Perinteisesti makkarankuoret valmistettiin lihantuotantoeläimien kuten porsaiden, lampaiden, nautakarjan ja vuohien suolista. Näitä luonnonmukaisia kuoria on käytetty jo vuosisatoja, mutta viime vuosikymmeninä keinotekoiset kuoret ovat vallanneet alaa monilla markkina-alueilla. Keinotekoisissa kuorissa on käytetty kollageenia (joka saadaan usein eläinten nahasta), selluloosaa (kasvimateriaalista), muovia ja viime aikoina alginaattia (merilevästä).
Keinotekoisten kuorien yleistymistä on nopeuttanut monet eri tekijät, mukaan lukien luonnonkuorien valmistusprosessien korkeat kustannukset. Luonnonkuorien pituus, halkaisija ja paksuus ovat myös vaihtelevia, mikä vaikeuttaa makkaroiden tuotantolinjan optimointia, ja prosessiin kuluu myös paljon työvoimaa. Keinotekoisten kuorien jatkuva ja tarkka valvonta poistaa manuaalisten näytteenottojen ja testausten tarpeen, mikä parantaa sekä prosessin tehokkuutta että tuotteiden yhdenmukaisuutta.
Alginaattikuori
Alginaattia saadaan ruskolevän soluseinämistä. Ruskolevä kuuluu monisoluisiin leviin, joita ovat muun muassa monet merilevät pohjoisen pallonpuoliskon kylmissä vesissä. Yksi alginaatin keskeisistä ominaisuuksista on sen kyky sitoa vettä moninkertaisesti omaan painoonsa nähden, mikä tekee siitä luonnollisesti geeliytyvän aineen.
Kalvon muodostavana luonnollisena polymeerinä alginaattia voidaan käyttää makkarankuorena, sillä se muodostaa geelin kalsiumionien kanssa. Tuotantoprosessissa lihaseos pursotetaan kuoreen makkaran muodostamiseksi, ja samalla ulkopinnalle levitetään (suulakepuristamalla) natriumalginaattikerros. Tämän jälkeen makkara kuivataan kalsiumkloridilla kyllästetyssä suolaliuoksessa geelin muodostamiseksi. Tämä muodostaa makkaran pinnalle kalsiumalginaattikerroksen, joka toimii vahvana ja joustavana kuorena.
Suolaliuoksen oikea suolapitoisuus on erittäin tärkeää, ja sitä on valvottava tarkasti, sillä suolapitoisuus vaikuttaa makkaran väriin, tekstuuriin ja kokonaislaatuun.
Suulakepuristuksen keskeiset edut luonnonkuoriin verrattuna ovat
• edullisempi hankintahinta
• ihanteellinen ratkaisu automaatioon
• vähäiset työvoimavaatimukset
• tuotteen yhdenmukaisuus
• joustavuus – soveltuu moniin eri tyyppisiin ja kokoisiin makkaroihin
• kylmäsäilytystä ei tarvita, sillä alginaatti varastoidaan jauheena
• nopeus ja läpimenoaika
• soveltuu kasvissyöjille, vegaaneille ja halal-sääntöjen mukaiseen ruokavalioon (jos käytetään alginaattia).
Suolaliuosta säilytetään suolaliuossäiliössä, ja käytetty suolaliuos kierrätetään takaisin samaan säiliöön. Tämän seurauksena suolaliuos laimenee jatkuvasti, kun siihen tulee kuorigeelistä poistettua kosteutta. Suolaliuosta on siksi valvottava, jotta liuokseen voidaan lisätä oikea määrä suolaa. Vaisalan refraktometrit mahdollistavat tämän valvomalla suolapitoisuutta reaaliaikaisesti.
Refraktometrit voidaan sijoittaa kahteen paikkaan: suoraan suolaliuossäiliöön, ja toinen suolansyöttösäiliöön.
Vaisalan refraktometri mittaa nesteen taitekerrointa (RI), joka korreloi suoraan suolaliuoksen suolapitoisuuden kanssa. Taitekertoimen inline-valvonnan ja automaattisen säädön avulla prosessin käyttäjät voivat varmistaa toiminnan yhdenmukaisuuden ja luotettavuuden, mikä varmistaa tuotteen laadun ja vähentää käyttökatkoksia. Toisin kuin monet muut liuosten pitoisuuden mittaustavat, Vaisalan refraktometri on erittäin tarkka ja luotettava, eikä se tarvitse säännöllistä huoltoa. Tärkeää on myös se, että hiukkaset, kuplat, kiteet tai väri eivät vaikuta näihin refraktometreihin, joten niitä voidaan käyttää pitoisuusmittaukseen monenlaisissa liuoksissa. Vaisala K-PATENTS ‑refraktometreilla on myös 3-A Sanitary- ja EHEDG-sertifioinnit, mikä on tärkeää elintarviketuotannossa.
Refraktometrit tuottavat mA- ja Ethernet-lähtösignaalit, jotka mahdollistavat prosessin automatisoinnin. Lisäksi refraktometrit voidaan kalibroida lukemaan NaOH-pitoisuus g/L- tai wt-%-muodossa, tai millä tahansa muulla tehtaan käyttämällä suureella.
Kollageenigeelin suulakepuristus
Alginaattigeelin lisäksi makkaranvalmistuksessa voidaan käyttää myös kollageenigeelejä. Kollageenikuoret valmistetaan pääosin naudan ja porsaan nahoista, ja niidenkin valmistuksessa voidaan saavuttaa useimpia alginaattigeelien prosessikäsittelyssä havaittuja nopeus- ja tehokkuushyötyjä.
Kollageenigeelin suulakepuristuksen jälkeen makkarat siirretään suolaliuokseen samalla tavalla kuin alginaattigeeliprosessissa. Vaisalan refraktometreillä voidaan valvoa prosessia jatkuvasti edellä kuvatulla tavalla. Näin varmistetaan oikean suolapitoisuuden ylläpitäminen ja tuotteen korkea laatu.
