Contrôler le comportement rhéologique des produits laitiers pour créer des produits cohérents - fromage, crème, glace, lait, beurre, yogourt

Dans l'industrie des produits laitiers, les clients apprécient beaucoup le goût et la texture. La texture est la «sensation» dans la bouche lorsque le produit est consommé, est généralement évaluée en mesurant la viscosité du produit et peut «faire ou casser» la réception d'un produit. La manière complexe dont elle interagit avec ses coéquipiers de haut niveau ajoute à l'importance de la texture: goût, arôme et saveur. Avec une concurrence accrue dans l'industrie alimentaire, l'accent est mis de plus en plus sur l'efficacité de la production et la qualité des produits, l'utilisation du contrôle des processus pour atteindre ces objectifs devient universelle, ce qui se traduit par des avantages tels que l'amélioration de la qualité des produits, la réduction des déchets, la réduction des coûts des matériaux et de l'énergie, optimisation du temps de traitement et plus grande flexibilité des processus.

La rhéologie alimentaire est directement liée à l'acceptation du produit final par les consommateurs. Dans les produits laitiers, les propriétés rhéologiques sont principalement influencées par trois facteurs:

• qualité des matières premières;
• type et caractéristiques des ingrédients utilisés; et
• la méthodologie de traitement et la technologie utilisée.

Dans le lait et la crème, le comportement rhéologique est semblable aux émulsions et aux suspensions. Les deux peuvent présenter un comportement newtonien ou non newtonien selon la composition, les conditions ou les processus auxquels ils peuvent être soumis. Les facteurs centraux qui influencent la viscosité et par conséquent la `` texture '' des produits laitiers sont - composition du lait, teneur en matières grasses et protéines du lait, principalement de la caséine.

Quelques exemples de produits laitiers et points clés sur leur composition, leurs processus et leurs comportements rhéologiques:

Dans l'industrie alimentaire à base de produits laitiers, il existe un besoin de fabriquer des produits de qualité constamment élevée selon des spécifications strictes à partir de matières premières qui peuvent varier dans leur composition ou leurs propriétés physiques. Le consommateur s'attend à ce qu'un produit ait une texture appropriée et cohérente - une propriété affectée par la viscosité.

Les processus de fabrication typiques impliqués dans le traitement des produits laitiers tels que les cycles thermiques et les opérations mécaniques (agitation, filtration, pétrissage, compression, etc.) peuvent modifier considérablement la propriété rhéologique et, par conséquent, les caractéristiques du produit final. Pour contrôler un processus de fabrication, une qualité ou un paramètre qui caractérise l'état actuel du processus doit d'abord être identifié puis mesuré. La plupart des processus de production laitière impliquent des liquides et des matériaux semi-solides. La viscosité est une propriété physique clé des liquides, qui donne un aperçu plus profond de ce qui se passe exactement au niveau moléculaire qui caractérise souvent assez bien l'état d'un processus, seul ou en combinaison avec d'autres propriétés physiques et chimiques.

Les étapes du processus de fabrication de produits laitiers typiques où un viscosimètre peut fournir des avantages significatifs en matière de processus et de contrôle qualité sont les suivantes:

1. Formulation, R&D et tests de produits laitiers et de matières premières

Les mesures de viscosité sont utilisées par les ingénieurs de procédés dans la conception de formulations et pour le développement de produits présentant des propriétés cibles. En outre, pour les produits pharmaceutiques et la fabrication alimentaire, la traçabilité du processus est importante pour les organismes de réglementation et les mesures en ligne permettent un suivi et une trace complets des produits tout au long du cycle de production.

De plus, les mesures de viscosité sont utiles pour les procédures de contrôle de la qualité entrantes pour le criblage et le test des matières premières avant leur rejet à l'étape de transformation des aliments suivante.

2. Surveillance de la productionoring

Les mesures de viscosité en ligne d'un fluide en cours de traitement peuvent donner un aperçu de l'évolution du processus en temps réel. Systèmes de transformation des aliments équipés d'un moniteur de viscosité en ligneoring peut détecter et compenser ces changements et permettre des actions correctives appropriées pour maintenir la cohérence.

