การตรวจสอบความหนืดแบบอินไลน์สำหรับการใช้งานการทำให้เป็นละออง
การทำให้เป็นละอองคือกระบวนการที่ใช้ในการสลายของเหลวให้เป็นหยดเล็กๆ โดยปกติจะทำ…

สารบัญ
ชีสเป็นอาหารหลักในหลายส่วนของโลก ผู้บริโภคให้ความสำคัญกับรสชาติและเนื้อสัมผัสเป็นอย่างมาก การเพิ่มความสำคัญของพื้นผิวคือลักษณะที่ซับซ้อนซึ่งโต้ตอบกับเพื่อนร่วมทีมที่มีรายละเอียดสูง: รสชาติ กลิ่นและรสชาติ ด้วยการแข่งขันที่เพิ่มขึ้น มีการเน้นที่ประสิทธิภาพการผลิตและคุณภาพของผลิตภัณฑ์มากขึ้น การใช้การควบคุมกระบวนการเพื่อให้บรรลุเป้าหมายเหล่านี้เป็นสากล ส่งผลให้เกิดประโยชน์ เช่น คุณภาพของผลิตภัณฑ์ที่ดีขึ้น ของเสียลดลง ลดต้นทุนวัสดุและพลังงาน เพิ่มประสิทธิภาพในการประมวลผล เวลาและความยืดหยุ่นของกระบวนการที่มากขึ้น
การทำชีสเป็นขั้นตอนที่มีมาตรฐานสูงในระหว่างที่นมจะถูกแปลงเป็นชีสประเภทต่างๆ ผ่านการทำให้โปรตีนเคซีนไม่เสถียรด้วยเอนไซม์ให้กลายเป็นเต้าหู้ อย่างไรก็ตาม ขนาดของกระบวนการนี้แตกต่างกันไปในแต่ละผู้ผลิต ชีสสามารถผลิตได้ในโรงงานโคนมเชิงพาณิชย์ขนาดใหญ่ในถังที่เต็มห้องทั้งห้อง ประดิษฐ์ขึ้นอย่างมีศิลปะในถังขนาดเล็กของช่างฝีมือ หรือทำในหม้อขนาดใหญ่ในโรงรถที่อยู่อาศัย โดยไม่คำนึงถึงขนาด การกำหนดเวลาตัดที่แม่นยำมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อทั้งคุณภาพและปริมาณของชีสที่ผลิต
ในการแปรรูปอาหารไดอารี่ คุณภาพของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายขึ้นอยู่กับวัตถุดิบที่ใช้ ประเภทและลักษณะของส่วนผสมที่ใช้ และวิธีการแปรรูปและเทคโนโลยีที่ใช้เป็นอย่างมาก วัตถุดิบอาจแตกต่างกันไปเนื่องจากความผันผวนตามฤดูกาล (เช่นเดียวกับนม) มีข้อดีเฉพาะในการใช้เซ็นเซอร์ที่กำหนดสถานะไดนามิกของกระบวนการออนไลน์และแบบเรียลไทม์

รูปที่ 1: เครื่องตกตะกอนทรงกระบอกสำหรับกระบวนการผลิตนมเปรี้ยว (ที่มา – GEA)
ชีสถูกกำหนดให้เป็นผลิตภัณฑ์สดหรือสุกที่ได้จากการแข็งตัวของนมและการแยกเฟสของเหลวและของแข็งที่ประกอบขึ้นเป็นก้อนนมที่เรียกว่าเวย์และนมเปรี้ยวตามลำดับ นมเปรี้ยวจะถูกแปรรูปเป็นชีสต่อไป การก่อตัวของเจลนมและการตัดเจลเป็นเมล็ดเต้าหู้เพื่อให้สามารถแยกเวย์ได้เป็นสองหน่วยหลักในการทำชีส ขั้นตอนแรกของการเกิดเจลประกอบด้วยการไม่เสถียรของคอลลอยด์เคซีน ไมเซลล์ เนื่องจากการดัดแปลงทางเคมีของชั้นป้องกันขนเค-เคซีนโดยสารจับตัวเป็นก้อน ขั้นตอนที่สองประกอบด้วยการรวมตัวของเคซีนไมเซลล์ที่ไม่เสถียรเพื่อสร้างเครือข่ายเจล การเชื่อมโยงข้ามเพิ่มเติมของเคซีนไมเซลล์ส่งผลให้เกิดการพัฒนาของเจลที่แน่น
สำหรับชีสส่วนใหญ่ การแยกเวย์และนมเปรี้ยวไม่ได้เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ และจำเป็นต้องตัดเจลเป็นก้อนเล็กๆ (เมล็ดเต้าหู้) การดำเนินการนี้จะเพิ่มอัตราส่วนของพื้นผิวเจล/ปริมาตร ทำให้เวย์หลุดออกไปในขณะที่ธัญพืชนมเปรี้ยวหดตัว
อัตราการคงตัวของนมที่เป็นของแข็งในนมเปรี้ยวนั้นขึ้นอยู่กับความแน่นของการตัดของเจล อัตราการเก็บรักษาของแข็งหรือ "อัตราผลตอบแทนจากภาษีมูลค่าเพิ่ม" ซึ่งตรงกันข้ามกับผลผลิตของชีสโดยรวม จะวัดประสิทธิภาพของขั้นตอนการจับตัวเป็นก้อนโดยเฉพาะ และแสดงถึงประสิทธิภาพของขั้นตอนการจับตัวเป็นก้อนและขั้นตอนการตัดเจลเพื่อเปลี่ยนนมเป็นเต้าหู้ชีส
การตรวจติดตามการแข็งตัวของเลือด
กระบวนการจับตัวเป็นก้อนของนม โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระหว่างการผลิตชีส ได้รับความสนใจอย่างมาก การประเมินความแข็งตัวของก้อนนมแบบเรียลไทม์และการคาดการณ์เวลาในการตัดชีสมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการควบคุมการจับตัวเป็นก้อนของนมในระหว่างการผลิตชีส การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของนมและสภาวะการจับตัวเป็นก้อนส่งผลกระทบอย่างมากต่อความแข็งของก้อนนม และด้วยเหตุนี้จึงส่งผลต่อเวลาในการตัดชีสด้วย
