Для проверки качества пищевых продуктов их производители обычно заказывают лабораторные тесты. Кориолисов расходомер – это прибор, который может выполнить часть измерений в реальном времени.
Производителям пищевых продуктов и напитков, как правило, нужно выполнять требования по качеству, описанные в национальных и международных нормативах, в том числе CGMP, GFSI, ISO, HACCP, SQF, SID, ГОСТ, ТР ТС и других. В таких нормативах описаны надлежащие ингредиенты, процедуры и санитарные условия. Во многих случаях проверка на соответствие нормативам требует проведения лабораторных тестов во время и после производства.
Чтобы провести лабораторный тест, нужно взять образец, отнести его в находящуюся на предприятии лабораторию для анализа и сообщить сотрудникам о результатах. После этого операторы и ремонтники смогут внести изменения и поправки для улучшения контроля процессов или, если это необходимо, отремонтировать повреждённые детали на линии производства.
Недостаток лабораторного анализа в том, что он отнимает время, является трудоёмкой работой и не защищён от случайных ошибок. Даже если нужно всего 30 минут на то, чтобы взять образец, проанализировать и сообщить о результатах – это всё равно будут данные о процессах, проходивших 30 минут назад, а не сейчас. Результатом может оказаться испорченная партия продукта.
Если проводить измерения прямо на линии производства, то можно отслеживать внезапные отклонения. Такие измерения на линии позволяют внедрить систему автоматического замкнутого контроля, который невозможен при ручных измерениях. Стратегия замкнутого контроля, как правило, заключается во вводе данных в пропорционально-интегрально-деривативный (сокращённо ПИД) контроллер. Контроллер считывает информацию с регулировочного устройства (например, контрольного вентиля) и в непрерывном и автоматическом режиме регулирует характеристики потока жидкости или газа, поддерживая их в допустимых пределах.
Многие производители пищевых продуктов недооценивают потенциал кориолисовых расходомеров для контроля качества. В этой статье мы расскажем, как можно использовать кориолисов расходомер для мониторинга процессов и частичного или полного устранения необходимости лабораторного анализа.
Когда нужны тесты?
Проверять качество и безопасность состава продукта – это важно. Но не менее важно проверять его на надлежащую текстуру, чтобы оправдать ожидания потребителей.
Так, измерение температур пивного сусла на пивоварне помогает оптимизировать качество, вкус и объёмы производства пива. Измерение вязкости – это способ отслеживать однородность панировки на бобах, луке, мясе или рыбе. Если в состав продукта входит соус, то измерение числа Брикса (то есть массовой доли сахарозы при 20оС) помогает контролировать его количество, которое необходимо добавлять в каждую порцию (например, на одну пиццу).
Один кориолисов расходомер может одновременно измерять несколько параметров, в том числе плотность, концентрацию, вязкость, число Брикса, число Плато (то же, что и число Брикса, но при 17.5оС), объём, скорость потока и температуру – то есть заменять сразу несколько других измерительных приборов.
Высокая точность, с которой кориолисов расходомер измеряет плотность, может быть использована для измерения чисел Брикса и Плато для обеспечения качества ингредиентов. Данные о вязкости обеспечивают непрерывность измерений и минимизацию риска произвести некондиционный продукт.
Диагностика, встроенная в кориолисов расходомер, может помочь идентифицировать проблемы с процессами. Так, на качество продукта может негативно повлиять воздух, поступивший на линию производства. Оператор должен знать, как проник этот воздух: через протекающий клапан, испорченный насос или пустой резервуар. Кориолисов расходомер не может работать с большим количеством воздуха, но обладает диагностикой для его отслеживания и покажет отклонение от нормы, если обнаружит воздух там, где его быть не должно.
Кориолисов расходомер одновременно измеряет плотность и скорость потока жидкости, текущей по трубам. Такое измерение основано на принципе эффекта Кориолиса, то есть на отклонении пути следования жидкости внутри труб. Катушка возбуждения осциллирует трубы с резонансной частотой, и частота колебаний меняется вместе с плотностью потока.
Изначально, когда потока нет, трубы колеблются синхронно, но когда жидкость начинает течь, сенсоры на входе и на выходе начинают колебаться несинхронно – со сдвигом по фазе. Измерение частоты колебаний даёт данные о скорости потока, плотности, концентрации и т.д.