3. Contrôle de qualité

Les informations permettant de vérifier l'efficacité des étapes de transformation avec un processus de contrôle qualité (CQ) fiable sont extrêmement essentielles pour garantir des lots cohérents - une méthode de fabrication clé dans l'industrie laitière.

Par conséquent, il devient important de surveiller les propriétés du fluide de process en temps réel et de procéder à des ajustements adaptatifs de:

• Concentration d'ingrédients / matériaux
• Intensité d'agitation
• Température de mélange
• Temps de mélange
• Temps de séjour

Étant donné que la viscosité du produit laitier pendant le traitement n'est pas un paramètre statique mais varie en raison des exigences du processus ainsi que du traitement lui-même, il est crucial de surveiller (et de contrôler) la viscosité pendant le cycle de traitement complet.

En résumé: la mesure et le contrôle de la viscosité en ligne peuvent fournir un moyen efficace et avantageux de contrôle de processus dans l'industrie laitière par les moyens principaux suivants:

• Détection du point final du processus de mélange / mélange: Pendant le processus de mélange, la caractérisation de la viscosité est utile pour déterminer la stabilité et le point final. Lors de l'homogénéisation, de nombreux produits laitiers (qui sont des émulsions) subiront une augmentation substantielle de leur viscosité à mesure que la taille des gouttelettes diminuera. L’ampleur de cette augmentation sera donc un bon indicateur de la qualité de l’émulsion. Surveilleroring la viscosité en ligne permet des ajustements manuels ou automatiques de l'intensité d'agitation, de la vitesse de rotation et d'autres variables de traitement en fonction.
• Meilleure gestion et manipulation des ingrédients: La concentration a une forte corrélation avec la viscosité; par conséquent, les informations de viscosité peuvent être utilisées efficacement pour prédire ou contre-vérifier
• La viscosité affecte la sensation en bouche du produit: Les formulations de produits laitiers sont des systèmes complexes avec une large gamme d'applications et d'utilisations commerciales. Une caractérisation précise des produits avec des données de viscosité est essentielle pour assurer la stabilité rhéologique et les performances organoleptiques lors de leur consommation.

Pour ces raisons, la mesure de la viscosité obtenue avec un viscosimètre en ligne peut fournir une excellente référence de CQ et garantir l'AQ / CQ du processus et du produit final.

Les ingénieurs et les exploitants d'usines de transformation des produits laitiers se rendent compte de la nécessité d'effectuer des mesures de viscosité et d'intervenir par des actions correctives appropriées pour assurer une rhéologie de produit de haute qualité et cohérente. Cependant, ces mesures les ont mis au défi au fil des ans.

Les échantillons instantanés hors ligne ne sont tout simplement pas fiables et ne conviennent pas à l'industrie laitière

Monitoring la viscosité d'un fluide dans un processus signifie souvent prélever un échantillon du fluide dans un réservoir ou un pipeline et amener l'échantillon à un laboratoire où ses propriétés rhéologiques sont mesurées sur un viscosimètre ou un rhéomètre de laboratoire. Sur la base des résultats, l'opérateur du procédé doit être informé si le fluide a la viscosité souhaitée ou si une action supplémentaire est nécessaire, de nouvelles mesures doivent être effectuées après l'intervention. Ce système est appelé contrôle hors ligne ou manuel, avec plusieurs inconvénients évidents : il prend du temps et est souvent imprécis, même avec des opérateurs expérimentés. Le plus souvent, les résultats arrivent trop tard pour enregistrer un lot.

L'alternative consiste à utiliser un viscosimètre en ligne qui surveillera en continu la viscosité du fluide de processus tout au long du processus. Cet instrument donne un signal de sortie qui, s'il est affiché, fournit à l'opérateur les informations nécessaires pour contrôler le processus. Alternativement, les sorties du viscosimètre sont connectées à un API (contrôleur logique programmable) / DCS (système de contrôle numérique) pour le contrôle automatique du processus.