โรงงานขนาดเล็กมักมีตารางการผลิตที่ยืดหยุ่นกว่า ซึ่งช่วยเพิ่มความผันแปรของระยะเวลาในกระบวนการจับตัวเป็นก้อน ในทางกลับกัน โรงงานขนาดใหญ่มีการใช้ระบบอัตโนมัติอย่างมาก และแผนการผลิตถูกตั้งโปรแกรมไว้อย่างสมบูรณ์แบบ ซึ่งมักจะป้องกันการปรับเปลี่ยนเวลาตัด พวกเขาจึงใช้วิธีการกำหนดมาตรฐานนมเพื่อควบคุม แต่โชคร้ายที่ยังมีความเสี่ยงอยู่เสมอที่จะเกิดการเปลี่ยนแปลงในสภาวะการประมวลผลและข้อผิดพลาดจากมนุษย์ ซึ่งอาจส่งผลให้เกิดการสูญเสียทางเศรษฐกิจอย่างมากอันเป็นผลมาจากลำดับการผลิตขนาดใหญ่
เซ็นเซอร์อินไลน์ที่คอยตรวจสอบวิวัฒนาการของการแข็งตัวและความแข็งของนมเปรี้ยวสามารถให้ข้อมูลแบบเรียลไทม์ที่ช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถดำเนินมาตรการที่เหมาะสมเพื่อลดการสูญเสียไขมันและเนื้อละเอียดให้เหลือน้อยที่สุด
'cut time' คืออะไรและเหตุใดเวลาในการตัดจึงสำคัญ?
ในการทำชีส ต้องตัด coagulum เมื่อแข็งตัวพอที่จะสร้างอนุภาคที่ไม่ต่อเนื่อง ซึ่งจะขับหางนมออกมาโดยไม่แตกเป็นเสี่ยง ด้วยเหตุผลนี้ ช่วงเวลาของการตัดเต้าหู้จึงเกิดขึ้นช้ากว่าจุดที่เกิดเจล นี่แสดงถึงความจำเป็นในการวัดความแน่นของเจลในขณะที่ก่อตัวและจนถึงจุดที่พร้อมที่จะประสานกัน
กระบวนการจับตัวเป็นก้อนจะสมบูรณ์เมื่อโปรตีนที่รวมตัวกันจับตัวเป็นก้อนกลายเป็นเจลที่แข็งตัว จุดนี้เรียกว่า "เวลาตัด" หรือขั้นตอนที่ต้องตัดเจลเพื่อแยกส่วนที่เป็นก้อนนมออกจากส่วนที่เป็นเวย์เหลว เมื่อเจลถูกตัดแล้ว เจลจะเกิดกระบวนการแยกตัว (syneresis) ซึ่งเป็นกระบวนการที่เจลขับไล่โปรตีนเวย์เหลวออกมา เมื่อกระบวนการแยกตัวเสร็จสมบูรณ์ ผลิตภัณฑ์สุดท้ายคืออนุภาคของก้อนนมที่แขวนลอยอยู่ในเวย์เหลว
การเลือกเวลาในการตัด (CT) ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติการไหลและโครงสร้างจุลภาคของเจล เช่น ความแน่นของก้อนเลือดและความสามารถในการจัดเรียงตัวใหม่ ซึ่งจะขึ้นอยู่กับปัจจัยการแข็งตัวของเลือด องค์ประกอบของนม และการเตรียมน้ำนมก่อน
ด้วยเหตุนี้ การเลือกความเร็วในการตัดและการกวนจึงส่งผลกระทบอย่างมากต่อความชื้น ปริมาณผลผลิต และคุณภาพของชีส รวมถึงการสูญเสียไขมันในเวย์ ความเร็วในการตัดและการกวนยังส่งผลกระทบอย่างมากต่อขนาดอนุภาคของก้อนนมเปรี้ยวและ/หรือการสูญเสียไขมันไปยังเวย์ในระหว่างการระบายน้ำ หากใช้ความเร็วในการตัดและการกวนคงที่ การตัดเจลเร็วเกินไปจะเพิ่มแรงกระแทกเชิงกลของการตัดและการกวนต่อเม็ดนมเปรี้ยว ซึ่งจะเพิ่มขนาดของก้อนนมเปรี้ยวละเอียดและการสูญเสียไขมันในเวย์ ส่งผลให้ปริมาณผลผลิตชีสลดลง
ในทางตรงกันข้าม การชะลอการตัด (CT) มักจะส่งผลตรงกันข้ามต่อปริมาณผลผลิตชีส แต่การชะลอการตัดมากเกินไปก็ทำให้เจลแข็งเกินไป ไม่สามารถยุบตัวได้ ซึ่งจะเพิ่มปริมาณความชื้นในเคิร์ด ปริมาณความชื้นที่มากเกินไปทำให้ปริมาณผลผลิตเพิ่มขึ้นอย่าง "ไม่จริง" และอาจเปลี่ยนแปลงกระบวนการบ่ม ทำให้คุณภาพของชีสลดลง ผลกระทบทางเศรษฐกิจในแง่ของผลผลิตและคุณภาพของการเลือก CT ที่มีข้อบกพร่องยังไม่มีการรายงานอย่างละเอียดถี่ถ้วน

รูปที่ 2: วิธีการทำนายเวลาในการตัดในกระบวนการผลิตชีส, M Castillo (2006)
ไม่ว่าขนาดและประเภทของชีสจะเป็นอย่างไร ขั้นตอนการตัดเจลนมเป็นขั้นตอนที่ควบคุมได้ยากที่สุดในกระบวนการผลิตชีส และผลผลิตชีสโดยรวมส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับขั้นตอนที่สำคัญนี้ ผู้ผลิตชีสต้องการเครื่องมือที่สามารถวัดความแข็งของนมที่กำลังจับตัวเป็นก้อนได้อย่างแม่นยำและแบบเรียลไทม์ เพื่อตัดสินใจได้อย่างถูกต้องในเวลาที่เหมาะสม เทคนิคในยุคแรกๆ เกี่ยวข้องกับการใช้ลูกสูบหรือไดอะแฟรมที่เคลื่อนที่ ซึ่งตรวจจับความต้านทานของก้อนนมต่อการเคลื่อนที่ อย่างไรก็ตาม เทคนิคเหล่านี้มีข้อเสียคือ การเคลื่อนที่มักจะรบกวนเจลที่กำลังก่อตัวและรบกวนการวัดความยืดหยุ่นของเจล แม้ว่าอุปกรณ์ดังกล่าวจะพิสูจน์แล้วว่ามีประโยชน์อย่างมากสำหรับการวิจัยเกี่ยวกับการผลิตชีส แต่การใช้งานก็จำกัดอยู่เฉพาะในห้องปฏิบัติการเนื่องจากขนาด ความยากลำบากในการรวมเข้ากับระบบ และการรบกวนในถังหมักชีส
