Käserei Wildberg – Senzorji v sirarni
Zakaj se švicarska sirarna pri proizvodnji svojih specialitet zanaša na senzorje družbe ifm
Tudi v času popolnoma avtomatizirane proizvodnje hrane sirarna Käserei Wildberg še vedno uporablja veliko strokovnega in obrtniškega znanja v ključnih fazah proizvodnje sira.
Tukaj, v Zürich Oberlandu, se izvrstno doživetje okusa pričara iz visokokakovostnega mleka, ki ga pridelajo izbrani kmetje na tem območju po prefinjenih receptih, vključno s postopki zorenja sira, ki trajajo več let. Ključ do uspeha je sofisticirana avtomatizacija v ozadju: Široka paleta senzorjev pomaga zagotoviti natančno upoštevanje številnih procesnih parametrov. To je edini način za neprekinjeno zagotavljanje visoke kakovosti izdelkov.
Ko vstopite v nove proizvodne hale z generalnim direktorjem Rolandom Rüeggom, boste hitro ugotovili, da osebje sirarne Wildberger Käsemanufaktur pozna svoj poklic: tukaj vsak pozna svoje delo in je mojster svojega poklica, vsi procesi delujejo kot zobniško kolo. Sirarske kleti razkrivajo ogromno ponudbo izdelkov in receptov. Portfelj obsega vse od priljubljenih specialitet, kot sta ementalec AOP in mocarela, do lastnega izuma Cheebab, sirovega kebaba.
Slednja je že od prvih degustacij na hišni prodajni stojnici zelo priljubljena pri kupcih od blizu in daleč. Recept za uspeh: najvišja kakovost. Proizvodnja v novi stavbi teče od pomladi 2021. Sirarna je opremljena z najsodobnejšo procesno tehnologijo podjetja staedler automation AG. Specialist za avtomatizacijo se nahaja le nekaj kilometrov stran in se zanaša na izdelke in rešitve družbe ifm za nadzor obrata s senzorji.
Sir in senzorji
Kaj pa ima tradicionalno sirarstvo s senzorji? Veliko, saj je proizvodne stroje v sirarni mogoče krmiliti z natančnostjo, ki je potrebna za zagotavljanje potrebne kakovosti, le, če je sam krmilni sistem oskrbovan s stalno natančnimi procesnimi parametri.
Primer: Od dovoda mleka v separator preko toplotnega izmenjevalnika do izdelovalnika sira morata biti predvsem temperatura in tlak natančno vzdrževana na določeni ravni, da je lahko mleko ustrezno obdelano. Ampak, začnimo na začetku: Sveže dovajano mleko se ohladi in premeša v zalogovnikih v območju za sprejem mleka. Tukaj senzorji nivoja in temperature spremljajo, ali je mleko pravilno skladiščeno. Sistem CIP, ki se uporablja za redno čiščenje cevi in rezervoarjev, je prav tako nadzorovan s senzorji. Senzorji pretoka na primer nadzorujejo količine vode med procesi izpiranja.
Največja zanesljivost za temperaturno kritične procese
Med postopkom termalizacije dokazujejo svojo moč zlasti temperaturni senzorji. Odvisno od vrste sira bo surovo mleko v ploščnem toplotnem izmenjevalniku segrevano natančno in v točno določenem času. Seznanjeni temperaturni senzorji TA2502 zaznajo vstopno in izstopno temperaturo v vsakem od treh segmentov toplotnega izmenjevalnika, da omogočijo krmilnemu sistemu natančno in takojšnjo ponovno prilagoditev temperature v ustreznih segmentih toplotnega izmenjevalnika, ki sledijo.
Samonadzorovani temperaturni senzor
Brez dvoma nosi največjo odgovornost v celotnem procesu temperaturni senzor TCC501, ki je nameščen na delu toplotnega izmenjevalnika, kjer je mleko mikrobiološko optimizirano in varno pripravljeno za nadaljnjo predelavo z vzdrževanjem temperature.
Stalno preverjanje stanja
Posebna značilnost senzorja TCC: Temperaturni senzor ne le meri z veliko natančnostjo, ampak tudi omogoča operaterjem obrata, da se odzovejo na odstopanja na podlagi dogodka – in ne le v naslednjem načrtovanem intervalu umerjanja. Zaradi tehnologije preverjanja umerjanja senzor TCC trajno preverja lastno odstopanje. Senzor primerja vrednosti temperature s sočasno izmerjeno referenčno vrednostjo. Če je odstopanje zunaj območja tolerance, ki ga je mogoče nastaviti med 0,5 in 3K, TCC zagotovi optični signal in pošlje sporočilo centralnemu krmilniku prek protokola IO-Link in diagnostičnega izhoda. Enako velja za primere resnega napačnega delovanja. TCC tako zmanjša tveganje izgube celotnih proizvodnih serij zaradi nepravilnih proizvodnih temperatur, še posebej v primeru svežih izdelkov.
Zagotavljanje kakovosti zahvaljujoč ukrepom, povezanim z dogodki
Zlasti v proizvodnih procesih, kjer so točne temperaturne vrednosti odločilne za kakovost izdelka, je pomembno, da so izmerjene vrednosti popolnoma točne. Zahvaljujoč vgrajenemu postopku umerjanja TCC dosega natančnost ±0,2 K v celotnem merilnem območju. Zaradi tega je idealen za uporabo v teh temperaturno občutljivih procesih. Mikrobiološki proces svežih izdelkov je tako ves čas zanesljivo nadzorovan.
Slika 1: Za posebej procesno kritične lokacije: samonadzorovani temperaturni senzor TCC z vizualnim prikazom stanja.
