Controllo del comportamento reologico dei prodotti lattiero-caseari per creare prodotti coerenti: formaggio, panna, gelato, latte, burro, yogurt

Nell'industria dei latticini, i clienti apprezzano molto il gusto e la consistenza. La consistenza è la "sensazione" in bocca quando il prodotto viene mangiato, viene solitamente valutata misurando la viscosità del prodotto e può "creare o distruggere" la ricezione di un prodotto. Ad aggiungere importanza alla consistenza è il modo intricato con cui interagisce con i suoi compagni di squadra di alto profilo: gusto, aroma e sapore. Con l'aumento della concorrenza nell'industria alimentare c'è una crescente enfasi sull'efficienza della produzione e sulla qualità del prodotto, l'uso del controllo di processo per raggiungere questi obiettivi sta diventando universale, con conseguenti vantaggi come una migliore qualità del prodotto, una riduzione degli sprechi, una riduzione dei costi dei materiali e dell'energia, ottimizzazione dei tempi di lavorazione e maggiore flessibilità di processo.

La reologia alimentare è direttamente correlata all'accettazione del prodotto finale da parte dei consumatori. Nei prodotti lattiero-caseari, le proprietà reologiche sono influenzate principalmente da tre fattori:

• qualità delle materie prime;
• tipo e caratteristiche degli ingredienti utilizzati; e
• la metodologia di elaborazione e la tecnologia utilizzata.

Nel latte e nella panna, il comportamento reologico è come emulsioni e sospensioni. Entrambi possono esibire un comportamento newtoniano o non newtoniano a seconda della composizione, delle condizioni o dei processi a cui possono essere sottoposti. I fattori centrali che influenzano la viscosità e di conseguenza la 'consistenza' dei latticini sono: composizione del latte, contenuto di grassi e proteine ​​del latte, principalmente caseina.

Alcuni esempi di prodotti lattiero-caseari e punti chiave sulla loro composizione, processi e comportamenti reologici:

Nell'industria alimentare a base di latte, è necessario fabbricare prodotti di qualità costantemente elevata secondo specifiche rigorose da materie prime che possono variare nella loro composizione o proprietà fisiche. Il consumatore si aspetta che un prodotto abbia una consistenza appropriata e coerente, una proprietà influenzata dalla viscosità.

I processi di produzione tipici coinvolti nella lavorazione del latte come i cicli termici e le operazioni meccaniche (agitazione, filtrazione, impastamento, compressione, ecc.) Possono modificare in modo significativo le proprietà reologiche e, a loro volta, le caratteristiche del prodotto finale. Per controllare un processo di fabbricazione, è necessario prima identificare e poi misurare una qualità o un parametro che caratterizza lo stato attuale del processo. La maggior parte dei processi di produzione lattiero-casearia coinvolge liquidi e materiali semisolidi. La viscosità è una proprietà fisica chiave dei liquidi, che fornisce informazioni più approfondite su ciò che sta accadendo esattamente a livello molecolare che spesso caratterizza abbastanza bene lo stato di un processo, da solo o in combinazione con altre proprietà fisiche e chimiche.

Le fasi del processo di produzione di prodotti lattiero-caseari tipici in cui un viscosimetro può fornire significativi vantaggi di processo e controllo qualità sono:

1. Formulazione, ricerca e sviluppo e test di prodotti lattiero-caseari e materie prime

Le misurazioni della viscosità vengono utilizzate dagli ingegneri di processo nella progettazione di formulazioni e per lo sviluppo di prodotti che mostrino le proprietà target. Inoltre, per i prodotti farmaceutici e la produzione alimentare, la tracciabilità del processo è importante per gli organismi di regolamentazione e le misurazioni in linea consentono di ottenere una tracciabilità completa dei prodotti durante il ciclo di produzione.

Inoltre, le misurazioni della viscosità sono utili per le procedure di controllo della qualità in entrata per lo screening e il test delle materie prime prima del rilascio alla successiva fase di lavorazione degli alimenti.

