在線式混合系統(tǒng)中的測量技術(shù)裝備
- 控制監(jiān)測在線的混合工藝
- 基于測量技術(shù)的高端需求
- 完整的解決方案來自同一供應(yīng)商的標(biāo)準(zhǔn)裝置
1. 背景
KHS AG 是世界上灌裝和包裝機械以及食品飲料工業(yè)過程控制系統(tǒng)的領(lǐng)先制造商之一。除了提供液體灌裝、清洗和包裝產(chǎn)品以外，KHS 也提供完整的工藝技術(shù)，包括混合糖漿系統(tǒng)。
KHS Innopro Paramix C 是一個全新開發(fā)、全自動化的混合系統(tǒng)，配備水平的兩級真空除汽器，是一個適合生產(chǎn)果汁、飲料和礦物碳化水的靈活系統(tǒng)。該混合系統(tǒng)由三個部分組成，可根據(jù)需要擴展第四或第五部分。軟飲料可以混合或再稀釋，可選擇提供成品飲料、碳酸型和/或冷凍型的飲料。同樣地，也可以對啤酒冷卻器混合和/或冷凍。
碳酸成品飲料貯存在注入了CO2 的緩沖過渡罐。而非碳酸產(chǎn)品，可選擇注入氮氣或消毒過的空氣。成品飲料經(jīng)過灌裝機，裝PET 瓶、玻璃瓶或飲料罐裝。
KHS Innopro Paramix C 屬于最新一代的混合系統(tǒng)。其開發(fā)的目的是實現(xiàn)更短的產(chǎn)品切換，而維持產(chǎn)品損失最小化。
自動化程度的提高和所需的安裝空間的減少也起著決定的作用。其緊湊的尺寸設(shè)計要求系統(tǒng)能裝入一個標(biāo)準(zhǔn)集裝箱，直接交付客戶。 其混合的容量是 6000… 72,000 l/h。
2. 測量要求
為確保系統(tǒng)高度自動化，必須測量各部分不同點的流量，其包括：
濃縮糖漿的質(zhì)量流量的測量
糖漿是混合系統(tǒng)中最重要的流量測量參數(shù)。一方面，糖漿是飲料生產(chǎn)中最昂貴的成份，另一方面，它對最終產(chǎn)品的口感有著重大影響。過去，人們普遍使用電磁流量計（體積量）測量糖漿，但這種方法應(yīng)該被質(zhì)量流量測量逐步取代。質(zhì)量流量測量精度更高，流量確定后也確定了糖漿濃度°Brix。
非碳酸飲料的體積流量的測量
非碳酸混合飲料的品質(zhì)在碳化前就應(yīng)該確定。測量點的特征是足夠長的進口直管段，能夠使用不同類型的測量設(shè)備。
碳酸混合飲料中CO2 的質(zhì)量流量的測量
該測量確保在液體中穩(wěn)定添加CO2 的量，不管氣體的壓力、溫度要求多少，其測量原理保證其高精度。
通過測量CO2 含量可視監(jiān)測最小通氣量
為保證混合產(chǎn)品的品質(zhì)，KHS 可選擇提供CO2 和糖度Brix 的檢測。 但是，這項測量要求通過分析裝置的最小流量，而且測量設(shè)備上能夠顯示該流量。
混合系統(tǒng)中測量技術(shù)的可靠實現(xiàn)必須由每個工藝階段保證實施，特別在系統(tǒng)啟動和停機的階段，為了保證糖漿和水的損耗量最小化，就必須精確地維持正確的混合比例。這就意味著設(shè)備必須適應(yīng)不斷變化的需求，包括易于排水，大的量程比。
因為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，通常沒有長直的進口直管段，這對測量技術(shù)提出又一挑戰(zhàn)。KHS試圖在同一供應(yīng)商中尋求適合的客戶化解決方案。
3. 科隆解決方案
KROHNE 是KHS 測量裝置的標(biāo)準(zhǔn)供應(yīng)商，獲得在線混合系統(tǒng)中測量裝置的合同。圖中描述系統(tǒng)設(shè)計的測量裝置。糖漿罐和過渡罐的液位測量測量可選，在此不考慮。灌裝設(shè)備僅用于說明，不是混合系統(tǒng)組成部分，在此案例中也不考慮。
在線混合系統(tǒng)與灌裝機的連接：
在線混合系統(tǒng)的測量要求如下：
3.1 糖漿濃縮液的流量測量
OPTIMASS 7300 科氏力質(zhì)量流量計用于測量高粘度的糖漿。
3.2 配料產(chǎn)品的體積流量測量
非碳酸產(chǎn)品在碳化之前用OPTIFLUX 6300 電磁流量計測量。
