Controlar o comportamento reológico de alimentos lácteos para criar produtos consistentes - queijo, creme, sorvete, leite, manteiga, iogurte

Na indústria de laticínios, os clientes valorizam muito o sabor e a textura. A textura é a “sensação” na boca quando o produto é ingerido, geralmente avaliada pela medição da viscosidade do produto e pode 'fazer ou quebrar' a recepção de um produto. Somando-se a importância da textura, está a maneira intrincada como ela interage com seus colegas de equipe de alto perfil: sabor, aroma e sabor. Com o aumento da concorrência na indústria de alimentos, há uma ênfase crescente na eficiência da produção e na qualidade do produto, o uso de controle de processo para atingir esses objetivos está se tornando universal, resultando em benefícios como melhoria da qualidade do produto, redução de desperdício, redução de custos de material e energia, otimização do tempo de processamento e maior flexibilidade do processo.

A reologia alimentar está diretamente relacionada à aceitação do produto final pelos consumidores. Em laticínios, as propriedades reológicas são influenciadas principalmente por três fatores:

• qualidade da matéria-prima;
• tipo e características dos ingredientes usados; e
• a metodologia de processamento e a tecnologia utilizada.

No leite e no creme, o comportamento reológico é como emulsões e suspensões. Ambos podem exibir comportamento newtoniano ou não newtoniano dependendo da composição, condições ou processos a que podem estar sujeitos. Os fatores centrais que influenciam a viscosidade e consequentemente a 'textura' dos produtos lácteos são - composição do leite, teor de gordura e proteína do leite, principalmente caseína.

Alguns exemplos de laticínios e pontos-chave sobre sua composição, processos e comportamentos reológicos:

Na indústria de alimentos à base de laticínios, há uma necessidade de fabricar produtos de alta qualidade consistentemente com especificações rigorosas de matérias-primas que podem variar em sua composição ou propriedades físicas. O consumidor espera que um produto tenha uma textura adequada e consistente - propriedade afetada pela viscosidade.

Os processos de fabricação típicos envolvidos no processamento de laticínios, como ciclos térmicos e operações mecânicas (agitação, filtração, amassamento, compressão, etc.) podem alterar significativamente a propriedade reológica e, por sua vez, as características do produto final. Para controlar um processo de fabricação, uma qualidade ou parâmetro que caracteriza o estado atual do processo deve primeiro ser identificado e então medido. A maioria dos processos de produção de laticínios envolve líquidos e materiais semi-sólidos. A viscosidade é uma propriedade física fundamental dos líquidos, que dá uma visão mais profunda do que está acontecendo exatamente no nível molecular, o que muitas vezes caracteriza o estado de um processo muito bem, seja sozinho ou em combinação com outras propriedades físicas e químicas.

Os estágios no processo de fabricação de produtos lácteos típicos, onde um viscosímetro pode fornecer benefícios significativos de processo e controle de qualidade são:

1. Formulação, P&D e teste de produtos lácteos e matérias-primas

As medições de viscosidade são usadas pelos engenheiros de processo no projeto de formulações e no desenvolvimento de produtos para exibir as propriedades alvo. Além disso, para produtos farmacêuticos e fabricação de alimentos, a rastreabilidade do processo é importante para os órgãos reguladores e as medições em linha permitem o rastreamento completo dos produtos ao longo do ciclo de produção.

Além disso, as medições de viscosidade são úteis para procedimentos de controle de qualidade de entrada para triagem e teste de matérias-primas antes da liberação para o estágio subsequente de processamento de alimentos.

2. Monitoramento de produção

As medições de viscosidade em linha de um fluido que está sendo processado podem dar uma ideia de como o processo está se desenvolvendo em tempo real. Os sistemas de processamento de alimentos equipados com monitoramento de viscosidade em linha podem detectar e compensar essas alterações e permitir ações corretivas adequadas para manter a consistência.

3. Controle de qualidade

As informações para verificar a eficácia das etapas de processamento com um processo de controle de qualidade (CQ) confiável são extremamente essenciais para garantir lotes consistentes - um método de fabricação chave na indústria de laticínios.

Portanto, torna-se importante monitorar as propriedades do fluido de processo em tempo real e fazer ajustes adaptativos de:

• Concentração de ingredientes / materiais
• Intensidade de agitação
• Temperatura de mistura
• Tempo de mistura
• Tempo de habitação

Dado que a viscosidade do produto lácteo durante o processamento não é um parâmetro estático, mas varia devido aos requisitos do processo, bem como do próprio processamento, é crucial monitorar (e controlar) a viscosidade durante o ciclo completo de processamento.

