staedler automation AG – Sensörler endüstriyel pişirme sistemlerini izler
Staedler Automation AG tarafından üretilen pişirme sistemi tipi, staedler CK1600. Bu sistem spaetzle pişirmede kullanılacaktır.
Spaetzle „al dente“
Hamuru sıcak suda pişirin, süzün ve soğuk suyla tazeleyin, hazır. Staedler'in spaetzle pişiricisi, hepimizin evden bildiği yöntemin aynısını kullanıyor ancak endüstriyel boyutlarda; ifm'nin sensörleri kullanılarak hassas bir şekilde kontrol ediliyor ve ürün kalitesinin yüksek seviyede kalmasını sağlıyor.
staedler Automation AG, Henau, İsviçre'de konumlanmıştır ve proses otomasyonu için üretim sistemleri konusunda 10 yıldan fazla tecrübeye sahiptir.Gıda sektörüne yönelik tam otomatik pişirme sistemleri de üretmektedir. Burada gösterilen sistem, özel bir Güney Almanya makarnası olan spaetzle yapan bir müşteriye aittir. staedler Automation AG'nin CEO’su Lukas Staedler, sistemin nasıl işlediğini açıklıyor: “Sürekli hareket halinde olan bir tencere hayal etmelisiniz. Bu, taze hamurun pişirme hattının başlangıcında yüklendiği ve belirli bir zaman süresince içinden geçtiği, böylece sonunda, doğru derecede pişen bir ürün elde ettiğiniz anlamına gelir. Değişmez ürün kalitesini, tanımlanmış bir pişirme süresi kullanarak garanti ediyoruz.”
Pişen gıda ürünü, bir kürek yardımıyla sıcak suya aktarılır. Ürüne gelebilecek zararlar, pişirme prosesi esnasında makine ile ürün arasında neredeyse hiç temas sağlanmadığı için, en aza indirilir. Pişirme prosesinin sonunda, ürün bir şelale kenarından hızla soğutma bölgesine aktarılır. Soğuk suyla yapılan bu haşlama, ürünün daha fazla pişmesine engel olur.
Lukas Staedler, “Prensipte bu gibi sistemler yüzen her şeyi pişirebilir" diye vurguluyor. “Bu özel hatta ravioli, tortellini veya bu durumda spaetzle gibi taze makarnaları işliyoruz. Ama aynı zamanda bu, soğuk etler veya sebzeler de olabilir. Bu sistem saatte 2,5 ton ürün çıkışına ulaşıyor”.
Kesin sıcaklığın korunması
Evde yemek pişirirken suyun kaynamaya başladığını gördüğümüzde bunun doğru sıcaklık olduğunu biliriz ancak endüstriyel pişirme proseslerinde kullanılan sıcaklıkların daha kesin olması gerekir.Müşterinin ihtiyaç duyduğu ürün kalitesinin sürekli olarak sağlanması, ancak bu şekilde mümkün olabilir.
Bu sistemde sıcaklık, Critical Control Points (Kritik Kontrol Noktaları), kısaca CCP (KKN) olarak da bilinen en önemli proses değerlerini sağlayan iki noktada ölçülür. Bunlardan bir tanesi, suyun neredeyse kaynama noktasına gelen sıcaklığıdır. Bu durumda sıcaklığın tam olarak 95 °C olması gerekir. Diğeri ise, pişirme prosesinin durdurulduğu soğutma banyosunun sıcaklığıdır. İki sıcaklık sensörü, ısı eşanjörünü kontrol ederek tam sıcaklık sağlar.
1. resim: TA tipi sıcaklık sensörleri, pişirici ve soğutma banyosunda gerekli olan sıcaklık değerlerini izler. 2. Resim: Gelecekte staedler tarafından kullanılacaktır: TCC sıcaklık sensörü kendi kendini izler, bu da kalibrasyon aralıklarının uzatılabileceği anlamına gelmektedir. Doğruluktaki sapmalar otomatik olarak algılanır ve bir anahtarlama sinyali ve LED kullanılarak bildirilir.
Steadler, bu kritik noktalar için ifm’in TA2502 tipi sıcaklık sensörlerine güvenmektedir. Bu sensörler, -50 … 200 °C'lik geniş bir sıcaklık aralığını kapsayan son derece hassas, hızlı yanıt veren Pt1000 ölçüm elemanına sahiptir. Sensörler ayrıca, optimum ve istikrarlı ürün kalitesi için ön koşul olan yüksek tekrarlanabilirliğe ve uzun süreli dengeye sahiptir.
