Sensori di torbidità

Come si possono utilizzare i sensori di torbidità per ottimizzare i processi e risparmiare sui costi?

In molte applicazioni dell’industria alimentare e delle bevande, la misurazione del grado di torbidità è la tecnica di analisi più adatta per differenziare i liquidi in linea nel processo. Con i torbidimetri igienici della serie ITM, i processi possono essere monitorati con elevata precisione e controllati al secondo. Con due diverse tecniche di misurazione, i sensori di torbidità Anderson-Negele offrono il giusto principio di misurazione della torbidità per ogni grado di torbidità: dal campo di misurazione più piccolo di 0…5 NTU (0…1 EBC) per i mezzi a bassa torbidità al campo di misurazione di 200…300.000 NTU per i prodotti a torbidità media e alta.

Poiché le particelle di grasso si comportano allo stesso modo delle particelle solide o di altre sostanze torbide durante la misurazione della torbidità, anche i prodotti lattiero-caseari possono essere analizzati con estrema precisione.

Calcolatore del ROI (ritorno sull’investimento) per i sensori di torbidità ITM-51 / ITM-4

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Analizzando la torbidità in linea, è possibile risparmiare tempo e quindi risorse rispetto al controllo temporale, al monitoraggio visivo o a tempi di reazione più brevi per ogni cambio di fase. In un caso pratico, il nostro cliente risparmia 65 secondi per ogni cambio di fase rispetto al controllo a tempo (si veda il rapporto dell’applicazione).

Il nostro calcolatore del ROI vi aiuterà a fare una stima approssimativa della rapidità con cui l’installazione di un sensore di torbidità si ammortizzerà grazie ai soli risparmi sui costi del prodotto.

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Quali sono le applicazioni tipiche dei sensori di torbidità in linea igienici?

L’analisi in linea dei fluidi in base ai loro valori di torbidità consente un utilizzo automatizzato e di alta precisione in molti processi produttivi e aree applicative. Si tratta principalmente di differenziazione dei prodotti, separazione di fase, controllo dei processi e monitoraggio della qualità.

Differenziazione dei prodotti: grazie alla differenziazione dei liquidi, è possibile garantire la corretta lavorazione, conservazione o riempimento dei prodotti, ad esempio:

• Latte con un contenuto di grassi del 3,5% o dell’1,5%, panna con un contenuto di grassi del 10% o del 30%, o siero di latte.
• Birra, mosto o acqua
• Vari succhi di frutta
• Prodotto o acqua o detergente

Separazione di fase: il controllo CIP in linea preciso al secondo è possibile in combinazione con la misurazione della conduttività:

• La separazione di fase in tempo reale tra acqua – alcali – acido – prodotto garantisce una separazione di fase verificabile, sicura, efficiente e con risparmio di risorse e quindi la qualità della pulizia.
• È inoltre possibile ottimizzare la durata e la qualità del processo CIP. Ad esempio, il prelavaggio con acqua può essere interrotto automaticamente e con precisione e il processo di pulizia stesso può essere avviato quando la torbidità dell’acqua di prelavaggio raggiunge un determinato livello, anziché dopo un tempo predeterminato, che può essere troppo breve o troppo lungo.

Controllo del processo: se il livello di torbidità supera o scende al di sotto di un determinato valore specificato, è possibile attivare una correzione del processo mediante un segnale al controllore di processo PLC. Le applicazioni tipiche sono:

• monitoraggio del filtro, in cui la torbidità viene controllata continuamente dopo un filtro,
• il controllo del separatore, in cui il materiale filtrante viene scaricato automaticamente in un contenitore di rifiuti quando viene raggiunto un determinato valore di torbidità,
• il processo CIP, in cui viene presa una decisione automatica sul riutilizzo o sullo smaltimento nelle acque reflue nel flusso di ritorno del CIP monitorando il grado di contaminazione.

Monitoraggio della qualità: è possibile monitorare anche la concentrazione o il livello di torbidità di alcuni prodotti:

• la panna, ad esempio, può essere ottimizzata per ottenere l’esatta concentrazione desiderata
• nei birrifici, il livello di torbidità della birra artigianale o di altre birre non filtrate o leggermente filtrate può essere mantenuto entro un certo intervallo di valori target per garantire una qualità costante del prodotto
• anche i succhi di frutta e altre bevande miste possono essere mantenuti a un livello di torbidità costante e desiderato, per garantire ai clienti un’esperienza di prodotto coerente
• l’acqua dolce e l’acqua potabile possono essere controllate prima di essere miscelate con il prodotto.

Quali sono i vantaggi della misurazione della torbidità nei vari settori industriali?