Yhdysvaltalainen makkaranvalmistaja korostaa suolaliuoksen mittauksen tärkeyttä: "Käsittelemme suulakepuristetut makkarankuoret dikaliumvetyfosfaatilla hallitaksemme kosteutta, joka vaikuttaa suoraan lopputuotteen väriin ja koostumukseen. Liian kostea kuori tekee makkarasta liian tumman ja koostumuksesta liian sitkeän, kun taas liian kuiva kuori tekee makkarasta liian vaalean ja koostumuksesta liian pehmeän. Vaisala K-PATENTS® -refraktometri auttaa pitämään kosteuden määritetyllä tasolla, mikä takaa standardoidun lopputuotteen."
Selluloosasta valmistettu makkarankuori
Vaisalan refraktometrejä käytetään myös selluloosasta valmistettujen makkarankuorien tuotantoprosessissa. Tässä prosessissa makkarankuori luodaan sellukuituliinasta, josta poistetaan ensin rikki natriumhydroksidikylvyssä (NaOH). Tämä liuos, jota kutsutaan myös kaustiseksi soodaksi, syötetään säiliöstä, johon käytetty liuos myös palautetaan. NaOH-pitoisuutta on siten täydennettävä, sillä kyllästysprosessissa menetetään jonkin verran liinan kaustisuutta. Tähän käytetään Vaisalan refraktometriä samalla tavoin kuin edellä mainituissa alginaatti- ja kollageeniprosesseissa. Refraktometri valvoo jatkuvasti NaOH-pitoisuutta ja varmistaa, että sitä täydennetään riittävästi.
Yhteenveto
Inline-refraktometria on ihanteellinen tekniikka keinotekoisten makkarankuorien valmistusprosessin valvontaan. Antamalla jatkuvaa dataa refraktometrit auttavat makkaranvalmistajia hallitsemaan monia tuotteen laatuun liittyviä keskeisiä ominaisuuksia.
Tätä samaa tekniikkaa, johon hiukkaset, kuplat tai väri eivät vaikuta, käytetään liuosten valvontaan myös monilla muilla aloilla, kuten puolijohdeteollisuudessa, kemikaali- ja jalostusteollisuudessa, sellu- ja paperiteollisuudessa, tekstiiliteollisuudessa, panimo- ja virvoitusjuomateollisuudessa sekä tietenkin elintarviketeollisuudessa.
Selluloosa- ja alginaattikuorien suosio kasvaa valmistajien etsiessä uusia tapoja vähentää kustannuksia, laajentaa tuotantoa ja parantaa tuotteiden yhdenmukaisuutta – samalla se parantaa tuotteiden laatua sekä prosessien tehokkuutta, nopeutta ja joustavuutta. Nämä hyödyt edellyttävät kuitenkin prosessinesteiden jatkuvaa valvontaa tekniikalla, joka on tarkka, luotettava ja varmatoiminen vaikeissakin olosuhteissa. Vaisala K-PATENTS -refraktometrit täyttävät nämä vaatimukset ja auttavat valmistajia vastaamaan laadukkaiden makkaroiden kasvavaan kysyntään kaikkialla maailmassa.
Päivittäin voimme kuulla poliitikkojen suusta, kuinka heidän päätöksensä pohjautuvat tieteeseen, ja ihmiset ovat yhä paremmin tietoisia siitä, miten tiede vaikuttaa kaikkiin elämänaloihin. Tässä artikkelissa käsittelemme sitä, miten tiede vie elintarvike- ja juomateollisuutta eteenpäin ja erityisesti miten Vaisalan teknologiat auttavat optimoimaan kestävää elintarviketuotantoa.
On helppoa ymmärtää, että taiteella on tärkeä rooli elintarvike- ja juomateollisuudessa; luovuus ja mielikuvitus ovat olennaisia niin pakkaamisessa ja mainonnassa kuin tuotekehityksessäkin. Vaisalalla uskotaan kuitenkin, että tiede on tärkeimmässä osassa: mittausteknologioiden kehittämisessä, tuotteiden muodostuksen apuna, prosessien optimoinnissa, turvallisuuden varmistamisessa, laadunvarmistuksessa, tuotteiden yhdenmukaisuuden takaamisessa ja kestävässä kehityksessä. Miten tiede voi tulevaisuudessa auttaa teollisuutta voittamaan viimeisimmät haasteensa?
Haasteet
FAO:n mukaan (1) lähes joka kolmas ihminen maailmassa (2,37 miljardia ihmistä) ei saanut riittävästi ruokaa vuonna 2020. Pahin tilanne oli tietyissä Afrikan ja Aasian maissa – ja tämä aikana, jolloin joissakin maissa pääasialliset ruokaan liittyvät haasteet olivat ylipaino ja ruokahävikki. Elintarviketurvallisuus, ravitsemuksellisuus ja saatavuus ovat kaikki kasvavia haasteita.
Vesipula voidaan määritellä puhtaan veden riittämättömyydeksi normaaleja tarpeita varten. Siihen voi olla syynä ilmastonmuutos (kuivuus), veden saastuminen, liiallinen ja tehoton veden käyttö tai riittämätön tai toimimaton vesi-infrastruktuuri. YK:n mukaan (2) sellaisten ihmisten määrä, joilla on riittämättömästi vettä vähintään yhden kuukauden ajan vuodesta, kasvaa nykypäivän 3,6 miljardista yli 5 miljardiin vuoteen 2050 mennessä, ellei sopeuttavia toimia tehdä. Tämänkin vuoksi on paineita parantaa tehokkuutta ja vähentää hukkakäyttöä.
Ilmastonmuutos uhkaa viljasatoja, jotka voivat joutua kuivuuden, tulvien tai hurrikaanien tuhoamiksi. YK:n katastrofiriskien vähentämisen virasto UNDRR:n mukaan (3) ilmastoon liittyvät katastrofit ovat lähes kaksinkertaistuneet edelliseen 20 vuoteen verrattuna. Maatalousjärjestelmiemme sietokykyä on tämän vuoksi parannettava.
Monien tuotteiden rajallinen säilyvyys aiheuttaa ylimääräisen riskin elintarvike- ja juomateollisuudelle ja tekee siitä haavoittuvaisemman toimitusketjujen ongelmille. Siksi häiriönsietoa parantaville ja liiketoiminnan jatkuvuutta turvaaville toimille on voimakas tarve. Kun otetaan lisäksi huomioon kustannuksiin ja kestävään kehitykseen liittyvät näkökohdat, toimitusketjujen on oltava lyhyitä, nopeita, turvallisia ja jäljitettävissä. Kestävien tuotteiden lisäksi kuluttajat haluavat parempia pakkauksia, joissa käytetään vähemmän muovia.
