带有在线粘度测量的奶酪凝固监测和切割自动化

乳制品加工行业的工程师和工厂操作人员意识到，需要进行粘度测量，并通过适当的纠正措施来确保产品流变性能的高质量和稳定性。然而，多年来，进行这些测量一直是一项挑战。

离线抓取样本根本不可靠，不适合乳制品行业

在工艺过程中监测流体粘度通常意味着从储罐或管道中抽取流体样品，并将其送至实验室，使用实验室粘度计或流变仪测量其流变特性。根据测量结果，必须告知工艺操作员流体粘度是否达到预期值，或者是否需要采取进一步措施，此时必须在干预后进行新的测量。这种系统称为离线或手动控制，存在几个明显的缺点——耗时且即使由经验丰富的操作员操作，也常常不够准确。大多数情况下，结果来得太晚，无法挽救批次产品。
另一种方法是使用在线粘度计，它能持续监测整个工艺过程中工艺流体的粘度。该仪器会输出一个信号，如果显示出来，操作员就能获得控制工艺所需的必要信息。此外，粘度计的输出还可以连接到PLC（可编程逻辑控制器）/DCS（数字控制系统），以实现自动工艺控制。

常规粘度计的问题 用于内联安装

传统粘度计在管道和罐式混合装置中会遇到与流体流动相关的问题。通常，粘度计在湍流中无法正常工作。旋转式粘度计只能在一定的最大流量范围内运行。压降式粘度计必须控制流量。通过将粘度计在线安装并对样品流量进行调节以适应仪器，可以避免与流量相关的问题。仪器的响应时间与流量条件密切相关，因为有效的控制需要足够的样品更新率。对于罐式安装，理想的位置是使相邻流体能够代表工艺流体的整​​体状态，并避免出现“死区”。用于工艺环境的仪器必须坚固耐用，能够抵抗可能遇到的任何腐蚀性物质，尤其是在清洗过程中。

在奶酪生产等连续食品加工过程中，实时在线传感对于精确的过程控制至关重要。通过持续测量工艺条件，制造商可以优化性能、提高产品一致性并减少浪费。

为了在这些工业环境中有效发挥作用，传感器必须与控制系统无缝集成，在不同的流量和环境条件下提供稳定的测量结果，并在时间和温度变化过程中保持卫生、可靠的运行。

Rheonics在线传感器旨在满足这些需求，从而实现更高水平的自动化并支持乳制品生产的数字化转型。借助可靠的过程数据，工厂工程师可以实施预测性维护，提高运营效率，并确保产品质量、产量和性能的稳定性。

粘度和密度计

1. 一致 粘性 测量： Rheonics和 SRV 该传感器可在所有工艺条件下提供连续、实时、宽范围的粘度测量。它甚至可以检测到流体稠度的微小变化，从而实现整个生产过程中的精确监控。
2. 一致 粘度和密度 测量： Rheonics和 SRD SRD 是一款在线同步密度和粘度测量仪器。如果您的生产运营中密度测量至关重要，SRD 传感器是满足您需求的最佳选择，其操作功能与 SRV 类似，且密度测量精度更高。

在奶酪生产过程中，粘度与凝乳硬度直接相关。 Rheonics SRV 和 SRD 传感器能够实时监测凝固过程中硬度的发展情况，从而能够精确检测最佳切割点，提高整体产量和一致性。

优势

Rheonics 传感器基于专利的平衡扭转谐振器（BTR）技术，具有以下几个优点：

• 紧凑轻巧的设计
• 高抗外部振动能力
• 安装简便（原厂配套或改装）
• 无需维护或重新校准
• 无消耗品或活动部件
• 无论安装位置如何，都能保持始终如一的精度。
• 符合CIP/SIP清洗流程的卫生设计

这些特性使得测量结果高度可靠，且使用寿命期间的运行成本极低。

全部内容 Rheonics SR 型探头采用卫生级结构设计，适用于卫生级应用。如有需要，可提供 3-A 和 EHEDG 等认证。更多详情，请访问 Rheonics 卫生设施.

