn một cảm biến pH trực tuyến an toàn, có khả năng chịu được CIP. Giờ đây, họ đã có được nó.
Cảm biến pH không thể phá vỡ cho an toàn sản xuất cao nhất
Trong nhiều thập kỷ, ngành công nghiệp thực phẩm và đồ uống đã tìm kiếm một cảm biến pH trong dây chuyền, an toàn thực phẩm, chịu được các quy trình vệ sinh. Như được trình bày chi tiết trong sách trắng này, InPro X1 đáp ứng chính xác điều này.
Hiểu về Quá trình Lên men
Biểu đồ minh họa quá trình lên men trong sản xuất sữa chua, cho thấy sự tương tác giữa pH, nhiệt độ và độ axit theo thời gian.
Đường cong màu xanh đậm biểu thị giá trị pH, giá trị này giảm dần khi vi khuẩn chuyển hóa đường và tạo ra axit, cho thấy độ axit tăng lên, điều cần thiết cho chất lượng sữa chua.
Đường cong màu xanh nhạt theo dõi nhiệt độ của sữa chua, yếu tố quan trọng để kiểm soát tốc độ lên men và đạt được sản phẩm cuối cùng mong muốn.
Các dấu màu xanh lá cây biểu thị giá trị độ axit được đo bằng mẫu, đóng vai trò là các điểm kiểm tra để đảm bảo quá trình lên men đáp ứng các thông số kỹ thuật.
Khi quá trình diễn ra, cảm biến pH trong dây chuyền sẽ báo cáo tất cả những gì nó nhìn thấy.
Tận dụng tối đa lợi thế của Đo lường Trực tuyến
Bằng cách đo lường trực tuyến với InPro X1 mới, các quản lý sản xuất như Rachel không còn phải phụ thuộc vào các mẫu chỉ được lấy mỗi 20 phút. Tại bất kỳ thời điểm nào trong quy trình sản xuất, giờ đây họ có thông tin đáng tin cậy, theo thời gian thực về giá trị pH hiện tại.
Việc giám sát liên tục giúp toàn bộ quy trình minh bạch, và người vận hành có thể chủ động can thiệp và điều chỉnh nếu tiến độ quá chậm hoặc quá nhanh. Thậm chí có thể đạt được nhiều hơn nữa bằng cách thiết lập ngưỡng: một phản ứng có thể được tự động kích hoạt trong hệ thống khi các ngưỡng này đạt đến, vượt quá hoặc giảm xuống dưới. Nhờ đó, toàn bộ quy trình có thể được tự động hóa.
Hiệu suất và Chất lượng Sản phẩm Cao hơn
Holger Schmidt, Giám đốc Ngành Thực phẩm và Đồ uống, giải thích: Quản lý sản xuất có thể thiết lập các thông số và giá trị giới hạn trong hệ thống điều khiển. Ví dụ, trong sản xuất sữa chua, khi bể chứa đầy, vi sinh vật sẽ được định lượng, và khi quá trình lên men diễn ra, độ pH sẽ giảm. InPro X1 liên tục cung cấp chỉ số pH và khi độ pH đạt đến mức mong muốn, bể chứa có thể được làm mát, dừng quá trình lên men.
Ngoài việc cải thiện chất lượng và độ an toàn của sản phẩm, một quy trình sản xuất được kiểm soát hoàn hảo còn nhanh hơn và hiệu quả hơn, nhờ thời gian sản xuất và nhiệt độ được kiểm soát chính xác. Điều này đảm bảo sử dụng thiết bị tối ưu đồng thời giảm mức tiêu thụ năng lượng và sử dụng tài nguyên.
An toàn Quy trình Tốt hơn
Các lỗi trong quy trình, chẳng hạn như nhiễm bẩn bởi vi khuẩn hoặc chất tẩy rửa, cũng có thể được phát hiện ngay lập tức.