Turvallisen, terveellisen ja ravinteikkaan ruoan kysyntä kasvaa jatkuvasti. Valmistajilla on siksi yhä suurempi paine antaa parempia tietoja tuoteselosteissa – erityisesti sokerin, suolan ja kalorimäärän kaltaiset terveyteen vaikuttavat tiedot ovat tärkeitä. Kuluttajat haluavat myös yhä enemmän sellaisia tuotteita, joilla on pieni hiilijalanjälki, ja tämä kasvattaa lihalle vaihtoehtoisten tuotteiden kysyntää. Jälleenmyyjät pyytävät valmistajilta tietoa hiilijalanjäljestä, ja niihin sisällytetään nykyään usein myös scope 3:n epäsuorat päästöt, jotka syntyvät valmistajan oman toiminnan ulkopuolella.
Kun energian ja raaka-aineiden hinnat nousevat maailmanlaajuisesti, elintarvikkeiden ja juomien valmistajilla on sekä ympäristöllisiä että taloudellisia kannustimia parantaa energiatehokkuutta, vähentää hävikkiä ja kasvattaa uusiutuvan energian – tuulen, auringon ja biokaasun – käytön osuutta.
Vaisalan tutkimustyö
Tiede tarjoaa ratkaisuja kaikkiin edellä kuvattuihin haasteisiin, ja Vaisala on aktiivisesti osallisena monissa niistä. Vaisala on esimerkiksi maailman johtava meteorologisten mittauslaitteiden valmistaja, jonka tuotteilla tutkijat voivat seurata ilmastonmuutosta ja äärimmäisiä sääolosuhteita. Lisäksi Vaisalan teollisuusmittauslaitteet parantavat elintarvike- ja juomateollisuuden prosessien hallintaa, mikä
parantaa tehokkuutta
parantaa ja turvaa tuotteiden yhdenmukaisuutta ja laatua
vähentää energiankulutusta
vähentää hävikkiä
pienentää kustannuksia
parantaa toimialan vastuullisuutta ja auttaa ilmastonmuutoksen vastaisessa taistelussa.
Vaisalan teknologioita käytetään laajalti elintarvike- ja juomateollisuudessa, ja annamme seuraavassa niistä useita esimerkkejä. Verrattuna Vaisalan maailmanlaajuiseen maineeseen meteorologian alalla yritys on vähemmän tunnettu teollisuudessa mittalaitteistaan – se saattaa olla yksi elintarvike- ja juomateollisuuden parhaiten varjeltuja salaisuuksia, mutta tehokkaimpia voimavaroja.
Vaisalan brändiä ohjaa yrityksen tavoite tarjota havaintoja paremman maailman rakentamiseksi innovaatioiden kautta. Tässä ovat ohjenuorana neljä ydinarvoamme:
Yhteistyö – kumppaneiden, sidosryhmien ja maailmanlaajuisen tiedeyhteisön kanssa
Eettisyys – rehellisyys, monimuotoisuus, kunnioitus, luotettavuus ja kestävä kehitys
Elintarvike- ja juomateollisuudessa Vaisalan tuotteita käytetään arvoketjun jokaisessa vaiheessa maataloudesta prosessointiin, varastointiin, jakeluun, vähittäismyyntiin ja jätteiden käsittelyyn.
Vaisalan teknologiat
Tarkkuus ja pitkän aikavälin luotettavuus ovat edellytyksinä kaikissa Vaisalan kehitysohjelmissa, ja yrityksen tuotteet ovat saavuttaneet maailmanlaajuisen maineen – lisäksi niitä käytetään useammalla kuin yhdellä planeetalla! Vaisalan kosteus- ja paineantureita käytetään tällä hetkellä jokaisella Maapallon mantereella sekä Marsissa Curiosity- ja Perseverance-mönkijöissä.
Ilmankosteus
Vaisalan keskeisiin teknologioihin kuuluu mittausmenetelmiä, joita pidetään yleisesti alan standardina. Esimerkiksi kosteusmittaus on yksi yleisimmistä mittauksista lähes millä tahansa teollisuudenalalla. Vuonna 1973 Vaisala kehitti maailman ensimmäisen ohutkalvopolymeeriin perustuvan kapasitiivisen kosteusanturin, HUMICAP®-anturin, joka paransi merkittäväsi mittausten tarkkuutta ja luotettavuutta. Sen tärkeimpiä etuja ovat pitkän aikavälin stabiilius sekä kondensaation, lian ja useimpien kemikaalien sieto. Tämän seurauksena Vaisalan kosteusantureita käytetään yleisesti elintarvikeprosesseissa, kuten kuivauksessa, kypsennyksessä ja leivonnassa. Kosteusmittausten sovelluksia on lähes rajattomasti – osittain siksi, että liiallinen kosteus voi aiheuttaa ruoan pilaantumisen.
Hiilidioksidi (CO2)
Kasvit käyttävät kasvaakseen hiilidioksidia fotosynteesin kautta. Tämän vuoksi viljelijöillä on yleisenä käytäntönä kasvihuoneiden CO2-pitoisuuden nostaminen tuotannon tehostamiseksi. Hiilidioksidia käytetään myös hiilihapotetuissa juomissa ja pilaantumisherkkiä elintarvikkeita valmistavissa tehtaissa. Kaikki nämä prosessit edellyttävät tarkkaa valvontaa, joten ne ovat ihanteellisia käyttökohteita Vaisalan anturiteknologialle.
Vaisalan CARBOCAP®-hiilidioksidianturissa on innovatiivinen mikrotyöstetty, sähköisesti viritettävä FPI (Fabry-Pérot-interferometri) ‑suodatin, joka mahdollistaa referenssimittauksen mahdollisen valonlähteen intensiteetin muutoksen sekä optiselle reitille kertyneen kontaminaation tai lian kompensoimiseksi. Tämän ansiosta CARBOCAP®-anturi on erittäin stabiili pitkällä aikavälillä eikä käyttäjien tarvitse kantaa huolta kalibrointiryöminnästä tai anturivirheistä.
