Sensori di conducibilità

Come possono i sensori di conduttività ottimizzare i processi, garantire la qualità dei prodotti e ridurre i costi?

In molte applicazioni dell’industria alimentare e delle bevande, la misurazione della conducibilità dei prodotti e dei fluidi CIP è la tecnica di analisi più adatta per il rilevamento e la differenziazione dei liquidi nel processo igienico-sanitario. Un’altra applicazione essenziale è il controllo della concentrazione degli agenti di pulizia CIP e la loro diluizione automatica.

L’efficienza superiore del processo si basa su tre caratteristiche essenziali delle prestazioni del sensore di conducibilità ILM-4:

• Tempo di risposta estremamente breve di 1,2 secondi per la differenziazione e la transizione di fase dei prodotti o dei mezzi CIP in tempo reale.
• La precisione di misurazione, la risoluzione e la compensazione della temperatura superiori per una qualità di pulizia verificabile.
• La superiore qualità del prodotto. L’attuale generazione di ILM-4 si basa sull’esperienza di una serie di modelli precedenti e ha già dimostrato la sua praticità e durata in migliaia di applicazioni anche nelle condizioni più difficili. Nell’aggiornamento più recente, l’interfaccia di comunicazione digitale IO-Link è stata integrata in una speciale tecnologia Flex-Hybrid.

In quali applicazioni i sensori sanitari di conducibilità in linea offrono vantaggi?

L’analisi in linea dei fluidi in base ai loro valori di conducibilità consente un funzionamento automatizzato e ad alta precisione in molte applicazioni. Tali applicazioni riguardano principalmente la differenziazione dei prodotti, la separazione di fase, il controllo di processo e il controllo della concentrazione degli agenti CIP.

• Per la differenziazione dei prodotti e la transizione di fase, è importante il tempo di risposta estremamente rapido di 1,2 secondi. Ciò consente di identificare correttamente i prodotti in tempo reale e di eseguire il controllo del processo senza perdite di tempo o di prodotto.
• Per il controllo del processo e della concentrazione CIP, invece, l’elevata precisione e risoluzione di misura con compensazione simultanea della temperatura giocano il ruolo più importante, poiché il valore specificato della concentrazione di un detergente come acido o caustico deve essere mantenuto con estrema precisione per un risultato di pulizia verificabile.

Differenziazione del prodotto: la distinzione dei liquidi entro un secondo garantisce la corretta lavorazione, conservazione o riempimento dei prodotti, come ad esempio:

• diversi succhi di frutta e bevande a base di succhi
• prodotto e acqua, ad esempio durante il lavaggio di birra, vino, latte o acqua

Separazione di fase: l’analisi continua dei fluidi consente il controllo della fase CIP in linea in tempo reale.

• La separazione delle fasi in tempo reale tra acqua, soda caustica, acido e prodotto garantisce una transizione di fase e una qualità di pulizia verificabili, sicure, efficienti e a risparmio di risorse.
• Questi mezzi possono essere trasferiti o restituiti alle vasche di stoccaggio nella massima purezza possibile mediante una misurazione precisa e accurata della conducibilità. L’uso multiplo dei mezzi di pulizia garantisce inoltre la massima efficienza in termini di costi e protezione dell’ambiente.

Controllo del processo: misurando continuamente il valore di conducibilità, è possibile rilevare con estrema precisione e segnalare immediatamente uno scostamento del valore effettivo dal valore target specificato.

• Se la conducibilità e quindi la concentrazione di un detergente CIP scende al di sotto di un determinato valore di concentrazione specificato, la qualità della pulizia è compromessa
• Se il valore sale al di sopra di questo, si incorre in costi aggiuntivi.
• Durante l’ultimo ciclo di risciacquo con acqua, è possibile monitorare se nell’acqua di risciacquo sono ancora presenti residui di prodotti chimici per la pulizia

Controllo della concentrazione dei mezzi CIP: per un risultato di pulizia ottimale e riproducibile, ogni detergente deve essere regolato al valore specificato mediante un nuovo dosaggio di concentrato e acqua fresca. Ciò è garantito dalla misurazione della conducibilità ad alta precisione con il sensore di conducibilità in una linea di processo separata.

Quali vantaggi offre la misurazione della conducibilità nei vari settori?