Magnetni induktivni senzorji pretoka v fazi permeata sistema reverzne osmoze spremljajo in nadzorujejo koncentracijo sirotke.
Srce obrata: ploščni izmenjevalnik toplote za natančen nadzor temperature surovega mleka.
Transparentna senzorska komunikacija
Vizualna in digitalna indikacija: TCC tako transparentno in nedvoumno sporoča trenutno stanje na kakršen koli način: Če LED-lučka na senzorju sveti zeleno, enota deluje zanesljivo. Modra barva označuje temperaturno odstopanje izven tolerančnega območja. Rdeča označuje resno napačno delovanje, kot je okvara glavnega merilnega elementa. Poleg tega TCC samodejno shrani vse podatke, potrebne za dosledno dokumentacijo prek IO-Link: datum namestitve, obratovalne ure, temperaturni histogram kot tudi dnevnike o sporočilih o dogodkih (obratovalne ure in številka dogodka) in o stanju preverjanja umerjanja (obratovalne ure, vrednost temperature, vrednost odstopanja, meja in stanje).
Način simulacije: zagotovljena zanesljivost že pred namestitvijo
Vrednost, pri kateri TCC odda sporočilo, je mogoče določiti s programsko opremo. V simulacijskem načinu je med drugim mogoče poljubno izbrati temperaturo procesa in referenčno temperaturo, da preverite, ali je senzor pravilno vgrajen v krmilnik. Ta simulacija procesa dopolnjuje visoko stopnjo zanesljivosti, ki jo ponuja TCC.
Robustna zasnova za dolgotrajno uporabo
Zahvaljujoč popolnoma zvarjenemu in zatesnjenemu ohišju ter novi zasnovi merilne sonde je TCC trajno odporen na zunanje vplive, kot so vlaga, toplotni in mehanski udarci ter vibracije.
Tlačni senzor G½ s higiensko odobritvijo za majhne cevovode
Drug pomemben senzor za sirarno Wildberg je senzor tlaka PM15. Spremlja pogoje tlaka v toplotnem izmenjevalniku z namenom, da vedno zagotovi, da so tlaki v termiziranem (tj. segretem) aseptičnem mleku višji kot na nasprotni strani plošče toplotnega izmenjevalnika, kjer je sveže mleko ali vroča voda. V primeru morebitnih razpok v plošči izmenjevalnika toplote lahko zaradi nadtlaka uhaja samo mleko. Na drugi strani pa noben tuji medij ne more vstopiti v zelo občutljiv produkcijski proces. Če se na plošči toplotnega izmenjevalnika tvorijo usedline, ki povzročijo dvig tlaka pri sicer konstantnem pretoku, lahko senzor tlaka to okoliščino razkrije krmilniku, tako da se lahko ustrezno prilagodi ali pa se lahko sproži vzdrževalni interval.
Idealna rešitev za higienične proizvodne obrate
Novi tlačni senzor PM15 ima edinstven tesnilni sistem s teflonom in PEEK. To prvič omogoča higiensko integracijo majhnih keramičnih kapacitivnih merilnih celic v majhne cevovode od DN25. Zaradi pomanjšanega navoja G 1/2 je mogoča namestitev brez potrebe po dragih adapterjih. Prilagoditev je certificirana za aseptično uporabo in je brez kakršnega koli mrtvega prostora za preprečevanje usedlin ter zagotavlja optimalno čiščenje med postopkom CIP.
Robusten in ne potrebuje vzdrževanja
Senzor je tako zasnovan brez elastomernega tesnila na procesni strani in zato ne zahteva vzdrževanja. Poravnana, robustna keramična merilna celica je izjemno stabilna na dolgi rok in vzdrži tlačne in vakuumske udarce ter učinke abrazivnih snovi. Gre za »načelo suhega merjenja«, saj se za prenos tlaka ne uporablja tekočina, s čimer se odpravi nevarnost izpusta kritičnih tekočin v medij. Senzor je tako praktično brez obrabe. Prenese srednje temperature do 150 °C (največ 1 h), kar bi omogočilo čiščenje s paro. Certifikat EHEDG, odobritev agencije FDA in standard 3A potrjujejo njegovo primernost za higienske procese.
Slika 1:Kompakten in higieničen: tlačni senzor serije PM15 s podometno keramično merilno celico. Slika 2: Idealen za majhne nazivne širine: tlačni senzor serije PM15 s procesnim priključkom G1/2 v dovodu sistema reverzne osmoze.
Izboljšana učinkovitost zaradi IO-Linka
Kot skoraj vsi senzorji ifm ima tudi PM15 protokol IO-Link. Poleg klasičnega analognega signala (4–20 mA) se lahko procesna vrednost prenaša digitalno brez izgub.
Toda IO-Link ponuja še več: Senzor ima tudi temperaturno sondo, katere vrednost lahko uporabnik pridobi prek IO-Link.
Prednost: V nekritičnih aplikacijah lahko to neinvazivno merjenje temperature uporabimo za doseganje večje preglednosti in varnosti v sistemu »mimogrede«, kar prihrani stroške materiala in namestitve. Druge priročne funkcije protokola IO-Link so umerjanje ničelne točke in skaliranje merilnih območij.
Podjetje staedler automation AG je implementiralo procesno vodenje sirarne. Vse procesne vrednosti si je mogoče ogledati na krmilnem sistemu.
Zaključek
Ne kljub temu, ampak zaradi avtomatskega nadzora procesa se lahko sirarna Wildberg osredotoči na proizvodnjo posameznih sirnih specialitet, zahtevana oprema pa svojo nalogo opravlja zanesljivo in natančno. Natančno zasnovana senzorska tehnologija zagotavlja enostavno in zanesljivo spremljanje proizvodnje tudi na mestih s posebnimi izzivi.