In un’ampia gamma di processi produttivi e nei sistemi CIP di caseifici, birrerie, industria delle bevande, produzione di vino, produzione di succhi di frutta e altre aziende alimentari, i sensori di torbidità possono misurare i liquidi secondo criteri qualitativi in tempo reale e in modo completamente automatico. Ciò consente, tra l’altro:

• differenziare i prodotti e gli altri liquidi in modo rapido e affidabile e controllarli nel processo (separazione di fase automatizzata al secondo). Risultato: massimo utilizzo delle risorse
• monitorare costantemente il funzionamento dei processi, ad esempio controllando filtri e separatori. Risultato: evitare interruzioni della produzione o danni ai sistemi.
• ottimizzare la qualità dei prodotti, ad esempio per portare la torbidità della birra artigianale o la concentrazione della panna al valore specificato nel miglior modo possibile. Risultato: qualità del prodotto più elevata e precisa e prevenzione delle deviazioni qualitative.
• verifica della riutilizzabilità dei mezzi di pulizia e anche dell’acqua di risciacquo nel ritorno CIP, controllando il loro grado di contaminazione. Risultato: massimo riutilizzo e quindi risparmio di costosi detergenti CIP, nonché riduzione del consumo di acqua e del volume delle acque reflue.
• controllare il riempimento dei prodotti, verificando che il mezzo corretto o il mezzo nella giusta concentrazione sia riempito nella confezione. Risultato: evitare prodotti riempiti in modo errato.
• Monitorare la sicurezza del circuito di raffreddamento controllando continuamente che il glicole non contenga sostanze estranee causate dall’ingresso di altri fluidi. Risultato: segnale di allarme prima che si verifichi un guasto al circuito di raffreddamento, evitando così danni gravi.

Quali altri metodi di misurazione possono essere sostituiti dalla misurazione della torbidità?

Il grado di torbidità spesso non è facilmente riconoscibile nella pratica, ma può essere decisivo per la qualità del prodotto finale e l’efficienza del processo. Il campionamento manuale o il monitoraggio della torbidità con l’ausilio di una spia sono ancora metodi di controllo frequentemente utilizzati. Tuttavia, l’esperienza ha dimostrato che entrambi comportano alti costi di manodopera e incertezze nella qualità tra i campioni. Un’altra opzione comune per alcune applicazioni, come la pulizia CIP, è il cambio di fase a tempo. Tuttavia, per garantire che nessun prodotto o detergente errato entri nei serbatoi dei prodotti, è necessario tenere conto di un buffer di sicurezza di diversi secondi. Ciò comporta costi ad ogni cambio di fase, poiché molti litri di prodotto o detergente prezioso finiscono nell’acqua di scarico. I torbidimetri Anderson-Negele della serie ITM sono in grado di automatizzare questa fase del processo con un grado di precisione di misura molto elevato. In questo modo si evitano, da un lato, perdite di risorse dovute a scarichi errati o tardivi e, dall’altro, costi di manodopera dovuti a controlli visivi o manuali, con un conseguente risparmio economico. In molti casi pratici, l’uso di un sensore di torbidità Anderson-Negele si è ammortizzato in brevissimo tempo.

Quale sensore di torbidità è più adatto per quale applicazione?

Quali altri metodi possono essere sostituiti dalla misurazione della torbidità?

In pratica, il grado di torbidità spesso non è facile da rilevare, ma può essere decisivo per la qualità del prodotto finale e l’efficienza del processo. I metodi di controllo ancora frequentemente utilizzati sono il campionamento manuale o il monitoraggio della torbidità tramite un vetro spia. Tuttavia, l’esperienza dimostra che entrambi questi metodi comportano elevati costi di personale e incertezze nella qualità tra i campioni.

Un’altra opzione comune per alcune applicazioni, come la pulizia CIP, è il cambio di fase controllato nel tempo. Tuttavia, è necessario tenere conto di un margine di sicurezza di diversi secondi per garantire che nessun prodotto o detergente non corretto entri nei serbatoi del prodotto. Ciò comporta costi per ogni cambio di fase, poiché molti litri di prodotto o detergente prezioso finiscono nelle acque reflue.

I misuratori di torbidità Anderson-Negele della serie ITM possono automatizzare questa fase del processo con un’elevatissima precisione di misurazione. Ciò consente di evitare sprechi di risorse dovuti a scarichi errati o tardivi e costi di personale dovuti a controlli visivi o manuali, con un conseguente risparmio economico. In molti casi pratici l’uso di un sensore di torbidità Anderson-Negele si è ammortizzato in brevissimo tempo.

Quali sono i principi di misura dei sensori di torbidità?

Fondamentalmente, i torbidimetri di Anderson-Negele sono classificati, in base al loro principio di misura, in sensori di torbidità relativa con metodo a luce retrodiffusa e sensori di torbidità a quattro fasci con registrazione dei valori misurati a luce trasmessa e a luce diffusa. Entrambi sono metodi di misura in linea, cioè analizzano i liquidi nel processo in corso. Grazie ai tempi di risposta estremamente rapidi, inferiori a 1 secondo, i processi possono essere monitorati e controllati in tempo reale.

