Ist das Ausbalancieren eines Ofens eine Herausforderung für Sie? In-Process NIR bietet eine Lösung.

Obwohl die Lebensmittelproduktion im industriellen Maßstab heute in vielerlei Hinsicht automatisiert ist, weist sie immer noch unerwartete Variablen auf, die sich auf die Qualität auswirken können. Wenn Zutaten aufgenommen, gemischt, geformt, gekocht, gewürzt und schließlich verpackt werden, kann ein Ungleichgewicht im Feuchtigkeits- und Fettgehalt zu einem schlechten Ergebnis führen. Diese Tatsache gilt insbesondere für gebackene Snacks, bei denen die Qualität der Zutaten und die Prozesskontrolle für die Herstellung der besten Produkte unerlässlich sind.

Das Ausbalancieren von Öfen ist für viele Hersteller von Backwaren eine Herausforderung für die Prozesssteuerung. Viele industrielle Backöfen sind mit mehreren Heizkörpern ausgestattet, die den rohen Teig abschnittsweise backen. Wie bei allen Maschinen können diese Elemente mit der Zeit zu heiß oder zu kalt werden. Es ist Sache des Bedieners, diese Abweichungen zu erkennen und Korrekturmaßnahmen zu ergreifen, um Abfall und Ausfallzeiten zu reduzieren.

Außerdem ändert sich die Zusammensetzung eines gebackenen oder gebratenen Snackprodukts im Laufe des Prozesses. Die Daten, die bei der Analyse von Rohstoffen oder bei routinemäßigen Stichproben in verschiedenen Phasen gewonnen werden, fließen nicht immer in die Produktion ein. Nehmen wir an, ein Produkt verlässt den Ofen und sieht aus, als ob es ungebrannt oder verbrannt aussieht. In diesem Fall kann der Bediener fälschlicherweise die Ofeneinstellungen dafür verantwortlich machen, weil die Feuchtigkeit des rohen Teigs möglicherweise nicht den Spezifikationen entspricht.

Daher ermöglicht es Unternehmen, über eine Methode zur Überwachung des Feuchtigkeits- und Fettgehalts in kritischen Produktionsphasen zu verfügen, eine lückenlose Kontrolle zu erreichen und so Abfall zu reduzieren, ideale Produktstandards aufrechtzuerhalten, die betriebliche Effizienz zu verbessern und die Energiekosten zu kontrollieren. Dies wird mithilfe der prozessinternen Nahinfrarot-Technologie (NIR) erreicht.

Wie NIR in der Lebensmittelproduktion eingesetzt wird

NIR-Analysatoren für Labor-/At-Line

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Prozessinterne NIR-Analysatoren

Die In-Line-NIR-Analyse wird seit langem als schnelles und effektives Instrument eingesetzt, um Lebensmittelherstellern dabei zu helfen, ihre Produkte auf wichtige Qualitätsbestandteile zu analysieren. Dazu gehören Feuchtigkeit und Fett, Protein, Aschegehalt, Ballaststoffe, Zucker und andere; alle spielen dabei eine entscheidende Rolle.

Ganz gleich, ob es zur Messung der Qualität eingehender Zutaten oder zur regelmäßigen Probenahme von Produkten vor dem Verpacken verwendet wird — NIR an der Produktionslinie ermöglicht es Lebensmittelherstellern, ihre Qualitätsanalysen intern durchzuführen, sodass sie weniger auf hochwertige Laboranalysen angewiesen sind.

Für viele Unternehmen haben die NIR-Einblicke in die Fertigungslinie jedoch dazu beigetragen, den Rahmen für eine prozessinterne Feuchtigkeits- und Fettanalyselösung zu schaffen. Prozessinterne NIR-Sensoren sind effektive Technologien für die Steuerung von Öfen, Friteusen, Bandgeschwindigkeiten und anderen Prozessen, bei denen der Feuchtigkeits- oder Fettgehalt schwankt, in einem geschlossenen Regelkreis. Diese Systeme können in bestehende Steuerungssysteme mit branchenüblichen I/O-Protokollen integriert werden und liefern wertvolle Daten, um die Produktionseffizienz in den meisten Lebensmittelverarbeitungsumgebungen zu maximieren.

Wie das weltbekannte Snack-Cracker-Unternehmen mit etwas kreativem Denken und Anwendungswissen herausfand, verschafften ihm die NIR-Kalibrierungen, mit denen es seine Produkte an der Produktionslinie überprüft, einen Vorsprung bei der Entwicklung einer neuartigen Methode zur Kontrolle der Crackerqualität vor und nach dem Backen.

Über die Anwendung des Cracker-Herstellers

Dieser Cracker-Hersteller war bereits mit der NIR-Technologie an der Produktionslinie vertraut — insbesondere mit der Analysator der SpectraStar™ XT-Serie. Die routinemäßige NIR-Analyse mit dem SpectraStar-System ist seit Jahren ein zentraler Bestandteil ihres Qualitätsprogramms, insbesondere zur Analyse von Teigproben auf ihren Feuchtigkeits- und Fettgehalt, nachdem sie den Mixer verlassen und die Produkte am Ofenausgang fertiggestellt haben.

Bei diesem Verfahren presst eine Teigausrollmaschine den Crackerteig zu einer langen, gleichmäßigen Platte und leitet sie dann auf einem Förderband an den Ofen weiter. Der Ofen verfügt über drei Deckenheizelemente, die dafür sorgen, dass der Crackerteig gleichmäßig gebacken wird, während er das Förderband passiert. Daher sollten Sie den Feuchtigkeits- und Fettgehalt des Crackerteigs kennen vorher und nachher Der Ofen ist entscheidend, um sicherzustellen, dass der Ofen ausgewogen ist und somit eine gleichbleibende Endproduktqualität erzielt wird.