3.3 CO2 的質(zhì)量流量測量
用于碳酸產(chǎn)品的CO2 的數(shù)量可用 OPTIMASS 8300 科氏力質(zhì)量流量計測量。
3.4 循環(huán)系統(tǒng)中CO2 量的監(jiān)測
為了保證品質(zhì)，KHS 可提供選項，選擇測量混合系統(tǒng)的CO2 和Brix 糖度。分析裝置要求液體的最小流量。H250 轉(zhuǎn)子流量計可目測大約300 l/h 的最小流量。
4. 客戶利益
KROHNE 采用標(biāo)準(zhǔn)測量裝置滿足KHS 的需求，此外，諸如CIP/SIP 的基本要求，選型考慮基于個別測量點的優(yōu)點，其中包括：
糖漿濃縮液的質(zhì)量流量測量
OPTIMASS 7300 具有一體化Brix 糖度測量的特點，能夠在配料之前調(diào)節(jié)質(zhì)量流量和精確的糖漿濃度。產(chǎn)品切換期間的稀釋糖漿幾乎可完全利用，沒必要廢棄水/糖漿混合液。相反，通過KHS minBrix 控制裝置，這種介質(zhì)可以混合制成成品飲料，從而減少糖漿的損耗，使用該系統(tǒng)，每年可節(jié)省2200 公升糖漿。
測量裝置具有單直測量管，無分流器的特點，這就說明產(chǎn)品易于清洗，壓損最小，易于排污。這也是頻繁更換介質(zhì)的終端客戶對系統(tǒng)提出的要求。
非碳酸混合飲料的體積流量測量
無菌密封概念是選擇 OPTIFLUX 6300 的關(guān)鍵所在，EPDM 三元乙丙橡膠密封在流量計與無菌過程連接
之間，其設(shè)計針對溫度升高時，EPDM 不會在測量管內(nèi)膨脹，而是向后膨脹到空隙中，這意味著密封處
沒有沉積，不會危害混合產(chǎn)品的質(zhì)量。 使用此密封可防止飲料產(chǎn)品切換時的口味轉(zhuǎn)換。
對于系統(tǒng)的終端用戶（飲料制造商），OPTIFLUX 6300 也起到了混合產(chǎn)品的品質(zhì)檢測的功能。其裝置具有標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用和儀表診斷功能，例如能夠顯示介質(zhì)的電導(dǎo)率，并通過電流或總線輸出結(jié)果。飲料制造商就能注意到何時與平均電導(dǎo)率有差異。
更多的優(yōu)點是可用更大的口徑，OPTIFLUＸ適用于口徑范圍DN2.5…150 的所有工業(yè)衛(wèi)生型連接，也就是說即使DN125 和DN150 的大口徑也可用衛(wèi)生型測量儀表。混合系統(tǒng)能配用大口徑相同測量儀表，無需更換供應(yīng)商。
如果終端客戶要求更高精度，KHS 確保KROHNE 也可用質(zhì)量流量計作為可選方案。
混合產(chǎn)品碳化用CO2 的質(zhì)量流量測量
在此測量點，要求氣體流量計能可靠測量小流量。過去采用熱式質(zhì)量流量計，但由于終端客戶使用潮濕的氣體，無法保證可靠測量。因此用OPTIMASS 8300 質(zhì)量流量計替代。
該儀表具有雙彎測量管并配有分流器（雙管回路）的特點，由于橫截面的減少，氣體流速加大，即使很小的氣體流量，也可測量。
通過測量CO2 含量可視監(jiān)測最小通氣量
要求功能可靠的流量指示器，機械型的H250 轉(zhuǎn)子流量計直接測量流量，顯示讀數(shù)，而無需電源供電，這可以“短暫的”目測確CO2 氣體用量是否適量。
5. 使用產(chǎn)品
OPTIMASS 7300 C
- 科氏力質(zhì)量流量計，適用液體和氣體
- 單直測量管，易于排空和清洗
- 可安裝在任何位置，不受工況影響
- 壓損最小
- 獲得EHEDG 和3A 認證.
OPTIMASS 8300 C
- 科氏力質(zhì)量流量計，適用液體和氣體
- 雙彎測量管，配有優(yōu)化的分流器
OPTIFLUX 6300 C
- 電磁流量計，適用導(dǎo)電液體
- 特殊的密封設(shè)計防止介質(zhì)沉積在密封圈上
- FDA 認證的材質(zhì)
- 獲得EHEDG 和3A 認證
H250
- 轉(zhuǎn)子流量計，適用液體和氣體
- 不銹鋼殼體適用于衛(wèi)生行業(yè)