ในทางปฏิบัติ โดยทั่วไปแล้วจะตัดเจลหลังจากเวลาปฏิกิริยาที่กำหนดไว้ผ่านไปแล้ว หรือตามดุลยพินิจของผู้ปฏิบัติงานโดยพิจารณาจากลักษณะเนื้อสัมผัสและคุณสมบัติของเจลที่มองเห็นได้ นี่เป็นวิธีการที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย แต่ความน่าเชื่อถือเป็นที่น่าสงสัย เนื่องจากมีหลายปัจจัยที่อาจเปลี่ยนแปลงความแน่นของก้อนนมและโครงสร้างจุลภาคของเจล ทำให้เวลาในการตัดที่เหมาะสมแตกต่างกันไป
ผู้ผลิตชีสจำนวนมากใช้วิธีการคลำด้วยนิ้ว ซึ่งเป็นเทคนิคที่มีข้อเสียที่ทราบกันดีอยู่แล้ว เช่น ไม่สามารถทำการทดสอบได้แบบเรียลไทม์ และขาดแคลนผู้ผลิตชีสที่มีประสบการณ์ นอกจากนี้ยังเป็นวิธีการที่ขึ้นอยู่กับดุลพินิจส่วนบุคคลและไม่สามารถวัดปริมาณได้ อย่างไรก็ตาม วิธีการข้างต้นเปิดโอกาสให้เกิดความแปรปรวนได้มาก ขึ้นอยู่กับการตัดสินใจของผู้ทดสอบ เมื่ออุตสาหกรรมนมเริ่มเติบโตและการผลิตชีสเริ่มดำเนินการในโรงงานผลิตขนาดใหญ่ขึ้น จึงเห็นได้ชัดว่าควรพัฒนาวิธีการทางวิทยาศาสตร์และมาตรฐานที่แม่นยำยิ่งขึ้นสำหรับการกำหนดเวลาการตัดชีส
อีกวิธีหนึ่งที่เป็นไปได้คือการตัดก้อนนมโดยอาศัยการตรวจสอบเชิงประจักษ์ ผู้ผลิตชีสสามารถเลือกเวลาในการตัดได้อย่างสม่ำเสมออย่างน่าทึ่งโดยอาศัยประสบการณ์ แต่แน่นอนว่าวิธีการตรวจสอบเชิงประจักษ์เพียงอย่างเดียวไม่สามารถปรับให้เหมาะสมที่สุดได้
ระบบตรวจวัดแบบไม่ทำลายส่วนใหญ่จะวัดการเปลี่ยนแปลงของค่าการนำไฟฟ้าของสมบัติทางกายภาพบางอย่าง เช่น กระแสไฟฟ้า ความร้อน คลื่นอัลตราซาวนด์ หรือรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า ค่าการนำไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้น 0.5–1% ในระหว่างการจับตัวเป็นก้อนของนม แต่เทคนิคการตรวจสอบนี้มีข้อจำกัดที่สำคัญบางประการ เช่น ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของค่าการนำไฟฟ้าที่สูง และความเป็นไปได้ที่จะเกิดการรบกวนระหว่างอิเล็กโทรไลต์ในนมดั้งเดิมกับการวัด เซ็นเซอร์วัดค่าการนำความร้อนจะตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของการถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อนจาก "ลวดร้อน" ไปยังนมโดยรอบ ซึ่งเกิดจากการเปลี่ยนแปลงความหนืดในระหว่างการจับตัวเป็นก้อน
เซ็นเซอร์ลวดร้อนได้รับการพิสูจน์แล้วว่าสามารถวัดจุดการเกิดเจลได้อย่างแม่นยำมาก แต่ไม่แม่นยำนักในการทำนายจุดตัดของก้อนนม เนื่องจากความหนืดเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วระหว่างจุดเริ่มต้นของการรวมตัวและจุดเริ่มต้นของการจับตัวเป็นก้อนที่มองเห็นได้ ทำให้เซ็นเซอร์ลวดร้อนไม่เหมาะสมนักสำหรับการวัดความแข็งของเจล เซ็นเซอร์ลวดร้อนไม่เหมาะกับสภาพแวดล้อมที่มีโปรตีนแปรผัน เนื่องจากโปรตีนมีผลอย่างมากต่ออัตราการแข็งตัวของก้อนนม แต่มีผลเพียงเล็กน้อยต่อเวลาที่เจลเริ่มก่อตัว ซึ่งเป็นสิ่งที่เซ็นเซอร์ลวดร้อนวัดได้
การขาดการจำแนกลักษณะด้วย CT ที่เข้มงวดและการเปลี่ยนแปลงปริมาณโปรตีนในนมตามปกติ กำลังบีบบังคับให้โรงงานผลิตชีสสมัยใหม่ต้องกำหนดมาตรฐานปริมาณโปรตีนในนม เพื่อควบคุมการแข็งตัวของเจล การแข็งตัวของเนื้อนม การเกิดการแข็งตัวของเนื้อนม ผลผลิตชีส และคุณภาพของผลิตภัณฑ์ ตลอดระยะเวลากว่าเจ็ดทศวรรษที่ผ่านมา มีการเสนอเทคนิคต่างๆ มากมายเพื่อติดตามการแข็งตัวของนมและการแข็งตัวของเนื้อนม ซึ่งแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าข้อกำหนดทางอุตสาหกรรมสำหรับการคัดเลือก CT ยังไม่สามารถตอบสนองได้อย่างเต็มที่ด้วยวิธีการแบบดั้งเดิม
การปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคแสงกับอนุภาคของสสาร ซึ่งหลังจากนั้นอนุภาคแสงอาจเปลี่ยนทิศทางหรือประสบกับการสูญเสียหรือได้รับพลังงานบางส่วน เรียกว่า “การกระเจิงของแสง” ความเข้มของการกระเจิงนี้สามารถแตกต่างกันไปตามวัสดุที่แสงมีปฏิสัมพันธ์ด้วย ดังนั้นการตีความการกระเจิงของแสงจึงมีแอปพลิเคชันมากมาย หนึ่งในแอปพลิเคชันดังกล่าวคือในกระบวนการผลิตชีส เนื่องจากมีการพัฒนาวิธีการทางแสงหลายวิธีที่ประสบความสำเร็จในการตรวจสอบการจับตัวเป็นก้อนและทำนายเวลาในการตัดชีสบางชนิด แสงจะกระเจิงไปในทุกทิศทางจากไมเซลล์ ดังนั้นโปรตีนจึงดูดซับแสงได้น้อยมาก
ในกรณีของการตรวจสอบการจับตัวเป็นก้อนหรือการทำนายเวลาตัดโดยใช้การกระเจิงของแสง มีปัจจัยหลายอย่างเข้ามาเกี่ยวข้อง ประการแรก ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น แสงจะกระเจิงจากไมเซลล์ในนมไปในทุกทิศทาง อย่างไรก็ตาม ในกระบวนการผลิตชีส หลังจากเติมเอนไซม์แล้ว ไมเซลล์จะเริ่มเสียสภาพและรวมตัวกัน การกระเจิงของแสงจากไมเซลล์ที่เสียสภาพแล้วจะมีความเข้มข้นมากกว่ามาก ดังนั้น คุณสมบัติของการปฏิสัมพันธ์ของแสงนี้จึงสามารถนำมาใช้ในการวัดความแน่นของก้อนนมได้
เนื่องจากเวลาในการตัดถูกเลือกโดยอิงจากแบบจำลอง จึงมักมีความคลาดเคลื่อนระหว่างเวลาในการตัดจริงกับเวลาที่คาดการณ์ไว้เสมอ นอกจากนี้ การเปลี่ยนแปลงส่วนประกอบและวัตถุดิบ อาจจำเป็นต้องสร้างแบบจำลองใหม่ที่เหมาะสมกว่าเพื่อให้สามารถคาดการณ์ได้อย่างน่าเชื่อถือ เนื่องจากวิธีการนี้ไม่ใช่วิธีโดยตรง
จำเป็นต้องสร้างความสัมพันธ์ระหว่างพารามิเตอร์จากโปรไฟล์การสะท้อนแสงแบบกระจายและเวลาตัด เพื่อพัฒนาอัลกอริทึมสำหรับการทำนายเวลาตัด วิธีการทางอ้อมย่อมมีข้อผิดพลาดในการวัดอยู่เสมอ
อิทธิพลที่ใหญ่ที่สุดในกระบวนการผลิตชีสคือลักษณะของนมที่ใช้ในกระบวนการผลิต โปรตีนนมมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อคุณภาพของชีส โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ผลลัพธ์ที่ได้จะขึ้นอยู่กับโครงสร้างและปฏิกิริยาของโปรตีนเหล่านี้เป็นอย่างมาก การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของนมสามารถส่งผลต่อรสชาติและเนื้อสัมผัสของชีสได้หลายวิธี ด้วยเหตุนี้ องค์ประกอบของนมในกระบวนการผลิตชีสจึงได้รับมาตรฐานสูงเพื่อให้ได้อัตราส่วนไขมันต่อโปรตีนที่สม่ำเสมอขึ้นอยู่กับชนิดของนมที่ต้องการ
ผลกระทบของฤดูกาลของนมถูกรบกวนโดยตัวแปรอื่นๆ ที่ไม่สามารถควบคุมได้ (การอบชุบด้วยความร้อน อุณหภูมิ ค่าความเป็นกรด-ด่าง และชนิดของน้ำนม) สิ่งนี้แสดงมูลค่าของการวัดแบบออนไลน์ เนื่องจากไม่สามารถคาดการณ์ความแน่นของเต้าหู้ในสถานการณ์การทำชีสเชิงพาณิชย์จากการวัดแบบออฟไลน์ได้ เนื่องจากผลกระทบเชิงโต้ตอบของตัวแปรจำนวนมาก
การวัดกระบวนการแบบอินไลน์สำหรับการผลิตอย่างต่อเนื่องเพื่อเพิ่มผลผลิต ความปลอดภัย และผลผลิต
เนื่องจากการผลิตชีสมีการใช้เครื่องจักรมากขึ้น และปัญหาด้านความปลอดภัยของอาหารก็มีความสำคัญมากขึ้น โรงงานชีสเชิงพาณิชย์จึงเริ่มดำเนินการกับถังแบบปิดหลายชุด โดยที่ผู้ผลิตชีสจะประเมินความแรงของเจลด้วยตนเองน้อยลง ขนาดของการดำเนินงานของโรงงานสมัยใหม่ ประกอบกับความต้องการในการควบคุมคุณภาพที่เพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ ได้นำไปสู่ความสนใจในระบบที่ติดตามการก่อตัวของเคิร์ดทางออนไลน์ นอกจากนี้ การทำงานพร้อมกันของชุดถังชีสต้องใช้วงจรตามเวลาโดยมีการเติมและเทถังทั้งหมดตามลำดับเพื่อช่วยให้น้ำนมไหลออกจากโรงงานที่รับ/พาสเจอร์ไรส์ได้อย่างต่อเนื่อง ดังนั้นอุปกรณ์ออนไลน์สำหรับการวัดการก่อตัวของเคิร์ดจึงเป็นที่ต้องการอย่างมาก แต่จะต้องไม่รบกวนและทำความสะอาดได้ เหตุผลหลักสองประการที่สามารถทำให้การวัดค่าในกระบวนการอินไลน์มีค่าอย่างยิ่ง:
