Řízení reologického chování mléčných výrobků za účelem vytváření konzistentních produktů - sýr, smetana, zmrzlina, mléko, máslo, jogurt

V odvětví mléčných výrobků si zákazníci váží vysoké chuti a struktury. Textura je „pocit“ v ústech, když je produkt konzumován, obvykle se hodnotí měřením viskozity produktu a může „způsobit nebo rozbít“ příjem produktu. Textuře dodává na důležitosti složitý způsob, jakým interaguje se svými vyššími spoluhráči: chutí, vůní a chutí. Se zvýšenou konkurencí v potravinářském průmyslu roste důraz na efektivitu výroby a kvalitu výrobků, používání řízení procesu k dosažení těchto cílů se stává univerzálním, což má za následek výhody, jako je lepší kvalita produktu, snížení odpadu, snížení nákladů na materiál a energii, optimalizace doby zpracování a větší flexibilita procesu.

Reologie potravin přímo souvisí s přijetím konečného produktu spotřebiteli. V mléčných výrobcích jsou reologické vlastnosti ovlivňovány hlavně třemi faktory:

• kvalita suroviny;
• druh a vlastnosti použitých přísad; a
• metodika zpracování a použitá technologie.

V mléce a smetaně je reologické chování jako emulze a suspenze. Oba mohou projevovat newtonovské nebo nenewtonovské chování v závislosti na složení, podmínkách nebo procesech, kterým mohou být vystaveni. Ústředními faktory, které ovlivňují viskozitu a následně „strukturu“ mléčných výrobků, jsou - složení mléka, obsah tuku a mléčné bílkoviny, hlavně kasein.

Některé příklady mléčných výrobků a klíčové body týkající se jejich složení, procesů a reologického chování:

V mlékárenském potravinářském průmyslu je potřeba vyrábět výrobky trvale vysoké kvality podle přísných specifikací ze surovin, které se mohou lišit ve složení nebo fyzikálních vlastnostech. Spotřebitel očekává, že produkt bude mít vhodnou a konzistentní strukturu - vlastnost ovlivněná viskozitou.

Typické výrobní procesy při zpracování mléka, jako jsou tepelné cykly a mechanické operace (míchání, filtrace, hnětení, lisování atd.), Mohou významně změnit reologické vlastnosti a následně konečné vlastnosti produktu. Aby bylo možné řídit výrobní proces, musí být nejprve identifikována kvalita a parametr, který charakterizuje aktuální stav procesu, a poté změřeny. Většina procesů výroby mléka a mléčných výrobků zahrnuje kapaliny a polotuhé materiály. Viskozita je klíčovou fyzikální vlastností kapalin, která poskytuje hlubší vhled do toho, co se přesně děje na molekulární úrovni, což často docela dobře charakterizuje stav procesu, ať už samostatně nebo v kombinaci s jinými fyzikálními a chemickými vlastnostmi.

Fáze výrobního procesu typických mléčných výrobků, kde viskozimetr může poskytnout významné výhody procesu a kontroly kvality, jsou:

1. Formulace, výzkum a vývoj a testování mléčných výrobků a surovin

Měření viskozity používají procesní inženýři při navrhování formulací a pro vývoj produktů vykazujících cílové vlastnosti. U farmaceutických a potravinářských výrobků je navíc pro regulační orgány důležitá sledovatelnost procesu a inline měření zajišťují úplnou stopu a stopu produktů v celém výrobním cyklu.

Měření viskozity jsou navíc užitečná pro příchozí postupy kontroly kvality pro třídění a testování surovin před propuštěním do následné fáze zpracování potravin.

2. Monitorování výroby

Inline měření viskozity kapaliny, která se zpracovává, může poskytnout přehled o tom, jak se proces vyvíjí v reálném čase. Potravinářské systémy vybavené inline sledováním viskozity mohou tyto změny detekovat a kompenzovat a umožnit příslušná nápravná opatření k zachování konzistence.