图 4：可提供的卫生认证 Rheonics 传感器

集成系统 RPS CoaguTrack

Rheonics CoaguTrack RPS 是一套用于监测凝固和硬度动力学的完整解决方案。该系统结合了在线传感器、工业软件和控制集成，可追踪：

• 凝血速度
• 稳固性发展
• 温度行为

该系统会根据预设的配方参数自动发出最佳切割点信号，从而最大限度地保留乳固体，并确保产品质量稳定。

CoaguTrack 可以直接集成到工厂自动化系统中，也可以通过本地控制面板进行操作，从而实现自动化和操作员辅助的工作流程。

图 5：概览 Rheonics RPS CoaguTrack 应用于奶酪生产

Rheonics 为了进行实时监测，传感器通常直接安装在奶酪桶内。这种在线配置无需旁路系统，并确保无论流量条件或振动如何，都能进行稳定、准确的测量。

用于奶酪凝固监测， Rheonics SRV 和 SRD 传感器探头直接安装在奶酪桶中，用于实时测量粘度（硬度）和密度。无需旁路管线：传感器可直接浸入式安装；流速和振动不会影响测量的稳定性和精度。通过对流体进行重复、连续和一致的测试，优化混合性能。

建议的传感器探头变体

以下探头型号推荐用于此应用。它们均已获得 3-A 和 EHEDG 认证。为确保完全卫生安装，请遵循以下步骤。 EHEDG手册 以及以下建议。

1. X1-12G 型号：G1/2” 螺纹连接，非常适合安装后几乎无死角或完全无死角的嵌入式安装。建议搭配配件 HAW-12G-OTK 和 PLG-12G 使用，分别为焊接接头和装饰塞。此方案的优势在于消除了死角，实现了完全嵌入式安装。

   

   图 6：密度和粘度在线测量仪 SRV 和 SRD X1-12G 螺纹 G1/2″

2. Tri-Clamp 连接方式（提供 1.5 英寸及更大尺寸），广泛应用于卫生领域。
   

   图 7：密度和粘度在线测量仪 SRV 和 SRD X3-15T Tri-Clamp 1.5"

3. 其他可选配件：提供Varinline法兰和其他卫生级工艺连接件。另有长插入式探针（X5型）可供选择。

奶酪桶中的安装

在桶底或桶壁上

用于安装在奶酪桶中， Rheonics 探针必须插入足够深度，使传感区域浸没在目标液体中。这通常通过焊接端口来实现。对于卫生应用， Rheonics 提供 G 1/2” 和 Tri-Clamp 工艺连接。这些焊接接头高度较短，可最大限度地减少或完全消除安装中的盲区。

图9： Rheonics 使用焊接接头 HAW-12G 将 SRV-X1-12G 安装在奶酪桶底部

HAW-12G-OTK 是一款卫生型适配器焊接接头，专为带有 G 1/2” 螺纹连接的传感器而设计。它可提供安全卫生的密封，并确保传感器在卫生应用中达到适当的浸入深度。更多详情，请参阅 HAW-12G-OTK.

图10： Rheonics HAW-12G-OTK 嵌入式安装

WFT-15T 是一款卫生型产品 Tri-Clamp 焊接底座专为带有传感器的 Tri-Clamp 过程连接。它确保可靠、卫生的密封，并在卫生应用中确保传感元件的正确浸入。更多详情，请参阅 WFT-15T.

图11： Rheonics WFT-15T 短套管

从桶的顶部看

这种安装方法是将探针夹在容器壁上，并垂直浸入液体中。这种方法适用于某些带盖容器，或小型容器、烧杯等测试装置。这种安装方式的优点在于便于接触探针，必要时也易于拆卸。

Rheonics 提供一些用于在敞口水箱中夹紧和安装探头的配件。例如， APC配件 以及 安装套件 用于将探针夹紧到料槽上的固定点。这种安装通常需要长插入式探针，即 -X5 or -X8.

图12： Rheonics 安装套件示例，用于从桶顶进行安装。

初始阶段

安装后 Rheonics 传感器和/或 Rheonics RPS CoaguTrack通常会有一个初始的监控和学习期。仍需遵循正常的操作程序，例如按预定时间进行目视检查或切割，以控制生产过程。建议持续几周时间，并尽可能多地测试公司生产的产品/配方，以便获得具有代表性的良好数据。 Rheonics 传感器。建议在奶酪生产前、生产中和生产后测量常用的外部指标，例如凝乳酶、蛋白质、牛奶、脂肪的用量、最终奶酪的重量、pH值等，以便这些变量可用于后续的数据分析。目标是为每种配方确定最佳的奶酪硬度阈值。一旦获得这些阈值，即可实现完全自动化。

流程优化

一旦收集到足够的数据：

• 根据测量的硬度确定精确的切割点
• 过渡到自动化控制 CoaguTrack
• 通过数据分析不断改进绩效

增值税安装点

Rheonics 传感器探头可以安装在容器底部、侧壁或顶部。大多数客户会根据容器设计的限制来决定最佳安装位置。然而，即使同时使用多个探头在不同位置进行测试，也会存在一些问题。 Rheonics 通过传感器，可以了解在何处可以获得最佳和最具代表性的测量结果。不同的产品和配方在发酵罐的不同位置可能会显示出更有价值的数据。