Problèmes avec les viscosimètres conventionnels pour une installation en ligne

 Les viscosimètres traditionnels rencontrent des problèmes liés à l'écoulement du fluide dans les installations de canalisation et de mélange en cuve. En général, les viscosimètres ne fonctionnent pas correctement en écoulement turbulent. Les instruments rotatifs ne fonctionneront que jusqu'à un certain débit maximum. Le débit doit être contrôlé pour les viscosimètres à perte de charge. Les problèmes liés au débit peuvent être évités en installant le viscosimètre en ligne et en conditionnant le débit d'échantillon en fonction de l'instrument. Le temps de réponse de l'instrument peut être lié aux conditions d'écoulement, car un taux de renouvellement de l'échantillon adéquat est nécessaire pour un contrôle efficace. Dans le cas d'une installation de réservoir, il est souhaitable de placer l'instrument dans une position où le fluide adjacent représente l'état global du fluide de procédé, et d'éviter les «zones mortes». Les instruments utilisés dans un environnement de processus doivent être robustes et capables de résister à tous les matériaux corrosifs qu'ils peuvent rencontrer, en particulier lors du nettoyage.

Lorsqu’un processus alimentaire est continu, la détection en ligne (qui détermine l’état d’un processus en temps réel) constitue une méthode idéale pour résoudre le problème. Pour des applications utiles, les capteurs doivent remplir plusieurs exigences, par exemple la capacité à s'interfacer avec le moniteur de l'usine.oring/systèmes de contrôle, mesures robustes quelles que soient les conditions de débit ou ambiantes, nettoyabilité et stabilité dans le temps et la température.

La mesure et le contrôle automatisés de la viscosité en ligne sont fiables pour surveiller et garantir que les propriétés rhéologiques sont intactes avec les spécifications et garantir que les caractéristiques critiques sont entièrement conformes aux exigences sur plusieurs lots, sans avoir à recourir à des méthodes de mesure hors ligne et à des techniques de prélèvement d'échantillons.

Rheonics Les capteurs de contrôle de processus pour l'industrie alimentaire, parallèlement aux développements de la technologie de contrôle de processus, ont le potentiel d'augmenter les niveaux d'automatisation des processus et d'équiper les ingénieurs d'usine pour obtenir un maximum d'avantages de la numérisation, de la réalisation des données de processus et des plans d'action à long terme, des données. basée sur une planification de la maintenance et de la fiabilité et une répétabilité élevée en termes de qualité et de cohérence des produits laitiers. Rheonics propose les solutions suivantes pour le contrôle et l'optimisation des processus de formulation, de transformation, de mise à l'échelle et de tests des produits laitiers.

Viscosimètres et densimètres

1. En ligne Viscosité des mesures: Rheonics» SRV est un appareil de mesure de viscosité en ligne à large gamme capable de détecter les changements de viscosité dans n'importe quel flux de processus en temps réel.
2. En ligne Viscosité et densité des mesures: Rheonics» SRD est un instrument de mesure simultanée de la densité et de la viscosité en ligne. Si la mesure de densité est importante pour vos opérations, SRD est le meilleur capteur pour répondre à vos besoins, avec des capacités opérationnelles similaires au SRV ainsi que des mesures de densité précises.

Cet instrument donne un signal de sortie et une lecture sur un panneau logiciel qui, s'il est affiché, fournit à l'opérateur les informations nécessaires pour contrôler le processus. Alternativement, il peut être possible d'envoyer la sortie à un contrôleur de processus automatique. Les systèmes de contrôle intégrés permettent une utilisation efficace des informations de viscosité / densité dans la ligne de processus.

