Monitorování tlaku při zpracování mléka

-- 22.12.09 10:22

Centrum pro výzkum a vývoj společnosti Nestlé s působištěm ve švýcarském Konolfingenu vyvíjí potraviny na bázi mléka a navrhuje výrobní procesy. Monitorování tlaku ve výměnících tepla představuje zvlášť náročný úkol.

Prvním diskusním tématem v našich skupinách na sociálních sítích, které jsme vybrali k publikování na stránkách časopisu Control Engineering, je horké téma – integrovaná bezpečnost. Léta se již o tom mezi techniky diskutuje, což souvisí s tím, jak se do řídicích zařízení integruje stále více automatizačních funkcí a řídicí zařízení jsou integrována do automatizace (např. mechatronika). I když většina těchto integrací rozhodně zlepšila funkčnost a průmysl ji velmi uvítal, otázka integrace bezpečnosti do řídicího prvku byla přijímána jinak.

 Společnost Nestlé provozuje v Konolfingenu své středisko Product Technology Center (PTC), jedno z 24 výzkumných středisek této firmy, jež má zastoupení v různých zemích světa. Více než 30 let zde tato společnost vyvíjí mléčné výrobky a výrobní procesy s hlavním zaměřením na dětskou výživu, speciální dietní potraviny a výrobky z oblasti zdravotní péče. Vývojáři v Konolfingenu zkoumají vhodné receptury a testují procesy pro všechny podniky skupiny Nestlé, působící na celém světě, které vyžadují nové produkty pro tyto trhy. Společnost nedávno závod rozšířila a tento proces zahrnoval i doplnění skupiny nových výměníků tepla.

Instalace nových výměníků tepla

Podle platných evropských sanitárních předpisů musejí být všechna měřicí zařízení, která přicházejí do styku s výrobky v novém testovacím závodě, vybavena aseptickým šroubovým spojením v souladu s normou DIN 11864-1. Na různých místech závodu se již v jiných aplikacích, jako jsou homogenizátory, mlýny a plnicí stroje, využívaly snímače tlaku Baumer řady ED701. Protože společnost Nestlé byla s těmito zařízeními spokojena, zvolila je pro měření tlaku také u nových výměníků tepla. V závislosti na testovaných procesech se pro ohřívání a chlazení výrobků využívá až šest nových výměníků tepla, a to s teplotami dosahujícími až 150 °C. Za vysokých teplot se v produktech sráží protein, který se následně ukládá na kovových deskách výměníku tepla.

Pokud se na povrchu nachází příliš mnoho usazenin, účinnost výměny tepla klesá a diferenční tlak mezi vstupem a výstupem roste. Nakonec se výměníky tepla musejí vyčistit. Vzhledem k charakteru procesu vývoje nových produktů procházejí těmito výměníky nejrůznější ingredience a jsou vystaveny různým procesním teplotám při tom, jak vývojáři testují receptury a výrobní metody s různými druhy kapalných produktů - od mléka až po dezertní krém. Testy mimo jiné výsledky ukazují možný rozsah procesních teplot, které mohou být vyžadovány během výroby, a také ,po jakou dobu může jednotka při dané výrobní kapacitě vyrábět, než bude potřeba vyčistit výměníky.

ED701 pro diferenční tlak

Snímač ED701 měří diferenční tlak pomocí piezorezistivního snímače tlaku se zapuštěnou membránou z nerezové oceli vhodnou pro průmyslové a sanitární aplikace. Je založen na silikonovém senzoru navrženém pro vysokou přesnost v širokém rozsahu teplot s následnou digitální kompenzací pro snížení posunu (driftu) signálu. Pro stabilitu a tepelnou izolaci je piezorezistivní prvek anodicky napojen na základnu ze skla a nerezové oceli. Nerezová membrána a plnicí kapalina (speciálně vyrobená pro tento účel, tzv. bílý olej) odděluje senzor a procesní kapalinu. Elektronika se nachází v hermeticky těsném krytu snímače a jednotka je proto odolná vůči vlhkosti, nárazům a vibracím. Podle zvoleného typu elektrického připojení se třída krytí pohybuje od IP65 do IP67.

Základem elektroniky pro zpracování signálu je mikrořadič kompenzující drift senzorového signálu z důvodu teplotních změn, přičemž zachovává reakční dobu pod hodnotou 5 ms. Řada snímačů ED 701 zahrnuje nejrůznější modely pro rozličné tlakové rozsahy a způsob elektrického připojení. Většina jednotek využívá proudovou smyčku 4–20 mA společně s různými napěťovými výstupními signály. Díky hygienickému provedení je řada snímačů ED 701 nejvhodnější pro aplikace zpracování potravin a nápojů a pro farmaceutický průmysl a biotechnologie. Všechny díly, které přicházejí do styku s procesními kapalinami, jsou vyrobeny z nerezové oceli 316L (1.4435) a všechny materiály, včetně bílého oleje sloužícího jako plnicí kapalina, splňují požadavky norem americké organizace FDA.

Pro použití s výměníky tepla požadovala společnost Nestlé snímače s přesností ± 0,4 % v celém měřicím rozsahu a kompenzovaný teplotní rozsah -10 až 125 °C na straně chladicí vody a maximální teplotu 300 °C na ohřívací straně. Měřicí rozsah piezometrického tlaku činí 0 až 20 barů. Technici společnosti Nestlé chtěli nové procesní připojení mléčného potrubí, které vyvinuli ve spolupráci se společností Baumer. Společnost Baumer proto dodala jednotky pouze s přípojkou pro stranu přijímající tlak a společnost Nestlé vyhotovila přípojku pro produktovou stranu.

„Pro armaturu mléčného potrubí nám společnost Baumer navrhla adaptér CombiConnect, který jsme díky jeho zapuštěnému o-kroužku shledali jako nejvhodnější,“ říká Ernst Strahm, technolog pro měření společnosti Nestlé v závodě v Konolfingenu. Systém CombiConnect poskytuje sérii vyměnitelných sanitárních procesních přípojek, jež jsou vyrobeny z nerezové oceli. Společnost Nestlé použila tytéž přípojky u snímačů tlaku FlexBar a ED701 a u měřičů teploty CombiTemp. Přípojky byly vyvinuty tak, aby splňovaly průmyslové sanitární požadavky, včetně kritérií organizací FDA a EHEDG.

Opakování úspěchu

Vývojáři produktů společnosti Nestlé měli dostatek zkušeností v jiných aplikacích, aby věděli, co se osvědčilo, a co nikoliv.

Autor: Andrew Sim, Baumer

Sponzorované odkazy

	4METAL.CZ - portál kovozpracujícího odvětví Skupina 4metal je sdružení kovozpracujících a strojírenských firem. Katalog firem, Burza strojů a materiálů, Burza práce, akce, aktuality, média. To vše na jedné adrese.
	All for Power - odborný časopis o energetice Časopis All for Power se zaměřuje na uhelnou a jadernou energetiku, plynárenství, teplárenství a energetické strojírenství. Medium přináší i racionální pohledy na OZE.
	Řízení a údržba průmyslového podniku Redaktoři časopisu průběžně sledují nejnovější trendy ve všech aspektech výroby v průmyslových závodech a přinášejí odběratelům informace, které potřebují pro udržení své konkurenceschopnosti.