Refraktometria
Refraktometria on tunnettu menetelmä sokeripitoisuuden mittaukseen erilaisista tuotteista, kuten juomista ja hedelmätuotteista. Suoraan prosessiin asennettavia Vaisalan hygieenisiä K-PATENTS®-refraktometreja käytetään yleisesti lukemattomissa elintarvike- ja juomasovelluksissa prosessin valvontaan ja ohjaukseen. Esimerkiksi Brix-tason ja kuiva-aineiden mittausta käytetään laajalti elintarvikkeiden ja juomien tuotantoprosesseissa.
Toisin kuin monissa muissa nesteiden mittaustavoissa esimerkiksi prosessinesteen hiukkaset, kuplat, kiteet tai väri eivät vaikuta Vaisalan refraktometrin mittauksiin, joten mittalaitteita voidaan käyttää nesteiden tunnistukseen ja komponenttien pitoisuuden valvontaan monenlaisissa sovelluksissa. Vaisalan refraktometreilla on EHEDG- ja 3-A-sertifiointi – nämä tärkeät hygieniastandardit varmistavat hygienian elintarvikkeiden tuotannossa ja käsittelyssä.
Vastapäätä olevassa taulukossa on Vaisalan inline-refraktometrien sovellusesimerkkejä, mutta niiden monikäyttöisyyttä osoittaa hyvin se, että niitä käytetään jokaisessa oluenpanoprosessin vaiheessa:
Mäskäys – veden mäskipitoisuuden mittaus lähtöputkessa.
Siivilöinti – pitoisuuden mittaus, jotta voidaan havaita sopiva huuhtelun lopetuspiste.
Vierteen keittäminen – vierteen vahvuuden jatkuva mittaus, jotta panimomestari voi määrittää tarkalleen, milloin vierre on saavuttanut halutun vahvuuden.
Vierteen selkeytys – valvonta ennen vierresyklonia ja/tai sen jälkeen, jotta voidaan poistaa kiintoaineet nopeasti ja tehokkaasti ja saavuttaa selkeä humaloitu vierre.
Jäähdytys – varmistaminen, että humaloitu vierre sisältää oikean määrän liuenneita kiintoaineita ennen käymistä.
Käyminen – reaaliaikaisen kuvan antaminen panimomestarille prosessista, jotta hän voi määrittää tarkasti, milloin käymisprosessi on valmis.
Suodatus ja kypsytys – laadunvalvonta hiivan poiston aikana.
Täyttö ja kiertopesu – täyttö- ja kiertopesuprosessien jatkuva valvonta, joka mahdollistaa automaation, vähentää tuotehukkaa sekä alentaa kustannuksia ja energiankulutusta.
Biokaasu
Uusiutuviin energiamuotoihin ja kasvihuonekaasupäästöjen vähentämiseen kiinnitetään valtavasti huomiota joka puolella maailmaa, kun valtiot ja organisaatiot pyrkivät saavuttamaan nettonollan. Biokaasu tarjoaa mahdollisuuden hyödyntää maatalouden ja elintarviketuotannon jätetuotteita sekä korvata fossiilisia polttoaineita energianlähteenä. Lisäksi biokaasuprosessien tuottama mädätysjäännös on ravinnepitoinen lannoite, joka täydentää kiertotalouden elintarviketuotannossa. Lisäksi biokaasusta voi tuottaa sähköä käytettäväksi kotitalouksissa ja maatiloilla.
Vaisala on kehittänyt teknologiaa biokaasuprosessin optimointia varten. Vaisalan ainutlaatuiset monikaasumittapäät kykenevät valvomaan biokaasua suoraan prosessista reaaliaikaisesti. Näin operaattorit voivat parantaa biokaasun laatua, pienentää kustannuksia ja tehostaa prosessia. Tämä viimeinen esimerkki osoittaa, miten Vaisala on mukana jokaisessa elintarvikekierron vaiheessa ruoan tuotannosta aina ruokahävikin mädätykseen asti.
Yhteenveto
Tieteen voi määritellä tiedon ja ymmärryksen tavoittelemiseksi ja soveltamiseksi noudattaen järjestelmällisiä menetelmiä todistusaineiston pohjalta. Vaisalalle elintarvikkeissa on kyse ennen kaikkea tieteestä; mittalaitteidemme tuottamat mittaustiedot toimivat päätöksenteon pohjana ja mahdollistavat tehokkaan optimoinnin. Vaisalalla tiedettä vie eteenpäin uteliaisuus; investoimme 14 % nettomyynnistämme tutkimukseen ja kehitykseen, ja yritys on sitoutunut pitkäjänteiseen innovointiin. Elintarvike- ja juomateollisuus on hyötynyt valtavasti Vaisalan jo kehittämistä teknologioista, mutta yrityksen tieteentekijöille suurempi innostuksen lähde on teknologia, jota ei ole vielä julkistettu...
Lähteet
The State of Food Security & Nutrition in the World 2021 (Elintarviketurvallisuuden ja ravinnon saannin tila maailmassa vuonna 2021), Yhdistyneiden kansakuntien ruoka- ja maatalousorganisaatio FAO: https://www.fao.org/state-of-food-security-nutrition/en
Riddell et al. (lokakuu 2020) The effect of temperature on persistence of SARS-CoV-2 on common surfaces. Virology Journal. (Lämpötilan vaikutus SARS-CoV-2-viruksen selviytymiseen yleisillä pinnoilla. Virologiajulkaisu). https://virologyj.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12985-020-01418-7
Miten säilytyssiirto voidaan suorittaa tarkasti ja luotettavasti?
Kemikaalien täyttö- ja kuormanpurkutoiminnoissa on tärkeää eliminoida tuotteiden sekoittumisen riski, varmistaa eri kemikaalien turvallinen käsittely sekä lyhentää kallista odotusaikaa, joka liittyy tuotteiden siirtoon vastaanottaviin säiliöihin. Kemian teollisuuden tuotteita käytetään pääasiassa muilla teollisuudenaloilla, kuten puolijohde- ja lääkealoilla, joilla on tiukat laatu- ja puhtausmääritykset. Miten kemian tehtaat ja öljynjalostamot voivat optimoida nämä toiminnot ja varmistaa laadukkaiden kemikaalien toimittamisen taitekerrointeknologian avulla?
