Käserei Wildberg – 感測器用於奶酪廠
瑞士奶酪廠為何依賴 ifm 的感測器來生產其特色產品
即便在現今食品生產完全自動化的時代，Käserei Wildberg 奶酪廠仍在關鍵的奶酪生產階段使用大量的專業知識和手工工藝。
在蘇黎世高地，當地精選的農戶提供高品質的牛奶，經過複雜配方的處理，包括長達數年的奶酪成熟流程，創造出精美絕倫的味覺體驗。其成功的關鍵在於背後的精密自動化技術。他們利用各種感測器來確保精確控制大量的流程參數。這是保證產品具有穩定高品質的唯一方法。
跟隨總經理 Roland Rüegg 的腳步進入全新的生產車間，您很快就發現 Wildberger Käsemanufaktur 的員工對他們的業務了如指掌：這裡的每個人都熟悉他們的工作，並且是相關工序的能手，且所有流程都像齒輪一樣相互作用。奶酪窖展示了大量的產品和配方。產品組合範圍涵蓋熱門的特色產品，如埃門塔爾 AOP 奶酪和馬蘇里拉奶酪，還有該公司自有的創新產品，Cheebab 奶酪串）。
Cheebab 自首次在內部銷售攤位試吃以來，深受遠近顧客的喜愛。其成功的秘訣在於絕佳的品質。生產自 2021 年春季起在新大樓進行。奶酪廠配備了來自自動化專家 staedler automation AG 的一流流程技術。該公司與 Käserei Wildberg 相距僅數公里，並依賴 ifm 的產品和解決方案，透過感測器進行設備監控。
奶酪和感測器
然而，傳統的奶酪生產與感測器有何關聯？它們的關係非常密切，因為控制系統本身只有在不間斷接收到準確的流程參數時，才能對奶酪廠的生產機器進行精確的控制並確保所需的品質。
例如：從牛奶透過熱交換器進入分離器到奶酪製作裝置，溫度和壓力尤其須精確保持在特定水平，以便對牛奶進行正確處理。但讓我們從頭開始：新收到的牛奶將進行冷卻，並在牛奶驗收區的儲存槽中攪拌。在這裡，液位和溫度感測器監控牛奶的儲存是否正確。用於定期清潔管道和儲槽的 CIP 系統也由感測器監控。例如，流量感測器控制沖洗過程中的用水量。
溫度關鍵型流程的最高可靠性
在熱化流程中，溫度感測器的優勢尤其明顯。根據奶酪類型不同，生牛奶將在板式熱交換器中精確準時加熱。成對的 TA2502 溫度感測器將分別在熱交換器的所有三個功能段中偵測入口和出口溫度，以便控制系統能精確且及時地重新調整對應的熱交換器下游功能段的溫度。
自我監控溫度感測器
毫無疑問，TCC501 溫度感測器在整個流程中肩負最重的任務，並安裝在熱交換器的保溫部分，牛奶在該功能段中透過恆溫加熱進行微生物優化和安全製備，以便後續進行進一步處理。
永久狀態檢查
TCC 的特色：該溫度感測器不僅能進行高精度的測量，還能讓設備操作員基於相關事件對偏移狀況作出快速響應，而不是在下一個預定的校準間隔。TCC 憑藉校準檢查技術，可永久檢查其自身的偏移狀況。它將溫度值與同步測量的參考值進行比較。若偏差超出公差範圍 (可設定為0.5到3 K之間)，則 TCC 會發出光學信號，並透過 IO-Link 和診斷輸出向中央控制器傳送訊息。發生嚴重故障時也是如此。因此，TCC 能降低因生產溫度不正確而導致整個生產批次報廢的風險，尤其是在處理新鮮產品時。
品質保證歸功於事件相關測量
尤其是在準確的溫度值對產品品質起決定性作用的生產流程中，確保測量值絕對準確十分重要。多虧內聯校準流程，TCC 可在整個測量範圍內實現 ±0.2 K 的精度，因此非常適用於溫度敏感型流程，能始終可靠監控新鮮產品的微生物流程。