Che cos’è la misurazione relativa della torbidità?

I principali vantaggi di questo principio di misurazione basato sul metodo della luce retrodiffusa sono l’installazione a filo del sensore nel processo e il prezzo vantaggioso. Grazie a un’ampia scelta di adattamenti al processo, l’ITM-51 può essere facilmente installato in tubazioni esistenti a partire dal DN25, in conformità alle linee guida sull’igiene riconosciute a livello internazionale, come la 3-A e la EHEDG.

Una sorgente luminosa a LED emette luce infrarossa da un diodo sulla punta del sensore nel mezzo attraverso un sistema ottico in zaffiro altamente resistente. Le particelle presenti nel fluido riflettono la luce irradiata, che viene rilevata dal diodo ricevente sulla punta del sensore (il cosiddetto metodo della luce retrodiffusa). L’elettronica calcola la torbidità relativa del mezzo in base al segnale ricevuto. Questo metodo di misura è ideale per la misurazione di fluidi con torbidità medio-alta (200…300.000 NTU).

Che cos’è la misurazione della torbidità a quattro raggi?

Con l’ITM-4, la misurazione della torbidità viene effettuata con il metodo della luce alternata a 4 fasci o con il metodo della luce trasmessa/diffusa, anche con una sorgente luminosa a LED. Il vantaggio principale di questo principio di misura è l’elevatissima sensibilità di misura. Con i suoi campi di misura da 0 a 5 NTU (0…1 EBC), vengono registrate anche le minime variazioni di torbidità e vengono emessi i risultati.

Nel sensore ad anello sono disposti due trasmettitori e due ricevitori a infrarossi, ciascuno sfalsato di 90°. I trasmettitori vengono controllati alternativamente per determinare il valore di torbidità. Se il trasmettitore 1 è attivo, il ricevitore 1 registra la luce trasmessa e il ricevitore 2 la luce diffusa a 90°. Se il trasmettitore 2 è attivo, avviene il contrario. Un valore esatto di torbidità viene determinato dai quattro valori misurati in un ciclo di misura. Poiché per ogni valore di misurazione della luce diffusa a 90° è disponibile anche un valore di riferimento della luce trasmessa, i fattori di interferenza come la sporcizia dell’ottica o l’invecchiamento dei componenti vengono compensati automaticamente. Le interferenze causate dalla presenza sporadica di solidi e bolle d’aria vengono eliminate analizzando diversi cicli di misura e un filtro regolabile. L’ITM-4 è integrato in un raccordo ad anello che può essere installato in tubi da DN25 a DN100 o da DN1“ a DN4” mediante un collegamento igienico a vite o a morsetto.

Questo metodo di misura è utilizzato anche per l’ITM-4DW. In questa variante, il materiale del sensore è appositamente adattato e approvato per l’uso con l’acqua potabile, ma è quindi meno costoso dell’opzione ITM-4, che è approvata per tutti i prodotti alimentari.

HYGIENIC BY DESIGN™: cosa significa design igienico per i sensori di torbidità?

I sensori di torbidità della serie ITM sono progettati in conformità agli standard internazionali per le attrezzature di lavorazione alimentare, come 3-A, EHEDG e FDA. Ciò include l’eliminazione dei punti morti e la facilità di pulizia. L’intero sensore, dalle parti bagnate all’alloggiamento, è realizzato con materiali di altissima qualità:

• Componenti bagnati: Acciaio inox 1.4404 (316L)
• Optik: Saphir
• Blocco ottico: PEEK (ITM-4) o PPSU (ITM-4DW)

Grazie al design estremamente robusto e durevole e, ad esempio, all’utilizzo di una sorgente luminosa a LED, i sensori sono in grado di resistere anche alle sollecitazioni meccaniche più elevate, come vibrazioni e sbalzi di pressione, che si verificano ripetutamente in molte applicazioni pratiche, e di garantire la massima precisione a lungo termine.

Quali sono gli adattamenti di processo e le opzioni di installazione disponibili per i sensori di torbidità?

Un gran numero di diversi adattamenti al processo garantisce una grande flessibilità per quanto riguarda le opzioni di installazione nei nuovi sistemi e di retrofit nei processi esistenti. Il compatto ITM-51 è montato a filo e può essere facilmente integrato nel processo mediante adattatori igienici a vite o a morsetto. Sono disponibili anche adattatori per le connessioni al processo esistenti. È disponibile anche una versione remota, che garantisce una personalizzazione ottimale in base alle condizioni locali e tecniche. Sia l’ITM-4 che l’ITM-4DW sono dotati di un sensore ad anello integrato in un raccordo. Questo può essere facilmente integrato in tubi di vari diametri nominali utilizzando connessioni igieniche a vite o a morsetto.