Nowoczesne pomiary pH w trakcie produkcji
Transkrypt
Nowoczesne pomiary pH w trakcie produkcji
Artykuł promocyjny październik 2011 l tom 65 Nowoczesne pomiary pH w trakcie produkcji DARIUSZ FIGIEL Przemysł spożywczy, a w szczególności jego część produkcyjna, obejmująca m.in. procesy zaawansowanej, często wieloetapowej fermentacji oraz różnorodne operacje związane z rozdzielaniem faz wymagają zaawansowanych technologii jak również niezawodnej w tym celu aparatury kontrolno-pomiarowej. Wymaganym i istotnym pod kątem prawidłowości prowadzenia procesu parametrem kontrolnym jest najczęściej pomiar pH. Wymagania odnośnie higieniczności oraz najwyższej dokładności pomiaru spełniają tylko sprawdzone rozwiązania, a takie posiada w swojej ofercie m.in. firma Endress+Hauser. Procesy technologiczne Procesy realizowane w trakcie produkcji spożywczej często realizowane są w różnych etapach; poszczególne składniki są komponowane w celu uzyskania finalnego produktu, który powinien być następnie zabezpieczony przed dostępem bakterii. Istotne są tutaj wymagania higieniczne, który stawiają przed linią technologiczną oraz każdym z jej składników (m.in. aparaturą kontrolno-pomiarową) rygorystyczne wymagania odnośnie zabezpieczenia powierzchni przed rozwojem kultur mikrobiologicznych, zwłaszcza przed każdym następnym etapem produkcji. Procedury walidacyjne dotyczą także pełnej zgodności pod kątem urządzeń pomiarowych, a mając na uwadze parametr pH, który jest jednym z kluczowych wskaźników służących do kontroli nad procesem wytwarzania, przedstawiamy możliwości urządzeń firmy Endress+Hauser w zakresie nowoczesnych pomiarów pH realizowanych w trakcie produkcji. Technologia Memosens Wraz z wprowadzeniem oraz opatentowaniem w 2004 roku przez firmę Endress Rys. 1. Biokompatybilne elektrody CPS71D, CPS471D (typu ISFET) oraz przetwornik Liquiline M CMY2 28 Rys. 2. Automatyczny system pomiarowy Topcal S CPC310 +Hauser systemu cyfrowych czujników wykonanych w technologii Memosens, układy pomiarowe pH zyskały zupełnie nowe możliwości. Podstawową zaletą takiego rozwiązania jest przesyłanie sygnału pomiarowego w sposób eliminujący wpływ jakichkolwiek zakłóceń. Technologia Memosens pozwala także na wygodną kalibrację elektrod poza obiektem z uwagi na fakt, że wszelkie dane są zapisywane w głowicy elektrody. Dzięki złączu bagnetowemu, ewentualna wymiana elektrody na nową jest czynnością niewiarygodnie prostą. Każda elektroda jest automatycznie rozpoznawalna przez przetwornik pomiarowy (np. Liquiline M CM42). Dodatkowo, dane zapisane w każdej elektrodzie lub innym czujniku wykonanym w technologii Memosens pozwalają jednoznacznie zidentyfikować i odtworzyć historię wszelkich działań związanych z kalibracją oraz odczytać uzyskane wartości poszczególnych parametrów zgodnie z zasadami podpisu elektronicznego, co w połączeniu z odpowiednim przetwornikiem pomiarowym pozwala przypisać wykonane czynności odpowiedzialnym za nie oso- bom oraz zabezpieczyć informacje zgodnie z procedurami walidacyjnymi, będącymi podstawą eksploatacji wielu punktów pomiarowych w przemyśle spożywczym i biotechnologii. Wbudowana „inteligencja” technologii Memosens pozwala na ogromny wzrost dyspozycyjności punktu pomiarowego. W razie konieczności nagłej wymiany elektrody wskutek awarii, czas wymiany ulega skróceniu do minimum potrzebnego na pobranie zapasowego (wcześniej wykalibrowanego) czujnika wprost z magazynu i jego zamontowanie w procesie technologicznym. Niezwykle wysokie standardy higieniczności i czystości w utrzymaniu aparatury procesowej pozwoliły również inżynierom Endress+Hauser na opracowanie specjalnych wersji armatur do takich aplikacji; szeroka oferta specjalistycznej aparatury kontrolno-pomiarowej dostosowanej do najwyższych wymagań, mogącej pracować w