Tässä blogikirjoituksessa analysoimme kolme asiakasesimerkkiä ja tarkastelemme sitä, miten asiakkaat hyötyivät teknologiasta.
Kemikaalianalyysien merkitys luotettavassa säilytyssiirrossa
Kemikaalien analysointi on olennaisen tärkeää kemian tehtaille, öljynjalostamoille, polttoaineterminaaleille ja muille yrityksille, jotka toimivat nestemäisten kemikaalien tuotannon ja logistiikan alalla. Niiden täytyy varmistaa perus-, bulkki-, hieno- ja erikoiskemikaalien tuotannon kustannustehokkuus sekä turvata samalla tuotteiden korkea laatu ja minimaaliset ympäristövaikutukset.
Tuotteiden tunnistaminen perustuu usein manuaaliseen näytteenottoon ja laboratorioanalyysiin. Tämä menetelmä voi kuitenkin johtaa viiveisiin, tuotteiden laadun vaihtelemiseen ja tuotehukkaan. Toinen käytössä oleva menetelmä on tiheysmittaus. Kun käsitellään esimerkiksi happoja (etikkahappoa, sitruunahappoa, suolahappoa HCl, typpihappoa NHO3, rikkihappoa H2SO4 jne.), alkoholeja, glykoleja, vetyperoksidia H2O2, kaustista soodaa NaOH, liuottimia tai ureaa, tiheysmittaus ei aina pysty tuottamaan tarkkoja mittaustuloksia, minkä lisäksi se edellyttää toistuvia uudelleenkalibrointeja. Se saattaakin vaikuttaa kalliilta ja epäluotettavalta.
Automaattisella lämpötilakompensoinnilla varustettu inline-prosessirefraktometri, jonka tarkkuus on nD +/- 0,0002, mahdollistaa tuotteiden täysin automaattisen tunnistamisen. Reaaliaikainen kemikaalien ja rajapintojen tunnistaminen on välttämätöntä, jotta erilaisten nestemäisten bulkkikemikaalien purkaminen säiliöautoista, rautatievaunuista tai lastauslinjoista vastaanottaviin säiliöihin voidaan hoitaa turvallisesti. Reaaliaikainen tunnistaminen auttaa välttämään inhimilliset virheet, parantamaan prosessin turvallisuutta ja lyhentämään kallista odotusaikaa.
Miten johtavat kemikaalituottajat ja öljynjalostamot hyötyvät taitekerroinmittauksesta
Eri kemikaaleilla on erilaiset taitekertoimen (nD) arvot. Inline-prosessirefraktometri tunnistaa kemikaalit niiden taitekertoimen perusteella toistettavasti, tarkasti ja jatkuvasti. Lue lisää englanninkielisestä esitteestä.
Useiden kemikaalien nopea käsittely kemikaalien rajapinnan havaitsemisen avulla
"Korvaamalla laboratoriomittauksen tuoterajapintojen tunnistukseen käytettävällä inline-refraktometrilla
pystyimme säästämään vuosittain 600 tonnia tuotetta." – Asiakas
Saksassa toimiva monikansallinen kemian alan yritys vastaanottaa tuotantolaitoksiinsa useita raaka-aineina käytettäviä kemikaaleja. Kun useita eri kemikaaleja kuormataan ja puretaan autoista tai rautatievaunuista säiliöihin useilla purkuasemilla, nopea ja luotettava rajapintojen tunnistus on välttämätöntä sujuvan säilytyssiirron, tuotteiden tunnistamisen ja kuorman turvallisen purkamisen kannalta.
Asiakkaan tavoitteena oli korvata työläs ja epäluotettava laboratorionäytteiden otto neljällä purkulinjalla, joissa käytetään prosessin sisäisiin mittauksiin perustuvaa automaattista kemikaalien valvontaa. Yritys käytti Vaisalan prosessirefraktometria kuormaus- ja purkutoimintojen sujuvoittamiseen.
Refraktometrissa on lämpötilakompensoitu lähtö, ja se voidaan määrittää asiakkaan haluamalle asteikolle, kuten mittaamaan taitekerrointa nD 20 °C:n lämpötilassa tai pitoisuutta prosentteina. Helposti prosessilinjaan asennettavan refraktometrin avulla asiakas pystyi parantamaan purkutoimintojensa tehokkuutta ja varmistamaan, että oikeiden määritysten mukainen kemikaali varastoitiin oikeaan säiliöön.
Etanolin tunnistaminen vedessä
Suuri brittiläinen öljynjalostaja ja uusiutuvien polttoaineiden tuottaja säilyttää säiliöissä useita tuotteita, muun muassa etanolia. Prosessivaatimuksena oli havaita sadevedessä oleva etanoli, jotta voitaisiin määrittää ympäristökelpoisuus ennen veden tyhjentämistä vesistöön.
Polttoaineterminaalissa säiliöiden ympärillä on lattiakaivo, joka kerää sadeveden ja vuotokemikaalit. Aiemmassa etanolin varastointijärjestelmässä käytetyt tiheysmittarit olivat aiheuttaneet vääriä hälytyksiä. Epäluotettavien mittaustulosten vuoksi öljynjalostaja myös epäili, että pintavedessä oli saattanut olla suspendoitunutta kiintoainesta.
Asiakas asensi Vaisalan inline-prosessirefraktometrin kahteen uuteen etanolisäiliöönsä. Väärät hälytykset on vältetty, sillä refraktometrit asennettiin ennen sadeveden ulospumppausta. Asennus myös varmistaa luotettavat mittaukset vaatimustenmukaisuuden osoittamista varten.
