Käserei Wildberg – Anturit juustotehtaassa
Miksi tämä sveitsiläinen juustola luottaa ifm:n antureihin erikoisuuksiensa tuotannossa
Käserei Wildberg -juustola käyttää ratkaisevissa valmistusvaiheissa paljon asiantuntijaosaamista ja käsityötaitoa.
Täällä Zürichin Oberlandissa valmistetaan alueen valikoitujen maanviljelijöiden tuottamasta korkealaatuisesta maidosta hienostuneita makuelämyksiä, joiden valmistamiseen kuuluu useita vuosia kestävä juustojen kypsytysprosessi. Onnistumisen avain on taustalla toimiva monimutkainen automaatio: Erilaiset anturit varmistavat useiden prosessiparametrien tarkan noudattamisen. Tämä on ainoa tapa taata tuotteiden tasaisen korkea laatu.
Kun astut toimitusjohtaja Roland Rüeggin kanssa laitoksen uusiin tuotantohalleihin, huomaat nopeasti, että Wildberger Käsemanufakturin henkilökunta tuntee ammattinsa: kaikki osaavat työnsä ja hallitsevat ammattinsa, kaikki prosessit toimivat yhteen kuin hammaspyörät. Juustokellarit paljastavat valtavan valikoiman tuotteita ja reseptejä. Valikoima ulottuu suosituista erikoisuuksista kuten Emmentaler AOP:stä ja mozzarellasta yrityksen omaan keksintöön Cheebabiin eli juustokebabiin.
Jälkimmäinen on nauttinut suurta suosiota läheltä ja kaukaa tulevien asiakkaiden keskuudessa siitä lähtien, kun ensimmäiset maistiaiset järjestettiin talon omalla myyntikojulla. Resepti menestykseen: erittäin korkea laatu. Tuotanto on pyörinyt uudessa rakennuksessa keväästä 2021 lähtien. Juustola on varustettu staedler automation AG:n uusimmalla prosessiteknologialla. Automaatioasiantuntija sijaitsee vain muutaman kilometrin päässä ja luottaa ifm:n tuotteisiin ja ratkaisuihin laitoksen antureihin perustuvassa valvonnassa.
Juusto ja anturit
Mutta mitä tekemistä perinteisellä juustonvalmistuksella on antureiden kanssa? Paljonkin, sillä juustolan tuotantokoneita voidaan ohjata vaaditun laadun edellyttämällä tarkkuudella vain, jos itse ohjausjärjestelmään syötetään jatkuvasti tarkkoja prosessiparametreja.
Esimerkki: Erityisesti lämpötila ja paine on pidettävä tarkalleen tietyllä tasolla maidon syötöstä separaattoriin ja lämmönvaihtimen kautta juustokoneeseen, jotta maito voidaan käsitellä asianmukaisesti. Mutta aloitetaanpa alusta: Laitokselle juuri toimitettu maito jäähdytetään ja sekoitetaan maidon vastaanottoalueella olevissa varastosäiliöissä. Täällä pinnankorkeus- ja lämpötila-anturit valvovat, että maito varastoidaan oikein. Anturit valvovat myös CIP-järjestelmää, jota käytetään putkistojen ja säiliöiden säännölliseen puhdistamiseen. Esimerkiksi virtausanturit valvovat vesimääriä huuhteluprosessien aikana.
Lämpötilakriittisten prosessien maksimaalinen luotettavuus
Termisointiprosessin aikana erityisesti lämpötila-anturit osoittavat vahvuutensa. Raakamaito kuumennetaan levylämmönvaihtimessa tarkasti ja täsmällisesti ajastettuna juustotyypin mukaan. Pareittain toimivat TA2502-lämpötila-anturit tunnistavat tulo- ja lähtölämpötilan lämmönvaihtimen kussakin kolmessa segmentissä, jotta ohjausjärjestelmä voi säätää lämpötilan tarkasti ja välittömästi uudelleen seuraavissa vastaavissa lämmönvaihdinsegmenteissä.
Itsevalvova lämpötila-anturi
Koko prosessin vastuullisin tehtävä on epäilemättä lämpötila-anturilla TCC501. Se sijaitsee lämmönvaihtimen kuumennusosassa, jossa maito optimoidaan mikrobiologisesti ja valmistellaan turvallisesti jatkokäsittelyä varten ylläpitämällä lämpötila tietyn ajan.