Nhờ đo lường trực tiếp, chúng tôi cũng có thể xác định xem sữa có khả năng bị chua hay không, vì toàn bộ sữa đều được kiểm tra, chứ không chỉ từng mẫu riêng lẻ.
Điều tương tự cũng áp dụng nếu sữa đã được bảo quản trong các bể chứa trung gian. Điểm kiểm soát tới hạn (CCP) trước khi đóng gói đảm bảo rằng không có chất tẩy rửa nào vô tình được đưa vào thành phẩm.
Điều này cũng đúng nếu sữa được lưu trữ trong các bồn chứa trung gian. Điểm kiểm soát tới hạn (CCP) trước khi đóng gói đảm bảo không có chất tẩy rửa nào vô tình bị lẫn vào thành phẩm.
Khả năng Truy xuất nguồn gốc
Khả năng truy xuất nguồn gốc chất lượng sữa đầu vào là một bước tiến lớn cho chất lượng quy trình, Holger nói. Chúng tôi thấy điều này tại một nhà máy sữa ở Đức, nơi InPro X1 đo lường toàn bộ lượng sữa đầu vào, chứ không chỉ các mẫu từ mỗi ngăn chứa. Nếu có sự chậm trễ trong quá trình lấy sữa, sữa có thể bị tách ra ở các ngăn chứa, do đó, mẫu có thể không mang tính đại diện. Việc đo lường liên tục bằng InPro X1 sẽ phát hiện mọi thứ.
Nhờ giám sát sản xuất trong dây chuyền, mọi bước của quy trình - từ giao nguyên liệu thô đến đóng gói - đều có thể truy xuất nguồn gốc hoàn toàn. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các công ty cam kết với Sáng kiến An toàn Thực phẩm Toàn cầu. Trong trường hợp của nhà máy sữa Đức được đề cập, việc tích hợp thông tin và lưu trữ thông tin theo lô cũng cho phép truy xuất nguồn gốc đầy đủ từ trang trại đến nhà máy.
Bảo vệ Thiết bị
Người dùng InPro X1 cũng được hưởng lợi khi bảo vệ thiết bị của họ. Dựa trên một trường hợp của khách hàng, Holger giải thích:
Trong quá trình chế biến whey, khách hàng sử dụng phép đo pH từ InPro X1 để xác định xem whey có còn ngọt hay không. Sau đó, whey đi qua một hệ thống lọc. Trong quá trình làm sạch, các phép đo từ InPro X1 được sử dụng để theo dõi nồng độ ăn da. Nếu pH vượt quá 11, màng trong thiết bị lọc có thể bị hỏng và cần được thay thế.
Các ứng dụng tương tự cũng được áp dụng với khách hàng ở New Zealand và Hoa Kỳ, trong những trường hợp này đối với lactose, và nhà sản xuất thiết bị đầu tiên đã bắt đầu triển khai InPro X1 để cải thiện tự động hóa quy trình và sự hài lòng của khách hàng.
Hàng trăm Phép đo Chính xác Trung bình Tiếng ồn
Phép đo trong dây chuyền hiển thị chính xác những gì xảy ra trong và ở mọi giai đoạn của quy trình, chính xác và chính xác như đo mẫu trong phòng thí nghiệm.
Không có gì ngạc nhiên khi phép đo pH trong dây chuyền đã được thiết lập tốt trong các ngành công nghiệp như hóa chất và dược phẩm. Tuy nhiên, điều thường khiến người dùng khó chịu trong ngành F&B là tiếng ồn có thể nhìn thấy trong hệ thống điều khiển đọc.
Điều này là do một môi trường như sữa không phải là một khối đồng nhất. InPro X1 phát hiện tất cả các biến thể, ngay cả nhiễu tín hiệu không mong muốn do bong bóng khí gây ra. InPro X1 làm sạch dữ liệu, vì vậy bạn chỉ có được phép đo pH chính xác.