照片 1：對於流程尤為關鍵的位置：包含視覺化狀態顯示器的自我監控溫度感測器。
電磁感應流量感測器在逆滲透系統的滲透階段監控和控制乳清的濃度。
設備的核心：板式熱交換器，用於精確控制生牛奶的溫度
透明的感應器通信
視覺化數位化指示：TCC 因此可以任何方式透明且清晰地傳達當前狀態：若感測器上的 LED 為綠色，表示裝置運作可靠。藍色表示溫度偏差超出公差範圍。紅色表示嚴重故障，例如主測量元件故障等。此外，TCC 可透過 IO-Link 自動儲存所有必要資料，以便存檔始終如一：安裝日期、運行時間、溫度直方圖以及事件訊息日誌 (運行時間和事件編號) 和校準檢查狀態日誌 (運行時間、溫度值、偏移值、限值和狀態)。
模擬模式：在安裝前就保證可靠性
TCC 傳送訊息所對應的觸發值可透過軟體定義。在模擬模式下，可自由選擇流程溫度和參考溫度等，以確定感測器是否正確整合至控制器。此流程模擬可進一步完善 TCC 的高可靠性。
堅固耐用的設計
憑藉全焊接密封外殼和全新的測量探針設計，TCC 可長期承受水分、熱以及機械衝擊和振動等外部影響。
獲得衛生認證且適用於小管道的 G½ 壓力感測器
Wildberg 奶酪廠的另一個重要感測器是 PM15 壓力感測器。它監控熱交換器中的壓力狀態，旨在始終確保加熱的無菌牛奶的壓力高於存在新鮮牛奶或熱水的熱交換器板另一側的壓力。若熱交換器板有破裂問題，則由於壓力過大，僅牛奶可溢出。同時，沒有任何外部介質會進入高度敏感的生產流程。若熱交換器板上形成沉積物，導致壓力以恆定的流量上升，則壓力感測器可將該狀況傳達給控制器，以便其能相應進行重新調整或啟動維護。
針對衛生生產設備的理想解決方案
全新 PM15 壓力感測器採用獨特的 Teflon 和 PEEK 齊平密封系統。它首次實現了將小型陶瓷電容式測量元件以衛生的方式整合在 DN25 以上的小管道中。由於採用極小的 G 1/2 螺紋，因此無需昂貴的轉接頭即可完成安裝。此轉接頭通過了無菌應用認證，沒有任何死角，可防止沉積，並確保 CIP 期間的充分清潔。
免維護，堅固
因此，感測器在設計時，流程側不含彈性密封件，從而無需維護。齊平且堅固耐用的陶瓷測量元件可長期保持高穩定性，並承受壓力和真空衝擊以及磨蝕性物質的影響。這是一種「乾式測量原理」，因為沒有使用壓力傳遞流體，從而消除了關鍵性流體釋放到介質中的可能性。因此，感測器實際上是無磨損的。它可承受高達 150 °C 的介質溫度 (最多 1 小時)，因而可進行蒸汽清潔。憑藉 EHEDG、FDA 和 3A 認證，該感測器適用於衛生流程。
照片 1：緊湊且衛生：包含齊平陶瓷測量元件的 PM15 系列壓力感測器。照片 2：適於小標稱寬度：採用 G1/2 製程連接的 PM15 系列壓力感測器應用於逆滲透系統的饋入側。
效能因 IO-Link 得以提升
與幾乎所有 ifm 感測器一樣，PM15 也有 IO-Link 介面。除了傳統的類比信號 (4...20 mA) 外，過程值也可以數位化方式進行無損耗傳輸。
但 IO-Link的優點不限於此：感測器還附帶溫度探頭，使用者可以透過 IO-Link 擷取其溫度測量值。
優勢：在非關鍵應用中，這種非侵入式溫度測量可實現更高的系統透明度和安全性，順便可節省材料和安裝成本。IO-Link 的其他方便功能還包括零點校準和測量範圍縮放。
公司 staedler automation AG 落實奶酪廠流程控制。所有過程值都可在控制系統上檢視。
