staedler automation AG – Sensor pemantau untuk sistem memasak industri
Sistem memasak staedler tipe CK1600 diproduksi oleh staedler automation AG. Sistem ini digunakan untuk memasak spaetzle.
Spaetzle "al dente"
Adonan dimasak dalam air panas, ditiriskan dan disegarkan dengan air dingin, dan selesai. Alat masak spaetzle dari staedler menggunakan metode yang sama dengan yang kita jumpai di rumah-rumah, tetapi untuk skala industri dikontrol secara akurat dengan menggunakan sensor dari ifm untuk memastikan kualitas produk tetap tinggi.
staedler automation AG berlokasi di Henau, Swiss, dan sudah berpengalaman selama lebih dari 10 tahun dalam memproduksi sistem untuk otomatisasi proses. Untuk industri makanan, perusahaan ini juga memproduksi sistem memasak otomatis penuh. Sistem yang diilustrasikan di sini dibuat untuk pelanggan yang membuat spaetzle, yakni pasta khas Jerman selatan. Lukas Staedler, CEO staedler automation AG, menjelaskan bagaimana cara kerja sistem: "Bayangkan sebuah panci yang terus menerus digunakan. Itu berarti adonan segar dimasukkan pada awal proses memasak dan melalui proses dalam waktu tertentu, sehingga pada akhirnya Anda mendapatkan produk yang telah matang sempurna. Dengan menggunakan waktu memasak yang telah ditentukan, kami dapat secara konstan memastikan kualitas produk kami.”
Bahan makanan yang dimasak dipindahkan ke dalam air panas menggunakan pengaduk. Karena hampir tidak ada kontak mekanis antara mesin dan produk selama proses memasak, kerusakan pada produk bisa diminimalkan. Di akhir proses memasak, produk dipindahkan dengan cepat melalui bagian tepi ke zona pendinginan. Pencelupan ke dalam air dingin ini akan menghentikan proses memasak produk lebih lanjut.
"Pada prinsipnya, sistem seperti ini bisa memasak apa saja yang terapung", kata Lukas Staedler. “ Khususnya dalam proses ini, kami memproses pasta segar seperti ravioli, tortellini, atau dalam hal ini spaetzle. Dan bisa juga untuk daging atau sayuran dingin. Sistem ini mencapai hasil produk sebesar 2,5 ton per jam".
Menjaga suhu yang tepat
Ketika kita memasak di rumah dan melihat air sudah mulai mendidih, kita tahu bahwa suhunya sudah tepat. Tapi, pada proses memasak industri, suhu yang digunakan harus lebih akurat. Hanya dengan cara inilah kualitas produk bisa konsisten sesuai kebutuhan pelanggan.
Dalam sistem ini, suhu diukur pada dua titik untuk memberikan nilai proses terpenting yang disebut dengan Critical Control Point atau disingkat CCP. Titik yang pertama adalah suhu air yang hampir mendidih. Dalam kasus ini, suhu air harus tepat 95 °C. Titik yang lain adalah suhu bak air pendingin yang akan menghentikan proses memasak. Dua sensor suhu mengontrol penukar panas untuk memastikan suhu yang tepat.
Gambar 1: Sensor suhu tipe TA memantau nilai suhu yang diperlukan pada alat masak serta bak air pendingin. Gambar 2: Akan digunakan di masa mendatang oleh staedler: Sensor suhu TCC memiliki fungsi pemantauan mandiri, ini berarti interval kalibrasi dapat diperpanjang. Deviasi akurasi dapat dideteksi secara otomatis dan diindikasikan dengan sinyal peralihan dan LED.
Untuk titik-titik yang kritis ini, staedler mengandalkan sensor suhu tipe TA2502 dari ifm. Sensor ini memiliki elemen pengukuran Pt1000 yang sangat akurat dan juga waktu respons yang cepat dengan rentang suhu yang luas, yakni -50 ... 200 °C. Selain itu, sensor ini memiliki kemampuan pengulangan yang tinggi dan stabilitas jangka panjang yang menjadi prasyarat untuk kualitas produk yang optimal dan stabil.
