Käserei Wildberg – Czujniki w fabryce serów
Raport dot. zastosowań
Dlaczego szwajcarska serowarnia polega na czujnikach ifm do produkcji swoich specjałów?
Nawet w czasach w pełni zautomatyzowanej produkcji żywności, serowarnia Käserei Wildberg nadal wykorzystuje ogromną wiedzę ekspercką i kunszt na kluczowych etapach produkcji serów.
Tutaj, w Zurich Oberland, wyczarowywane są wykwintne doznania smakowe dzięki wysokiej jakości mleka dostarczanego przez wyselekcjonowanych rolników w okolicy, przy użyciu wyrafinowanych receptur, w tym procesów dojrzewania sera, które trwają kilka lat. Kluczem do sukcesu jest zaawansowana automatyzacja w tle: Szeroka gama czujników pomaga zapewnić, że liczne parametry procesu będą precyzyjnie przestrzegane. Tylko w ten sposób można zapewnić niezmiennie wysoką jakość produktu.
Wchodząc do nowych hal produkcyjnych z dyrektorem zarządzającym Rolandem Rüeggiem, szybko zdajemy sobie sprawę, że pracownicy Wildberger Käsemanufaktur znają się na swoim fachu: każdy tutaj zna swoją pracę i jest mistrzem w swoim zawodzie, wszystkie procesy współdziałają jak koła zębate. Piwnice serowe ujawniają ogromną gamę produktów i receptur. Portfolio obejmuje zarówno popularne specjały, takie jak Emmentaler AOP i mozzarella, jak i własny wynalazek firmy, Cheebab, serowy kebab.
Ten ostatni produkt cieszy się ogromną popularnością wśród klientów z bliska i daleka od czasu pierwszych degustacji na własnym stoisku sprzedaży. Przepis na sukces: najwyższa jakość. Produkcja odbywa się w nowym budynku od wiosny 2021 roku. Serowarnia jest wyposażona w najnowocześniejszą technologię procesową firmy staedler automation AG. Specjalista ds. automatyzacji znajduje się zaledwie kilka kilometrów dalej i polega na produktach i rozwiązaniach ifm do monitorowania zakładu za pomocą czujników.
Ser i czujniki
Co jednak tradycyjna produkcja sera ma wspólnego z czujnikami? Wiele, ponieważ maszyny produkcyjne w serowarni mogą być sterowane z precyzją wymaganą do zapewnienia niezbędnej jakości tylko wtedy, gdy sam system sterowania jest zasilany stale dokładnymi parametrami procesu.
Przykład: Od podawania mleka do separatora, przez wymiennik ciepła do serowara, zwłaszcza temperatura i ciśnienie muszą być precyzyjnie utrzymywane na określonym poziomie, aby móc odpowiednio przetwarzać mleko. Ale zacznijmy od początku: Świeżo dostarczone mleko jest schładzane i mieszane w zbiornikach magazynowych w obszarze odbioru mleka. Tutaj czujniki poziomu i temperatury monitorują, czy mleko jest prawidłowo przechowywane. System CIP, wykorzystywany do regularnego czyszczenia rurociągów i zbiorników, jest również monitorowany przez czujniki. Czujniki przepływu, na przykład, kontrolują ilość wody podczas procesów płukania.
Maksymalna niezawodność w procesach szczególnie wymagających pod względem temperatury
Podczas procesu termalizacji swoje mocne strony udowadniają w szczególności czujniki temperatury. W zależności od rodzaju sera, surowe mleko będzie podgrzewane w płytowym wymienniku ciepła w precyzyjny i dokładnie określony czas. Sparowane czujniki temperatury TA2502 wykrywają temperaturę wlotową i wylotową w każdym z trzech segmentów wymiennika ciepła, aby umożliwić systemowi sterowania precyzyjne i natychmiastowe dostosowanie temperatury w odpowiednich segmentach wymiennika ciepła.
Czujnik temperatury z funkcją samokontroli
Bez wątpienia czujnik temperatury TCC501 ponosi największą odpowiedzialność w całym procesie i jest umieszczony w sekcji retencji ciepła wymiennika ciepła, gdzie mleko jest optymalizowane mikrobiologicznie i bezpiecznie przygotowywane do dalszego przetwarzania poprzez utrzymywanie temperatury w czasie.