Em resumo: a medição e o controle da viscosidade em linha podem fornecer um meio eficaz e benéfico de controle do processo na indústria de laticínios através das seguintes formas principais:

• Detecção do ponto final do processo de mistura / combinação: Durante o processo de mistura, caracterizar a viscosidade é útil para determinar a estabilidade e o ponto final. Durante a homogeneização, muitos produtos lácteos (que são emulsões) sofrerão um aumento substancial de viscosidade à medida que o tamanho da gota é reduzido. A quantidade desse aumento será, portanto, um bom indicador da qualidade da emulsão. O monitoramento online da viscosidade permite ajustes manuais ou automáticos para intensidade de agitação, velocidade de rotação e outras variáveis ​​de processamento, dependendo.
• Melhor gerenciamento e manuseio de ingredientes: A concentração tem uma forte correlação com a viscosidade; portanto, a informação de viscosidade pode ser usada de forma eficaz para prever ou verificar
• A viscosidade afeta a sensação na boca do produto: As formulações de produtos lácteos são sistemas complexos com uma ampla gama de aplicações e usos comerciais. A caracterização precisa dos produtos com dados de viscosidade é crítica para garantir estabilidade reológica e desempenho organoléptico quando está sendo consumido.

Por essas razões, a medição da viscosidade obtida com um viscosímetro em linha pode fornecer um excelente benchmark de QC e garantir QA / QC do processo e do produto final.

Engenheiros e operadores de fábrica no processamento de produtos lácteos percebem a necessidade de fazer medições de viscosidade e intervir por meio de ações corretivas apropriadas para conduzir a reologia de produto consistente e de alta qualidade. No entanto, fazer essas medições os desafiou ao longo dos anos.

Amostras instantâneas off-line simplesmente não são confiáveis ​​e não são adequadas para a indústria de laticínios

Monitorar a viscosidade de um fluido em um processo muitas vezes significa tirar uma amostra do fluido de um tanque ou duto e levar a amostra para um laboratório onde suas propriedades reológicas são medidas em um viscosímetro ou reômetro de laboratório. Com base nas descobertas, o operador do processo deve ser informado se o fluido está na viscosidade desejada ou se outras ações são necessárias, novas medições devem ser feitas após a intervenção. Este sistema é chamado de controle off-line ou manual, com várias desvantagens óbvias - é demorado e muitas vezes impreciso, mesmo com operadores experientes. Na maioria das vezes, os resultados chegam tarde demais para salvar um lote.

A alternativa é usar um viscosímetro em linha que monitorará continuamente a viscosidade do fluido de processo ao longo do processo. Este instrumento fornece um sinal de saída que, se exibido, fornece ao operador as informações necessárias para controlar o processo. Alternativamente, as saídas do viscosímetro são conectadas a um PLC (controlador lógico programável) / DCS (sistema de controle digital) para controle automático do processo.

Problemas com viscosímetros convencionais para instalação em linha

 Os viscosímetros tradicionais encontram problemas relacionados ao fluxo de fluido em tubulações e instalações de mistura em tanques. Em geral, os viscosímetros não funcionam corretamente em fluxo turbulento. Os instrumentos rotacionais só funcionarão até uma determinada taxa de fluxo máxima. O fluxo deve ser controlado para viscosímetros de queda de pressão. Problemas relacionados ao fluxo podem ser evitados instalando o viscosímetro on-line e condicionando o fluxo da amostra para se adequar ao instrumento. O tempo de resposta do instrumento pode estar relacionado às condições de fluxo, visto que uma taxa de renovação de amostra adequada é necessária para um controle eficaz. No caso de instalação em tanque, é desejável colocar o instrumento em uma posição onde o fluido adjacente represente o estado geral do fluido de processo e para evitar 'áreas mortas'. Os instrumentos usados ​​em um ambiente de processo devem ser robustos e capazes de resistir a quaisquer materiais corrosivos que possam encontrar, especialmente durante a limpeza.

Quando um processo alimentar é contínuo, a detecção on-line (que determina o estado de um processo em tempo real) é o método ideal para resolver o problema. Para aplicações úteis, os sensores devem cumprir vários requisitos, por exemplo, capacidade de interface com sistemas de monitoramento / controle da planta, medições robustas independentemente do fluxo ou das condições ambientais, capacidade de limpeza e estabilidade com o tempo e a temperatura.