2. Monitoraggio della produzione

Le misurazioni della viscosità in linea di un fluido in lavorazione possono fornire informazioni in tempo reale sullo sviluppo del processo. I sistemi di lavorazione alimentare dotati di monitoraggio della viscosità in linea possono rilevare e compensare queste variazioni e consentire azioni correttive appropriate per mantenere la costanza.

3. Controllo di qualità

Le informazioni per verificare l'efficacia di una fase di lavorazione con un processo di controllo qualità (QC) affidabile sono estremamente essenziali per garantire lotti coerenti, un metodo di produzione chiave nell'industria lattiero-casearia.

Pertanto, diventa importante monitorare le proprietà del fluido di processo in tempo reale e apportare regolazioni adattive di:

• Concentrazione di ingredienti / materiali
• Mescolando l'intensità
• Temperatura di miscelazione
• Tempo di miscelazione
• Tempo di permanenza

Dato che la viscosità del prodotto lattiero-caseario durante la lavorazione non è un parametro statico ma varia a causa dei requisiti di processo e della lavorazione stessa, è fondamentale monitorare (e controllare) la viscosità durante l'intero ciclo di lavorazione.

In sintesi: la misurazione e il controllo della viscosità in linea possono fornire un mezzo efficace e vantaggioso per il controllo del processo nell'industria lattiero-casearia attraverso i seguenti modi principali:

• Rilevamento del punto finale del processo di miscelazione / miscelazione: Durante il processo di miscelazione, la caratterizzazione della viscosità è utile per determinare la stabilità e il punto finale. Durante l'omogeneizzazione, molti prodotti lattiero-caseari (che sono emulsioni) subiranno un aumento sostanziale della viscosità con la riduzione delle dimensioni delle gocce. L'entità di questo aumento sarà quindi un buon indicatore della qualità dell'emulsione. Il monitoraggio della viscosità online consente di regolare manualmente o automaticamente l'intensità di agitazione, la velocità di rotazione e altre variabili di processo, a seconda del caso.
• Migliore gestione e manipolazione degli ingredienti: La concentrazione ha una forte correlazione con la viscosità; quindi le informazioni sulla viscosità possono essere utilizzate efficacemente per prevedere o effettuare controlli incrociati
• La viscosità influisce sulla sensazione in bocca del prodotto: Le formulazioni di prodotti lattiero-caseari sono sistemi complessi con un'ampia gamma di applicazioni e usi commerciali. La caratterizzazione accurata dei prodotti con i dati di viscosità è fondamentale per garantire la stabilità reologica e le prestazioni organolettiche quando vengono consumati.

Per questi motivi, la misurazione della viscosità ottenuta con un viscosimetro in linea può fornire un eccellente benchmark QC e garantire QA / QC del processo e del prodotto finale.

Gli ingegneri e gli operatori degli impianti nella lavorazione dei prodotti lattiero-caseari si rendono conto della necessità di effettuare misurazioni della viscosità e intervenire attraverso azioni correttive appropriate per promuovere una reologia del prodotto di alta qualità e coerente. Tuttavia, effettuare queste misurazioni li ha messi alla prova nel corso degli anni.

I campioni prelevati offline sono semplicemente inaffidabili e non adatti all'industria lattiero-casearia

Monitorare la viscosità di un fluido in un processo spesso significa prelevare un campione del fluido da un serbatoio o da una tubazione e portarlo in laboratorio, dove le sue proprietà reologiche vengono misurate con un viscosimetro o un reometro da laboratorio. In base ai risultati, l'operatore di processo deve essere informato se il fluido ha raggiunto la viscosità desiderata o, se sono necessari ulteriori interventi, devono essere effettuate nuove misurazioni dopo l'intervento. Questo sistema è chiamato controllo off-line o manuale, con diversi svantaggi evidenti: è dispendioso in termini di tempo e spesso impreciso anche con operatori esperti. Il più delle volte i risultati arrivano troppo tardi per salvare un lotto.

L'alternativa è usare un viscosimetro in linea che monitorerà continuamente la viscosità del fluido di processo durante tutto il processo. Questo strumento fornisce un segnale in uscita che, se visualizzato, fornisce all'operatore le informazioni necessarie per controllare il processo. In alternativa, le uscite del viscosimetro sono collegate a un PLC (controllore logico programmabile) / DCS (sistema di controllo digitale) per il controllo automatico del processo.