• Differenziazione rapida e affidabile di prodotti come succhi e altri liquidi in base alla loro conducibilità e monitoraggio nel processo (separazione automatica delle fasi in tempo reale). Risultato: massima efficienza delle risorse
• Differenziazione in tempo reale degli agenti CIP nel processo CIP per scaricarli o riportarli nelle rispettive vasche di stoccaggio (transizione automatica delle fasi). Risultato: massima efficienza del detergente
• Monitoraggio della concentrazione delle soluzioni detergenti CIP nel processo CIP in corso, rilevamento e segnalazione di eventuali scostamenti tra valore nominale e valore effettivo. Risultato: una qualità di pulizia verificabile e monitorata in base ai requisiti igienici
• Controllo e diluizione della concentrazione di soda caustica e acido nel serbatoio di stoccaggio al valore specificato, ad esempio 1,5%. Se dopo diversi cicli CIP il valore effettivo si discosta dal valore specificato, la concentrazione automatica con il sensore di conducibilità garantisce una pulizia sempre corretta. Risultato: una qualità di pulizia verificabile e monitorata in base ai requisiti igienici

Quali altre tecniche di misurazione può sostituire un sensore di conducibilità?

Nella pratica, differenziare i prodotti spesso non è facile, ma può fare la differenza per la qualità del prodotto finale e l’efficienza del processo. Le tecniche di controllo del prodotto ancora ampiamente utilizzate, ad esempio durante il riempimento di succhi diversi, sono il campionamento manuale o il monitoraggio tramite un vetro spia. Tuttavia, l’esperienza dimostra che entrambi questi metodi comportano costi elevati per il personale e incertezze nella qualità dei campioni.

Un’altra opzione comune per alcune applicazioni, come la pulizia CIP, è la transizione di fase controllata nel tempo. Tuttavia, è necessario un margine di sicurezza di diversi secondi per garantire che nessun prodotto o prodotto chimico per la pulizia, come acidi o caustici, entri nei serbatoi del prodotto. Ciò comporta costi aggiuntivi in ogni transizione di fase, poiché molti litri di prodotto o detergente di valore finiscono nelle acque reflue.

In che modo un sensore di conducibilità consente di risparmiare sui costi?

Il misuratore di conducibilità ILM-4 di Anderson-Negele, installato direttamente nel processo, può automatizzare la transizione di fase con un grado di precisione molto elevato. Ciò evita la perdita di risorse dovuta a un cambio di fluido errato o ritardato e consente di risparmiare denaro evitando i costi del personale necessari per il controllo visivo o manuale. In molti casi pratici, l’uso di un sensore di conducibilità Anderson-Negele si è rivelato un investimento che si ripaga in brevissimo tempo.

Che cos’è la conduttività?

La conduttività elettrolitica dei liquidi è la proprietà che consente loro di condurre corrente elettrica. Questo fenomeno è dovuto al fatto che, quando i sali, le molecole acide e caustiche vengono disciolti nel liquido, si dividono in ioni positivi e negativi. Questa conduttività viene misurata in Siemens per metro (S/m) o, in gradazioni più fini, in milliSiemens per centimetro (mS/cm) o MicroSiemens per centimetro (μS/cm). Poiché altri parametri, come il colore, la torbidità o il contenuto di zucchero, non lo consentono, i liquidi possono essere distinti l’uno dall’altro con precisione sulla base della loro conducibilità.

Quali metodi di misurazione esistono per la misurazione della conducibilità?

Esistono fondamentalmente due metodi per misurare la conducibilità dei liquidi: la misurazione della conducibilità conduttiva (o a contatto) e la misurazione della conducibilità induttiva.

Cos’è la misurazione della conducibilità induttiva o a contatto?

Le sonde di conducibilità conduttive hanno due o quattro elettrodi sulla punta del sensore a contatto diretto con il fluido. Anderson-Negele non offre questa tecnica di misurazione per applicazioni nell’industria alimentare, in quanto la precisione di misurazione può essere influenzata negativamente dalla presenza di depositi di sali, particelle di grasso o cristalli dei prodotti sugli elettrodi esposti.

Il modello ILM-4 è stato progettato specificamente per applicazioni igieniche e si basa sulla misurazione induttiva della conducibilità, garantendo una misurazione permanente e precisa in tutte le applicazioni e per tutti i fluidi.

Cos’è la misurazione induttiva della conducibilità?

Due bobine elettriche sono integrate nella punta del sensore. Una corrente alternata che scorre nella bobina primaria (trasmettitore) genera un campo magnetico alternato che, a sua volta, induce una corrente nel fluido. Questo flusso di corrente nel fluido genera a sua volta un campo magnetico che induce una tensione nella bobina secondaria (ricevitore) del sensore. La corrente misurata nella bobina secondaria è una misura della conduttività del fluido.