X-Chip - Trái tim của InPro X1
X-Chip, một công nghệ hoàn toàn mới vượt trội hơn tất cả các công nghệ cảm biến pH hiện có, là cảm biến thực sự và là trái tim của InPro X1. Nằm trong một đầu titan, X-Chip tiếp xúc trực tiếp với môi trường và sử dụng nguyên tắc đo điện thế tương tự như thủy tinh nhạy cảm với pH. Tuy nhiên, bề mặt lithium silicat của X-Chip được liên kết với một lớp kim loại trong cấu trúc composite và rất chắc chắn.
Một cảm biến nhiệt độ được đặt gần X-Chip để bù nhiệt độ và thân cảm biến được làm bằng polyme PEEK cấp thực phẩm rất bền.
InPro X1 là một trong những cảm biến Quản lý cảm biến thông minh (ISM™) của chúng tôi. Một trong những ưu điểm chính của ISM là tín hiệu đo tương tự được chuyển đổi trong cảm biến thành tín hiệu kỹ thuật số mạnh mẽ không bị mất từ cảm biến này sang máy phát khác.
InPro X1 được lắp đặt cố định trong thiết bị, giúp giảm chi phí lắp đặt và vận hành. Nó được thiết kế để không chỉ chịu được mà còn hỗ trợ làm sạch CIP vì nó không bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi nhiệt độ nhanh chóng, có khả năng chống lại tất cả các phương tiện làm sạch và do đó, có thể được sử dụng để chỉ ra hoạt động làm sạch của chất ăn da.
Cảm biến luôn hiển thị giá trị pH hiện tại trong thiết bị. Và nhờ CIP, nó luôn ở mức vệ sinh như phần còn lại của hệ thống và sẵn sàng sử dụng bất cứ khi nào nó được đưa vào hoạt động, Balz giải thích.
"Chúng tôi đã cố gắng hết sức để phá vỡ nó!"
Balz chia sẻ rằng chúng tôi đã rất thích thú khi thử nghiệm đập vỡ InPro X1. Chúng tôi đã ném chúng qua phòng, thả chúng từ mái nhà, lái xe cán qua chúng, và thậm chí còn dùng hai cảm biến làm dùi trống!
Với hơn một nghìn chiếc InPro X1 được khách hàng trên toàn thế giới sử dụng, không có hư hỏng cơ học nào được ghi nhận. Cảm biến thậm chí đã vượt qua thử nghiệm thả rơi MIL-STD-810H, một quy trình nghiêm ngặt do quân đội Hoa Kỳ quy định.
Hiệu suất Ổn định
Độ bền của cảm biến đặc biệt hữu ích trong môi trường có độ nhớt cao. Holger Schmidt đưa ra hai ví dụ:
Bơ chua cần một khoảng thời gian để đi qua giai đoạn đầu tiên của máy làm bơ. Trong thời gian này, các chủng vi sinh vật được thêm vào ở đầu vào có thời gian để hoạt động và làm giảm giá trị pH. Bằng cách kiểm soát kết quả trực tiếp, có thể áp dụng liều lượng vi sinh vật trước nửa sau của quá trình làm bơ, giúp tiết kiệm thời gian.
Khách hàng ở Anh đã áp dụng thành công tùy chọn kiểm soát này. Cảm biến cũng hoạt động trong sản xuất phô mai mozzarella, nơi có độ nhớt thậm chí còn cao hơn. Tại khách hàng Ý, InPro X1 kiểm soát độ pH và đưa ra cảnh báo sớm nếu sản phẩm không nằm trong phạm vi pH mong muốn.
Holger Schmidt, Industry Manager for Food & Beverage Industry
Hoàn toàn tương thích và dễ xử lý
InPro X1 hoàn toàn tương thích với các thiết bị hiện có. Nó có thể dễ dàng được trang bị thêm bằng cách sử dụng một khớp nối quy trình đơn giản như InFit 761/NC của METTLER TOLEDO.