3. Kontrola kvality

Informace k ověření účinnosti kroků zpracování pomocí procesu spolehlivé kontroly kvality (QC) jsou nesmírně důležité pro zajištění konzistentních dávek - klíčové výrobní metody v mlékárenském průmyslu.

Proto je důležité sledovat vlastnosti procesní kapaliny v reálném čase a provádět adaptivní úpravy:

• Koncentrace přísad / materiálů
• Intenzita míchání
• Teplota míchání
• Doba míchání
• Doba bydlení

Vzhledem k tomu, že viskozita mléčného výrobku během zpracování není statickým parametrem, ale mění se v důsledku požadavků procesu i samotného zpracování, je zásadní sledovat (a kontrolovat) viskozitu během celého cyklu zpracování.

Souhrnně: in-line měření a regulace viskozity může poskytnout efektivní a prospěšné prostředky pro řízení procesu v mlékárenském průmyslu pomocí následujících hlavních způsobů:

• Detekce koncového bodu procesu míchání / míchání: Během procesu míchání je charakterizace viskozity užitečná pro stanovení stability a koncového bodu. Během homogenizace prochází mnoho mléčných výrobků (které jsou emulzemi) podstatným zvýšením viskozity, jak se zmenšuje velikost kapiček. Výše tohoto zvýšení bude proto dobrým ukazatelem kvality emulze. Monitorování viskozity online umožňuje ruční nebo automatické přizpůsobení intenzity míchání, rychlosti otáčení a dalších proměnných zpracování v závislosti na tom.
• Lepší správa a zacházení s přísadami: Koncentrace má silnou korelaci s viskozitou; proto lze informace o viskozitě účinně použít k předpovědi nebo křížové kontrole
• Viskozita ovlivňuje pocit z úst produktu: Formulace mléčných výrobků jsou složité systémy s širokou škálou aplikací a komerčním využitím. Přesná charakterizace produktů s údaji o viskozitě je zásadní pro zajištění reologické stability a organoleptických vlastností při jejich konzumaci.

Z těchto důvodů může měření viskozity získané inline viskozimetrem poskytnout vynikající měřítko QC a zajistit QA / QC procesu a konečného produktu.

Inženýři a provozovatelé zařízení na zpracování mléčných výrobků si uvědomují, že je třeba provádět měření viskozity a zasahovat prostřednictvím vhodných nápravných opatření, aby byla zajištěna vysoce kvalitní a konzistentní reologie produktu. Provádění těchto měření je však v průběhu let zpochybňovalo.

Offline vzorky jsou jednoduše nespolehlivé a nejsou vhodné pro mléčný průmysl

Sledování viskozity kapaliny v procesu často znamená odebrání vzorku kapaliny z nádrže nebo potrubí a předání vzorku do laboratoře, kde jsou měřeny jeho reologické vlastnosti na laboratorním viskozimetru nebo reometru. Na základě zjištění musí být operátor procesu informován, zda má kapalina požadovanou viskozitu, nebo je-li zapotřebí dalších opatření, je třeba po zásahu provést nová měření. Tento systém se nazývá off-line nebo manuální ovládání, má několik zjevných nevýhod - je časově náročný a často nepřesný iu zkušených operátorů. Nejčastěji jsou výsledky příliš pozdě na uložení dávky.

Alternativou je použití in-line viskozimetru, který bude průběžně sledovat viskozitu procesní tekutiny v průběhu procesu. Tento přístroj poskytuje výstupní signál, který, je-li zobrazen, poskytuje operátorovi potřebné informace k řízení procesu. Alternativně jsou výstupy viskozimetru připojeny k PLC (Programmable Logic Controller) / DCS (Digital Control System) pro automatické řízení procesu.

