staedler automation AG – Érzékelők felügyelik az ipari főzőberendezést
Alkalmazási beszámoló
A staedler CK1600 típusú főzőberendezés, a Staedler Automation AG terméke. A nokedlit később vízfürdőben főzik ezen berendezés segítségével.
„al dente” nokedli
Tegye a tésztát forró vízbe, forralja fel, öblítse le, és már kész is. Ahogy mindenki ismeri otthonról, a Staedler nokedlifőző is ugyanezt teszi, de ipari méretekben és az ifm érzékelőivel pontosan szabályozva – az egyenletesen magas termékminőség érdekében.
A svájci Henauból származó staedler automation AG vállalat több mint 10 éve gyárt folyamatautomatizálási berendezéseket. Többek között teljesen automatizált főzőberendezéseket épít az élelmiszeripar számára. Az itt látható berendezést az ügyfél a továbbiakban egy speciális tésztatípus, a „spätzle”, azaz nokedli főzésére fogja használni. Lukas Staedler, a staedler automation AG ügyvezető igazgatója elmagyarázza a működését: „Úgy kell elképzelni, mint egy folyamatosan működő főzőedényt. Ez azt jelenti, hogy a nyers tésztát a főzőgép elején adják hozzá, és meghatározott idő alatt vezetik át a berendezésen, hogy a végén tökéletesen megfőzött termék készüljön. Meghatározott főzési idővel érjük el az egyenletes termékminőséget.”
A forrásban lévő élelmiszereket lapátok segítségével szállítják a forró vízfürdőben. Mivel a főzési folyamat gyakorlatilag nem igényel mechanikai érintkezést a gép és a termék között, a termék sérülése is minimalizálható. A végén a megfőzött étel egy vízesés-szerű megoldáson keresztül gyorsan a hűtési zónába kerül. Ez a hideg vízzel történő lehűtés megakadályozza a termék túlfőzését.
„Az ilyen berendezések elvileg bármit megfőzhetnek, ami úszni tud” - hangsúlyozza Lukas Staedler. „A konkrét berendezésben ezek olyan friss tésztatermékeket jelentenek, mint a ravioli, a tortellini vagy a spagetti. De lehet akár kolbász vagy zöldség is. Összességében ez a berendezés óránként 2,5 tonna termékhozamot ér el.
A hőmérsékletek pontos betartása
Míg otthon a főzőedényben a víz pezsgése elegendő a hőmérséklet meghatározásához, addig az ipari főzési folyamatban a hőmérsékletet sokkal precízebben kell betartani. Ez az egyetlen módja annak, hogy elérhető legyen a vásárlók által megkövetelt pontos és egyenletes termékminőség.
A két ponton végzett hőmérsékletmérés tehát a berendezés legfontosabb folyamatértékeit adja meg, amelyet kritikus szabályozási pontnak (Critical Control Point), röviden CCP-nek is neveznek. Egyrészt a majdnem forrásban lévő víz hőmérséklete az, amelyet ebben az esetben pontosan 95 °C-ra kell szabályozni, másrészt pedig a hűtőfürdő hőmérséklete, ahol a forrást haladéktalanul le kell állítani. Két hőmérséklet-érzékelő biztosítja a hőcserélő vezérlésével a pontos hőmérsékletet.
1. kép: A TA sorozatú hőmérséklet-érzékelők mind a főzőfürdőben, mind a hűtőfürdőben ellenőrzik a pontosan betartandó hőmérséklet-értékeket. 2. kép: A jövőben a staedler-nél is használatban: A TCC hőmérséklet-érzékelő saját magát ellenőrzi, ezért hosszabb kalibrálási időközöket tesz lehetővé. A pontossági eltérések automatikusan észlelésre kerülnek, és egy kapcsolójel és LED jelzi azokat.
A staedler ezeken a termékkritikus pontokon az ifm TA2502 típusú hőmérséklet-érzékelőire támaszkodik. Ezek rendkívül pontos és gyorsan reagáló Pt1000 mérőelemmel rendelkeznek, amely széles hőmérséklet-tartományban, -50 és 200 °C között használható. Ezen kívül ezeket az érzékelőket nagy ismétlési pontosság és hosszú távú stabilitás is jellemzi, ami az optimális és egyenletes termékminőség előfeltétele.