Staedler gelecekte, bu noktaları izlemek için ifm'nin TCC tipi kendi kendini izleyen sıcaklık sensörlerini kullanmayı planlamaktadır. Bu ünitenin ayrıcalıklı özelliği: Birbirini dengeleyen zıt sıcaklık özelliklerine sahip iki bağımsız ölçüm elemanına sahiptir. Böylece, doğruluktaki sapmalar anında fark edilir ve alarm anahtarlama sinyalleriyle bildirilir. Ayrıca doğrudan ünite üzerinde yer alan bir LED aracılığıyla, net bir şekilde görselleştirilirler. Bu, güvenilir ürün kalitesini büyük ölçüde basitleştirir çünkü sensör, kalibrasyon süreleri arasında daha sonra sinyal vereceği bir sapma tespit etmediği sürece, sıcaklık her zaman güvenlidir. Diğer endüstriyel sıcaklık sensörlerinde, kalibrasyon yapıldıktan bir gün sonra bile sıcaklıkta sapmalar veya kaymalar meydana gelebilir. Bunlar tanınmaz ve yalnızca bir sonraki kalibrasyon sırasında tespit edilir. En kötüsü, üreticinin itibarı üzerinde olumsuz etki yaratacak pahalı bir ürün geri çağırma işlemi olacaktır.
CIP temizleme prosesinin iletkenlik ile izlenmesi
Her üretim değişimi sonrası sistem, bir CIP temizleme prosesine tabi tutulur. Ürün hatlarının alkali ve asidik temizlik maddeleri ile durulanması için ayrı bir pompa kullanılır. Ardından üretim yeniden başlatılmadan önce temiz su ile durulanırlar. Bu proses sırasında ifm iletkenlik sensörü LDL200 önemli bir rol oynar. Hassas iletkenlik ölçümüne dayanarak hattın bir temizlik maddesi içerip içermediğini ve hangi konsantrasyonda olduğunu teyit etmek mümkün olur. Kontrol sistemi ölçüm değerlerine göre, örneğin daha fazla temizlik maddesinin eklenmesine gerek olup olmadığı veya ön, ara ve son durulamanın yapılıp yapılmadığını algılar. Temizleme prosesinin son aşaması temiz su ile durulamadır. Ancak son durulama suyunun tam iletkenliğine ulaştığı zaman, sistem üretim için serbest bırakılır. Bu, CIP prosesi sırasında net faz ayrımı sağlar.
LDL200 iletkenlikle eş zamanlı olarak madde sıcaklığını ölçer ve değerleri IO-Link iletişim protokolü yoluyla kontrol sistemine aktarır.Bu aynı zamanda, ısı eşanjörünü kaynayan suyun sıcaklığını düzenlemek için her zaman yeterli enerjiye sahip olmasını sağlamak amacıyla kontrol etmek için de kullanılır.
Bir bakışta seviye
Sistemin iki büyük su tankı mevcuttur: Prosesin sonunda sıcak su ile banyo ve soğutma banyosu. Basınç sensörleri her tankın altına yerleştirilmiştir. Hidrostatik basıncı ölçmek için kullanılırlar. Kullanılan ifm sensörleri 100 mbar … 2,5 bar ideal basınç aralığına sahiptir. Kesin seviyeyi belirlerler ve onu düzenlemek için kullanılırlar. Bundan ötürü, su ile yeniden doldurulduğunda tankın taşmasını önlemek mümkündür.
Su kaynağının algılanması
Pişirme prosesi sırasında su kaybedilir. Bunun bir nedeni, ürünün kendisinin (bu durumda spaetzle) suyu emmesi ve aynı zamanda pişirme prosesi sırasında suyun buhar şeklinde dışarı sızmasıdır. Bu sebeplerden ötürü suyun, sürekli bir şekilde ilave edilmesi gerekmektedir.
Lukas Staedler: “Tatlı su takviyesini düzenlemek için, ifm'in SM2100 mag metresini (manyetik debimetre) kullanıyoruz. Pişirme prosesi sırasında akışı sürekli olarak ölçüyor.
Bu, seviye sensörleri ile eşzamanlı olacak şekilde gerçekleşir.Seviye sensörleri su seviyesinin düştüğünü bildirdiğinde temiz su eklenir ve akış ölçer, ürün tarafından emilen veya buhar olarak kaybolan suyun ne kadar olduğunu belirler.
Su kaybı, artakalan tortunun çıkarılması sırasında da oluşur. Kullanılmış su boşaltılır ve temiz su eklenir. Bu, tarif tarafından belirlenen bir zaman faktörü sırasında gerçekleşir. Ayrıca bu durumda SM, eklenecek su miktarını ölçmek için de kullanılır."
Akış ölçer, durulama için kullanılan temiz su miktarını izlediği için temizleme prosesi süresince de önemli bir rol oynamaktadır. Bunu yaparken tüm pişirme prosesi süresince şeffaflık sağlar.