Problémy s konvenčními viskozimetry pro inline instalaci

 Tradiční viskozimetry se setkávají s problémy souvisejícími s průtokem kapaliny v potrubí a míchacích zařízeních nádrže. Obecně viskozimetry nepracují správně v turbulentním proudění. Rotační přístroje budou fungovat pouze do určitého maximálního průtoku. U viskozimetrů s poklesem tlaku je třeba regulovat průtok. Problémům souvisejícím s průtokem lze zabránit instalací viskozimetru on-line a upravením průtoku vzorku tak, aby vyhovoval přístroji. Doba odezvy přístroje může souviset s podmínkami průtoku, protože pro účinnou kontrolu je vyžadována adekvátní obnovovací frekvence vzorku. V případě instalace nádrže je žádoucí umístit přístroj do polohy, kde sousední kapalina představuje celkový stav procesní kapaliny, a vyhnout se „mrtvým oblastem“. Nástroje používané v procesním prostředí musí být robustní a schopné odolat jakýmkoli korozivním materiálům, s nimiž se mohou setkat, zejména při čištění.

Tam, kde je potravinový proces kontinuální, je ideální metodou řešení problému online snímání (které určuje stav procesu v reálném čase). U užitečných aplikací musí senzory splňovat několik požadavků, např. Schopnost propojení s monitorovacími / řídicími systémy zařízení, robustní měření bez ohledu na průtok nebo okolní podmínky, čistitelnost a stabilita s časem a teplotou.

Automatizované in-line měření a řízení viskozity spolehlivě monitoruje a zajišťuje, že reologické vlastnosti jsou neporušené se specifikacemi a zajišťují, že kritické charakteristiky jsou plně v souladu s požadavky na více šarží, aniž byste se museli spoléhat na offline metody měření a techniky odběru vzorků.

Senzory řízení procesu společnosti Rheonics pro potravinářský průmysl, souběžně s vývojem technologie řízení procesů, mají potenciál zvýšit úroveň automatizace procesů a vybavit inženýry továrny tak, aby dosáhli maximálních výhod digitalizace, realizace procesních dat a dlouhodobých akčních plánů, dat -údržba a plánování spolehlivosti a vysoká opakovatelnost, pokud jde o kvalitu a konzistenci mléčných výrobků. Společnost Rheonics nabízí následující řešení pro řízení a optimalizaci procesů při formulaci, zpracování, rozšiřování a testování mléčných výrobků.

Měřiče viskozity a hustoty

1. V souladu Viskozita Měření: Rheonics ' SRV is a is a wide range, in-line viskozity measurement device schopný detekovat změny viskozity v jakémkoli proudu procesu v reálném čase.
2. V souladu Viskozita a hustota Měření: Rheonics ' SRD je in-line nástroj pro současné měření hustoty a viskozity. Pokud je měření hustoty pro vaše operace důležité, SRD je nejlepší senzor vyhovující vašim potřebám, s provozními schopnostmi podobnými SRV spolu s přesným měřením hustoty.

Tyto přístroje vydávají výstupní signál a odečítají se na softwarovém panelu, který, je-li zobrazen, poskytuje operátorovi potřebné informace k řízení procesu. Alternativně je možné odeslat výstup do automatického procesního řadiče. Integrované řídicí systémy umožňují efektivní využití informací o viskozitě / hustotě v procesní lince.

Integrované zpracování diářových produktů na klíč kvalita řízení

Rheonics nabízí integrované řešení na klíč pro řízení kvality výroby mléčných výrobků vyrobené z:

1. V souladu Viskozita Měření: Rheonics 'SRV - široký rozsah, in-line zařízení pro měření viskozity s vestavěným měřením teploty kapaliny
2. Monitor procesů Rheonics: pokročilý řadič prediktivního sledování sledovat a řídit variace procesních podmínek v reálném čase
3. Rheonics RheoPulse s automatický dosing: Autonomní systém úrovně 4, který nezajišťuje žádný kompromis s nastavenými limity viskozity a automaticky aktivuje obtokové ventily nebo čerpadla pro adaptivní dávkování složek směsi