Pysyvä tilan tarkastus
TCC-anturin erityisominaisuus: Lämpötila-anturi ei ainoastaan mittaa erittäin tarkasti, vaan se tarjoaa myös laitoksen operaattoreille mahdollisuuden reagoida ryömintäkäyttäytymiseen tapahtumakohtaisesti – eikä vasta seuraavan suunnitellun kalibroinnin yhteydessä. TCC tarkastaa jatkuvasti oman ryömintäkäyttäytymisensä kalibroinnin tarkistusteknologian ansiosta. Anturi vertaa mitattua lämpötila-arvoa samanaikaisesti mitattuun referenssiarvoon. Jos poikkeama sijoittuu säädettävän 0,5–3 K toleranssialueen ulkopuolelle, TCC aktivoi optisen signaalin ja lähettää viestin keskusohjausjärjestelmään IO-Link -liitännän ja diagnostiikkalähdön kautta. Sama pätee vakaviin toimintahäiriöihin. TCC vähentää siten riskiä, että kokonaisia tuotantoeriä voitaisiin menettää virheellisten tuotantolämpötilojen vuoksi, erityisesti tuoretuotteiden tapauksessa.
Laadunvarmistus tapahtumakohtaisten toimenpiteiden ansiosta
Mitattujen arvojen absoluuttinen tarkkuus on tärkeää varsinkin sellaisissa tuotantoprosesseissa, joissa tarkat lämpötila-arvot ovat tuotteen laadun kannalta ratkaisevia. TCC saavuttaa inline-kalibrointiprosessin ansiosta ± 0,2 K tarkkuuden koko mittausalueella. Tämän ansiosta se soveltuu erinomaisesti käytettäväksi näissä lämpötilaherkissä prosesseissa. Tuoretuotteiden mikrobiologista prosessia valvotaan näin luotettavasti koko ajan.
Kuva 1: Erityisesti prosessikriittisiin paikkoihin: itsevalvova lämpötila-anturi TCC visuaalisella tilanäytöllä.
Magneettis-induktiiviset virtausanturit valvovat ja ohjaavat herapitoisuutta käänteisosmoosijärjestelmän täyttövaiheessa.
Laitoksen sydän: levylämmönvaihdin raakamaidon tarkkaa lämpötilansäätöä varten.
Läpinäkyvä anturitiedonsiirto
Visuaalinen ja digitaalinen näyttö: TCC kommunikoi senhetkisen tilan läpinäkyvästi ja kaikin tavoin yksiselitteisesti: Jos anturin LED-valo on vihreä, laite toimii luotettavasti. Sininen viittaa toleranssialueen ulkopuoliseen lämpötilapoikkeamaan. Punainen viittaa vakavaan toimintahäiriöön, kuten päämittauselementin vikaan. Lisäksi TCC tallentaa automaattisesti kaikki tiedot, jotka tarvitaan johdonmukaiseen dokumentointiin IO-Link -liitännän kautta: asennuspäivämäärä, käyttötunnit, lämpötilan histogrammi sekä tapahtumailmoituksiin (käyttötunnit ja tapahtumanumero) ja kalibroinnin tarkastustilaan (käyttötunnit, lämpötila-arvo, ryömintäarvo, raja ja tila) liittyvät lokikirjat.
Simulointimoodi: taattu luotettavuus jo ennen asennusta
Arvo, josta alkaen TCC antaa ilmoituksen, voidaan määritellä ohjelmistolla. Simulointimoodissa voidaan valita vapaasti mm. prosessilämpötila ja referenssilämpötila, jotta voidaan tarkistaa, onko anturi integroitu oikein ohjausjärjestelmään. Tämä prosessisimulointi täydentää TCC-anturin tarjoamaa korkeaa luotettavuustasoa.
Kestävä rakenne pitkäaikaiseen käyttöön
TCC kestää pysyvästi ulkoisia vaikutuksia, kuten kosteutta, lämpö- ja mekaanisia iskuja ja tärinää täysin hitsatun ja tiivistetyn kotelon ja uuden mittapäärakenteen ansiosta.