ภาพที่ 3: ถังหมักชีสอุตสาหกรรม (ที่มา – TetraPak)
เครื่องวัดความหนืดแบบอินไลน์สำหรับเวลาในการตัด
กระบวนการผลิตทั่วไปที่เกี่ยวข้องกับการแปรรูปผลิตภัณฑ์นม เช่น วัฏจักรความร้อนและการทำงานเชิงกล (การกวน การกรอง การนวด การอัด ฯลฯ) สามารถเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางรีโอโลยีได้อย่างมาก และส่งผลต่อลักษณะของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย ในการควบคุมกระบวนการผลิต จำเป็นต้องระบุและวัดคุณภาพหรือพารามิเตอร์ที่บ่งบอกถึงสถานะปัจจุบันของกระบวนการก่อน ความหนืดเป็นคุณสมบัติทางกายภาพที่สำคัญของนมที่กำลังจับตัวเป็นก้อน ซึ่งช่วยให้เข้าใจอย่างลึกซึ้งถึงสิ่งที่เกิดขึ้นในระดับโมเลกุล ซึ่งมักจะบ่งบอกถึงสถานะของกระบวนการได้เป็นอย่างดี ไม่ว่าจะพิจารณาเพียงอย่างเดียวหรือร่วมกับคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีอื่นๆ
เมื่อเปรียบเทียบกับการวัดแบบออนไลน์อื่นๆ เช่น วิธีการใช้ลวดความร้อนและวิธีการใช้แสง การวัดความหนืดเป็นวิธีการโดยตรง ไม่จำเป็นต้องพึ่งพาแบบจำลองการคาดการณ์หรือการประมาณค่า เครื่องวัดความหนืดแบบติดตั้งในสายการผลิตมีขนาดกะทัดรัด ติดตั้งง่าย สอดคล้องกับมาตรฐานด้านสุขอนามัย และสามารถทำงานร่วมกับระบบ PLC ในอุตสาหกรรมได้อย่างง่ายดาย ซึ่งให้คุณค่าอย่างมากแก่ผู้ผลิตผลิตภัณฑ์นมในการกำหนดเวลาการตัดชีสได้อย่างแม่นยำ
มากกว่าการลดเวลาในการผลิตชีส
ชีสที่ผลิตขึ้นต้องมีคุณภาพสูงสม่ำเสมอตามข้อกำหนดที่เข้มงวด โดยใช้วัตถุดิบที่อาจมีองค์ประกอบหรือคุณสมบัติทางกายภาพแตกต่างกัน ผู้บริโภคคาดหวังว่าผลิตภัณฑ์จะมีเนื้อสัมผัสที่เหมาะสมและสม่ำเสมอ ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่ได้รับผลกระทบจากความหนืด
โดยสรุป การวัดและควบคุมความหนืดแบบเรียลไทม์สามารถเป็นวิธีการควบคุมกระบวนการผลิตชีสที่มีประสิทธิภาพและเป็นประโยชน์อย่างยิ่งในหลายๆ ด้าน ดังต่อไปนี้:
ด้วยเหตุผลเหล่านี้การวัดความหนืดที่ได้จากเครื่องวัดความหนืดแบบอินไลน์สามารถให้มาตรฐานการควบคุมคุณภาพที่ดีเยี่ยมและรับประกันคุณภาพของกระบวนการและผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย
วิศวกรและผู้ปฏิบัติงานในโรงงานแปรรูปผลิตภัณฑ์นมตระหนักถึงความจำเป็นในการวัดความหนืดและดำเนินการแก้ไขที่เหมาะสมเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีคุณภาพสูงและคุณสมบัติทางรีโอโลยีที่สม่ำเสมอ อย่างไรก็ตาม การวัดค่าเหล่านี้เป็นสิ่งที่ท้าทายสำหรับพวกเขามาหลายปีแล้ว
ตัวอย่างการจับแบบออฟไลน์นั้นไม่น่าเชื่อถือและไม่เหมาะสำหรับอุตสาหกรรมนม
การตรวจสอบความหนืดของของเหลวในกระบวนการผลิตมักหมายถึงการเก็บตัวอย่างของเหลวจากถังหรือท่อส่ง แล้วนำตัวอย่างไปที่ห้องปฏิบัติการเพื่อวัดคุณสมบัติทางรีโอโลยีด้วยเครื่องวัดความหนืดหรือรีโอเมเตอร์ในห้องปฏิบัติการ จากผลการวัด ผู้ควบคุมกระบวนการจะต้องได้รับแจ้งว่าของเหลวมีความหนืดตามที่ต้องการหรือไม่ หรือหากจำเป็นต้องดำเนินการเพิ่มเติม ก็จะต้องทำการวัดใหม่หลังจากแก้ไขแล้ว ระบบนี้เรียกว่าการควบคุมแบบออฟไลน์หรือแบบแมนนวล ซึ่งมีข้อเสียที่เห็นได้ชัดหลายประการ คือ ใช้เวลานานและมักไม่แม่นยำ แม้แต่กับผู้ปฏิบัติงานที่มีประสบการณ์ ส่วนใหญ่แล้ว ผลลัพธ์มักจะมาช้าเกินไปที่จะช่วยแก้ไขปัญหาในล็อตการผลิตนั้นได้