Traitement intégré et clé en main des produits de l'agenda qualité gestion

Rheonics propose une solution intégrée clé en main pour la gestion de la qualité de la production de produits laitiers composée de :

1. En ligne Viscosité des mesures: Rheonics' SRV - un appareil de mesure de viscosité en ligne à large plage avec mesure intégrée de la température du fluide
2. Rheonics Process Monitor: une avancée contrôleur de suivi prédictif pour surveiller et contrôler en temps réel les variations des conditions de processus
3. Rheonics RhéoPulse avec automatique doser: Un système autonome de niveau 4 qui n'assure aucun compromis avec les limites de viscosité définies et active automatiquement les vannes de dérivation ou les pompes pour doser de manière adaptative les composants du mélange

Le capteur SRV est situé en ligne de sorte qu'il mesure en continu la viscosité (et la densité en cas de SRD). Les alertes peuvent être configurées pour informer l'opérateur de l'action nécessaire ou l'ensemble du processus de gestion peut être entièrement automatisé avec RPTC (Rheonics Contrôleur de suivi prédictif). L'utilisation d'un SRV dans une chaîne de processus de préparation de produits laitiers entraîne une amélioration de la productivité, des marges bénéficiaires et permet d'atteindre la conformité réglementaire. Rheonics Les capteurs ont un format compact pour une installation simple en OEM et en rénovation. Ils ne nécessitent aucune maintenance ni reconfiguration. Les capteurs offrent des résultats précis et reproductibles, quels que soient la manière et l'endroit où ils sont montés, sans nécessiter de chambres spéciales, de joints en caoutchouc ou de protection mécanique. N'utilisant aucun consommable et ne nécessitant pas de réétalonnage, les SRV et SRD sont extrêmement faciles à utiliser, ce qui se traduit par des coûts de fonctionnement extrêmement faibles sur leur durée de vie.

Une fois l’environnement du processus établi, peu d’efforts sont généralement nécessaires pour maintenir l’intégrité et la cohérence des systèmes – les opérateurs peuvent compter sur un contrôle strict avec Rheonics solution de gestion de la qualité de la production de produits laitiers. Obtenir une qualité supérieure, des rendements accrus, des pertes réduites et moins de déclassement du produit.

Facteur de forme compact, pas de pièces mobiles et ne nécessite aucun entretien

Rheonics' SRV et SRD ont un très petit facteur de forme pour une installation simple OEM et de mise à niveau. Ils permettent une intégration facile dans n’importe quel flux de processus. Ils sont faciles à nettoyer et ne nécessitent aucun entretien ni reconfiguration. Ils ont un faible encombrement permettant une installation en ligne dans n'importe quelle ligne de processus, évitant ainsi tout espace supplémentaire ou besoin d'adaptateur.

Conception hygiénique et sanitaire

Rheonics SRV et SRD sont disponibles en tri-clamp et DIN 11851 en plus des raccords process personnalisés.

Le SRV et le SRD sont tous deux conformes aux exigences de conformité au contact alimentaire conformément aux réglementations de la FDA américaine et de l'UE.

Haute stabilité et insensible aux conditions de montage: toute configuration possible

Rheonics SRV et SRD utilisent un résonateur coaxial unique et breveté, dans lequel les deux extrémités des capteurs se tordent dans des directions opposées, annulant les couples de réaction sur leur montage et les rendant ainsi totalement insensibles aux conditions de montage et aux débits. L'élément capteur se trouve directement dans le fluide, sans exigence particulière en matière de boîtier ou de cage de protection.

Relevés instantanés précis de la qualité de la production - Vue d'ensemble complète du système et contrôle prédictif

Rheonics» RhéoPulse le logiciel est puissant, intuitif et pratique à utiliser. Le fluide de process en temps réel peut être surveillé sur l'IPC intégré ou sur un ordinateur externe. Plusieurs capteurs répartis dans l'usine sont gérés à partir d'un seul tableau de bord. Aucun effet de la pulsation de pression du pompage sur le fonctionnement du capteur ou la précision de la mesure. Aucun effet de vibration.

Mesures en ligne, aucune ligne de dérivation n'est nécessaire

Installez directement le capteur dans votre flux de processus pour effectuer des mesures de viscosité (et de densité) en temps réel. Aucune ligne de dérivation n'est requise: le capteur peut être immergé en ligne; le débit et les vibrations n'affectent pas la stabilité et la précision des mesures.