Ciągła kontrola stanu
Cecha szczególna TCC: Czujnik temperatury nie tylko mierzy z dużą dokładnością, ale także umożliwia operatorom instalacji reagowanie na zachowania związane z dryftem na podstawie zdarzeń – a nie tylko przy następnym zaplanowanym interwale kalibracji. Dzięki zastosowanej technice kontroli kalibracji czujnik TCC ciągle sprawdza własne funkcjonowanie pod kątem dryftu. Czujnik porównuje wartość temperatury do jednocześnie mierzonej wartości odniesienia. Jeśli odchylenie przekracza zakres tolerancji, który można ustawić od 0,5 do 3 K, czujnik TCC wysyła sygnał optyczny i komunikat do sterownika głównego przez IO-Link i wyjście diagnostyczne. To samo dotyczy poważnych awarii. W ten sposób TCC zmniejsza ryzyko utraty całych partii produkcyjnych z powodu nieprawidłowych temperatur produkcji, szczególnie w przypadku świeżych produktów.
Zapewnienie jakości dzięki pomiarom dotyczącym konkretnych zdarzeń
Szczególnie w procesach produkcyjnych, w których dokładne wartości temperatury mają kluczowe znaczenie dla jakości produktu końcowego, ważne jest zapewnienie bezwzględnej dokładności mierzonych wartości. Dzięki ulepszonemu procesowi kalibracji liniowej czujnik TCC osiąga dokładność ±0,2 K w całym zakresie pomiaru. Sprawia to, że jest on idealny do stosowania w tych wrażliwych na temperaturę procesach. W ten sposób proces mikrobiologiczny świeżych produktów jest niezawodnie monitorowany przez cały czas.
Zdjęcie 1: Dla miejsc o szczególnym znaczeniu dla procesu: samokontrolujący czujnik temperatury TCC z wizualnym wyświetlaczem stanu.
Magnetyczne indukcyjne czujniki przepływu na etapie przesączania w systemie odwróconej osmozy monitorują i kontrolują stężenie serwatki.
Serce instalacji: płytowy wymiennik ciepła zapewniający dokładną kontrolę temperatury surowego mleka.
Przejrzysta komunikacja z czujnikami
Wskazania wizualne i cyfrowe: Tym samym TCC podaje aktualny stan w sposób przejrzysty i jednoznaczny za pomocą dowolnych środków: Jeśli dioda LED na czujniku ma kolor zielony, urządzenie działa prawidłowo. Kolor niebieski wskazuje odchylenie temperatury poza zakres tolerancji. Natomiast kolor czerwony oznacza poważną awarię, np. usterkę głównego elementu pomiarowego. Ponadto TCC automatycznie zapisuje wszelkie dane niezbędne do prowadzenia spójnej dokumentacji przez IO-Link: datę montażu, godziny pracy, histogram temperatury oraz rejestry komunikatów dot. zdarzeń (godzin pracy i numer zdarzenia) oraz stan kontroli kalibracji (godziny pracy, wartość temperatury, wartość dryftu, wartość graniczna i stan).
Tryb symulacji: gwarantowana niezawodność jeszcze przed montażem
Wartość, po osiągnięciu której TCC wysyła komunikat, można określić w oprogramowaniu. W trybie symulacji użytkownik może swobodnie wybierać m.in. temperaturę procesu i odniesienia, aby sprawdzić, czy czujnik został prawidłowo skonfigurowany w sterowniku. Ten proces symulacji uzupełnia wysoki poziom niezawodności, jaką zapewnia czujnik TCC.
Wytrzymała konstrukcja zapewniająca długi okres eksploatacji
Dzięki całkowicie spawanej i uszczelnionej obudowie oraz nowej konstrukcji czujnika pomiarowego model TCC jest niezmiennie odporny na czynniki zewnętrzne, np. wilgoć, wstrząsy termiczne i mechaniczne oraz wibracje.