อีกทางเลือกหนึ่งคือการใช้เครื่องวัดความหนืดแบบติดตั้งในสายการผลิต ซึ่งจะตรวจสอบความหนืดของของเหลวในกระบวนการอย่างต่อเนื่องตลอดกระบวนการ เครื่องมือนี้จะให้สัญญาณเอาต์พุต ซึ่งหากแสดงผลออกมา จะให้ข้อมูลที่จำเป็นแก่ผู้ปฏิบัติงานในการควบคุมกระบวนการ หรืออีกทางเลือกหนึ่งคือ การเชื่อมต่อเอาต์พุตของเครื่องวัดความหนืดเข้ากับ PLC (Programmable Logic Controller) / DCS (Digital Control System) เพื่อควบคุมกระบวนการโดยอัตโนมัติ
ปัญหาเกี่ยวกับ Viscometers แบบเดิม สำหรับการติดตั้งแบบอินไลน์
เครื่องวัดความหนืดแบบดั้งเดิมมักประสบปัญหาเกี่ยวกับการไหลของของเหลวในท่อส่งและระบบผสมในถัง โดยทั่วไปแล้ว เครื่องวัดความหนืดจะไม่ทำงานอย่างถูกต้องในสภาวะการไหลแบบปั่นป่วน เครื่องมือแบบหมุนจะทำงานได้ถึงอัตราการไหลสูงสุดระดับหนึ่งเท่านั้น สำหรับเครื่องวัดความหนืดแบบวัดความดันตก ต้องควบคุมการไหล ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการไหลสามารถหลีกเลี่ยงได้โดยการติดตั้งเครื่องวัดความหนืดแบบออนไลน์และปรับสภาพการไหลของตัวอย่างให้เหมาะสมกับเครื่องมือ เวลาตอบสนองของเครื่องมืออาจเกี่ยวข้องกับสภาวะการไหล เนื่องจากอัตราการเปลี่ยนตัวอย่างที่เพียงพอเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการควบคุมที่มีประสิทธิภาพ ในกรณีของการติดตั้งในถัง ควรวางเครื่องมือในตำแหน่งที่ของเหลวที่อยู่ติดกันแสดงถึงสถานะโดยรวมของของเหลวในกระบวนการ และหลีกเลี่ยง "พื้นที่อับ" เครื่องมือที่ใช้ในสภาพแวดล้อมของกระบวนการต้องมีความแข็งแรงทนทานและสามารถทนต่อวัสดุที่กัดกร่อนได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระหว่างการทำความสะอาด
ในกระบวนการผลิตอาหารแบบต่อเนื่อง เช่น การผลิตชีส การตรวจวัดแบบเรียลไทม์และแบบต่อเนื่องมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการควบคุมกระบวนการอย่างแม่นยำ การวัดสภาวะกระบวนการอย่างต่อเนื่องช่วยให้ผู้ผลิตสามารถเพิ่มประสิทธิภาพ ปรับปรุงความสม่ำเสมอของผลิตภัณฑ์ และลดของเสียได้
เพื่อให้มีประสิทธิภาพในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมเหล่านี้ เซ็นเซอร์ต้องสามารถทำงานร่วมกับระบบควบคุมได้อย่างราบรื่น ให้การวัดที่เสถียรภายใต้สภาวะการไหลและสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลง และรักษาการทำงานที่ถูกสุขอนามัยและเชื่อถือได้ตลอดเวลาและอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลง
Rheonicsเซ็นเซอร์แบบอินไลน์ได้รับการออกแบบมาเพื่อตอบสนองความต้องการเหล่านี้ ช่วยให้สามารถเพิ่มระดับการทำงานอัตโนมัติและสนับสนุนการเปลี่ยนแปลงทางดิจิทัลในการผลิตนม ด้วยข้อมูลกระบวนการที่เชื่อถือได้ วิศวกรโรงงานสามารถนำการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์มาใช้ ปรับปรุงประสิทธิภาพการดำเนินงาน และรับประกันคุณภาพ ผลผลิต และประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ที่สม่ำเสมอ
ในกระบวนการผลิตชีส ความหนืดมีความสัมพันธ์โดยตรงกับความแน่นของเนื้อชีส Rheonics เซ็นเซอร์ SRV และ SRD ช่วยให้สามารถตรวจสอบการพัฒนาความแน่นของเนื้อแป้งในระหว่างการจับตัวเป็นก้อนได้แบบเรียลไทม์ ทำให้สามารถตรวจจับจุดตัดที่เหมาะสมได้อย่างแม่นยำ และช่วยเพิ่มผลผลิตและความสม่ำเสมอโดยรวม
Rheonics เซ็นเซอร์เหล่านี้ใช้เทคโนโลยี Balanced Torsional Resonator (BTR) ที่ได้รับการจดสิทธิบัตร ซึ่งมีข้อดีหลายประการ:
คุณสมบัติเหล่านี้ส่งผลให้ได้การวัดที่มีความน่าเชื่อถือสูงและต้นทุนการดำเนินงานตลอดอายุการใช้งานต่ำมาก
ทั้งหมด Rheonics หัววัด Type-SR ได้รับการออกแบบด้วยโครงสร้างที่ถูกสุขอนามัย ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานด้านสุขอนามัย มีใบรับรองมาตรฐานต่างๆ เช่น 3-A และ EHEDG ให้บริการตามความจำเป็น สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติม โปรดเยี่ยมชม Rheonics การติดตั้งที่ถูกสุขอนามัยและสุขอนามัย.