procesach czyszczenia CIP/SIP jak również w warunkach autoklawowania z powodzeniem spełnia wszystkie oczekiwania klientów. Poniżej przedstawiony jest kla- PRZEMYSŁ SPOZYWCZY tom 65 l październik 2011 syczny zestaw umożliwiający pomiar pH w technologii Memosens: elektroda CPS71D opracowana specjalnie dla przemysłu spożywczego oraz przetwornik pomiarowy Liquiline M CM42. Topcal S CPC310 – automatyczny system pomiarowy Jak wiadomo, tylko ciągła weryfikacja poprawności działania układu pomiarowego (w szczególności elektrod pH) oraz dbałość o zachowanie optymalnych warunków w okresach między pomiarami gwarantuje rzetelne i prawidłowe wyniki, zgodne ze stanem faktycznym. Połączenie tych dwóch elementów, a więc czyszczenia i kalibracji w jednym urządzeniu, stało się wytycznymi dla inżynierów Endress +Hauser, którzy stworzyli automatyczne systemy pomiarowe. Oprócz niebywałej funkcjonalności należy zwrócić uwagę na fakt znacznych oszczędności, jakie niesie ze sobą takie rozwiązanie. W szczególności nowoczesny układ Topcal S CPC310 z powodzeniem sprawdza się w najtrudniejszych aplikacjach systemowych, a zintegrowane w urządzeniu pojemniki na środek czyszczący i bufory ograniczają koszty obsługowe do minimum. Dzięki 7 dostępnym programom użytkownika (w pełni konfigurowalnym) możliwe jest dostosowanie pracy urządzenia do niemal każdych warunków procesowych. Rys. 3. Armatura procesowa CPA475 spełniająca wszystkie wymogi higieniczne PRZEMYSŁ SPOZYWCZY Rys. 4. Zrealizowana aplikacja obiektowa pomiaru pH podczas produkcji insuliny Topcal S CPC310 to w pełni automatyczny system służący do pomiaru wartości pH lub potencjału redoks, który w okresach międzypomiarowych dokonuje samoczynnego czyszczenia, kalibracji i opcjonalnie sterylizacji. Topcal S CPC310 jest w chwili obecnej najbardziej zaawansowanym technologicznie układem do automatycznego pomiaru pH. Należy również podkreślić fakt możliwości zastosowania specjalnych armatur procesowych, opracowanych pod kątem przemysłu spożywczego, w szczególności modeli CPA465 oraz CPA475, które w połączeniu z systemem Topcal pozwalają na automatyczną realizację pomiaru pH w wielu prowadzonych procesach produkcyjnych. Dotychczas w zastosowaniach higienicznych starano się unikać stosowania pomiarów pH za pomocą elektrod szklanych w miejscach, gdzie ryzyko stłuczenia elektrody szklanej było obarczone wysokim ryzykiem. Dodatkowo, tradycyjna elektroda szklana musi być zamontowana pod kątem co najmniej 15°, gdyż w przeciwnym razie elektrolit wewnętrzny elektrody szklanej nie przykrywa wystarczająco membrany pomiarowej. Obecnie te ograniczenia już nie obowiązują, a wszystko dzięki wynalezieniu elektrod półprzewodnikowych, wykorzystujących tzw. efekt pola do realizacji właściwego pomiaru pH. Najważniejszą cechą technologii ISFET jest fakt, że w budowie czujnika nie występują absolutnie żadne elementy szklane. Stąd też w wielu przypadkach, zwłaszcza w przemyśle farmaceutycznym i spożywczym, elektrody takie znajdują obecnie szerokie zastosowania aplikacyjne. Niejednokrotnie również zdarzało się, że pomiar pH w cieczach innych niż roztwory wodne był zagadnieniem wysoce problematycznym. Trudność polegała głównie na tym, że brak wody w medium oznaczał przede wszystkim niemożność powstania aktywnej warstwy żelowej na powierzchni membrany elektrody szklanej, co powodowało bezużyteczność elektrody i realizowanego za jej pomocą pomiaru pH. Elektrody Tophit umożliwiają po raz pierwszy dla tego typu aplikacji ciągły pomiar pH bezpośrednio w procesie i otwierają zupełnie nowe obszary już zrealizowanych oraz potencjalnych zastosowań. Kolejną zaletą czujnika typu ISFET jest możliwość jego magazynowania na sucho bez żadnej szkody dla układu pomiarowego. Endress+Hauser Polska sp. z o.o. www.pl.endress.com/analiza 29