Installation facile et aucune reconfiguration / recalibrage nécessaire - aucun entretien / temps d'arrêt

Dans le cas peu probable où un capteur serait endommagé, remplacez les capteurs sans remplacer ni reprogrammer l'électronique. Remplacements immédiats du capteur et de l'électronique sans aucune mise à jour du micrologiciel ni modification de l'étalonnage. Montage facile. Disponible avec des connexions de processus standard et personnalisées comme NPT, Tri-Clamp, DIN 11851, Bride, Varinline et autres raccords sanitaires et hygiéniques. Pas de chambres spéciales. Facilement retiré pour le nettoyage ou l'inspection. SRV est également disponible avec DIN11851 et tri-clamp Connexion pour un montage et un démontage faciles. Les sondes SRV sont hermétiquement scellées pour le nettoyage sur place (CIP) et prennent en charge le lavage haute pression avec des connecteurs IP69K M12.

Rheonics les instruments sont dotés de sondes en acier inoxydable et fournissent en option des revêtements de protection pour des situations spéciales.

Faible consommation d'énergie

Alimentation 24 V CC avec moins de 0.1 A de consommation de courant pendant le fonctionnement normal.

Temps de réponse rapide et viscosité compensée en température

Une électronique ultra-rapide et robuste, combinée à des modèles informatiques complets, Rheonics appareils parmi les plus rapides, les plus polyvalents et les plus précis de l’industrie. SRV et SRD donnent des mesures précises en temps réel de la viscosité (et de la densité pour le SRD) chaque seconde et ne sont pas affectés par les variations de débit !

Large capacité opérationnelle

RheonicsLes instruments sont conçus pour effectuer des mesures dans les conditions les plus difficiles.

SRV est disponible avec la plus large gamme opérationnelle du marché des viscosimètres de process en ligne:

• Plage de pression jusqu'à 5000 psi
• Plage de température de -40 à 200 ° C
• Plage de viscosité: 0.5 cP jusqu'à 50,000 cP (et plus)

SRD: Instrument unique, triple fonction - viscosité, température et densité

Rheonics« SRD est un produit unique qui remplace trois instruments différents pour les mesures de viscosité, de densité et de température. Il élimine la difficulté de colocaliser trois instruments différents et fournit des mesures extrêmement précises et reproductibles dans les conditions les plus difficiles.

Gérer procédés de préparation d'émulsion plus efficace, réduire les coûts et améliorer la productivité

Intégrez un SRV dans la ligne de process et assurez la cohérence au fil des années. SRV surveille et contrôle en permanence la viscosité (et la densité en cas de SRD) et active les vannes de manière adaptative pour le dosage des constituants du mélange. Optimisez le processus avec un SRV et subissez moins d'arrêts, une consommation d'énergie moindre, moins de non-conformités et des économies de coûts matériels. Et au bout du compte, cela contribue à un meilleur résultat net et à un meilleur environnement!

Nettoyer en place (CIP) et stérilisation en place (SIP)

SRV (et SRD) surveille le nettoyage des conduites de fluide par moniteuroring la viscosité (et la densité) du nettoyant/solvant pendant la phase de nettoyage. Tout petit résidu est détecté par le capteur, permettant à l'opérateur de décider quand la ligne est propre/adaptée à son usage. Alternativement, SRV (et SRD) fournit des informations au système de nettoyage automatisé pour assurer un nettoyage complet et reproductible entre les cycles, garantissant ainsi la pleine conformité aux normes sanitaires des installations de fabrication de produits alimentaires.

Conception et technologie de capteur supérieures

Une électronique sophistiquée et brevetée constitue le cerveau de ces capteurs. SRV et SRD sont disponibles avec des raccords de processus standard de l'industrie comme ¾" NPT, DIN 11851, bride et Tri-clamp permettant aux opérateurs de remplacer un capteur de température existant dans leur ligne de traitement par SRV/SRD fournissant des informations très précieuses et exploitables sur le fluide de traitement, comme la viscosité, en plus d'une mesure précise de la température à l'aide d'un Pt1000 intégré (DIN EN 60751 Classe AA, A, B disponible) .

