Wpływ NIR w procesie na produkcję przemysłową i żywnościową (magazyn przetwórczy)

Ten artykuł pierwotnie ukazał się w magazynie Processing. Kliknij tutaj aby uzyskać dostęp do artykułu na stronie internetowej publikacji.

Od proszków sypkich po wypieki, kontrola wilgoci zajmuje wysokie miejsce wśród najważniejszych działań zakładów produkcyjnych w zakresie zapewnienia jakości. Zmiany wilgotności i temperatury bezpośrednio wpływają na jakość produktu, powodują dodatkowe koszty eksploatacyjne/energii i powodują marnowanie produktów, jeśli nie istnieją środki kontroli parametrów.

Jednak biorąc pod uwagę, że większość zakładów przemysłowych i przetwórstwa spożywczego ma wrogie środowisko pracy, nie wystarczy każdy analizator wilgoci. Kontrola wilgoci jest potrzebna w szczególnie trudnych momentach, takich jak na wyjściu z suszarki lub piekarnika, nad otwartym przenośnikiem z cząstkami unoszącymi się w powietrzu lub zaglądanie do pojemnika, rynny, ślimaka i gdzie indziej.

Ponieważ zielone inicjatywy zaczynają się rozwijać, a wzrost płac zachęca menedżerów zakładów do badania kosztów, wskaźniki wilgotności online stały się instrumentami napędzającymi ROI, które pomagają firmom zarządzać jakością i podejmować lepsze decyzje operacyjne za pomocą danych w czasie rzeczywistym. W wielu procesach przemysłowych i produkcji żywności, wskaźniki wilgotności w bliskiej podczerwieni (NIR) zyskały popularność, aby pomóc firmom osiągnąć te cele.

Analizatory wilgoci online: Co jest dziś dostępne?

Podczas gdy kilka rodzajów szybkich analizatorów wilgoci online jest obecnie stosowanych w procesach przemysłowych, dwa z najczęstszych obejmują NIIR a częstotliwość radiowa (RF). Technologie mikrofalowe i pojemnościowe to inne typy analizatorów wilgoci, ale nie nadają się do produkcji proszku luzem lub żywności. Ponadto technologie podczerwieni (IR) są powszechnie stosowane w produkcji, ale te instrumenty podczerwieni mierzą tylko temperaturę, a nie wilgoć.

Każdy typ czujnika ma swoje mocne strony i jest wybierany na podstawie specyficznych wymagań procesu i niezbędnej głębokości pomiaru.

Analiza wilgotności NIR online

NIR to pomiar powierzchniowy — wilgotność mierzona jest poprzez kierowanie światła NIR i analizowanie współczynnika odbicia światła z próbki. Jest to metoda wtórnej analizy wilgotności, co oznacza, że każdy przyrząd musi być skalibrowany dla każdego rodzaju materiału, który mierzy. Wskaźnik NIR musi być również zainstalowany w stałej odległości od produktu (~200-450 mm (8-18 cali).

NIR oferuje również możliwość pomiaru innych parametrów jakościowych, takich jak temperatura i żywicy/oleje, wszystko to z jednego instrumentu, który zajmuje tylko niewielką powierzchnię na hali produkcyjnej. Korzyści te sprawiają, że NIR doskonale nadaje się do analizy wilgotności jednorodnych produktów, które mają równomierny rozkład wilgoci od sproszkowanych chemikaliów do przekąsek.

Analiza wilgotności RF online

RF to pomiar penetrujący, który przesyła sygnał przez produkt w celu zebrania jego zawartości wilgoci w oparciu o właściwości dielektryczne wody. Analizatory RF idealnie nadają się do produktów heterogenicznych, które mają określoną masę produktu, jednolity kształt i gęstość.