Problemi con viscosimetri convenzionali per installazione in linea

 I viscosimetri tradizionali incontrano problemi legati al flusso del fluido nelle installazioni di miscelazione di tubazioni e serbatoi. In generale, i viscosimetri non funzionano correttamente in un flusso turbolento. Gli strumenti rotanti funzioneranno solo fino a una certa portata massima. Il flusso deve essere controllato per viscosimetri a caduta di pressione. I problemi relativi al flusso possono essere evitati installando il viscosimetro in linea e condizionando il flusso del campione per adattarlo allo strumento. Il tempo di risposta dello strumento può essere correlato alle condizioni di flusso, poiché per un controllo efficace è necessaria una velocità di rinnovo del campione adeguata. Nel caso di installazione in serbatoio, è preferibile posizionare lo strumento in una posizione in cui il fluido adiacente rappresenta lo stato generale del fluido di processo ed evitare "zone morte". Gli strumenti utilizzati in un ambiente di processo devono essere robusti e in grado di resistere a qualsiasi materiale corrosivo che possono incontrare, specialmente durante la pulizia.

Nei processi alimentari continui, la rilevazione in linea (che determina lo stato del processo in tempo reale) è un metodo ideale per affrontare il problema. Per applicazioni utili, i sensori devono soddisfare diversi requisiti, ad esempio la capacità di interfacciarsi con i sistemi di monitoraggio/controllo dell'impianto, misurazioni affidabili indipendentemente dal flusso o dalle condizioni ambientali, facilità di pulizia e stabilità nel tempo e nella temperatura.

La misurazione e il controllo automatizzati della viscosità in linea è affidabile per monitorare e garantire che le proprietà reologiche siano intatte con le specifiche e garantire che le caratteristiche critiche siano pienamente conformi ai requisiti su più lotti, senza dover fare affidamento su metodi di misurazione offline e tecniche di prelievo dei campioni.

Rheonics i sensori di controllo di processo per l'industria alimentare, parallelamente agli sviluppi nella tecnologia di controllo di processo, hanno il potenziale per aumentare i livelli di automazione dei processi e fornire agli ingegneri di fabbrica i massimi vantaggi della digitalizzazione, della realizzazione dei dati di processo e dei piani d'azione a lungo termine, dei dati manutenzione basata e pianificazione dell'affidabilità ed elevata ripetibilità in termini di qualità e consistenza dei prodotti lattiero-caseari. Rheonics offre le seguenti soluzioni per il controllo e l'ottimizzazione dei processi nella formulazione, lavorazione, scale-up e test dei prodotti lattiero-caseari.

Misuratori di viscosità e densità

1. In linea Viscosità misure: Rheonics' SRV è un dispositivo di misurazione della viscosità in linea ad ampia gamma in grado di rilevare i cambiamenti di viscosità all'interno di qualsiasi flusso di processo in tempo reale.
2. In linea Viscosità e densità misure: Rheonics' SRD è uno strumento di misura simultanea di densità e viscosità in linea. Se la misurazione della densità è importante per le vostre operazioni, SRD è il miglior sensore per soddisfare le vostre esigenze, con capacità operative simili all'SRV insieme a misurazioni accurate della densità.

Questi strumenti danno un segnale di uscita e lettura su un pannello software che, se visualizzato, fornisce all'operatore le informazioni necessarie per controllare il processo. In alternativa, può essere possibile inviare l'uscita a un controllore di processo automatico. I sistemi di controllo integrati consentono di utilizzare efficacemente le informazioni sulla viscosità / densità nella linea di processo.