Électronique construite pour répondre à vos besoins

Disponible dans un boîtier de transmetteur et un montage sur rail DIN petit format, l'électronique du capteur permet une intégration facile dans les lignes de processus et à l'intérieur des armoires d'équipement des machines.

Facile à intégrer

Les multiples méthodes de communication analogiques et numériques implémentées dans l'électronique du capteur permettent une connexion simple et directe à des automates industriels et à des systèmes de contrôle.

Options de communication analogique et numérique

Options de communication numérique en option

Le besoin de caractériser les propriétés des fluides est critique dans la formulation, la mise à l'échelle, le traitement et les essais des produits laitiers ainsi que pour la conception et le développement des équipements utilisés dans ces processus. Voici les principaux avantages de l'intégration d'une solution de gestion de la viscosité en ligne dans la transformation des produits laitiers.

Prend en charge la production continue et assure la cohérence entre les lots

La viscosité est essentielle pour trouver un moyen de mesurer la qualité de l'émulsion afin de maintenir un certain degré de cohérence d'un lot à l'autre.

• Les méthodes de production conventionnelles des produits laitiers reposent sur des processus quasi continus
• Le processus d'homogénéisation en continu consiste en un dosage contrôlé des composants, en s'adaptant et en s'ajustant aux conditions du fluide en temps réel qui peuvent être affectées par plusieurs paramètres

Améliorations de l'efficacité des processus

Monitoring la viscosité au cours d'un processus peut contribuer à l'efficacité du processus en produisant des économies d'énergie et en évitant un sous-mélange.

Réduction des coûts matériels

Des ajustements appropriés des processus de production en temps réel peuvent maintenir la consommation de matériaux sous contrôle et presque exactement à la quantité adéquate nécessaire à doser, ce qui se traduit par des économies significatives sur le coût des matériaux.

Rheonics propose des capteurs intrinsèquement sûrs certifiés ATEX et IECEx pour une utilisation dans des environnements dangereux. Ces capteurs répondent aux exigences essentielles de santé et de sécurité liées à la conception et à la construction d'équipements et de systèmes de protection destinés à être utilisés en atmosphères potentiellement explosives.

Les certifications intrinsèquement sûres et antidéflagrantes détenues par Rheonics permet également la personnalisation d'un capteur existant, permettant ainsi à nos clients d'éviter le temps et les coûts associés à l'identification et au test d'une alternative. Des capteurs personnalisés peuvent être fournis pour les applications nécessitant une unité jusqu'à des milliers d'unités ; avec des délais de plusieurs semaines contre plusieurs mois.

Rheonics SRV & SRD sont tous deux certifiés ATEX et IECEx.

Installez directement le capteur dans votre flux de processus pour effectuer des mesures de viscosité et de densité en temps réel. Aucune ligne de dérivation n'est requise: le capteur peut être immergé en ligne; le débit et les vibrations n'affectent pas la stabilité et la précision de la mesure. Optimisez les performances de mélange en fournissant des tests répétés, consécutifs et cohérents sur le fluide.

Emplacements de contrôle qualité en ligne

• En cuves
• Dans les tuyaux de raccordement entre divers conteneurs de traitement

Instruments / Capteurs

SRV Viscosimètre OU un SRD pour une densité supplémentaire

Rheonics conçoit, fabrique et commercialise des systèmes innovants de détection et de surveillance des fluidesoring systèmes. Construit avec précision en Suisse, RheonicsLes viscosimètres et densimètres en ligne ont la sensibilité exigée par l'application et la fiabilité nécessaire pour survivre dans un environnement d'exploitation difficile. Résultats stables – même dans des conditions de débit défavorables. Aucun effet de chute de pression ou de débit. Il convient également aux mesures de contrôle qualité en laboratoire. Pas besoin de modifier un composant ou un paramètre pour mesurer sur toute la plage.