Nell’ILM-4, entrambe le bobine sono alloggiate nella punta del sensore in PEEK solido. Il fluido scorre attraverso un’apertura nella punta del sensore e viene analizzato senza un contatto diretto tra l’elettrodo e il fluido, il che evita l’influenza negativa dei depositi. Inoltre, nella punta del sensore è integrato un sensore di temperatura Pt1000 che misura continuamente la temperatura del fluido. Poiché la conducibilità dei liquidi varia notevolmente con la temperatura, questa viene compensata direttamente nell’elettronica. L’ILM-4 fornisce due valori misurati: un valore di conducibilità molto preciso e compensato in temperatura e un valore di temperatura molto preciso. Ciò consente di utilizzare un parametro di processo aggiuntivo senza dover installare un punto di misurazione della temperatura separato.

I principali vantaggi di questa tecnica di misurazione sono la semplice integrazione del sensore in linea in tubi e contenitori e il favorevole rapporto prezzo-prestazioni. Grazie a un’ampia gamma di adattamenti di processo, l’ILM-4 può essere facilmente integrato in tubi esistenti a partire da DN40 per il retrofitting, anche in un secondo momento, in conformità con le linee guida igieniche riconosciute a livello internazionale, come le linee guida 3-A ed EHEDG.

Che cos’è la tecnologia Flex-Hybrid con IO-Link e 4…20 mA in parallelo?

Nel controllo di processo, se si desidera monitorare in modo affidabile l’intera tecnologia dell’impianto con un gran numero di punti di misura, attuatori ed elementi di controllo, l’interfaccia digitale IO-Link offre vantaggi significativi rispetto alla tecnologia analogica.
ILM 4 combina il meglio di entrambi i mondi grazie alla sua tecnologia Flex-Hybrid: i dati possono essere trasmessi dal sensore attraverso un’interfaccia digitale o analogica, oppure in parallelo in entrambe le tecnologie. Questo crea un importante vantaggio, soprattutto in un periodo di transizione tecnologica dall’attuale generazione analogica a quella digitale IoT. Se, ad esempio, un sistema è attualmente ancora controllato in modalità analogica, ma si sta prendendo in considerazione una conversione a IO-Link, il cliente non deve più prendere una decisione. Invece di “o…o”, Anderson-Negele dice “e”. Collegando semplicemente un nuovo cavo, il sensore può essere convertito in digitale in qualsiasi momento, senza dover modificare l’hardware o le impostazioni. L’installazione e la messa in servizio consentono di risparmiare tempo e denaro. La trasmissione del segnale e l’alimentazione stessa sono fornite con un cavo standard tripolare senza schermatura.

Cosa significa HYGIENIC BY DESIGN^TM per i sensori di conducibilità?

• Affidabilità del processo in ogni situazione di installazione: i nostri sensori sono sviluppati per garantire un processo fluido nel vostro impianto e sono adatti anche agli ambienti di processo più difficili. Ad esempio, il design privo di spazi morti garantisce una pulizia sanitaria CIP / SIP in ogni momento.
• Affidabilità a lungo termine grazie al design robusto: i nostri sensori possono resistere a sollecitazioni meccaniche estreme e agli ambienti più difficili, ad esempio grazie alla resistenza CIP/SIP fino a 150 °C o alla classe di protezione IP 69K.
• Massima qualità grazie all’acciaio inossidabile: tutti i componenti sono realizzati in acciaio inossidabile 1.4308/1.4305 o in PEEK massiccio.
• Testati e certificati: le linee guida della 3-A (3-A Sanitary Standards Inc.), della EHEDG (European Hygienic Engineering & Design Group) e della FDA (Food and Drug Administration) sono lo standard in base al quale sviluppiamo tutti i nostri prodotti.

Quali adattamenti di processo e opzioni di installazione sono disponibili per i sensori di conducibilità?

Due lunghezze di installazione per tubi di diametro diverso e un gran numero di adattamenti di processo diversi garantiscono la massima flessibilità in fase di installazione in nuovi impianti e retrofitting in processi esistenti. Il dispositivo ILM-4 compatto può essere facilmente integrato in tubi o contenitori tramite adattatori igienici a vite o a morsetto. Sono disponibili anche adattatori per le connessioni di processo esistenti. È disponibile anche una versione remota che garantisce un adattamento ottimale alle condizioni locali e tecniche.