"Jo ensimmäisinä viikkoina sen jälkeen, kun olimme asentaneet refraktometrin täyttölinjalle,
saavutimme säästöjä pienentämällä tuotehukkaa 30 prosentilla." – Asiakas
Sveitsiläinen öljynsekoitus- ja valmistusyhtiö tuottaa erilaisia erikoisöljyjä ja voiteluaineita monille toimialoille ja monenlaisiin käyttökohteisiin eri puolilla maailmaa. Voidakseen kasvattaa tuotantoa ja pienentää tuotehukkaa asiakas päätti nostaa täyttölinjan automaatioastetta. Se käytti manuaalista näytteenottoa ja laboratoriorefraktometreja eri tuotteiden välisten rajapintojen tunnistamiseen. Tässä aikaa vievässä ja työläässä prosessissa syntyi usein inhimillisiä virheitä, jotka yhtiö halusi minimoida.
Kun Vaisalan inline-prosessirefraktometrit oli asennettu täyttölinjaan korvaamaan hankala manuaalinen näytteenotto ja laboratorioanalyysi, asiakas saavutti huomattavia säästöjä tuotehävikin pienentymisen muodossa jo ensimmäisten viikkojen aikana. Nopean investointien tuoton lisäksi aiemmin havaitut tuotteiden laatuvaihtelut hävisivät ja tuotemääritysten täyttyminen voitiin varmistaa luotettavasti.
Kuvia autojen kuormanpurkuasemalta. Täällä on tärkeää tunnistaa saapuvat kemikaalit, varmistaa, että vastaanotettavat kemikaalit täyttävät oikeat määritykset, ja siirtää nämä kemikaalit oikeisiin tuotesäiliöihin. Vaisalan inline-prosessirefraktometrit mahdollistavat tuotteiden nopean tunnistamisen sekä turvallisen työskentelyn. Jos säiliön pohjalla on vettä, refraktometri ilmoittaa siitä heti. Refraktometri sopii ulkoasennuksiin.
Vaisala K-PATENTS® ‑prosessirefraktometri: luotettavin ja tarkin kemikaalien valvontamenetelmä
Vaisalan prosessirefraktometri on täydellinen valinta monenlaisiin teollisuuden käyttökohteisiin, erityisesti kemikaaliteollisuuteen:
Sen nestepitoisuusmittaus on tarkka koko mittausalueella (nD = 1,3200–1,5300, mikä vastaa 0–100:aa painoprosenttia).
Se ei vaadi säännöllistä huoltoa tai uudelleenkalibrointia.
Sen voi asentaa vaaka- tai pystysuoraan ilman ohitusjärjestelyjä.
Nesteessä olevat liukenemattomat kiintoaineet tai kuplat eivät vaikuta liuenneiden kiintoaineiden inline-refraktometrimittaukseen. Refraktometrilla on tehostettu turvallisuus ja luonnostaan vaarattoman laitteen sertifiointi. Saatavana on erityisiä märkäosia haastaviin kemiallisiin prosesseihin.
Lue lisää kemikaalien rajapinnan havaitsemista ja tuotteen tunnistamista käsittelevästä sovelluskuvauksesta.
Panimomestarit laskevat menestyksensä ansioksi intohimon, määrätietoisuuden ja innovaation. Kun hyvä olut on kehitetty ja brändätty, kuvaan astuu kuitenkin mukaan uusi tärkeä tekijä: tuotteen yhdenmukaisuuden varmistaminen. Siinä prosessin valvonta on avainasemassa. Seuraavassa artikkelissa Vaisalan asiantuntija Keijo Pyörälä kertoo, miten oluen valmistusprosessin jokaiseen vaiheeseen strategisesti sijoitetut inline-refraktometrit mahdollistavat prosessin optimoinnin, säästävät energiaa, vähentävät hävikkiä, alentavat kustannuksia ja auttavat tuottamaan laadukasta olutta.
Näytteenotto vs. jatkuva valvonta
On vielä panimoita, jotka luottavat manuaaliseen näytteenottoon ja laboratorioanalyyseihin. Tässä lähestymistavassa on kuitenkin joitakin merkittäviä huonoja puolia, joten yleinen suuntaus on kohti inline-valvontaa ja lisääntynyttä automaatiota.
Laboratorioanalyysi on itsestään selvä osa tutkimus- ja kehitystyötä, ja sen avulla saadaan tietoja eri raaka-aineiden tai prosessien vaikutuksista oluen makuun ja muihin ominaisuuksiin. Laboratorioanalyysit myös auttavat ymmärtämään kemiallisia reaktioita paremmin. Tuotannon näkökulmasta näytteenotto ja analysointi tuottavat kuitenkin vain rajallista arvoa, sillä niistä aiheutuu huomattavia kustannuksia ja viipeitä: siinä vaiheessa, kun laboratoriotulokset paljastavat ongelman, panimon kautta on ehkä kulkenut jo huomattava määrä tuotetta. Lisäksi näytteet antavat vain tilannekuvan prosessista tietyllä hetkellä, eivätkä ne siksi mahdollista prosessin tehokasta säätöä tai ajantasaisten hälytysten antamista. Niistä ei myöskään ole juurikaan hyötyä trendien tunnistamisessa.
Valvontateknologia
Vaisalan hygieeniset K-PATENTS®-refraktometrit voidaan kalibroida Plato-, Brix-, Balling-, paino- tai tiheysarvojen mukaan. Niitä on saatavana 3-A Sanitary- ja EHEDG-sertifioinneilla, ja ne on suunniteltu kestämään CIP-/SIP-pesu- ja huuhtelusyklejä.
Oluenvalmistuksen eri osa-alueiden valvontaan on kehitetty monenlaisia teknologioita, mutta jotkin niistä, kuten sameuden ja tiheyden valvonta, voivat kärsiä likaantumisen ja suurien nesteessä leijuvien hiukkasten aiheuttamista mittausvirheistä (erityisesti mäskäyskattilassa ja siiviläammeessa). Muita yleisiä mittausvirheiden lähteitä ovat kuplat ja vaahto, joita esiintyy useimmissa prosessivaiheissa. Taitekertoimeen perustuvassa valvonnassa näitä ongelmia ei ole, ja yksi Vaisalan refraktometrien suurimmista eduista onkin se, että ne antavat tarkat mittaustulokset jokaisessa oluenvalmistusprosessin vaiheessa ulkoisista häiriötekijöistä huolimatta.
Refraktometrien lisäetuna on niiden nopea vaste, josta on erityisesti hyötyä pakkaus- ja täyttölinjalla sekä CIP-kiertopesuprosessissa. Käsittelemme tätä jäljempänä.