Endüktif sensörlerle konum izleme
Konum tespitine yönelik olan endüktif sensörler de kurulmuştur. Direkt olarak pişirme prosesinin bir parçası olmasalar da, önemli bir izleme fonksiyonuna sahiptirler. Ürünün soğutma banyosuna ve soğutma banyosundan transfer edildiği soğutma bandı, manuel olarak temizlenebilmesi için, bir asansör kullanılarak banyodan kaldırılabilmektedir. Üst ve alt konumun temassız olarak algılanması için iki endüktif sensör kullanılır. Ayrıca, sistemin ancak bant doğru alt konumdaysa, yeniden başlatılabilmesini sağlarlar.
Yuva ekranına üçüncü bir endüktif sensör monte edilmiştir. Ayrıca bu da manuel temizlik amacıyla çıkarılır. Sensör, üretime devam edilmeden önce doğru şekilde takılıp takılmadığını kontrol eder.
1. resim: Soğutma bandı temizlenmesi amacıyla, bir makara kullanılarak kaldırılabilir. Söz konusu üst ve alt konumu tespit etmek için, endüktif sensörler kullanılır. 2. Resim: Yuva eleği manuel olarak temizlendikten ve yerine geri getirildikten sonra, üretim ancak endüktif sensör tarafından serbest bırakıldıktan sonra devam ettirilebilir.
IO-Link kullanarak sensör iletişimi
Tüm sensörler kontrol sistemine, IO-Link aracılığı ile bağlanır. Bu dijital iletişim protokolü, ölçüm değerlerini dijital ortamda kontrol sistemine aktarır. Bu, dönüşüm kaybından kaynaklanan ölçüm hatalarının güvenilir bir şekilde önlendiği anlamına gelmektedir. Ancak, IO-Link daha fazlasını yapabilir.
Lukas Staedler: “CCP sensörü olan her sensörün yıllık veya altı ayda bir kontrol edilmesi gerekiyor. Sıcaklık sensörleri referans sıcaklıktaki bir sıvıya yerleştirilerek kalibre edilir. Sıcaklık sensörlerini IO-Link'i kullanarak kalibre ediyoruz.”
LDL iletkenlik sensörü ile tek bir kablo üzerinden hem proses değerlerini, hem sıcaklığı hem de iletkenliği kullanıyoruz. SM akış ölçer, sayaç değerlerini ve mevcut hızı IO-Link aracılığıyla tek çıkış üzerinden kontrol sistemine aktarıyor.”
Lukas Staedler’ın IO-Link'in otomasyonu kolaylaştırıp kolaylaştırmadığına dair sorusuna yanıt olarak net bir görüşü mevcut: “Otomasyon temelde daha fazla çaba anlamına geliyor ancak, IO-Link kesin bir katma değer sağlıyor. Birden fazla sinyal değerinin tek bir kablo üzerinden aktarılması mümkün. Bu montaj maliyetlerinden tasarruf ettiriyor. Veya sıcaklık sensörlerine bakacak olursak: Kalibrasyon, kontrol sisteminde düzeltici değerler kullanılmadan önce değil, direkt olarak sensör üzerinde gerçekleşiyor. Bu, kontrollerin programlanmasını kolaylaştır. İşin özü, IO-Link'in avantajları açık ara çok daha fazla."
LDL200 iletkenlik sensörü, hatlarda temiz su veya CIP prosesinden gelen temizlik deterjanlarının olup olmadığını güvenilir bir şekilde tespit eder. Eş zamanlı olarak sıcaklığı da ölçer ve ölçüm değerinin her ikisini de IO-Link kullanarak kontrol sistemine aktarır.
PM tipi basınç sensörler, pişirici ve soğutma banyosundaki seviyeyi tespit etmek amacıyla hidrostatik basıncı kullanır.
SM2100 magmetre (manyetik debimetre), mevcut akış hızının yanında besleme suyu kaynağının toplam miktarını tespit etmek için kullanılır. Değerlerin her ikisi de IO-Link kullanılarak kontrol sistemine aktarılır.
Sonuç
staedler, ifm'in sunduğu otomasyon çözümlerinden memnun. Lukas Staedler şöyle özetliyor: “ifm’den çok memnunuz. Önceki projelerimizde de ifm kullanmıştık. Bunun sebebi ifm'nin endüktif sensörler, magmetreler (manyetik debimetreler), sıcaklık sensörleri, basınç sensörleri ve iletkenlik ölçümüne kadar kapsamlı bir sensör konseptine sahip olmasıdır. Kısacası: ifm sensörleri ile sistemdeki tüm ihtiyaçlarımızı karşılayabiliyoruz. Bir diğer neden ise fiyat performans oranının doğru olmasıdır. Sensörler bu tip sistemler için mantıklı ve aynı zamanda ekonomiktir. ifm'i gelecekteki projeler için de kullanacağız.”