A staedler a jövőben az ifm TCC típusú önellenőrző hőmérséklet-érzékelőit tervezi használni ezeken a pontokon. Ezen készülék különlegessége: Két, ellentétes jelleggörbével rendelkező mérőelemmel rendelkezik. Ezáltal a pontosságbeli eltérések azonnal felismerhetők, és mind riasztási kapcsolójelen, mind a készüléken jól látható LED-en keresztül kerülnek kijelzésre. Ez nagyban megkönnyíti a termékminőség biztosítását, mivel a kalibrálási időközök között a hőmérséklet biztonsága mindig garantált, amíg az érzékelő nem észlel eltérést, és megfelelő figyelmeztető jelzést ad.
A hagyományos érzékelők esetében már a kalibrálást követő napon fel nem ismert hőmérséklet-eltérés, ill. drift léphet fel, ami csak a következő kalibráláskor derül ki. A legrosszabb esetben ez költséges visszahívási kampányokat tesz szükségessé, és árt a gyártó hírnevének.
A CIP-tisztítás felügyelete a vezetőképességi érték alapján
A berendezés minden egyes termelés után CIP-eljárással kerül megtisztításra. Ehhez egy külön szivattyú lúgos és savas tisztítószereket öblít át a csöveken. Ezt követi a tiszta vízzel történő öblítés, mielőtt a termelés folytatódhatna.
Az ifm LDL200 vezetőképesség-érzékelője meghatározó szerepet játszik ebben a folyamatban: Pontos vezetőképesség-mérés segítségével egyértelműen meg tudja állapítani, hogy a csőben jelenleg van-e tisztítóközeg, és annak milyen a koncentrációja. A mérési érték alapján a vezérlés tudja például, hogy kell-e utánadagolni tisztítószer-koncentrátumot, vagy hogy az előöblítés, a közbenső öblítés vagy a végső öblítés befejeződött-e. A tisztítás végén tiszta vízzel kerül sor öblítésre. A berendezés csak akkor lesz engedélyezve újra termelésre, ha az utánöblítővíz pontos vezetőképességi értéke elérésre került. Ez biztosítja a tiszta fázisszétválasztást a CIP-folyamatban.
A vezetőképesség mellett az LDL200 a közeg hőmérsékletét is méri, és ezt az IO-Link kommunikációs protokollon keresztül továbbítja a vezérlésnek. Ez a hőcserélő vezérlésére is szolgál, hogy mindig elegendő energiával rendelkezzen a főzővíz temperálásához.
Töltési szintek áttekintése
A berendezés két nagy víztartállyal rendelkezik: A forró főzővizet tartalmazó káddal és a folyamat végén a hűtőfürdővel. Mindkét tartály padlójába a hidrosztatikus nyomást mérő nyomásérzékelők vannak beépítve. Az alkalmazott ifm érzékelők ideális nyomástartománya 100 mbar és 2,5 bar között van. Ez lehetővé teszi a töltési szint pontos érzékelését és szabályozását. Ezáltal megbízhatóan megakadályozható a tartály túlcsordulása a vízzel való újratöltéskor.
A vízbevezetés érzékelése
A főzési folyamat során víz veszik el. Egyrészt azért, mert maga a termék - jelen esetben a nokedli - vizet vesz fel, másrészt azért, mert a főzés során a víz gőz formájában távozik. Ezért mindig vizet kell hozzávezetni.
Lukas Staedler: „A frissvíz-utánadagolásban az ifm SM2100 mágneses-induktív átfolyásérzékelőjét használjuk. A főzési folyamat során folyamatosan méri az átfolyást. Ez a töltésszint-érzékelőkkel együttműködésben történik. Ha ezek azt jelzik, hogy a vízszint csökken, friss vizet kell hozzáadni, és az átfolyásmérő meghatározza, hogy mennyi friss víz veszett el a főzésben levő étel és a gőz révén.
A víz egy másik része az úgynevezett iszapürítésen keresztül vész el. Az elhasznált vizet leengedjük, és friss vizet adunk hozzá. Ez az időtényező alapján történik, amelyet a receptben adunk meg. Az SM itt is méri, hogy mennyi víz kerül utántöltésre.”
Az átfolyásmérő a tisztítási folyamat során is fontos szerepet játszik, mivel az utánöblítéshez felhasznált friss víz mennyiségét figyeli. Ezáltal jelentősen hozzájárul az átláthatósághoz a teljes főzési folyamat során.