Senzor SRV je umístěn v řadě, takže nepřetržitě měří viskozitu (a hustotu v případě SRD). Výstrahy lze konfigurovat tak, aby upozorňovaly operátora na nezbytnou akci, nebo lze celý proces správy plně automatizovat pomocí RPTC (Řídicí jednotka prediktivního sledování Rheonics). Použití SRV v linii procesu přípravy mléčných výrobků má za následek zlepšení produktivity, ziskové marže a dosažení shody s předpisy. Senzory Rheonics mají kompaktní tvarový faktor pro jednoduchou instalaci OEM a dovybavení. Vyžadují nulovou údržbu nebo překonfigurování. Senzory nabízejí přesné a opakovatelné výsledky bez ohledu na to, kde a kde jsou namontovány, bez nutnosti speciálních komor, gumových těsnění nebo mechanické ochrany. SRV a SRD, které nepoužívají žádný spotřební materiál a nevyžadují opětovnou kalibraci, jsou velmi snadno ovladatelné, což má za následek extrémně nízké provozní náklady po celou dobu životnosti.

Jakmile je vytvořeno procesní prostředí, je obvykle zapotřebí jen málo úsilí k udržení integrity integrity systémů - operátoři se mohou spolehnout na přísnou kontrolu s řešením řízení kvality výroby mléčných výrobků Rheonics. Dosažení vyšší kvality, vyšších výnosů, snížení ztrát a menší degradace produktu.

Kompaktní tvarový faktor, žádné pohyblivé části a nevyžaduje žádnou údržbu

SRV a SRD společnosti Rheonics mají velmi malý tvarový faktor pro jednoduchou instalaci OEM a dodatečnou montáž. Umožňují snadnou integraci do jakéhokoli procesu. Snadno se čistí a nevyžadují žádnou údržbu ani nové konfigurace. Mají malý půdorys umožňující instalaci Inline do kterékoli výrobní linky, čímž se vyhýbají požadavkům na další prostor nebo adaptér.

Hygienický, hygienický design

Rheonics SRV a SRD jsou k dispozici kromě přípojek na zakázku i ve třech svorkách a DIN 11851.

Jak SRV, tak SRD splňují požadavky na shodu s potravinami podle předpisů FDA a EU.

Vysoká stabilita a necitlivost na montážní podmínky: Je možná jakákoli konfigurace

Rheonics SRV a SRD používají jedinečný patentovaný koaxiální rezonátor, ve kterém se dva konce senzorů otáčejí v opačných směrech, čímž se ruší reakční momenty při jejich montáži, a proto jsou zcela necitlivé na podmínky montáže a průtoky. Senzorový prvek je umístěn přímo v kapalině bez zvláštních požadavků na pouzdro nebo ochrannou klec.

Okamžitě přesné údaje o kvalitě výroby - kompletní přehled systému a prediktivní kontrola

Rheonics ' RheoPulse software je výkonný, intuitivní a pohodlný na používání. Procesní kapalinu v reálném čase lze sledovat na integrovaném IPC nebo na externím počítači. Více senzorů rozmístěných po celém závodě je spravováno z jedné palubní desky. Žádný vliv pulzování tlaku čerpáním na provoz snímače nebo přesnost měření. Žádný účinek vibrací.

Inline měření, není potřeba žádná obtoková linie

Přímo nainstalujte senzor do vašeho procesního proudu, abyste mohli provádět měření viskozity v reálném čase (a hustoty). Není potřeba žádné obtokové potrubí: senzor může být ponořen do potrubí; průtok a vibrace neovlivňují stabilitu a přesnost měření.