Di masa mendatang, staedler berencana menggunakan sensor suhu pemantauan mandiri tipe TCC dari ifm untuk memantau titik-titik tersebut. Fitur khusus dari unit ini: Ada dua elemen pengukuran independen yang memiliki karakteristik suhu yang berlawanan. Dengan demikian, deviasi akurasi bisa langsung dideteksi dan diindikasikan melalui sinyal peralihan alarm. Deviasi juga divisualisasikan dengan jelas melalui LED pada unit. Hal ini tentunya sangat menjamin keandalan kualitas produk, karena di antara interval kalibrasi, suhu akan selalu aman selama sensor tidak mendeteksi deviasi yang kemudian akan diindikasikan. Dengan sensor suhu industri lainnya, deviasi suhu dapat terjadi bahkan hanya satu hari setelah kalibrasi. Deviasi ini tidak disadari dan hanya akan terdeteksi pada waktu kalibrasi berikutnya. Kasus terburuknya adalah penarikan produk yang mahal dan berdampak negatif terhadap reputasi produsen.
Memantau proses pembersihan CIP dengan konduktivitas
Setelah setiap proses produksi, sistem akan melalui proses pembersihan CIP. Sebuah pompa terpisah digunakan untuk membilas jalur produksi dengan agen pembersih alkali dan asam. Kemudian, jalur produksi dibilas dengan air bersih sebelum proses produksi dimulai lagi. Selama proses ini, sensor konduktivitas LDL200 dari ifm memiliki peran yang penting. Berdasarkan pengukuran konduktivitas yang presisi, sistem dapat mendeteksi apakah di jalur produksi masih terdapat kandungan agen pembersih serta konsentrasinya. Dari nilai yang diukur, sistem kontrol dapat mengetahui, misalnya, apakah agen pembersih perlu ditambahkan lagi atau apakah pembilasan tahap awal, menengah, dan akhir sudah selesai. Tahap akhir pada proses pembersihan adalah pembilasan dengan air bersih. Sistem dapat kembali dioperasikan untuk proses produksi hanya jika konduktivitas air pembilasan akhir yang tepat sudah diperoleh. Dengan demikian, ini dapat menjamin pemisahan fase yang jelas selama proses CIP.
Selain mengukur konduktivitas, LDL200 juga mengukur suhu media dan mengirim nilainya ke sistem kontrol menggunakan protokol komunikasi IO-Link. Sensor ini juga digunakan untuk mengontrol penukar panas untuk memastikan energinya agar selalu mencukupi untuk mengatur suhu air yang mendidih.
Sekilas tentang ketinggian
Sistem memiliki dua tangki air berukuran besar: Bak air panas dan bak air pendingin di bagian akhir proses. Sensor tekanan dipasang di bawah masing-masing tangki. Sensor ini digunakan untuk mengukur tekanan hidrostatis. Sensor ifm yang digunakan memiliki rentang tekanan ideal sebesar 100 mbar … 2,5 bar. Sensor dapat menentukan nilai ketinggian dengan tepat serta digunakan untuk mengatur ketinggian. Dengan demikian, luapan tangki bisa dihindari pada saat diisi ulang dengan air.
Mendeteksi pasokan air
Jumlah air akan berkurang selama proses memasak. Alasannya adalah karena produk itu sendiri, dalam kasus ini spaetzle, menyerap air, dan air juga keluar berupa uap selama proses memasak. Karena alasan tersebut, air harus terus menerus ditambahkan.
Lukas Staedler: "Kami menggunakan meteran aliran SM2100 dari ifm untuk mengatur pengisian ulang air segar. Meteran aliran ini mengukur aliran secara terus menerus selama proses memasak.
Hal ini dimungkinkan berkat kerja sama dengan sensor ketinggian. Ketika sensor ketinggian memberi sinyal bahwa ketinggian air berkurang, maka air segar akan ditambahkan, dan meteran aliran akan menentukan seberapa banyak air yang sudah berkurang karena penyerapan oleh produk atau penguapan.
Air juga berkurang selama proses pembuangan endapan residu. Air yang sudah digunakan akan dikuras dan air segar ditambahkan. Hal ini dilakukan pada waktu yang telah ditentukan berdasarkan resep. Dalam kasus ini, meteran aliran SM juga digunakan untuk mengukur jumlah air yang akan ditambahkan."
Meteran aliran juga memiliki peran yang penting dalam proses pembersihan, yaitu memantau jumlah air segar yang digunakan untuk membilas. Dengan begitu, ada transparansi sepanjang keseluruhan proses memasak.