Pozíciófelügyelet induktív érzékelőkkel
A berendezésben induktív érzékelők is elhelyezésre kerültek a helyzetlekérdezéshez. Még ha ezek nem is vesznek részt közvetlenül a főzési folyamatban, fontos ellenőrző funkciót töltenek be. A hűtőszalag, amely a termék felvételére és kiadására szolgál a hűtőfürdőben, kézi tisztítás céljából emelővel kiemelhető a kádból. Ennek során két induktív érzékelő érintkezésmentesen érzékeli a felső vagy alsó véghelyzetet. Az is biztosított, hogy a berendezés csak akkor induljon el, ha a szalag a megfelelő alsó állásban van.
Egy harmadik induktív érzékelő a szitára van felszerelve. A kézi tisztításhoz ez is kiemelhető. A termelés megkezdése előtt az érzékelő ellenőrzi, hogy helyesen került-e behelyezésre.
1. kép: A hűtőszalag a tisztításhoz kötélhúzó szerkezettel felemelhető. Induktív érzékelők figyelik a mindenkori felső és alsó véghelyzetet. 2. kép: Az induktív érzékelő csak akkor engedélyezi a termelés újraindítását, ha a szitát a kézi tisztítás után megfelelően visszahelyezték.
Érzékelő-kommunikáció IO-Linken keresztül
Minden érzékelő az IO-Linken keresztül csatlakozik a vezérléshez. Ez a digitális kommunikációs protokoll a mérési értékeket digitális formában továbbítja a vezérlésbe. Az átalakítási veszteségek miatti mérési hibák így megbízhatóan elkerülhetők. Az IO-Link viszont még ennél is többre képes.
Lukas Staedler: „Minden olyan érzékelőt, mely CCP-érzékelő, évente vagy félévente ellenőrizni kell. A hőmérséklet-érzékelőket ilyenkor egy meghatározott hőmérsékletű referenciafolyadékban tartják, és így kerülnek kiegyenlítésre. A hőmérséklet-érzékelőket IO-Linken keresztül kalibráljuk.”
Az LDL vezetőképesség-érzékelővel mindkét folyamatérték, a hőmérséklet és a vezetőképesség egy vezetéken át történő továbbítását használjuk ki. Az SM átfolyásmérő az IO-Link segítségével egy kimeneten keresztül továbbítja a számláló értékét és az aktuális áramlási mennyiséget is a vezérlésnek.”
Arra a kérdésre, hogy az IO-Link egyszerűsíti-e az automatizálást, Lukas Staedler egyértelmű választ ad: „Az automatizálás általában összetettebb, de az IO-Link jelentős hozzáadott értéket is kínál. Egyrészt egy érzékelő több mérési értéke is továbbítható egy vezetéken át. Ezzel szerelési költségek takaríthatók meg. Vagy nézzük meg a hőmérséklet-érzékelőket: Itt közvetlenül az érzékelőn végezzük a kalibrálást, és nem a vezérlésben lévő korrekciós értékeken keresztül, mint korábban. Ez leegyszerűsíti a vezérlési programot. Összességében az IO-Link előnyei egyértelműen felülmúlják a hátrányokat.”
Az LDL200 vezetőképesség-érzékelő megbízhatóan érzékeli, hogy tiszta víz vagy a CIP-folyamatból származó tisztítófolyadék van-e a csövekben. Ezzel egyidejűleg a hőmérsékletet is méri, és mindkét mérési értéket IO-Linken keresztül továbbítja a berendezés vezérlésébe.
A PM sorozat nyomásérzékelői a hidrosztatikai nyomást használják a főzőfürdő és a hűtőfürdő töltési szintjének meghatározásához.
Az SM2100 mágneses-induktív átfolyásérzékelő mind a bevezetett víz aktuális áramlási mennyiségét, mind pedig annak teljes mennyiségét rögzíti, és IO-Linken keresztül továbbítja a vezérlésbe.
Összegzés
A staedler meg van győződve az ifm automatizálási megoldásairól. Lukas Staedler összefoglalja: „Nagyon elégedettek vagyunk az ifm-mel. Az ifm termékeit már többször használtuk korábbi projektjeinkben. Ennek oka, hogy az ifm következetes érzékelő-koncepciót kínál, azaz az induktív érzékelőktől kezdve a mágneses-induktív átfolyásérzékelőkön át a hőmérsékletmérésig, a nyomásérzékelőkig és a vezetőképesség-mérésig. Röviden: Itt a berendezésnél mindent le tudunk fedni az ifm érzékelőtechnikájával. A másik ok a kiváló ár-teljesítmény arány. Érdemes érzékelőket használni az ilyen jellegű berendezésekhez, és ugyanakkor megfizethetők is. Ezért a jövőbeni projektekben továbbra is az ifm-re támaszkodunk.”