Snadná instalace bez nutnosti opětovných konfigurací / rekalibrací - nulová údržba / prostoje

V nepravděpodobném případě poškození snímače vyměňte snímače bez výměny nebo nového programování elektroniky. Nahrazení náhrad pro senzor i elektroniku bez jakýchkoli aktualizací firmwaru nebo změn kalibrace. Snadná montáž. K dispozici se standardními a vlastními procesními připojeními, jako jsou NPT, Tri-Clamp, DIN 11851, Flange, Varinline a další sanitární a hygienické připojení. Žádné speciální komory. Snadno vyjímatelné pro čištění nebo kontrolu. SRV je také k dispozici s DIN11851 a připojením třemi svorkami pro snadnou montáž a demontáž. Sondy SRV jsou hermeticky uzavřeny pro Clean-in-place (CIP) a podporují vysokotlaké mytí s konektory IP69K M12.

Rheonics nástroje mají sondy z nerezové oceli a volitelně poskytují ochranné povlaky pro zvláštní situace.

Nízká spotřeba energie

Napájení 24 V DC s odběrem proudu menším než 0.1 A během normálního provozu.

Rychlá doba odezvy a teplota kompenzují viskozitu

Díky ultrarychlé a robustní elektronice v kombinaci s komplexními výpočetními modely jsou zařízení Rheonics jedním z nejrychlejších, nejuniverzálnějších a nejpřesnějších v oboru. SRV a SRD poskytují každou sekundu přesná měření viskozity (a hustoty pro SRD) v reálném čase a nejsou ovlivněna změnami průtoku!

Široké operační schopnosti

Přístroje společnosti Rheonics jsou konstruovány pro měření v nejnáročnějších podmínkách.

SRV je k dispozici s nejširší provozní rozsah na trhu pro inline procesní viskozimetr:

• Rozsah tlaku až 5000 psi
• Rozsah teplot od -40 do 200 ° C
• Rozsah viskozity: 0.5 cP až 50,000 XNUMX cP (a vyšší)

SRD: Jeden nástroj, trojitá funkce - Viskozita, teplota a hustota

Rheonics 'SRD je jedinečný produkt, který nahrazuje tři různé přístroje pro měření viskozity, hustoty a teploty. Eliminuje obtížné umístění tří různých nástrojů a poskytuje extrémně přesná a opakovatelná měření v nejnáročnějších podmínkách.

Řídit procesy přípravy emulze efektivněji, snižovat náklady a zvyšovat produktivitu

Integrujte SRV do procesní linky a zajistěte konzistenci v průběhu let. SRV neustále sleduje a řídí viskozitu (a hustotu v případě SRD) a adaptivně aktivuje ventily pro dávkování složek směsi. Optimalizujte proces pomocí SRV a zažijte méně odstávek, nižší spotřebu energie, menší nesoulad a úspory nákladů na materiál. Nakonec to přispívá k lepšímu výsledku a lepšímu prostředí!

Vyčistěte na místě (CIP) a sterilizace na místě (SIP)

SRV (a SRD) monitoruje čištění potrubí kapaliny sledováním viskozity (a hustoty) čističe / rozpouštědla během fáze čištění. Senzor detekuje jakékoli malé zbytky, což umožňuje operátorovi rozhodnout, kdy je vedení čisté / vhodné pro daný účel. Alternativně poskytuje SRV (a SRD) informace automatizovanému čisticímu systému, aby zajistily úplné a opakovatelné čištění mezi běhy, čímž zajistí úplné dodržování hygienických norem zařízení na výrobu potravin.

Špičkový design a technologie senzorů

Mozek těchto senzorů je sofistikovaná, patentovaná elektronika. SRV a SRD jsou k dispozici s průmyslovými standardními procesními připojeními, jako jsou ¾ ”NPT, DIN 11851, Flange a Tri-clamp, což umožňuje operátorům vyměnit stávající teplotní čidlo v jejich procesní lince za SRV / SRD, které poskytují velmi cenné a použitelné informace o procesních kapalinách, jako je viskozita kromě přesné měření teploty pomocí zabudovaného Pt1000 (k dispozici je DIN EN 60751 třída AA, A, B).

