インライン粘度測定によるチーズ凝固監視および切断自動化

乳製品加工に携わるエンジニアやプラントオペレーターは、高品質で安定した製品レオロジーを実現するために、粘度測定を行い、適切な是正措置を講じる必要性を認識している。しかし、これらの測定は長年にわたり彼らにとって大きな課題となってきた。

オフラインのグラブサンプルは信頼性が低く、乳業には適していません

プロセスにおける流体の粘度を監視するには、多くの場合、タンクやパイプラインから流体のサンプルを採取し、それを研究所に持ち込んで、研究所用粘度計またはレオメーターでレオロジー特性を測定します。測定結果に基づいて、プロセスオペレーターは流体が所望の粘度であるかどうか、あるいはさらなる対策が必要かどうかを知らされ、対策後に再度測定を行う必要があります。このシステムはオフライン制御または手動制御と呼ばれ、いくつかの明らかな欠点があります。熟練したオペレーターであっても、時間がかかり、しばしば不正確です。多くの場合、結果が出るのが遅すぎて、バッチを救うことができません。
代替手段として、プロセス流体の粘度をプロセス全体を通して連続的に監視するインライン粘度計を使用する方法があります。この装置は出力信号を出力し、それを表示することで、オペレーターはプロセス制御に必要な情報を得ることができます。あるいは、粘度計の出力をPLC（プログラマブルロジックコントローラ）/DCS（デジタル制御システム）に接続して、自動プロセス制御を行うことも可能です。

従来の粘度計の問題 インラインインストール用

従来の粘度計は、パイプラインやタンク混合設備における流体の流れに関連する問題に直面します。一般的に、粘度計は乱流では正常に機能しません。回転式粘度計は、一定の最大流量までしか動作しません。圧力降下式粘度計では、流量を制御する必要があります。流量に関連する問題は、粘度計をオンラインに設置し、サンプル流量を機器に合わせて調整することで回避できます。機器の応答時間は流量条件と関連しており、効果的な制御には適切なサンプル更新速度が必要です。タンク設置の場合、隣接する流体がプロセス流体の全体的な状態を表す位置に機器を設置し、「デッドエリア」を避けることが望ましいです。プロセス環境で使用される機器は堅牢でなければならず、特に洗浄時に遭遇する可能性のある腐食性物質に耐えられる必要があります。

チーズ製造などの連続食品加工においては、正確な工程制御のためにリアルタイムのインラインセンシングが不可欠です。工程条件を継続的に測定することで、製造業者は性能を最適化し、製品の一貫性を向上させ、廃棄物を削減することができます。

こうした産業環境で効果を発揮するためには、センサーは制御システムとシームレスに統合され、流量や周囲環境の変化下でも安定した測定値を提供し、時間や温度の変化に関わらず衛生的で信頼性の高い動作を維持する必要があります。

Rheonicsインラインセンサーは、こうしたニーズに応えるように設計されており、乳製品生産における自動化レベルの向上とデジタルトランスフォーメーションを支援します。信頼性の高いプロセスデータがあれば、プラントエンジニアは予知保全を実施し、運用効率を向上させ、製品の品質、収量、性能の一貫性を確保できます。

粘度および密度計

1. 列をなして 測定値： Rheonics' SRV このセンサーは、あらゆるプロセス条件下において、連続的かつリアルタイムで広範囲の粘度測定を提供します。流体の粘度のわずかな変化も検知できるため、生産工程全体を通して精密なモニタリングが可能です。
2. 列をなして 粘度と密度 測定値： Rheonics' SRD SRDは、インライン式の密度と粘度を同時に測定できる計測器です。密度測定が業務上重要な場合、SRVと同様の操作性と高精度な密度測定機能を備えたSRDは、お客様のニーズに最適なセンサーです。

チーズ製造過程において、粘度は凝乳の硬さと直接的に相関する。 Rheonics SRVおよびSRDセンサーは、凝固中の硬度変化をリアルタイムで監視できるため、最適な切断点を正確に検出し、全体的な収量と一貫性を向上させることができます。

優位性

Rheonics このセンサーは、特許取得済みのバランス型ねじり共振器（BTR）技術に基づいており、いくつかの利点があります。

• コンパクトで軽量なデザイン
• 外部振動に対する高い耐性
• 簡単な取り付け（純正品または後付け）
• メンテナンスや再校正は不要です。
• 消耗品や可動部品はありません
• 設置位置に関わらず、常に高い精度を維持
• CIP/SIP洗浄プロセスに対応した衛生的な設計

これらの特長により、非常に信頼性の高い測定と極めて低い運用コストが実現します。

全 Rheonics Type-SRプローブは衛生的な構造で設計されており、衛生用途に適しています。3-AやEHEDGなどの認証は必要に応じて取得可能です。詳細については、こちらをご覧ください。 Rheonics 衛生的な設備.