Pemantauan posisi dengan sensor induktif
Sensor induktif untuk mendeteksi posisi juga digunakan. Meskipun tidak terlibat secara langsung dalam proses memasak, sensor ini memiliki fungsi pemantauan yang penting. Sabuk pendingin yang digunakan untuk memasukkan dan mengeluarkan produk dari bak pendingin dapat diangkat ke luar dari bak dengan komponen pengangkat agar bisa dibersihkan secara manual. Dua sensor induktif digunakan untuk pendeteksian posisi atas dan bawah secara non-kontak. Keduanya juga memastikan bahwa sistem hanya dapat diaktifkan ulang jika sabuk sudah berada di posisi bawah yang tepat.
Sensor induktif yang ketiga dipasang pada saringan slot. Saringan ini juga dapat dilepas untuk pembersihan manual. Sensor memeriksa apakah saringan sudah terpasang dengan tepat sebelum proses produksi dapat dimulai kembali.
Gambar 1: Sabuk pendingin dapat diangkat menggunakan katrol untuk dibersihkan. Sensor induktif digunakan untuk mendeteksi posisi atas dan bawah yang relevan. Gambar 2: Setelah saringan slot dibersihkan secara manual dan dikembalikan ke tempatnya, produksi hanya dapat dimulai kembali setelah dikonfirmasi oleh sensor induktif.
Komunikasi sensor menggunakan IO-Link
Semua sensor terhubung ke sistem kontrol melalui IO-Link. Protokol komunikasi digital ini mengirim nilai yang diukur ke sistem kontrol secara digital. Hal ini berarti kesalahan pengukuran yang disebabkan oleh hilangnya data pada proses konversi dapat dihindari dengan andal. Namun, IO-Link dapat melakukan lebih banyak lagi.
Lukas Staedler: "Masing-masing sensor CCP harus diperiksa setiap tahun atau setiap enam bulan. Sensor suhu akan ditaruh di dalam cairan dengan suhu referensi dan dikalibrasi. Kami mengkalibrasi sensor suhu menggunakan IO-Link.”
Dengan sensor konduktivitas LDL, kami menggunakan kedua nilai proses, yaitu nilai suhu dan konduktivitas melalui satu kabel. Meteran aliran SM mentransfer nilai penghitung serta kecepatan aliran melalui satu output ke sistem kontrol melalui IO-Link.”
Sebagai tanggapan atas pertanyaan apakah IO-Link mempermudah otomatisasi, Lukas Staedler mempunyai pendapat yang jelas: "Pada dasarnya, otomatisasi memerlukan usaha yang lebih besar, namun IO-Link memberikan nilai tambah yang jelas. Kita dapat mentransfer beberapa nilai sinyal melalui satu kabel. Hal ini tentunya menghemat biaya pemasangan. Atau, jika kita melihat pada sensor suhu: Kalibrasi dilakukan langsung pada sensor, tidak lagi menggunakan nilai koreksi pada sistem kontrol. Hal ini sangat memudahkan untuk pemrograman kontrol. Secara keseluruhan, semua keuntungan dari IO-Link jauh lebih banyak.”
Sensor konduktivitas LDL200 andal mendeteksi apakah air atau deterjen pembersih dari proses CIP masih tersisa pada jalur proses. Pada saat yang bersamaan, sensor ini juga mengukur suhu dan mengirim kedua nilai pengukuran tersebut ke sistem kontrol menggunakan IO-Link.
Sensor tekanan tipe PM menggunakan tekanan hidrostatis untuk mendeteksi ketinggian air pada alat masak dan bak pendingin.
Meteran aliran SM2100 digunakan untuk mendeteksi kecepatan aliran yang aktual serta total jumlah pasokan air. Kedua nilai tersebut dikirim ke sistem kontrol menggunakan IO-Link.
Kesimpulan
staedler merasa yakin dengan solusi otomatisasi yang disediakan oleh ifm. Lukas Staedler menyimpulkan: "Kami sangat puas dengan ifm. Kami juga pernah menggunakan ifm pada projek sebelumnya. Alasannya, ifm memiliki konsep sensor yang komprehensif, mulai dari sensor induktif, meteran aliran, sensor suhu, sensor tekanan, hingga pengukuran konduktivitas. Singkatnya: Kami dapat memenuhi semua kebutuhan untuk sistem kami dengan sensor ifm. Alasan lainnya adalah perbandingan harga dan performanya sesuai. Sensor-sensor yang mereka tawarkan cocok untuk sistem ini dan juga harganya terjangkau. Kami juga menggunakan ifm untuk projek di masa mendatang.”