Taitekerroinmittaus perustuu valon taittumiseen prosessiaineessa, ja siinä käytetään keltaista LED-valonlähdettä. Anturi havainnoi jatkuvasti kriittistä kulmaa, jossa valon kokonaisheijastus alkaa, ja liuenneiden aineiden kokonaismäärä lasketaan ottaen huomioon ennalta määritetyt prosessiolosuhteet. Vaisalan hygieeniset refraktometrit toimitetaan panimokohtaisten vaatimusten mukaan kalibroituina, ja niitä voidaan käyttää useimmissa oluenvalmistusprosessin vaiheissa. Seuraavassa käymme läpi niistä tärkeimmät.
Mäskäys
Mäskäys tehdään yleensä mäskäyskattilassa, joka on eristetty, valepohjalla varustettu astia. Kun mallasta liotetaan kuumassa vedessä, siinä muodostuu entsyymejä, jotka pilkkovat maltaan tärkkelyksen käymiskelpoisiksi sokereiksi. Lopputuloksena saadaan vierrettä.
Mäskäys on kriittinen vaihe, sillä se määrittää oluen lopullisen rakenteen. Yhdenmukaisen vierrelähdön ylläpito on siis tärkeää. Refraktometria käytetään mittaamaan veden mäskipitoisuutta lähtöputkessa.
Seuraavaksi jyvien kuoret erotellaan vierteestä siivilöimällä tai suodattamalla. Tämä tehdään yleensä erillisessä siiviläammeessa.
Siivilöinti
Sokerien erotus viimeistellään huuhtelemalla vierre siiviläammeessa. Prosessissa saatavan kantavierteen pitoisuus pienenee vähitellen huuhtelun aikana. Refraktometri mittaa pitoisuutta jatkuvasti, jotta voidaan havaita sopiva huuhtelun lopetuspiste. Näin voidaan estää turha vedenkulutus ja säästää energiaa.
Vierteen keittäminen
Kun makea vierre on eroteltu, se pastöroidaan keittokattilassa. Tässä vaiheessa lisätään humala ja mahdollisia muita aromiaineita. Vierteen keitto pysäyttää entsyymien toiminnan, säilöö vaahtoa muodostavat proteiinit, haihduttaa ei-toivotut haihtuvat makuyhdisteet ja auttaa muodostamaan halutut maku- ja aromikomponentit. Keittoprosessi myös nostaa kantavierteen vahvuuden oikealle tasolle, joten se on erittäin tärkeä vaihe oluenvalmistuksessa.
Refraktometri asennetaan suoraan vierrekattilaan, jolloin vierteen vahvuutta voidaan mitata jatkuvasti ja panimomestari voi määrittää tarkalleen, milloin vierre on saavuttanut halutun vahvuuden. Näin voidaan parantaa oluen laatua ja yhdenmukaisuutta sekä auttaa optimoimaan keittoaika ja energiankulutus.
Vierteen selkeytys
Keiton jälkeen vierre siirretään vierresykloniin eli whirlpooliin, jossa kiintoaineet (humalan jäänteet ja koaguloituneet proteiinit) erotellaan humaloidusta vierteestä. Vierresyklonin pyörremäinen virtaus aiheuttaa jäännöshiukkasten saostumisen ja laskeutumisen astian pohjaan niin sanottuna rupana, joka poistetaan osittain astian pohjasta. On tärkeää poistaa kiintoaineet nopeasti ja tehokkaasti, jotta saavutetaan selkeä humaloitu vierre siirrettäväksi seuraavaan vaiheeseen. Tämän valvomiseen voidaan asentaa refraktometri ennen vierresyklonia ja/tai sen jälkeen.
Jäähdytys
Kun keitto on valmis, vierre jäähdytetään lämmönvaihtimella, joka ottaa talteen osan vierteen keitossa käytetystä energiasta. Refraktometri voidaan asentaa jäähdyttimen lähtöön laadunvalvontaa varten varmistamaan, että humaloitu vierre sisältää oikean liuenneiden kiintoaineiden määrän ennen käymistä. Vaihtoehtoisesti tai lisäksi voidaan tehdä mittaukset kattilan jälkeen ennen vierresyklonia, jolloin haluttujen määritysten vastainen humaloitu vierre ei pääse siirtymään seuraaviin prosessivaiheisiin.
Käyminen
Käymisprosessin aikana hiiva muuntaa vierteen sokerit ja aminohapot hiilidioksidiksi ja alkoholiksi. Käymisnesteen paino mitataan ominaispainona eli suhteellisena tiheytenä veteen verrattuna. Panimoalalla tätä mitataan enimmäkseen Plato-asteikolla, joka on hyvin samankaltainen kuin viinialalla käytettävä Brix-asteikko.
Käytetty hiiva kerääntyy käymisastian pohjaan. Se poistetaan säännöllisesti, mikä auttaa oluen selkeyttämisessä.
Vierteen tiheys vaihtelee sokeripitoisuuden mukaan, joten tiheyslukema pienenee käymisen edetessä. Alkoholiprosentti voidaan laskea alkuperäisen vierteen painon ja nykyisen ominaispainon välisestä erosta. Refraktometrit voivat siksi seurata käymisprosessia tiiviisti ja antaa panimomestarille reaaliaikaisen kuvan prosessista, jotta hän voi määrittää tarkasti, milloin käymisprosessi on valmis.
Suodatus ja kypsytys
Kypsytys käsittää kaikki ensimmäisen käymisen päättymisen ja hiivan poiston välillä tapahtuvat muunnokset. Käymisen jälkeen oluen annetaan levätä, jotta mahdolliset hiivajäämät voivat laskeutua astian pohjaan. Olutta voidaan selkeyttää myös erilaisilla suodatustekniikoilla. Tämä on viimeinen mahdollisuus vaikuttaa oluen laatuprofiiliin – makuun, katkeruuteen, hajuun ja vaahdon stabiiliuteen, kirkkauteen sekä alkoholi- ja kaasupitoisuuteen. Kaikki nämä voivat vaihdella brändin vaatimusten mukaan, joten refraktometreilla on tärkeä rooli laadunvalvonnassa.