Wagosuszarki RF zapewniają pełny profil wilgotności produktów o głębokości penetracji poniżej 10 mm (4 cale). Jest często stosowany w produkcji płyt (płyty wiórowe, gips, izolacja itp.) oraz granulatu drzewnego/produktów bioenergetycznych. Istnieją jednak lepsze wybory niż RF dla żywności lub produktów niejednorodnych.

NIR jest najbardziej praktyczną i elastyczną metodą bezkontaktowej analizy wilgoci dla wielu procesów przemysłowych, a przede wszystkim we wszystkich procesach produkcji żywności. Ponadto systemy te są wytrzymałe, wymagają tylko niewielkiej powierzchni montażowej i są dostępne z akcesoriami do pomiaru wilgoci praktycznie wszędzie tam, gdzie jest to potrzebne w procesie, więc większość właścicieli zakładów nie musi szukać gdzie indziej.

Przykłady analizy wilgotności online w przetwarzaniu masowym

Kontrola jakości proszku ceramicznego

Glina, talk i inne składniki mineralne są wydobywane, rafinowane, mieszane i suszone do ustalonego poziomu wilgotności przed formowaniem w prasie pyłowej lub baranowej pod bardzo wysokim ciśnieniem. Kontrola wilgotności gliny i proszku ma kluczowe znaczenie dla produkcji wysokiej jakości płytek podłogowych i ściennych o stałych wymiarach oraz dla bezpieczeństwa operacji produkcyjnych.

Uformowane płytki różnią się wilgotnością nawet o 6% i przed wypaleniem w piecu muszą być suszone w piekarniku lub na powietrzu do 1%. Nawet niewielki procent powyżej 1% może powodować wybuchowe rezultaty.

Internetowe mierniki wilgotności NIR oferują możliwość pomiaru wilgotności przenośnika transportującego proszek gliniany do późniejszych etapów produkcji. Większość firm odniosła sukces w pozycjonowaniu wskaźnika natychmiast po zmianie przenośnika, umożliwiając dokładną analizę wilgotności świeżo toczonych produktów.

Ten pomiar online może nie tylko poprawić jakość produktu, ale także zapewnić bezpieczne środowisko produkcyjne.

Oszczędność kosztów energii podczas suszenia piasku

Zawartość wilgoci w piasku jest krytycznym parametrem jakości stosowanym do opracowywania materiałów budowlanych (renderowania, zaprawy, betonu i innych). Większość firm produkcyjnych przechowuje piasek na zewnątrz wystawiony na działanie warunków atmosferycznych, co oznacza, że zawartość wilgoci w surowcu może się znacznie różnić. Następnie, gdy nadejdzie czas na wykorzystanie piasku w produkcji, będą przepuszczać produkt przez suszarki o dużej mocy.

Firmy nieświadome zawartości wilgoci w piasku przed lub po wejściu do piekarnika mogą nieświadomie i niepotrzebnie zwiększać koszty energii. Dlatego też NIR w trakcie procesu może pomóc zwiększyć zwrot z inwestycji dla firm produkujących piasek i innych producentów materiałów sypkich, którzy stosują podobne procesy suszenia przedprodukcyjnego.

Po pierwsze, zainstalowanie miernika wilgotności NIR online na przenośniku napływającego piasku pomaga operatorowi zmierzyć zawartość wilgoci przed procesem suszenia. Jeśli miejsce przetwarzania miało długi okres suchej pogody lub piasek jest transportowany z nowego bunkra, napływający piasek może mieć niższą wilgotność. W ten sposób operator może dostosować temperaturę piekarnika, aby zmniejszyć zużycie energii. Dane w czasie rzeczywistym z analizatora NIR online sprawiają, że decyzja ta jest prosta.

Następnie, aby zamknąć pętlę jakości, niektórzy producenci piasku instalują analizator NIR online na wyjściu z suszarki, aby zapewnić odpowiednią wilgotność lub ewentualnie ponownie przekierować piasek z powrotem przez suszarkę, jeśli występuje zbyt dużo wilgoci. Firma może skorzystać z gwarantowania najwyższej jakości produktów dla swoich klientów, a oszczędności energii wynikające z tych technologii mogą szybko opłacić ich systemy.