A medição e controle automatizados da viscosidade em linha são confiáveis ​​para monitorar e garantir que as propriedades reológicas estejam intactas com as especificações e garantir que as características críticas estejam em total conformidade com os requisitos em vários lotes, sem ter que depender de métodos de medição offline e técnicas de coleta de amostra.

Rheonics sensores de controle de processo para a indústria alimentícia, em paralelo com o desenvolvimento da tecnologia de controle de processo, tem o potencial de aumentar os níveis de automação de processos e equipar os engenheiros de fábrica para obter o máximo de benefícios de digitalização, realização de dados de processo e planos de ação de longo prazo, dados- planejamento baseado em manutenção e confiabilidade e alta repetibilidade em termos de qualidade e consistência dos produtos lácteos. Rheonics oferece as seguintes soluções para controle e otimização de processos na formulação, processamento, aumento de escala e testes de produtos lácteos.

Medidores de viscosidade e densidade

1. Na linha Viscosidade medições: Rheonics, SRV é um dispositivo de medição de viscosidade em linha de ampla faixa, capaz de detectar mudanças de viscosidade em qualquer fluxo de processo em tempo real.
2. Na linha Viscosidade e Densidade medições: Rheonics, SRD é um instrumento de medição simultâneo em linha de densidade e viscosidade. Se a medição de densidade é importante para suas operações, o SRD é o melhor sensor para atender às suas necessidades, com recursos operacionais semelhantes ao SRV, juntamente com medições de densidade precisas.

Este instrumento fornece um sinal de saída e leitura em um painel de software que, se exibido, fornece ao operador as informações necessárias para controlar o processo. Como alternativa, pode ser possível enviar a saída para um controlador de processo automático. Os sistemas de controle integrados permitem que as informações de viscosidade / densidade na linha de processo sejam usadas de forma eficaz.

Processamento de produtos lácteos integrado e pronto para uso qualidade de grupos

Rheonics oferece uma solução integrada chave na mão para a gestão da qualidade da produção de produtos lácteos composta por:

1. Na linha Viscosidade medições: Rheonics'SRV - uma ampla faixa, dispositivo de medição de viscosidade em linha com medição de temperatura de fluido embutida
2. Rheonics Monitor de processo: um avançado controlador de rastreamento preditivo para monitorar e controlar variações em tempo real das condições do processo
3. Rheonics ReoPulse com as automático dosing: Um sistema autônomo de nível 4 que garante nenhum compromisso com os limites definidos de viscosidade e ativa automaticamente as válvulas de desvio ou bombas para dosar de forma adaptativa os componentes da mistura

O sensor SRV está localizado em linha para que mede continuamente a viscosidade (e densidade no caso de SRD). Os alertas podem ser configurados para notificar o operador da ação necessária ou todo o processo de gerenciamento pode ser totalmente automatizado com RPTC (Rheonics Controlador de rastreamento preditivo). Usar um SRV em uma linha de processo de preparação de produtos lácteos resulta em maior produtividade, margens de lucro e alcança conformidade regulatória. Rheonics os sensores têm um formato compacto para instalação simples de OEM e retrofit. Eles não exigem manutenção ou reconfigurações. Os sensores oferecem resultados precisos e repetíveis, independentemente de como ou onde são montados, sem necessidade de câmaras especiais, vedações de borracha ou proteção mecânica. Sem usar consumíveis e sem necessidade de recalibração, o SRV e o SRD são extremamente fáceis de operar, resultando em custos operacionais extremamente baixos durante a vida útil.

Uma vez estabelecido o ambiente do processo, geralmente é necessário pouco esforço para manter a consistência da integridade dos sistemas – os operadores podem confiar no controle rígido com Rheonics solução de gerenciamento de qualidade de produção de produtos lácteos. Alcançar maior qualidade, maior rendimento, redução de perdas e menor degradação do produto.

Formato compacto, sem partes móveis e sem necessidade de manutenção

Rheonics' SRV e SRD têm um formato muito pequeno para instalação simples de OEM e retrofit. Eles permitem fácil integração em qualquer fluxo de processo. São fáceis de limpar e não requerem manutenção ou reconfigurações. Eles ocupam pouco espaço, permitindo a instalação Inline em qualquer linha de processo, evitando qualquer espaço adicional ou necessidade de adaptador.

Design higiênico e sanitário

Rheonics SRV e SRD estão disponíveis em tri-clamp e conexões DIN 11851, além de conexões de processo personalizadas.