Для измерения температуры жидкости в расходомер встроены терморезисторы. Они также измеряют температуру труб (это необходимо, потому что вместе с температурой меняется эластичность трубы). Изменения эластичности влияют на изгиб труб, а значит, на дальнейшие измерения плотности, поэтому фактор температурной компенсации – одна из характеристик, необходимых при вычислении плотности.
Ниже описаны примеры, связанные с измерением концентрации, вязкости и плотности, но возможности, которые даёт кориолисов расходомер, не ограничены этими примерами.
Проверка концентрации для улучшения качества пива
Измерение концентрации на пивоварне необходимо, чтобы контролировать содержание сахара в пивном сусле и, соответственно, содержание алкоголя в пиве. Содержание сахара измеряется числом Плато (оР); 1оР означает 1 г сахара на 100 г пивного сусла.
Кориолисов расходомер измеряет плотность и температуру; обе характеристики нужны для получения числа Плато. В ПО, установленное на расходомере, введены формулы для вычисления концентрации при известных плотности и температуре.
После обработки зерна на пивоварне остаточная брага проходит через фильтр, который отделяет её от пивного сусла. Плотность и концентрацию измеряют после того, как пивное сусло покинет фильтр.
Существует несколько методов измерения содержания сахара – ручных и автоматических. Ручное измерение обычно проводят после завершения процесса фильтрации, а автоматическое измерение позволяет в реальном времени корректировать процесс с помощью замкнутой системы контроля. Ясно, что во втором случае процент брака будет меньше, то есть производство даст меньше отходов, к тому же будет сэкономлено время на отбор образцов.
Валидация вязкости
Если на предприятии обрабатывают сырые фрукты, то нужны данные об их температуре, плотности, вязкости, числе Брикса, скорости и объёме потока.
Измеряя плотность, кориолисов расходомер может вычислить содержание сахара по шкале Брикса (как в предыдущем примере). Эти данные позволяют судить о качестве фруктов, используемых как сырьё. У твёрдых фруктов число Брикса должно быть низким. Слишком высокое значение может означать, что фрукт – перезрелый и слишком мягкий. Зная число Брикса, оператор контрольной системы может определить, какой дальнейшей обработке подвергать фрукт.
Вязкость конечного фруктового продукта измеряют, чтобы определить его качество. Вязкость описывает текучесть жидкости, а она зависит от сил взаимодействия между молекулами: чем сильнее взаимодействуют молекулы жидкости, тем больше у неё вязкость и тем большее сопротивление предстоит преодолеть, чтобы переместить жидкость или придать ей конкретную форму. Вязкость является косвенной характеристикой качества продукта.
Кориолисов расходомер может с помощью двух частотных режимов – изгибных и крутильных колебаний – измерять скорость потока и вязкость. Эти два режима стимулируются возбудителем на измерительной трубе. Первый режим определяет плотность и скорость потока жидкости, а вязкость вычисляется по данным, полученным во втором режиме.
Взбитость мороженого
Пищевые продукты часто газируют, чтобы придать им нужную плотность. Один из таких продуктов – мороженое: газ вводят при процессе заморозки, создавая в мороженом микропузыри, чтобы придать ему мягкую текстуру. Этот процесс работает как с высокожировым, так и с низкожировым мороженым.
Содержание газа – важный фактор общего качества конечного продукта и важный параметр процесса. Увеличение объёма конечного продукта, вызванное введённым газом, называется взбитостью. У мороженого и другой замороженной продукции взбитость может варьироваться от 20% до 120%.
Эту характеристику также можно измерять в реальном времени с помощью кориолисова расходомера. Он измеряет плотность жидкого мороженого, поставляемого в морозилку.
На заводах по производству мороженого в качестве такого газа обычно используется воздух, а плотность измеряют вручную. При изменении рецепта, температуры в морозилке или давления воздуха количество вводимого воздуха также должно быть изменено. Кориолисов расходомер, как и в двух предыдущих примерах, позволяет проводить проверки в реальном времени и регулировать подачу воздуха немедленно и автоматически.
Какие ещё приборы экономят время?
Итак, кориолисов расходомер – это инструмент мониторинга качества пищевой продукции на предприятии в реальном времени. Несмотря на то, что он может измерять сразу несколько характеристик, добавление на линию производства дополнительных приборов – измерителей рН, колориметров, сенсоров жидкого кислорода и других средств анализа – помогает анализировать и контролировать в реальном времени ещё больше процессов.
Источник: crispy.news