Elaborazione di prodotti di diario integrato e chiavi in ​​mano qualità

Rheonics offre una soluzione integrata chiavi in ​​mano per la gestione della qualità della produzione di prodotti lattiero-caseari composta da:

1. In linea Viscosità misure: Rheonics'SRV - un dispositivo di misurazione della viscosità in linea ad ampia gamma con misurazione della temperatura del fluido incorporata
2. Rheonics Process Monitor: un avanzato controller di tracciamento predittivo monitorare e controllare in tempo reale le variazioni delle condizioni di processo
3. Rheonics Reopulse con automaticamente in Sistemi dOsing: Un sistema autonomo di livello 4 che garantisce nessun compromesso con i limiti di viscosità impostati e attiva automaticamente le valvole o le pompe di by-pass per dosare in modo adattivo i componenti della miscela

Il sensore SRV si trova in linea, quindi misura continuamente la viscosità (e la densità in caso di SRD). Gli avvisi possono essere configurati per notificare all'operatore l'azione necessaria oppure l'intero processo di gestione può essere completamente automatizzato RTC (Rheonics Controller di monitoraggio predittivo). L'utilizzo di un SRV in una linea di processo di preparazione di prodotti lattiero-caseari comporta un miglioramento della produttività e dei margini di profitto e garantisce la conformità normativa. Rheonics i sensori hanno un fattore di forma compatto per una semplice installazione OEM e retrofit. Non richiedono manutenzione o riconfigurazioni. I sensori offrono risultati accurati e ripetibili indipendentemente da come o dove sono montati, senza necessità di camere speciali, guarnizioni in gomma o protezione meccanica. Non utilizzando materiali di consumo e non richiedendo ricalibrazione, SRV e SRD sono estremamente facili da utilizzare, con conseguenti costi di gestione estremamente bassi.

Una volta stabilito l’ambiente del processo, di solito è richiesto poco sforzo per mantenere l’integrità e la coerenza dei sistemi: gli operatori possono fare affidamento sullo stretto controllo con Rheonics soluzione per la gestione della qualità della produzione di prodotti lattiero-caseari. Ottenimento di una qualità più elevata, maggiori rese, perdite ridotte e minore declassamento del prodotto.

Fattore di forma compatto, nessuna parte mobile e nessuna manutenzione

Rheonics' SRV e SRD hanno un fattore di forma molto piccolo per una semplice installazione OEM e retrofit. Consentono una facile integrazione in qualsiasi flusso di processo. Sono facili da pulire e non richiedono manutenzione o riconfigurazioni. Hanno un ingombro ridotto che consente l'installazione in linea in qualsiasi linea di processo, evitando qualsiasi spazio aggiuntivo o necessità di adattatori.

Design igienico e sanitario

Rheonics SRV e SRD sono disponibili in tri-clamp e connessioni DIN 11851 oltre a connessioni al processo personalizzate.

Sia SRV che SRD sono conformi ai requisiti di conformità al contatto alimentare secondo le normative FDA e UE degli Stati Uniti.

Elevata stabilità e insensibilità alle condizioni di montaggio: qualsiasi configurazione possibile

Rheonics SRV e SRD utilizzano un esclusivo risonatore coassiale brevettato, in cui due estremità dei sensori ruotano in direzioni opposte, annullando le coppie di reazione sul loro montaggio e quindi rendendoli completamente insensibili alle condizioni di montaggio e alle portate. L'elemento sensore si trova direttamente nel fluido, senza requisiti di alloggiamento speciale o gabbia protettiva.

Letture accurate istantanee sulla qualità della produzione - Panoramica completa del sistema e controllo predittivo

Rheonics' Reopulse il software è potente, intuitivo e comodo da usare. Il fluido di processo in tempo reale può essere monitorato sull'IPC integrato o su un computer esterno. Più sensori distribuiti in tutto l'impianto sono gestiti da un unico dashboard. Nessun effetto della pulsazione di pressione del pompaggio sul funzionamento del sensore o sulla precisione della misurazione. Nessun effetto di vibrazione.

Misure in linea, non è necessaria alcuna linea di bypass

Installa direttamente il sensore nel tuo flusso di processo per eseguire misurazioni di viscosità (e densità) in tempo reale. Non è richiesta alcuna linea di bypass: il sensore può essere immerso in linea; la portata e le vibrazioni non influiscono sulla stabilità e l'accuratezza della misurazione.