Elektronika postavená podle vašich potřeb

Elektronika snímače, která je k dispozici jak v krytu převodníku, tak i v malém provedení na DIN lištu, umožňuje snadnou integraci do procesních linek a do vnitřních skříní strojů.

Snadná integrace

Mnoho analogových a digitálních komunikačních metod implementovaných v senzorové elektronice umožňuje snadné a snadné připojení k průmyslovým PLC a řídicím systémům.

Možnosti analogové a digitální komunikace

Volitelné možnosti digitální komunikace

Potřeba charakterizovat vlastnosti tekutin je zásadní při formulaci, zvětšování, zpracování a testování mléčných výrobků, jakož i při navrhování a vývoji zařízení používaných v těchto procesech. Toto jsou hlavní výhody integrace inline řešení pro správu viskozity ve zpracování mléčných výrobků.

Podporuje nepřetržitou výrobu a zajišťuje konzistenci napříč dávkami

Viskozita je klíčem k nalezení způsobu, jak měřit kvalitu emulze tak, aby bylo možné zachovat určitý stupeň konzistence mezi dávkami.

• Konvenční způsoby výroby mléčných výrobků jsou založeny na kvazi kontinuálních procesech
• Kontinuální homogenizační proces spočívá v řízeném dávkování komponent, přizpůsobení a přizpůsobení podmínkám kapaliny v reálném čase, což může být ovlivněno více parametry

Zlepšení efektivity procesů

Monitorování viskozity během procesu může pomoci efektivitě procesu tím, že vytvoří úspory energie a zabrání podměšování.

Snížení nákladů na materiál

Vhodnými úpravami výrobních procesů v reálném čase lze udržet spotřebu materiálu pod kontrolou a téměř přesnou na dostatečné množství, které je třeba dávkovat, což vede k významné úspoře nákladů na materiál.

Rheonics nabízí jiskrově bezpečné senzory certifikované ATEX a IECEx pro použití v nebezpečném prostředí. Tyto senzory splňují základní požadavky na ochranu zdraví a bezpečnost související s návrhem a konstrukcí zařízení a ochranných systémů určených pro použití v prostředí s nebezpečím výbuchu.

Certifikace jiskrově bezpečné a odolné proti výbuchu, které vlastní Rheonics, také umožňují přizpůsobení stávajícího senzoru, což našim zákazníkům umožňuje vyhnout se časům a nákladům spojeným s identifikací a testováním alternativy. Vlastní senzory mohou být poskytovány pro aplikace, které vyžadují jednu jednotku až tisíce jednotek; s dodací lhůtou týdnů versus měsíce.

Rheonics SRV & SRD jsou certifikovány ATEX i IECEx.

Přímo nainstalujte snímač do proudu procesu a proveďte měření viskozity a hustoty v reálném čase. Není zapotřebí obtokové vedení: senzor lze ponořit do potrubí; průtok a vibrace neovlivňují stabilitu a přesnost měření. Optimalizujte výkon míchání prováděním opakovaných, po sobě jdoucích a konzistentních testů kapaliny.

In-line místa kontroly kvality

• V tancích
• Ve spojovacích trubkách mezi různými zpracovatelskými kontejnery

Nástroje / senzory

SRV Viskozimetr NEBO an SRD pro další hustotu

Společnost Rheonics navrhuje, vyrábí a prodává inovativní systémy snímání a monitorování tekutin. Preciznost zabudovaná ve Švýcarsku, in-line viskozimetry a měřiče hustoty společnosti Rheonics mají citlivost vyžadovanou aplikací a spolehlivost potřebnou k přežití v drsném provozním prostředí. Stabilní výsledky - i za nepříznivých podmínek proudění. Žádný účinek poklesu tlaku nebo průtoku. Stejně tak se hodí pro měření kvality v laboratoři. Pro měření v celém rozsahu není třeba měnit žádnou součást ani parametr.