図4：衛生認証 Rheonics センサー

統合システム RPS CoaguTrack

Rheonics CoaguTrack RPS は、凝固および硬度変化の動態を監視するための包括的なソリューションです。このシステムは、インラインセンサーと産業用ソフトウェアおよび制御統合を組み合わせて、以下の項目を追跡します。

• 凝固速度
• 硬度の発達
• 温度挙動

このシステムは、あらかじめ定義されたレシピパラメータに基づいて最適な切断ポイントを自動的に通知します。これにより、乳固形分の保持率を最大限に高め、製品の品質を一定に保つことができます。

CoaguTrack 工場自動化システムに直接統合することも、ローカル制御パネルを介して操作することも可能で、自動化されたワークフローとオペレーターによる支援を伴うワークフローの両方を実現できます。

図5：概要 Rheonics RPS CoaguTrack チーズ製造に導入

Rheonics センサーは通常、リアルタイム監視のためにチーズ製造槽に直接設置されます。このインライン構成により、バイパスシステムが不要となり、流量条件や振動に関わらず、安定した正確な測定が保証されます。

チーズの凝固モニタリングには、 Rheonics SRVおよびSRDセンサープローブは、チーズ製造槽に直接設置され、リアルタイムで粘度（硬さ）と密度を測定します。バイパスラインは不要で、センサーをインラインで浸漬できます。流量や振動は測定の安定性と精度に影響を与えません。流体に対して繰り返し、連続的に、かつ一貫したテストを実施することで、混合性能を最適化します。

推奨されるセンサープローブのバリエーション

この用途には、以下のプローブのバリエーションが推奨されます。これらは3-AおよびEHEDG認証を取得しています。完全な衛生的な設置については、以下に従ってください。 EHEDGマニュアル そして、以下に挙げる推奨事項。

1. バリアントX1-12G：ねじ込み式G1/2”接続で、デッドゾーンが最小限またはまったくないフラッシュ設置に最適です。アクセサリHAW-12G-OTK（ウェルドレット）およびPLG-12G（ブリングプラグ）との併用をお勧めします。このソリューションの利点は、フラッシュ設置が可能になるため、デッドゾーンがなくなることです。

   

   図6：密度・粘度インラインメーターSRVおよびSRD X1-12GネジG1/2″

2. Tri-Clamp 接続部（1.5インチ以上のサイズも利用可能）は、衛生用途で広く使用されています。
   

   図7：密度・粘度インラインメーターSRVおよびSRD X3-15T Tri-Clamp 1.5 "

3. その他のバリエーション：Varinlineフランジやその他の衛生的なプロセス接続部もご用意しています。長尺挿入プローブもございます（X5タイプ）。

チーズ製造槽への取り付け

タンクの底または壁

チーズ製造槽への設置には、 Rheonics プローブは、センシング領域が対象となる流体に浸るように十分に挿入する必要があります。これは通常、溶接ポートによって実現されます。衛生的な用途では、 Rheonics G 1/2” および Tri-Clamp プロセス接続部。これらのウェルドレットは高さが短縮されているため、設置時のデッドゾーンを最小限に抑えるか、完全に排除することができます。

図9： Rheonics SRV-X1-12GはウェルドレットHAW-12Gを使用してチーズ槽の底に取り付けられています。

HAW-12G-OTKは、G 1/2インチネジ接続のセンサー用に設計された衛生的なアダプターウェルドレットです。衛生的な用途において、安全で衛生的なシールと適切な浸漬を実現します。詳細については、以下を参照してください。 HAW-12G-OTK.

図10： Rheonics HAW-12G-OTK フラッシュ設置

WFT-15Tは衛生的です Tri-Clamp センサー用に設計されたウェルドレット Tri-Clamp プロセス接続部。衛生的な用途において、信頼性の高い衛生的なシールと、センシングエレメントの適切な浸漬を保証します。詳細については、 WFT-15T.

図11： Rheonics WFT-15T短縮フェルール

タンクの上部から

この設置方法では、プローブを容器の壁面に固定し、液体中に垂直に浸漬します。これは、蓋​​が開いているタイプの容器や、小型容器やビーカーなどの試験装置で可能です。この設置方法の利点は、プローブへのアクセスが容易で、必要に応じて簡単に取り外せることです。

Rheonics 開放型タンクにプローブを固定・取り付けするためのアクセサリーもいくつか用意しています。例えば、 APCアクセサリー の三脚と 取り付けキット プローブを槽上の固定点に固定するために使用されます。この設置には通常、長い挿入プローブのバリエーションが必要です。 -X5 or -X8.

図12： Rheonics タンク上部からの取り付け用マウントキットの例

初期段階

インストール後 Rheonics センサーおよび/または Rheonics RPS CoaguTrack一般的に、初期のモニタリングと学習期間が設けられます。目視検査や所定の時間での切断など、通常の操作手順は、プロセスを制御するために引き続き必要です。これは、数週間かけて、会社が生産する製品/レシピの数だけ実施し、適切な代表データを取得することを推奨します。 Rheonics センサー。チーズ製造で一般的に行われる外部測定として、レンネット量、タンパク質量、牛乳量、脂肪量、最終チーズの重量、pH値など、製造前、製造中、製造後の各段階で測定することが推奨されます。これらの変数は、後でデータ分析に使用できます。目標は、各レシピに最適な硬度閾値を設定することです。これらの閾値が確立されれば、完全自動化が可能になります。

プロセスの最適化

十分なデータが収集されたら：

• 測定された硬さに基づいて、正確な切断点を定義する
• 自動制御への移行 CoaguTrack
• データ分析を通じてパフォーマンスを継続的に改善する

付加価値税における設置場所

Rheonics センサープローブは、槽の底、壁、または上部に取り付けることができます。ほとんどの顧客は、槽の設計上の制約を考慮して最適な設置場所を決定します。ただし、複数のセンサーで同時に異なる場所でテストを行うこともできます。 Rheonics センサーを用いることで、最適かつ最も代表的な測定値が得られる場所を把握することが可能です。製品やレシピによって、槽内の異なる箇所でより価値のあるデータが得られる場合があります。