Wildberg Käse AG: sensori nella produzione di formaggio
Perché un caseificio svizzero si affida ai sensori di ifm per la produzione delle sue specialità
Anche in tempi di produzione completamente automatizzata dei generi alimentari, il caseificio Wildberg Käse AG applica ancora una grande quantità di know how specialistico e artigianale durante le fasi cruciali della produzione del formaggio.
Qui, nell'Oberland Zurighese, nasce una squisita specialità prodotta con latte di alta qualità proveniente da allevatori selezionati della zona, utilizzando ricette raffinate che prevedono anni di stagionatura del formaggio. La chiave del successo è un'automazione perfezionata in background: diverse tipologie di sensori servono a garantire che i numerosi parametri di processo vengano rispettati con precisione. Solo così è possibile garantire una qualità del prodotto costantemente elevata.
Quando si entra nei nuovi stabilimenti di produzione insieme al dirigente dell’azienda Roland Rüegg, ci si rende subito conto che il personale del caseificio Wildberg conosce il proprio mestiere: tutti conoscono il proprio lavoro e sono padroni della propria professione, tutti i processi interagiscono tra loro come ingranaggi. Le cantine di stagionatura del formaggio rivelano l'enorme gamma di prodotti e ricette: si spazia da specialità rinomate come l'emmental DOP e la mozzarella fino ad un'invenzione propria dell'azienda, il Cheebab, un kebab di formaggio. Quest'ultimo ha riscosso un grande successo tra i clienti vicini e lontani fin dalle prime prove di degustazione presso il punto vendita interno.
La ricetta per il successo: massima qualità. Dalla primavera del 2021, la produzione si è spostata nel nuovo edificio: il caseificio è dotato della più moderna tecnologia di processo della staedler automation AG. Lo specialista dell'automazione si trova a pochi chilometri di distanza e si affida ai sensori e alle soluzioni per l'automazione di ifm per il monitoraggio dei suoi impianti.
Formaggio e sensori
Ma cosa c'entra la produzione di formaggio tradizionale con i sensori? Molto, perché le macchine di produzione del caseificio possono essere controllate con la precisione necessaria a garantire la qualità richiesta solo se il sistema di controllo stesso è dotato di parametri di processo costantemente accurati.
Esempio: dall'alimentazione del latte al separatore, passando per lo scambiatore di calore fino al caseificio, i valori di temperatura e pressione devono essere mantenuti con precisione per poter trattare il latte in modo adeguato. Ma partiamo dall'inizio. Il latte appena consegnato viene raffreddato e mescolato nei serbatoi di stoccaggio nell'area di ricevimento del latte. Qui, i sensori di livello e di temperatura controllano la corretta conservazione del latte. Anche il sistema CIP, utilizzato per pulire regolarmente le tubazioni e i serbatoi, viene monitorato da sensori: i sensori di flusso, ad esempio, controllano la quantità di acqua durante i processi di risciacquo.
Massima protezione per processi termosensibili
Durante il processo di termizzazione, i sensori di temperatura in particolare possono dimostrare i loro punti di forza. A seconda del tipo di formaggio, il latte crudo viene riscaldato in uno scambiatore di calore a piastre in modo preciso ed esattamente temporizzato. I sensori di temperatura TA2502 rilevano la temperatura in ingresso e in uscita in ciascuno dei tre segmenti dello scambiatore di calore per consentire al sistema di controllo di regolare, in modo preciso e immediato, la temperatura nei rispettivi segmenti dello scambiatore di calore a valle.
Sensore di temperatura con Calibration Check Technology
Senza dubbio, la responsabilità maggiore dell'intero processo è a carico del sensore di temperatura TCC501 posizionato nella sezione di ritenzione del calore dello scambiatore termico, dove il latte viene microbiologicamente ottimizzato e preparato per la lavorazione successiva mantenendo la temperatura nel tempo.
Controllo permanente dello stato
La particolarità del TCC: il sensore di temperatura non solo misura con estrema precisione, ma consente agli operatori dell'impianto di reagire al comportamento di deriva in base agli eventi, e non solo al successivo intervallo di calibrazione programmato. Grazie alla Calibration Check Technology, il TCC controlla il proprio comportamento di deriva. Il sensore confronta il valore della temperatura con un valore di riferimento contemporaneamente misurato. Se la deriva si trova oltre il valore di tolleranza che può essere impostato da 0,5 a 3 K, il TCC trasmette un segnale ottico e un messaggio al sistema di controllo centrale tramite IO-Link e l'uscita di diagnosi. Lo stesso avviene nel caso di un grave malfunzionamento. Il sensore TCC riduce così il rischio di perdere interi lotti di produzione a causa di temperature di produzione errate, soprattutto nel caso di prodotti freschi.
Reazione in funzione dell'evento, garanzia di qualità
Proprio nei processi produttivi dove i valori della temperatura sono decisivi per la qualità dei prodotti è importante che i valori misurati siano esatti. Grazie al processo di calibrazione continua, il sensore TCC raggiunge una precisione di ± 0,2 K per tutto il campo di misura. Ciò lo rende ideale per l'impiego in questi processi sensibili alla temperatura. Il processo microbiologico dei prodotti freschi viene così monitorato in modo affidabile in ogni momento.
Figura 1: Per punti particolarmente critici nel processo: sensore di temperatura TCC con autoverifica della calibrazione e visualizzazione dello stato.