รูปที่ 4: ใบรับรองด้านสุขอนามัยที่มีให้เลือกสำหรับ Rheonics เซนเซอร์
Rheonics CoaguTrack RPS เป็นโซลูชันที่ครบวงจรสำหรับการตรวจสอบกระบวนการจับตัวเป็นก้อนและการเปลี่ยนแปลงความแน่นของเนื้อปูน ระบบนี้ผสานรวมเซ็นเซอร์แบบอินไลน์เข้ากับซอฟต์แวร์อุตสาหกรรมและการควบคุมเพื่อติดตาม:
ระบบจะส่งสัญญาณจุดตัดที่เหมาะสมที่สุดโดยอัตโนมัติตามพารามิเตอร์สูตรที่กำหนดไว้ล่วงหน้า ซึ่งช่วยให้คงปริมาณของแข็งในนมได้สูงสุดและได้คุณภาพผลิตภัณฑ์ที่สม่ำเสมอ
CoaguTrack สามารถบูรณาการเข้ากับระบบอัตโนมัติของโรงงานได้โดยตรง หรือควบคุมผ่านแผงควบคุมในพื้นที่ ทำให้สามารถทำงานได้ทั้งแบบอัตโนมัติและโดยมีผู้ควบคุมดูแล

รูปที่ 5: ภาพรวมของ Rheonics RPS CoaguTrack นำไปใช้ในกระบวนการผลิตชีส
Rheonics โดยทั่วไปแล้ว เซ็นเซอร์จะถูกติดตั้งโดยตรงในถังหมักชีสเพื่อตรวจสอบแบบเรียลไทม์ การติดตั้งแบบอินไลน์นี้ช่วยขจัดความจำเป็นในการใช้ระบบบายพาส และรับประกันการวัดที่เสถียรและแม่นยำ ไม่ว่าสภาวะการไหลหรือการสั่นสะเทือนจะเป็นอย่างไรก็ตาม
สำหรับการตรวจสอบการจับตัวเป็นก้อนของชีส Rheonics หัววัดเซ็นเซอร์ SRV และ SRD ติดตั้งโดยตรงในถังหมักชีสเพื่อวัดความหนืด (ความแน่น) และความหนาแน่นแบบเรียลไทม์ ไม่จำเป็นต้องใช้ท่อบายพาส: สามารถจุ่มเซ็นเซอร์ลงในท่อได้โดยตรง อัตราการไหลและการสั่นสะเทือนไม่มีผลต่อความเสถียรและความแม่นยำในการวัด ปรับปรุงประสิทธิภาพการผสมให้เหมาะสมที่สุดโดยการทดสอบของเหลวซ้ำๆ อย่างต่อเนื่องและสม่ำเสมอ
ขอแนะนำหัววัดแบบต่างๆ ต่อไปนี้สำหรับการใช้งานนี้ หัววัดเหล่านี้ได้รับการรับรองมาตรฐาน 3-A และ EHEDG สำหรับการติดตั้งที่ถูกสุขอนามัยอย่างสมบูรณ์ โปรดปฏิบัติตามขั้นตอนต่อไปนี้ คู่มือ EHEDG และข้อเสนอแนะที่ระบุไว้ด้านล่างนี้
รุ่น X1-12G: การเชื่อมต่อแบบเกลียว G1/2” เหมาะสำหรับการติดตั้งแบบเรียบสนิทโดยมีพื้นที่อับน้อยที่สุดหรือไม่มีเลย แนะนำให้ใช้ร่วมกับอุปกรณ์เสริม HAW-12G-OTK และ PLG-12G ซึ่งเป็นตัวเชื่อมต่อและปลั๊กอุดตามลำดับ ข้อดีของโซลูชันนี้คือการกำจัดพื้นที่อับ เนื่องจากทำให้การติดตั้งเรียบสนิท

รูปที่ 6: เครื่องวัดความหนาแน่นและความหนืดแบบอินไลน์ SRV และ SRD X1-12G เกลียว G1/2″
รูปที่ 7: เครื่องวัดความหนาแน่นและความหนืดแบบอินไลน์ SRV และ SRD X3-15T Tri-Clamp 1.5 "
ตัวเลือกเพิ่มเติม: มีหน้าแปลน Varinline และข้อต่อกระบวนการที่ถูกสุขอนามัยอื่นๆ ให้เลือกใช้ นอกจากนี้ยังมีหัววัดแบบสอดยาว (รุ่น X5) ให้เลือกอีกด้วย
เพื่อให้ได้การวัดที่แม่นยำ เซ็นเซอร์ SRV และ SRD ทั้งสองตัวต้องมีคุณสมบัติดังนี้:

8 รูป: Rheonics พื้นที่การตรวจจับ SRV และ SRD
สำหรับติดตั้งในถังหมักชีส Rheonics ต้องเสียบหัววัดให้ลึกพอที่บริเวณรับรู้จะจุ่มอยู่ในของเหลวที่ต้องการวัด โดยทั่วไปจะทำได้โดยการเชื่อมพอร์ต สำหรับการใช้งานที่ต้องการสุขอนามัยที่ดี Rheonics นำเสนออุปกรณ์เสริม Weldolet สำหรับ G 1/2” และ Tri-Clamp การเชื่อมต่อกระบวนการ ตัวเชื่อมต่อแบบเชื่อมเหล่านี้มีความสูงที่สั้นลง ซึ่งช่วยลดหรือขจัดพื้นที่อับในการติดตั้งได้อย่างสมบูรณ์

9 รูป: Rheonics SRV-X1-12G ติดตั้งที่ก้นถังหมักชีสโดยใช้เครื่องเชื่อม Weldolet HAW-12G
HAW-12G-OTK เป็นอะแดปเตอร์เชื่อมแบบถูกสุขอนามัยที่ออกแบบมาสำหรับเซ็นเซอร์ที่มีการเชื่อมต่อเกลียว G 1/2” ให้การปิดผนึกที่แน่นหนาและถูกสุขอนามัย รวมถึงการจุ่มที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานด้านสุขอนามัย สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติม โปรดดูที่... HAW-12G-OTK.

