Fábrica de queijos Wildberg – sistemas de sensores na manufatura de queijos
Porque uma fábrica de queijos suíça conta com os sensores da ifm para a produção das suas especialidades
Mesmo em tempos de produção totalmente automatizada dos alimentos, na fábrica de queijos Wildberg, nas fases de fabricação decisivas da produção de queijos, continua havendo ação de muito conhecimento especializado e habilidade manual no processo de produção.
Aqui, nas terras altas do cantão de Zurique, agricultores seletos da região aplicam receitas elaboradas para transformar leite de alta qualidade em uma experiência de sabor sem igual, incluindo longos processos de maturação do queijo. A chave para o sucesso é uma automação bem pensada em plano de fundo: os mais diversos sensores ajudam a seguir com precisão os numerosos parâmetros do processo. Somente assim está assegurada uma qualidade do produto sempre alta.
Pode-se notar rapidamente que os colaboradores da fábrica de queijos Wildberg conhecem bem o seu ofício, ao entrar nos novos galpões de produção na companhia do diretor geral Roland Rüegg: aqui cada um conhece a sua tarefa e domina a sua área, tudo funciona harmonicamente, como pares de engrenagens. Nos porões da fábrica de queijo é visível a enorme amplitude de receitas dos produtos. O portfólio vai desde as especialidades apreciadas, como o emmental AOP e da mussarela até a invenção própria, o cheebab, um kebab de queijo. Este último tem tido grande apreço junto aos clientes locais e vindos de longe, desde as primeiras provas de degustação.
A receita do sucesso: a mais alta qualidade. A produção no novo prédio funciona desde a primavera de 2021: a tecnologia de processos da fábrica de queijos é a mais moderna, equipada pela empresa staedler automation AG. Este especialista em automação tem sua sede a apenas poucos quilômetros e, para o monitoramento por sensores em suas instalações, confia em produtos e soluções do especialista em automação ifm.
Queijo e sensores
Mas, o que a manufatura tradicional de queijos tem a haver com sensores? Muito, pois as máquinas de produção na fábrica de queijo somente podem ser controladas com a precisão necessária para a qualidade, se os próprios controladores receberem os parâmetros exatos do processo.
Exemplo: do fluxo de entrada do leite ao separador, do trocador de calor até o equipamento de fazer queijo é necessário seguir precisamente a temperatura e a pressão, para o tratamento correto do leite. Mas, começando pelo princípio: no recebimento do leite há tanques de armazenagem, nos quais o leite fresco entregue é resfriado e mexido. Aqui os sensores de nível e de temperatura monitoram o armazenamento correto do leite. A instalação CIP, com cujo auxílio as tubulações e tanques são limpos regularmente também é monitorada por sensores: por exemplo, há sensores de vazão controlando a quantidade de água durante os processos de lavagem.
Máxima segurança para processos sensíveis à temperatura
Na assim chamada termização os sensores de temperatura mostram as suas habilidades. Dependendo do tipo de queijo desejado, um trocador de calor por placas realiza um aquecimento preciso e com definição temporal exata do leite cru. Sensores de temperatura do tipo TA2502 ligados em pares verificam em cada um dos três segmentos do trocador de calor qual é a temperatura de entrada e de saída, para permitir que o controlador realize a correção precisa e imediata de cada um dos segmentos de trocador de calor ligados posteriormente.
Sensor de temperatura com capacidade de automonitoramento
A função que é certamente a de maior responsabilidade em todo o processo é assumida pelo sensor de temperatura do tipo TCC501 no trecho de manutenção do aquecimento do trocador de calor, onde a conservação da temperatura ao longo do tempo otimiza ou assegura a continuidade do processo, do ponto de vista microbiológico.
Verificação permanente do estado
A particularidade do TCC: o sensor de temperatura não somente mede com muita precisão, mas também permite que os operadores das instalações possam reagir a desvios para cada evento, e não somente no próximo intervalo de calibração planejado. Graças à tecnologia de controle de calibração, o TCC detecta seu próprio comportamento de desvio. O sensor iguala o valor de temperatura com um valor de referência medido simultaneamente. Se o desvio estiver fora do valor de tolerância, que pode ser ajustado entre 0,5 e 3 K, o TCC indica com um sinal óptico e transmite uma informação para o controlador central via IO-Link e pela saída de diagnóstico. O mesmo vale no caso de uma falha grave. Assim o TCC reduz o risco de que lotes inteiros sejam perdidos devido a erros nas temperaturas de fabricação, especialmente em produtos frescos.
Reagir de acordo com o evento, garantir a qualidade
Especialmente em processos de produção onde os valores de temperatura exatos são decisivos para a qualidade dos produtos, é importante poder confiar na precisão dos valores de medição. Graças ao processo de calibração em linha, o TCC chega a uma precisão de ± 0,2 K ao longo da faixa de medição completa. Desta forma, ele é ideal para aplicação nestes processos sensíveis à temperatura. Assim a microbiologia dos produtos frescos é monitorada com segurança em todos os momentos.
Imagem 1: para locais do processo especialmente críticos: sensor de temperatura com capacidade de automonitoramento TCC, com indicação óptica do estado.