Được gắn với kết nối Ingold, SMS, DIN11851, clamp hoặc Varinline, việc lắp đặt được chứng nhận 3A và EHEDG và dễ dàng làm sạch.
Nhờ một tính năng khác của ISM, các công cụ chẩn đoán dự đoán, những ngày còn lại cho đến khi thực hiện hiệu chuẩn và thay thế cảm biến được hiển thị trên màn hình hiển thị được kết nối, vì vậy công việc bảo trì có thể được lên lịch trong thời gian không sản xuất, tránh gián đoạn quy trình ngoài kế hoạch.
Sau 80 năm - cuối cùng, một cảm biến nội tuyến đáng tin cậy
Rachel, giám đốc sản xuất, rất ấn tượng với các khả năng được cung cấp bởi InPro X1 cũng như độ chính xác và độ bền cao của nó.
Công nghệ X-Chip, được phát triển hoàn toàn nội bộ bởi METTLER TOLEDO, là sự đổi mới đầu tiên trong thị trường cảm biến pH cho ngành F&B sau khoảng 80 năm sử dụng thủy tinh và 40 năm sử dụng công nghệ ISFET. Cảm biến đánh dấu sự khởi đầu của một kỷ nguyên mới: Lần đầu tiên, phép đo pH trong dây chuyền trong sản xuất sữa và sản xuất thực phẩm khác đáng tin cậy và an toàn - theo mọi nghĩa.
Quy trình sản xuất chính xác và nhanh hơn
Rachel muốn sữa của mình gặt hái được những lợi ích của phép đo pH trong dây chuyền. Quy trình sản xuất chính xác hơn và nhanh hơn sẽ cho phép nhóm của cô sản xuất nhiều hơn trong cùng thời gian và không ảnh hưởng đến chất lượng. Bảo trì ít hơn sẽ làm cho sản xuất của họ hiệu quả hơn và ban quản lý sẽ đánh giá cao tỷ lệ chi phí / chất lượng / hiệu suất được cải thiện.
Cô đặc biệt ấn tượng với khả năng theo dõi 100% quy trình sản xuất và tính dễ sử dụng của cảm biến. Đối với Rachel, các mẻ sữa chua bị mất do độ pH ngoài thông số kỹ thuật sẽ là dĩ vãng.
Bạn có quan tâm đến việc sử dụng InPro X1 trong sản xuất của mình không?
Holger có hơn 20 năm kinh nghiệm toàn cầu trong việc kết nối các nhà sản xuất thực phẩm và đồ uống, các nhà chế tạo máy móc và thiết bị, cùng các công ty tự động hóa, với trọng tâm là các công nghệ cảm biến vệ sinh. Ông có 10 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực kinh doanh máy móc cho ngành đồ uống và kỹ thuật nhà máy, đồng thời đạt học vị thạc sĩ nấu bia tại Weihenstephan, TUM. Holger hỗ trợ khách hàng METTLER TOLEDO trong việc ứng dụng các giải pháp phân tích quy trình inline để cải thiện quy trình và ổn định chất lượng sản xuất cao. Là một thành viên tích cực của EHEDG, ông thúc đẩy và tư vấn về các giải pháp tích hợp vệ sinh và làm sạch tối ưu nhất. As an active member of the EHEDG, he promotes and consults on best possible hygienic integration and cleaning solutions.
Yêu cầu báo giá hoặc thông tinNhận báo giáBáo giá nhanhThông tin giải phápRequest Online Demo
Tôi muốn…
Bạn cần hỗ trợ? Đội ngũ của Chúng tôi luôn sẵn sàng.
.png/_jcr_content/renditions/cq5dam.web.1280.1280.png "Đầu dò pH in-line / Đầu dò ORP (Oxy hóa khử)")
.jpg/_jcr_content/renditions/cq5dam.web.1280.1280.jpeg "Điều chỉnh quy trình và Hệ thống vệ sinh")
.png/_jcr_content/renditions/cq5dam.web.1280.1280.png "Màn hình hiển thị")