Pienille putkille tarkoitettu G½-paineanturi, jolla on hygieniahyväksyntä
Toinen tärkeä Wildbergin juustolassa käytettävä anturi on PM15-paineanturi. Se valvoo lämmönvaihtimen sisäisiä paineolosuhteita ja pyrkii aina varmistamaan, että termisoidun (eli kuumennetun) aseptisen maidon paineet ovat korkeampia kuin paineet lämmönvaihtimen levyn vastakkaisella puolella, missä on joko tuoretta maitoa tai kuumaa vettä. Mikäli lämmönvaihtimen levyssä on mahdollisesti halkeamia, ainoastaan maitoa voi vuotaa ylipaineen vuoksi. Näin erittäin herkkään tuotantoprosessiin ei voi päästä vieraita aineita. Jos lämmönvaihtimen levyn pinnalle syntyy saostumia, jotka aiheuttavat paineen nousua muuten tasaisella virtausnopeudella, paineanturi voi ilmoittaa tästä läpinäkyvästi ohjausjärjestelmälle, jotta tarvittavat säädöt tai kunnossapitojakso voidaan käynnistää.
Ihanteellinen ratkaisu hygieenisiin tuotantolaitoksiin
Uudessa PM15-paineanturissa on ainutlaatuinen uppoasennettava tiivistejärjestelmä, joka on valmistettu teflonista ja PEEK-materiaalista. Tämä mahdollistaa ensimmäistä kertaa pienten keraamis-kapasitiivisten mittakennojen hygieenisen integroinnin pieniin putkiin (alk. DN25). Asennus on mahdollista ilman kalliita sovittimia minimaalisen G1/2-kierteen ansiosta. Rakenne on sertifioitu aseptisiin sovelluksiin eikä asennuksessa synny kuolleita alueita, mikä ehkäisee saostumien muodostumista ja takaa optimaalisen puhdistuksen CIP-prosessin aikana.
Huoltovapaa ja kestävä
Anturin rakenne on toteutettu ilman prosessipuolella olevaa elastomeeritiivistettä, joten se on huoltovapaa. Uppoasennettava, kestävä keraaminen mittakenno on pitkällä aikavälillä erittäin vakaa ja kestää hyvin paine- ja tyhjiöiskuja ja hankaavien aineiden vaikutuksia. Mittaus tehdään ilman paineenvälitysnestettä (”kuivamittausperiaate”), mikä ehkäisee riskin, että kriittisiä nesteitä pääsisi mitattavan aineen sekaan. Anturi on siten käytännöllisesti katsoen kulumaton. Se kestää jopa 150 °C ainelämpötiloja (maks. 1 h), mikä mahdollistaa höyrypuhdistuksen. EHEDG-sertifikaatti, FDA-hyväksyntä ja 3A-standardi vahvistavat sen soveltuvuuden hygieenisiin prosesseihin.
Kuva 1:Kompakti ja hygieeninen: PM15-sarjan paineanturi uppoasennettavalla keraamisella mittakennolla. Kuva 2: Ihanteellinen pienille nimellisleveyksille: G1/2-prosessiliitännällä varustettu PM15-sarjan paineanturi käänteisosmoosijärjestelmän syötössä.
Parempi suorituskyky IO-Link -liitännän ansiosta
Kuten lähes kaikissa ifm-antureissa, myös PM15-malleissa on IO-Link. Perinteisen analogisen signaalin (4...20 mA) lisäksi prosessiarvo voidaan lähettää digitaalisesti ilman häviöitä.
Mutta IO-Link tarjoaa muutakin: Anturissa on myös lämpötilatunnistin, jonka mittausarvon käyttäjä voi lukea IO-Link -liitännän kautta.
Etu: Tätä sisäänrakennettua lämpötilanmittausta voidaan käyttää ei-kriittisissä sovelluksissa, jolloin järjestelmään saadaan ”oheistuotteena” lisää läpinäkyvyyttä ja turvallisuutta – tämä säästää materiaali- ja asennuskustannuksia. Muita IO-Link -liitännän käteviä ominaisuuksia ovat nollapistekalibrointi ja mittausalueiden skaalaus.
Juustolan prosessinohjauksen on toteuttanut staedler automation AG. Kaikki prosessiarvot ovat luettavissa ohjausjärjestelmässä.
Yhteenveto
Ei automaattisesta prosessinvalvonnasta huolimatta vaan sen ansiosta Wildbergin juustola voi keskittyä yksittäisten juustoerikoisuuksien valmistukseen, kun tarvittavat laitteet hoitavat tehtävänsä luotettavasti ja tarkasti. Tarkasti suunniteltu anturiteknologia varmistaa tuotannon helpon ja luotettavan valvonnan sellaisissakin paikoissa, joissa esiintyy erityisiä haasteita.