Die Arbeit beginnt mit KPM an einer Lösung zur prozessinternen Überwachung

Das Unternehmen erklärte sich bereit, den Online-Analysator der Serie MCT460 für Lebensmittel zu testen — der MCT466-SF — in einer der größten Anlagen zur Herstellung von Crackern. Die Sensoren wurden für die Feuchtigkeitsanalyse von Crackerteig sowie für die Feuchtigkeit und das Fett in den gebackenen Crackern konfiguriert. Die Geräte wurden im Anwendungslabor von KPM Analytics vorkalibriert. Vor Ort nahmen sie anhand der Vergleichstestergebnisse ihres SpectraStar XT-Systems die letzten Anpassungen vor, und zwar sowohl für den Teig, der in den Ofen gelangt, als auch für das Backprodukt, das ihn verlässt.

Nach mehrwöchigen Tests stellten sie fest, dass erhebliche Einsparungen bei den Ausfallzeiten erzielt wurden, da die Feuchtigkeit im Teig so reguliert wurde, dass die Prozessspezifikation eingehalten wurde. Wenn die Feuchtigkeit im Teig unter die niedrigste Feuchtigkeitsgrenze fiel, wurde er klebrig. Es konnte den Rest des Prozesses nicht effizient durchlaufen und wurde manchmal aus der Produktion verworfen.

In der Vergangenheit war es unmöglich, diese Anpassung in Echtzeit vorzunehmen — jetzt aber nicht mehr, dank ihrer Lösung mit der genauen Kalibrierung des MCT466-SF mit dem SpectraStar.

Analysesequenz für das Produkt, das in den Ofen gelangt

Letztlich wurden mehrere MCT466-SF-Sensoren mit fester Messung für den Teigteil des Prozesses verwendet, um die gesamte Breite des Crackerteigs zu analysieren, der in den Ofen gelangt. Das Unternehmen arbeitete mit KPM Analytics zusammen, um die Sensoren an gleich weit entfernten Stellen im Rohteig zu positionieren.

Die Bediener wurden mit einem Light Stack, der an das Team der MCT466-SF-Analysatoren angeschlossen war, visuell auf den Teig hingewiesen, der nicht den Spezifikationen entsprach. Ein „gelbes“ Licht würde anzeigen, wenn sich der Teig den Spezifikationsgrenzen näherte, sodass der Bediener genügend Zeit hatte, den Prozess zu ändern. Ein „rotes“ Licht würde anzeigen, dass der Teig die niedrigste Feuchtigkeitsspezifikation erreicht hat.

Diese einfache, aber effektive Anwendung liefert dem Bediener wertvolle Informationen, mit denen er Korrekturmaßnahmen ergreifen und seine Teigrezeptur anpassen kann, bevor das Risiko besteht, dass ein Produktionslauf verschwendet wird.

Analysesequenz für das Produkt, das den Ofen verlässt

Die Cracker, die aus dem Ofen kamen, benötigten konstante Feuchtigkeits- und Fettwerte, um dem Cracker seinen gleichmäßigen Knusprig und Geschmack zu verleihen. Zu ihrer Überraschung variierte der Feuchtigkeitsgehalt aufgrund einer falschen Verteilung der Backofenzonen von einer Seite des Förderbandes zur anderen.

Infolgedessen begannen Diskussionen über ein anderes prozessinternes NIR-Angebot, mit dem ein Produkt kontinuierlich über einen weiten Bereich gescannt werden konnte: Das Guardian-HD-System.

Der Guardian-HD wurde ursprünglich für die Web-Profiling-Industrie entwickelt und verfügt über einen NIR-Sensor, der auf einem speziell angefertigten Traversierrahmen montiert ist. Diese Systeme bieten robuste, zerstörungsfreie Scans zur Überwachung des Feuchtigkeits- und Fettgehalts in Echtzeit.

Dank der Möglichkeit, die gesamte Bandbreite zu scannen, war der Bediener besser in der Lage, festzustellen, ob sein Ofen den Spezifikationen entsprach, und bei Bedarf Anpassungen vorzunehmen. Das Unternehmen verwendete eine ähnliche Light-Stack-Anwendung wie bei der Anwendung zur Feuchtigkeits- und Fettkontrolle vor dem Backen.

Wieder einmal war der SpectraStar XT maßgeblich an der Optimierung der Guardian-HD-Kalibrierung beteiligt, um Feuchtigkeit und Fett gemäß den erforderlichen Spezifikationen zu analysieren. Dies gab dem Kunden Vertrauen in seine Anwendung und veranlasste ihn, ähnliche Anwendungen an seinen anderen Werksstandorten auf der ganzen Welt zu implementieren.

Kontrollieren Sie die Qualität von Snacks überall dort, wo es darauf ankommt

Obwohl sie sich in Größe, Anzahl der Produktionslinien und anderen Details unterscheiden, folgen viele Backvorgänge im Allgemeinen denselben Kernschritten in ihrem Produktionsprozess. Wie dieser Cracker-Hersteller herausfand, liefert die prozessinterne NIR-Instrumentierung eine zuverlässige und wiederholbare Messung wichtiger Qualitätsbestandteile, ohne dass die Produktion unterbrochen oder routinemäßig gewartet oder kalibriert werden muss. Weitere Beispiele finden Sie in unserem kostenloses Whitepaper Hier geht es um andere kreative Lösungen für Snackhersteller, um die Qualität in kritischen Betriebsphasen sicherzustellen.