SRV e SRD estão em conformidade com os requisitos de conformidade de contato com alimentos de acordo com os regulamentos da FDA dos EUA e da UE.

Alta estabilidade e insensível às condições de montagem: Qualquer configuração possível

Rheonics O SRV e o SRD utilizam um ressonador coaxial patenteado exclusivo, no qual duas extremidades dos sensores giram em direções opostas, cancelando os torques de reação em sua montagem e, portanto, tornando-os completamente insensíveis às condições de montagem e taxas de fluxo. O elemento sensor fica diretamente no fluido, sem necessidade de alojamento especial ou gaiola de proteção.

Leituras instantâneas e precisas sobre a qualidade da produção - Visão geral do sistema completo e controle preditivo

Rheonics, ReoPulse o software é poderoso, intuitivo e conveniente de usar. O fluido do processo em tempo real pode ser monitorado no IPC integrado ou em um computador externo. Vários sensores espalhados pela planta são gerenciados a partir de um único painel. Nenhum efeito da pulsação de pressão do bombeamento na operação do sensor ou na precisão da medição. Nenhum efeito de vibração.

Medições em linha, nenhuma linha de desvio é necessária

Instale diretamente o sensor no seu fluxo de processo para fazer medições de viscosidade (e densidade) em tempo real. Nenhuma linha de derivação é necessária: o sensor pode ser imerso em linha; vazão e vibrações não afetam a estabilidade e a precisão da medição.

Fácil instalação e sem reconfigurações / recalibrações necessárias - zero manutenção / tempos de inatividade

No caso improvável de um sensor danificado, substitua os sensores sem substituir ou reprogramar os componentes eletrônicos. Substituições imediatas para sensores e componentes eletrônicos sem quaisquer atualizações de firmware ou alterações de calibração. Fácil montagem. Disponível com conexões de processo padrão e personalizadas como NPT, Tri-Clamp, DIN 11851, Flange, Varinline e outras conexões sanitárias e higiênicas. Não há câmaras especiais. Facilmente removido para limpeza ou inspeção. SRV também está disponível com DIN11851 e tri-clamp conexão para fácil montagem e desmontagem. As sondas SRV são hermeticamente seladas para limpeza no local (CIP) e suportam lavagem de alta pressão com conectores IP69K M12.

Rheonics os instrumentos possuem sondas de aço inoxidável e, opcionalmente, fornecem revestimentos protetores para situações especiais.

Baixo consumo de energia

Fonte de alimentação de 24V DC com consumo de corrente inferior a 0.1 A durante a operação normal.

Tempo de resposta rápido e viscosidade compensada pela temperatura

Eletrônica ultrarrápida e robusta, combinada com modelos computacionais abrangentes, tornam Rheonics dispositivos um dos mais rápidos, versáteis e precisos do setor. SRV e SRD fornecem medições precisas de viscosidade (e densidade para SRD) em tempo real a cada segundo e não são afetados por variações de vazão!

Ampla capacidade operacional

Rheonics'Os instrumentos são construídos para fazer medições nas condições mais desafiadoras.

SRV está disponível com a mais ampla faixa operacional do mercado para viscosímetro de processo em linha:

• Faixa de pressão de até 5000 psi
• Faixa de temperatura de -40 a 200 ° C
• Faixa de viscosidade: 0.5 cP até 50,000 cP (e superior)

SRD: instrumento único, função tripla - Viscosidade, temperatura e densidade

Rheonics' SRD é um produto exclusivo que substitui três instrumentos diferentes para medições de viscosidade, densidade e temperatura. Ele elimina a dificuldade de colocar três instrumentos diferentes e fornece medições extremamente precisas e repetíveis nas condições mais adversas.

Gerenciar processos de preparação de emulsão de forma mais eficiente, reduza custos e melhore a produtividade

Integre um SRV na linha de processo e garanta consistência ao longo dos anos. O SRV monitora e controla constantemente a viscosidade (e densidade no caso de SRD) e ativa as válvulas de forma adaptativa para dosar os constituintes da mistura. Otimize o processo com um SRV e experimente menos paradas, menor consumo de energia, menos não conformidades e economia de custos de material. E no final de tudo, contribui para melhores resultados financeiros e um ambiente melhor!