I sensori di flusso magnetico-induttivi nello stadio del permeato del sistema di osmosi inversa monitorano e controllano la concentrazione del siero.
Il cuore dell’impianto: scambiatore di calore a piastre per un controllo accurato della temperatura del latte crudo.
Trasparente comunicazione del sensore
Con indicazione visiva o digitale, il sensore TCC comunica lo stato attuale in modo semplice e chiaro. Se il LED sul sensore è verde, il funzionamento è corretto. Se è blu, indica una deriva della temperatura oltre il campo di tolleranza. Se il LED diventa rosso, segnala un grave malfunzionamento come il guasto del principale elemento di misura. Inoltre, il TCC memorizza automaticamente tutti i dati rilevanti per una documentazione corretta tramite IO-Link: data di installazione, ore operative, istogramma della temperatura e registrazione dei messaggi di evento (ore operative e numero di evento) e per lo stato di controllo calibrazione (ore operative, valore della temperatura, valore di deriva, limite e stato).
Modalità di simulazione: sicurezza garantita prima dell'installazione
Tramite software è possibile definire il valore a partire dal quale il TCC trasmette un messaggio. Nella modalità di simulazione dove, ad esempio, la temperatura di processo e quella di riferimento del sensore possono essere selezionate liberamente, è possibile verificare se il sensore è stato integrato correttamente nel sistema di controllo. Questa simulazione del processo va ad aggiungersi all'alto livello di affidabilità offerto dal TCC.
Corpo robusto per un utilizzo a lungo termine
Grazie al suo corpo saldato e a tenuta stagna e al nuovo design della sonda, il TCC è resistente agli influssi esterni come umidità, shock termici, urti meccanici e vibrazioni.
Sensore di pressione G½ con certificazione igienica per piccole tubazioni
Un altro sensore importante per il caseificio Wildberg è il sensore di pressione PM15 che monitora le condizioni di pressione nello scambiatore di calore con l'obiettivo di mantenere le pressioni nel latte asettico già termizzato, cioè riscaldato, sempre più alte rispetto al lato opposto della piastra dello scambiatore di calore dove si trovano latte fresco o acqua calda. In caso di eventuali crepe nella piastra dello scambiatore di calore, solo il latte può fuoriuscire a causa della pressione in eccesso. Inoltre, nessun fluido estraneo può entrare nel processo di produzione altamente sensibile. Se si formano depositi sulla piastra dello scambiatore di calore, causando un aumento della pressione ad una portata altrimenti costante, il sensore di pressione può segnalare questa circostanza al sistema di controllo, in modo da consentire una regolazione o avviare un intervallo di manutenzione.
La soluzione ideale per impianti di produzione igienici
Il nuovo sensore di pressione PM15 è dotato di un esclusivo sistema di tenuta con membrana affiorante, Teflon e PEEK. Questo consente per la prima volta di integrare piccole celle di misura capacitive in ceramica in applicazioni igieniche con tubazioni di piccole dimensioni a partire da DN25. Grazie alla filettatura minima G½ è possibile un montaggio senza costosi adattatori. L'adattatore certificato per applicazioni igieniche, quindi privo di interstizi, evita i depositi e garantisce una pulizia ottimale durante il processo CIP.
Robusto e non soggetto a manutenzione
Sul lato processo, il sensore non ha una guarnizione in elastomero, perciò non è soggetto a manutenzione. La cella di misura in ceramica, robusta e affiorante, è stabile nel tempo e resistente a picchi di pressione e di vuoto ma anche all'azione di sostanze abrasive. Si tratta di un cosiddetto "principio di misura a secco", senza membrana a diaframma e quindi senza liquido, che previene così il rischio di rilascio di liquidi critici nel fluido. Il sensore non è soggetto a usura. Può resistere a temperature medie fino a 150 °C (max. 1h), che consentono la pulizia a vapore. Il certificato EHEDG, la certificazione FDA e lo standard 3A ne confermano l'idoneità ai processi igienici.
Figura 1: Compatto e igienico: sensore di pressione PM15 con cella di misura affiorante in ceramica. Figura 2: Ideale per larghezze nominali ridotte: sensore di pressione PM15 con raccordo a processo G½ nell'alimentazione del sistema di osmosi inversa.
Performance migliori grazie a IO-Link
Come quasi tutti i sensori ifm, anche il PM15 è dotato di IO-Link. Oltre al classico segnale analogico (4...20 mA), il valore di processo può essere trasmesso digitalmente senza perdite.
Ma IO-Link offre ben altro: il sensore ha anche una sonda di temperatura il cui valore può essere recuperato dall'utente tramite IO-Link.
Vantaggio: nelle applicazioni non critiche, questa misurazione non invasiva della temperatura può essere utilizzata per ottenere una maggiore trasparenza e sicurezza nel sistema "a margine", ottimizzando i costi per il materiale e per l’installazione. Altre caratteristiche utili di IO-Link sono la calibrazione del punto zero e la scalatura dei campi di misura.
L'azienda staedler automation AG ha implementato il sistema di controllo del processo del caseificio. Tutti i valori di processo possono essere visualizzati sul sistema di controllo.
Conclusioni
Grazie al monitoraggio automatico del processo, il caseificio Wildberg può concentrarsi sulla produzione di singole specialità casearie, mentre le attrezzature necessarie svolgono il loro compito in modo affidabile e preciso. Sensori adeguati e innovativi garantiscono un monitoraggio semplice e sicuro della produzione anche in luoghi particolarmente difficili.