Installazione semplice e nessuna riconfigurazione / ricalibrazione necessaria: zero manutenzione / tempi di fermo macchina

Nell'improbabile eventualità di un sensore danneggiato, sostituire i sensori senza sostituire o riprogrammare l'elettronica. Sostituzioni immediate sia per il sensore che per l'elettronica senza aggiornamenti del firmware o modifiche alla calibrazione. Montaggio facile. Disponibile con connessioni al processo standard e personalizzate come NPT, Tri-Clamp, DIN 11851, Flangia, Varinline e altri collegamenti sanitari e igienici. Nessuna camera speciale. Facilmente rimovibile per la pulizia o l'ispezione. SRV è disponibile anche con DIN11851 e tri-clamp connessione per un facile montaggio e smontaggio. Le sonde SRV sono sigillate ermeticamente per il Clean-in-place (CIP) e supportano il lavaggio ad alta pressione con connettori M69 IP12K.

Rheonics gli strumenti sono dotati di sonde in acciaio inossidabile e, opzionalmente, forniscono rivestimenti protettivi per situazioni speciali.

Basso consumo energetico

Alimentazione 24 V CC con assorbimento di corrente inferiore a 0.1 A durante il normale funzionamento.

Tempi di risposta rapidi e viscosità compensata in temperatura

L'elettronica ultraveloce e robusta, combinata con modelli computazionali completi, rendono Rheonics dispositivi tra i più veloci, versatili e accurati del settore. SRV e SRD forniscono misurazioni accurate della viscosità (e della densità per SRD) in tempo reale ogni secondo e non sono influenzati dalle variazioni della portata!

Ampie capacità operative

RheonicsGli strumenti sono costruiti per effettuare misurazioni nelle condizioni più difficili.

SRV è disponibile con la più ampia gamma operativa nel mercato del viscosimetro di processo in linea:

• Range di pressione fino a 5000 psi
• Intervallo di temperatura da -40 fino a 200 ° C
• Intervallo di viscosità: 0.5 cP fino a 50,000 cP (e superiore)

SRD: strumento singolo, tripla funzione - Viscosità, temperatura e densità

Rheonics' SRD è un prodotto unico che sostituisce tre diversi strumenti per le misurazioni di viscosità, densità e temperatura. Elimina la difficoltà di collocare tre diversi strumenti e fornisce misurazioni estremamente accurate e ripetibili nelle condizioni più difficili.

gestire processi di preparazione dell'emulsione in modo più efficiente, ridurre i costi e migliorare la produttività

Integra un SRV nella linea di processo e assicurati la coerenza nel corso degli anni. SRV monitora e controlla costantemente la viscosità (e la densità in caso di SRD) e attiva le valvole in modo adattivo per il dosaggio dei componenti della miscela. Ottimizza il processo con un SRV e sperimenta meno arresti, minor consumo di energia, minori non conformità e risparmi sui costi dei materiali. E alla fine di tutto, contribuisce a una migliore redditività e a un ambiente migliore!

Clean in place (CIP) e Sterilizzazione in loco (SIP)

SRV (e SRD) monitorano la pulizia delle linee del fluido monitorando la viscosità (e la densità) del detergente/solvente durante la fase di pulizia. Qualsiasi piccolo residuo viene rilevato dal sensore, consentendo all'operatore di decidere quando la linea è pulita/idonea allo scopo. In alternativa, SRV (e SRD) forniscono informazioni al sistema di pulizia automatizzato per garantire una pulizia completa e ripetibile tra un ciclo e l'altro, garantendo così la piena conformità agli standard sanitari degli impianti di produzione alimentare.

Design e tecnologia dei sensori superiori

L'elettronica sofisticata e brevettata è il cervello di questi sensori. SRV e SRD sono disponibili con connessioni al processo standard del settore come ¾" NPT, DIN 11851, flangia e Tri-clamp consentendo agli operatori di sostituire un sensore di temperatura esistente nella linea di processo con un SRV/SRD che fornisce informazioni sui fluidi di processo estremamente preziose e utilizzabili come la viscosità oltre a una misurazione accurata della temperatura utilizzando un Pt1000 integrato (disponibile DIN EN 60751 Classe AA, A, B) .