Limpeza no local (CIP) e esterilização no local (SIP)

SRV (e SRD) monitora a limpeza das linhas de fluido monitorando a viscosidade (e densidade) do limpador / solvente durante a fase de limpeza. Qualquer pequeno resíduo é detectado pelo sensor, permitindo ao operador decidir quando a linha está limpa / adequada para o propósito. Alternativamente, SRV (e SRD) fornece informações para o sistema de limpeza automatizado para garantir uma limpeza completa e repetível entre as execuções, garantindo assim total conformidade com os padrões sanitários das instalações de fabricação de alimentos.

Design e tecnologia superiores do sensor

A eletrônica sofisticada e patenteada é o cérebro desses sensores. SRV e SRD estão disponíveis com conexões de processo padrão da indústria como ¾” NPT, DIN 11851, Flange e Tri-clamp permitindo que os operadores substituam um sensor de temperatura existente em sua linha de processo por SRV/SRD, fornecendo informações de fluido de processo altamente valiosas e acionáveis, como viscosidade, além de uma medição precisa de temperatura usando um Pt1000 integrado (DIN EN 60751 Classe AA, A, B disponível) .

Eletrônica construída para atender às suas necessidades

Disponível em caixa de transmissor e montagem em trilho DIN de fator de forma pequeno, a eletrônica do sensor permite fácil integração em linhas de processo e dentro de gabinetes de equipamentos de máquinas.

Fácil de integrar

Vários métodos de comunicação analógica e digital implementados nos componentes eletrônicos dos sensores tornam a conexão ao PLC industrial e sistemas de controle simples e diretos.

Opções de comunicação analógica e digital

Opções opcionais de comunicação digital

A necessidade de caracterizar as propriedades dos fluidos é crítica na formulação, aumento de escala, processamento e teste de produtos lácteos, bem como para o projeto e desenvolvimento de equipamentos usados ​​nesses processos. A seguir estão os principais benefícios da integração de uma solução de gerenciamento de viscosidade em linha no processamento de produtos lácteos.

Suporta produção contínua e garante consistência entre lotes

A viscosidade é a chave para encontrar uma maneira de medir a qualidade da emulsão, de modo que algum grau de consistência de um lote para outro possa ser mantido.

• Os métodos convencionais de produção de produtos lácteos são baseados em processos quase contínuos
• O processo de homogeneização contínua consiste na dosagem controlada de componentes, adaptando-se e ajustando-se às condições do fluido em tempo real, que podem ser afetadas por vários parâmetros

Melhorias na eficiência do processo

O monitoramento da viscosidade durante um processo pode ajudar na eficiência do processo, produzindo economia de energia e evitando sub-mistura.

Redução nos custos de material

Ajustes adequados para os processos de produção em tempo real podem manter o consumo de materiais sob controle e quase exato para a quantidade adequada necessária para dosar, resultando em economia significativa de custo de material.

Rheonics oferece sensores intrinsecamente seguros certificados pela ATEX e IECEx para uso em ambientes perigosos. Esses sensores atendem aos requisitos essenciais de saúde e segurança relativos ao projeto e construção de equipamentos e sistemas de proteção destinados ao uso em atmosferas potencialmente explosivas.

As certificações intrinsecamente seguras e à prova de explosão detidas pela Rheonics também permite a personalização de um sensor existente, permitindo que nossos clientes evitem o tempo e os custos associados à identificação e teste de uma alternativa. Sensores personalizados podem ser fornecidos para aplicações que exigem uma unidade até milhares de unidades; com prazos de semanas versus meses.

Rheonics SRV & SRD são certificados ATEX e IECEx.

Instale diretamente o sensor em seu fluxo de processo para fazer medições de densidade e viscosidade em tempo real. Nenhuma linha de bypass é necessária: o sensor pode ser imerso em linha; taxa de fluxo e vibrações não afetam a estabilidade e precisão da medição. Otimize o desempenho da mistura fornecendo testes repetidos, consecutivos e consistentes no fluido.

Locais de controle de qualidade em linha

• Em tanques
• Nos tubos de conexão entre vários recipientes de processamento

Instrumentos / Sensores

SRV Viscosímetro OU um SRD para densidade adicional

Rheonics projeta, fabrica e comercializa sistemas inovadores de detecção e monitoramento de fluidos. Precisão construída na Suíça, RheonicsOs viscosímetros e medidores de densidade em linha têm a sensibilidade exigida pela aplicação e a confiabilidade necessária para sobreviver em um ambiente operacional severo. Resultados estáveis ​​– mesmo sob condições adversas de vazão. Nenhum efeito de queda de pressão ou vazão. É igualmente adequado para medições de controle de qualidade em laboratório. Não há necessidade de alterar nenhum componente ou parâmetro para medir toda a faixa.