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