Sensores de vazão magnético-indutivos na fase de permeado da instalação de osmose inversa monitoram e controlam o aumento de concentração do soro de leite.
O núcleo da instalação: trocadores de calor por placas, para o controle térmico exato do leite cru
Comunicação de sensor transparente
Quer seja visual ou digital: o TCC comunica o estado atual sempre de forma transparente e inequívoca: no sensor, o sinal de luz verde indica funcionamento falho. Azul indica uma variação de temperatura fora da faixa de tolerância. Vermelho sinaliza uma falha de funcionamento grave, como por exemplo falha do elemento de medição principal. Além disso, o TCC registra automaticamente via IO-Link todos os dados necessários para uma documentação perfeita: data de instalação, horas de funcionamento, histograma de temperatura e livro de registro sobre mensagens de eventos (horas de funcionamento e número de evento) e sobre o estado de teste de calibração (horas de funcionamento, valor de temperatura, valor de desvio, limite e estado).
Modo de simulação: segurança garantida antes da instalação
Através do software pode ser definido o valor a partir do qual o TCC envia uma mensagem. No modo de simulação onde por exemplo a temperatura do processo e a temperatura de referência do sensor podem ser selecionados livremente, é possível verificar antecipadamente se o sensor foi integrado corretamente no controlador. Esta simulação de processo completa o alto fator de segurança que o TCC oferece.
Design robusto para uma longa vida útil
Graças ao invólucro totalmente soldado e vedado, assim como um novo design da sonda de medição, o TCC é permanentemente resistente a influências extremas como umidade, impactos térmicos e mecânicos e a vibrações.
Sensor de pressão G½ com homologação higiênica para tubulações pequenas
Outro sensor importante para a fábrica de queijos Wildberg é o sensor de pressão do tipo PM15. Este sensor monitora as condições de pressão no trocador de calor, para que as pressões no leite já termizado, ou seja, aquecido e sem germes, seja sempre mais alta do que no lado oposto do trocador de calor por placas, onde pode haver leite fresco ou água quente. Em caso de eventuais fissuras na placa do trocador de calor, a sobrepressão faz com que somente possa vazar leite. Por outro lado, não é possível que produtos estranhos penetrem no processo de produção altamente sensível. Se houver formação de deposições na placa do trocador de calor, gerando aumento da pressão com velocidade de fluxo constante, o sensor de pressão pode evidenciar esta condição para o controlador, de modo a permitir uma correção por controle ou a introdução de um intervalo de manutenção.
Solucionador de problemas para instalações de produção higiênicas
O novo sensor de pressão PM15 possui um singular sistema de vedação faceado frontalmente, com teflon e PEEK. Isto permite pela primeira vez uma integração higiênica de células de medição cerâmica-capacitivas pequenas em pequenas tubulações a partir de DN25. Pode ser instalado sem adaptadores grandes e caros graças à rosca G½. A adaptação, que assim não possui espaços mortos e possui certificação higiênica impede deposições e assegura uma limpeza ideal durante o processo CIP.
Não requer manutenção e é robusto
Em relação ao processo, o sensor não requer manutenção porque não possui uma vedação elastomérica. A célula de medição cerâmica robusta e faceada frontalmente é extremamente estável a longo prazo e resistente a impactos de pressão e de vácuo, assim como a efeitos de materiais abrasivos. Trata-se de um assim chamado “princípio de medição seco”, pois não é aplicado um líquido de transmissão de pressão, portanto, é excluído o risco da contaminação do fluido por líquidos críticos. Assim, o sensor está praticamente isento de desgaste. Resiste a temperaturas do fluido de até 150 °C (máx. 1h), permitindo uma limpeza a vapor. O certificado EHEDG, homologação FDA e norma 3A confirmam a sua adequação para processos higiênicos.
Imagem 1: compacto e higiênico: Sensor de pressão da linha PM15 com célula de medição cerâmica faceada frontalmente. Imagem 2: ideal para diâmetros pequenos: Sensor de pressão da linha PM15, com conexão de processo G½ na alimentação da instalação de osmose inversa.
O grande benefício graças ao IO-Link
Como quase todos os sensores ifm, o PM15 também dispõe de IO-Link. Além do clássico sinal analógico (4...20 mA), o valor de processo também pode ser transmitido digitalmente, sem perdas.
Mas, o IO-Link oferece muito mais: o sensor também possui uma sonda de temperatura, cujo valor o usuário pode consultar via IO-Link.
Vantagem: em caso de aplicações não críticas, é possível utilizar esta medição de temperatura não invasiva, para obter “sem grande esforço” maior transparência e segurança para a instalação, economizando custos de material e de montagem. Outras características confortáveis do IO-Link são a calibração do ponto zero e a escalabilidade de intervalos de medição.
A empresa staedler automation AG fez o controle técnico do processo da fábrica de queijos. Todos os valores de processo podem ser visualizados no sistema de controle.
Conclusão
Não é apesar de, mas devido ao monitoramento automático do processo que a fábrica de queijos Wildberg pode se concentrar na fabricação de especialidades de queijos individuais, enquanto as instalações necessárias realizam suas atividades de modo confiável e preciso. Sistemas de sensores sob medida e bem pensados cuidam do monitoramento seguro e simples da produção, mesmo em locais com desafios especiais.