Elettronica costruita per soddisfare le tue esigenze

Disponibile sia nella custodia del trasmettitore che in un montaggio su guida DIN di dimensioni ridotte, l'elettronica del sensore consente una facile integrazione nelle linee di processo e all'interno degli armadi delle apparecchiature delle macchine.

Facile da integrare

Molteplici metodi di comunicazione analogica e digitale implementati nell'elettronica del sensore rendono il collegamento a PLC industriali e sistemi di controllo semplici e diretti.

Opzioni di comunicazione analogica e digitale

Opzioni di comunicazione digitale opzionali

La necessità di caratterizzare le proprietà dei fluidi è fondamentale nella formulazione, scale-up, elaborazione e test dei prodotti lattiero-caseari, nonché per la progettazione e lo sviluppo delle apparecchiature utilizzate in questi processi. Di seguito sono riportati i principali vantaggi dell'integrazione di una soluzione di gestione della viscosità in linea nella lavorazione dei prodotti lattiero-caseari.

Supporta la produzione continua e garantisce la coerenza tra i lotti

La viscosità è fondamentale per trovare un modo per misurare la qualità dell'emulsione in modo da mantenere un certo grado di consistenza da un lotto all'altro.

• I metodi di produzione convenzionali per i prodotti lattiero-caseari si basano su processi quasi continui
• Il processo di omogeneizzazione continua consiste nel dosaggio controllato dei componenti, adattandosi e adattandosi alle condizioni del fluido in tempo reale che possono essere influenzate da più parametri

Miglioramenti nell'efficienza del processo

Monitorare la viscosità durante un processo può contribuire all'efficienza del processo stesso, consentendo risparmi energetici e prevenendo la miscelazione insufficiente.

Riduzione dei costi dei materiali

Adeguate regolazioni ai processi di produzione in tempo reale possono mantenere il consumo di materiali sotto controllo e quasi esatto per la quantità adeguata necessaria da dosare, con conseguenti significativi risparmi sui costi dei materiali.

Rheonics offre sensori a sicurezza intrinseca certificati ATEX e IECEx per l'uso in ambienti pericolosi. Questi sensori sono conformi ai requisiti essenziali di salute e sicurezza relativi alla progettazione e costruzione di apparecchiature e sistemi di protezione destinati all'uso in atmosfere potenzialmente esplosive.

Le certificazioni di sicurezza intrinseca e antideflagrante possedute da Rheonics consente inoltre la personalizzazione di un sensore esistente, consentendo ai nostri clienti di evitare i tempi e i costi associati all'identificazione e al test di un'alternativa. Possono essere forniti sensori personalizzati per applicazioni che richiedono da una unità fino a migliaia di unità; con tempi di consegna di settimane anziché di mesi.

Rheonics SRV & SRD sono entrambi certificati ATEX e IECEx.

Installa direttamente il sensore nel flusso di processo per eseguire misurazioni di viscosità e densità in tempo reale. Non è necessaria alcuna linea di bypass: il sensore può essere immerso in linea; la portata e le vibrazioni non influenzano la stabilità e la precisione della misurazione. Ottimizza le prestazioni di miscelazione fornendo test ripetuti, consecutivi e coerenti sul fluido.

Luoghi di controllo qualità in linea

• In vasche
• Nei tubi di collegamento tra i vari contenitori di lavorazione

Strumenti / sensori

SRV Viscosimetro OR an SRD per una maggiore densità

Rheonics progetta, produce e commercializza sistemi innovativi di rilevamento e monitoraggio dei fluidi. Costruiti con precisione in Svizzera, RheonicsI viscosimetri e i densimetri in linea hanno la sensibilità richiesta dall'applicazione e l'affidabilità necessaria per sopravvivere in un ambiente operativo difficile. Risultati stabili – anche in condizioni di flusso avverse. Nessun effetto della caduta di pressione o della portata. È ugualmente adatto alle misurazioni di controllo qualità in laboratorio. Non è necessario modificare alcun componente o parametro per misurare l'intero intervallo.