Czujnik ciśnienia z przyłączem G½,z certyfikatem spożywczym, do małych średnic rur
Innym ważnym czujnikiem dla serowarni Wildberg jest czujnik ciśnienia PM15. Monitoruje on warunki ciśnienia w wymienniku ciepła w celu zapewnienia, że ciśnienie w termizowanym (tj. podgrzanym) aseptycznym mleku jest wyższe niż po przeciwnej stronie płyty wymiennika ciepła, gdzie znajduje się świeże mleko lub gorąca woda. W przypadku ewentualnych pęknięć w płycie wymiennika ciepła, tylko mleko może wydostać się z powodu nadciśnienia. Z drugiej strony, żadne obce media nie mogą dostać się do bardzo wrażliwego procesu produkcyjnego. Jeśli na płycie wymiennika ciepła utworzą się osady, powodując wzrost ciśnienia przy stałym natężeniu przepływu, czujnik ciśnienia może sprawić, że okoliczność ta będzie widoczna dla sterownika, dzięki czemu można ją odpowiednio wyregulować lub zainicjować interwał konserwacji.
Doskonałe rozwiązanie do instalacji produkcyjnych wymagających higieny
Nowy czujnik ciśnienia PM15 posiada unikalny system uszczelnienia za pomocą teflonu i PEEK. Po raz pierwszy pozwala to na higieniczną integrację małych ceramicznych pojemnościowych cel pomiarowych w małych rurociągach od DN25. Dzięki zminimalizowanemu gwintowi G 1/2 montaż czujnika nie wymaga kosztowych adapterów. Adaptacja jest certyfikowana do zastosowań aseptycznych i jest wolna od martwych przestrzeni, co zapobiega powstawaniu osadów i zapewnia optymalne czyszczenie podczas procesu CIP.
Bezobsługowy i wytrzymały
Czujnik został zaprojektowany bez uszczelnienia elastomerowego po stronie procesowej, dzięki czemu nie wymaga konserwacji. Zlicowana, wytrzymała ceramiczna cela pomiarowa pozostaje przez długi czas niezwykle stabilna i odporna na uderzenia ciśnienia i podciśnienia, a także na działanie substancji ściernych. Jest to „zasada suchego pomiaru”, ponieważ nie używa się żadnego płynu przenoszącego ciśnienie, eliminując w ten sposób ryzyko uwolnienia krytycznych cieczy do medium. Dzięki temu czujnik praktycznie się nie zużywa. Może wytrzymać temperatury medium do 150°C (maks. 1 godz.), co pozwala na czyszczenie parą. Certyfikat EHEDG, zatwierdzenie FDA i standard 3A potwierdzają jego przydatność do procesów higienicznych.
Zdjęcie 1:Kompaktowy i higieniczny: czujnik ciśnienia z serii PM15 z ceramiczną komorą pomiarową. Zdjęcie 2: Idealny dla małych średnic nominalnych: czujnik ciśnienia serii PM15 z przyłączem procesowym G1/2 na dopływie systemu odwróconej osmozy.
Zwiększone możliwości dzięki IO-Link
Podobnie jak prawie wszystkie czujniki ifm, PM15 posiada również IO-Link. Oprócz klasycznego sygnału analogowego (4...20 mA), wartość procesowa może być przesyłana cyfrowo bez strat.
IO-Link oferuje jednak jeszcze więcej: Czujnik posiada również sondę temperatury, której wartość użytkownik może pobrać za pośrednictwem IO-Link.
Zalety: W niekrytycznych aplikacjach, ten nieinwazyjny pomiar temperatury może być wykorzystany do osiągnięcia większej przejrzystości i bezpieczeństwa w systemie „przy okazji” – oszczędza to materiał i koszty instalacji. Inne wygodne funkcje IO-Link to kalibracja punktu zerowego i skalowanie zakresów pomiarowych.
Firma Staedler Automation AG wdrożyła kontrolę procesu w serowarni. Wszystkie wartości procesowe można przeglądać w systemie sterowania.
Wniosek
Nie pomimo, ale dzięki automatycznemu monitorowaniu procesu, serowarnia Wildberg może skoncentrować się na produkcji poszczególnych specjałów serowych, podczas gdy wymagany sprzęt spełnia swoje zadanie niezawodnie i precyzyjnie. Precyzyjnie zaprojektowana technologia czujników zapewnia proste i niezawodne monitorowanie produkcji, nawet w miejscach o szczególnych wyzwaniach.