Przykłady analizy wilgotności online w produkcji żywności

Kontrola wilgoci i tłuszczu w przekąskach produkowanych partii

Chipsy ziemniaczane gotowane w czajniku są ulubione wśród konsumentów przekąsek i są znane przede wszystkim z wyjątkowo chrupiącej konsystencji w porównaniu do standardowych smażonych chipsów ziemniaczanych. Dlatego kontrola wilgotności i zawartości tłuszczu jest ważna dla jakości produktu, nie tylko ze względu na konsystencję i smak, ale nadmierna wilgoć i tłuszcz może prowadzić do wzrostu pleśni w opakowaniu produktu.

W tym procesie produkcyjnym chipsy ziemniaczane są smażone w pojedynczych czajnikach i przepuszczane przez przenośnik. Produkt opuszcza czajnik w przerywanych prędkościach, gromadząc się do szczytu i stopniowo opuszczając się w miarę opróżniania czajnika. Oznacza to, że w określonych momentach byłaby niejednolita głębokość łoża produktu.

Aby rozwiązać ten problem, inżynier aplikacji współpracował z użytkownikiem w celu określenia przybliżonej idealnej wysokości (250 mm (~10 cali powyżej produktu)) i lokalizacji na przenośniku, aby ustawić analizator do reprezentatywnego pomiaru (rysunek 2). Dopiero po dokładnym przetestowaniu uzyskano tę idealną wysokość analizatora.

Wyposażenie czujnika w akcesorium chłodzące powietrzem pozwoliło również na bezproblemową pracę w gorącym i wilgotnym miejscu pracy. Teraz producent chipsów ziemniaczanych może uzyskać dokładne odczyty wilgotności i zawartości tłuszczu w chipsach ziemniaczanych nawet bez ciągłego przepływu produktów.

Analiza wilgoci i tłuszczu przed i po upieczeniu

Producenci krakersów o dużej objętości często formują swoje produkty w długie arkusze ciasta przed pieczeniem. Już teraz wykorzystują technologię NIR na linii do okazjonalnej analizy próbek pod kątem zawartości wilgoci i tłuszczu. Jednak biorąc pod uwagę ilość produktów wytwarzanych w stałym tempie, metoda kontroli tych parametrów stała się niezbędna do zarządzania kosztami i poprawy spójności produktu końcowego.

Ich pierwotnym priorytetem była ocena wilgotności i zawartości tłuszczu w mieszanym cieście krakersowym, gdy wychodziło z blachy ciasta. W przypadku tej instalacji statyczny, liniowy miernik wilgotności NIR umieszczony na wyjściu z arkusza do ciasta pomógł zapewnić reprezentatywne pomiary potrzebne do określenia jakości ciasta przed pieczeniem (rysunek 3).

Gdy produkty opuszczają piekarnik, analizator przymocowany do ramy stale skanuje całą szerokość wyjścia piekarnika pod kątem zawartości wilgoci produktu. Na wyświetlaczu operator mógł określić, czy dana część piekarnika działa zbyt gorąco czy chłodno, i w razie potrzeby wprowadzić poprawki.

Online NIR umożliwia analizę wilgoci wszędzie tam, gdzie ma znaczenie

Elastyczność, zwartość i nieskomplikowana konstrukcja sprawiają, że technologie NIR online są doskonałą metodą dla produktów przemysłowych i przetwórców żywności do analizy wilgoci na krytycznych etapach ich procesu. Dzięki utrzymaniu podstawowych potrzeb związanych z udaną instalacją na czele procesu - i współpracując z renomowanym dostawcą technologii - nieustannie pojawiają się nowe zastosowania i nowatorskie zastosowania tej technologii.