10 รูป: Rheonics การติดตั้งแบบฝังเรียบ HAW-12G-OTK
WFT-15T เป็นเครื่องที่ถูกสุขอนามัย Tri-Clamp weldolet ออกแบบมาสำหรับเซ็นเซอร์ที่มี Tri-Clamp การเชื่อมต่อกระบวนการ ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการปิดผนึกที่เชื่อถือได้และถูกสุขอนามัย และการจุ่มเซ็นเซอร์ลงในอุปกรณ์ตรวจจับอย่างเหมาะสมในการใช้งานที่ถูกสุขอนามัย สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติม โปรดดู WFT-15T.

11 รูป: Rheonics ปลอกหุ้มสายไฟแบบสั้น WFT-15T
การติดตั้งแบบนี้เกี่ยวข้องกับการยึดหัววัดเข้ากับผนังของถังและจุ่มลงในของเหลวในแนวตั้ง วิธีนี้สามารถทำได้ในถังบางประเภทที่มีฝาเปิด หรือในการตั้งค่าการทดสอบ เช่น ถังขนาดเล็กหรือบีกเกอร์ ข้อดีของการติดตั้งแบบนี้คือสามารถเข้าถึงหัววัดได้ง่ายและถอดออกได้ง่ายหากจำเป็น
Rheonics มีอุปกรณ์เสริมบางอย่างสำหรับยึดและติดตั้งหัววัดในถังเปิด ตัวอย่างเช่น อุปกรณ์เสริม APC และ ชุดติดตั้ง ใช้สำหรับยึดหัววัดเข้ากับจุดคงที่บนถัง การติดตั้งแบบนี้โดยทั่วไปต้องใช้หัววัดแบบยาว เช่น -X5 or -X8.

12 รูป: Rheonics ตัวอย่างชุดติดตั้งสำหรับการติดตั้งจากด้านบนของถัง
หลังการติดตั้ง Rheonics เซ็นเซอร์และ/หรือ Rheonics RPS CoaguTrackโดยทั่วไปแล้ว จะมีการตรวจสอบและเรียนรู้เบื้องต้น ขั้นตอนการปฏิบัติงานปกติ เช่น การตรวจสอบด้วยสายตา หรือการตัดตามเวลาที่กำหนดไว้ล่วงหน้า ยังคงจำเป็นสำหรับการควบคุมกระบวนการ แนะนำให้ดำเนินการขั้นตอนนี้เป็นเวลาสองสามสัปดาห์ และกับผลิตภัณฑ์/สูตรอาหารจำนวนมากที่สุดเท่าที่บริษัทผลิต เพื่อให้ได้ข้อมูลที่เป็นตัวแทนที่ดีจากกระบวนการ Rheonics เซ็นเซอร์ การวัดค่าภายนอกที่ใช้กันทั่วไปในการผลิตชีส แนะนำให้ทำก่อน ระหว่าง และหลังการผลิต เช่น ปริมาณเอนไซม์เรนเน็ต โปรตีน นม ไขมัน น้ำหนักของชีสสำเร็จรูป ค่า pH เป็นต้น เพื่อให้สามารถนำตัวแปรเหล่านี้ไปใช้ในการวิเคราะห์ข้อมูลในภายหลังได้ เป้าหมายคือการกำหนดเกณฑ์ความแน่นที่เหมาะสมที่สุดสำหรับแต่ละสูตร เมื่อได้ค่าเหล่านี้แล้ว ก็สามารถทำการผลิตแบบอัตโนมัติได้อย่างเต็มที่
เมื่อรวบรวมข้อมูลได้เพียงพอแล้ว:
Rheonics หัววัดเซ็นเซอร์สามารถติดตั้งได้จากด้านล่าง ผนัง หรือด้านบนของถัง ลูกค้าส่วนใหญ่จะตัดสินใจเลือกจุดติดตั้งที่ดีที่สุดโดยพิจารณาจากข้อจำกัดของการออกแบบถัง อย่างไรก็ตาม การทดสอบในจุดต่างๆ แม้กระทั่งในเวลาเดียวกันด้วยหัววัดหลายตัว ก็อาจให้ผลลัพธ์ที่แตกต่างกันได้ Rheonics ด้วยเซ็นเซอร์ ทำให้สามารถเข้าใจได้ว่าจุดใดในถังผสมที่ให้ค่าการวัดที่ดีที่สุดและแม่นยำที่สุด ผลิตภัณฑ์และสูตรการผลิตที่แตกต่างกันอาจให้ข้อมูลที่มีค่ามากขึ้นในจุดต่างๆ กัน