Täyttö ja kiertopesu
Kun olut on valmis jaeltavaksi, se pakataan pulloihin, tölkkeihin ja tynnyreihin, joiden on oltava puhtaita ja hygieenisiä. Myös putkien, astioiden, säiliöiden ja pakkauslaitteiden sisäpinnat täytyy puhdistaa tuote-erien ja eri tuotteiden välillä. Tämä CIP-kiertopesu suojaa oluttuotteita mikrobiologiselta ja kemialliselta kontaminaatiolta. Suurissa, nykyaikaisissa panimoissa puhdistusprosessit ovat monimutkaisia, joten niiden nopeuden ja tehokkuuden parantamiseen sekä kustannusten alentamiseen käytetään yleensä automaatiota.
Täyttölinjalla refraktometri tunnistaa heti tuotteiden väliset sekä tuotteen ja kiertopesun väliset rajapinnat, mikä mahdollistaa tehokkaan vaihdon erästä tai tuotteesta toiseen. Refraktometrin lähtösignaalia voidaan hyödyntää myös laadunvalvonnassa sekä oikean pakattavan tuotteen valinnan varmistamisessa. Refraktometrin nopean vasteen ansiosta rajapinnat (tuote/puhdistuskemikaalit/vesi) voidaan havaita hyvin nopeasti, mikä auttaa välttämään tuotehukkaa ja varmistamaan, ettei tuotekontaminaatiota tapahdu.
Pakkaus- ja kiertopesuprosessien jatkuva valvonta Vaisalan refraktometreilla siis mahdollistaa automaation, vähentää tuotehukkaa sekä alentaa kustannuksia ja energiankulutusta.
Miksi refraktometreja kannattaa käyttää panimossa?
Muihin menetelmiin verrattuna Vaisalan refraktometrit tarjoavat merkittäviä etuja: ne antavat paremman kuvan jokaisesta oluenvalmistuksen vaiheesta, eivätkä hiukkaset, kuplat tai nesteen väri vaikuta niiden tarkkuuteen. Tuotteeseen voidaan lisätä automaattinen prisman pesu höyryllä tai paineistetulla kuumalla vedellä, jolloin myöskään likaantuminen ei aiheuta ongelmia.
Jokainen Vaisalan refraktometri kalibroidaan tehtaalla täyteen mittausalueeseen (esimerkiksi 0–100 Plato-astetta), joten ne ovat täysin keskenään vaihdettavissa asennuspaikkojen välillä ilman parametrien muutoksia. Lisäksi Vaisalan refraktometrit eivät tarvitse säännöllisiä uudelleenkalibrointeja tai huoltotoimia.
Yhteenvetona voidaan todeta, että onnistunut oluenvalmistus perustuu intohimoon, määrätietoisuuteen ja innovaatioon, mutta refraktometrian avulla panimomestarit voivat optimoida prosessit, vähentää hävikkiä, alentaa energiankulutusta ja keskittyä hyvän oluen valmistukseen rauhallisin mielin tietäen, että teknologia varmistaa oluen hyvän ja yhdenmukaisen laadun.
E-kirja: Funktionaalisten ja ravitsemuksellisten ainesosien parhaat valmistuskäytännöt
Ole edelläkävijä ja tunne parhaat kestävän kehityksen mukaiset elintarvikkeiden ainesosien valmistusmenetelmät
Miten elintarvikkeiden ainesosien tuottaja voi parhaiten varmistaa elintarviketurvallisuuden ja tuotteiden korkean laadun ainesosia ja energiaa hukkaamatta?
Prosessiin rakennettu tarkka Brix- ja kuiva-ainemittaus auttaa optimoimaan valmistusprosessin kaikki vaiheet raaka-aineen syötöstä lopputuotteen laadunvalvontaan.
Olemme koonneet tähän e-kirjaan kaikki funktionaalisten ja ravinteita sisältävien valmistusaineiden parhaat prosessikäytännöt, joita voidaan hyödyntää esimerkiksi pektiinijauheen, hiivauutteen, heran, yrttiuutteiden, natriumglutamaatin, johanneksenleipäpuunjauheen, trehaloosin, xylitolin, laktuloosin, natriumkaseiinin, laktoferriinin ja kaliumlaktaatin valmistuksessa.
Lataa e-kirja ja lue, miten voit optimoida elintarvikkeiden ainesosien tuotannon eri vaiheet:
sumutuskuivaus
käyminen
liuottimien erotus
tislaus
kiteytys
ultra- ja nanosuodatus
Näissä sovelluksissa tuotteen laatua ja prosessinohjausta valvotaan digitaalisesti hygieenisen Vaisala Polaris ‑refraktometrin avulla. Sen ainutlaatuiset etävalvontatoiminnot perustuvat kehittyneeseen optiseen kuvantunnistukseen, mittausten raakadatan käsittelyyn ja diagnostiikka-arvojen seurantaan.
Asiakkaamme sanovat mittausmenetelmästä seuraavaa: ”Tarkka Brix-menetelmä, jossa väri, ilmakuplat, hiukkaset, hedelmäliha, virtauksen tai paineen muutokset, tärinä tai lämpötilan äkilliset muutokset eivät vaikuta mittaukseen.”
“Ei enää työläitä näytteenotto- ja mittausvirheitä. Koneiden käyttäjät voivat keskittyä muihin tärkeisiin tehtäviin.”
Sokeripuhdistamo Thaimaassa hyötyy Vaisala K-PATENTS® SeedMaster SM-3 ‑järjestelmän mahdollistamasta tyhjiökiteytyserien, kiteiden laadun ja saannon optimoinnista. Puhdistamon kehittyneen prosessinohjausratkaisun toimitti ja toteutti Contrologic.
Automatisointiprojektin perimmäisenä tarkoituksena oli vähentää höyryn ja veden käyttöä kiteytyserien aikana ja parantaa samalla sokerin laatua pitämällä kiteiden kokojakauma ja mediaanikoko tiukkojen määritysten mukaisina. Tämä saavutettiin täysin automatisoidulla reaaliaikaiseen ylikylläisyysohjaukseen perustuvalla ohjausstrategialla.
Esimerkiksi tuotannon saannon, energiankulutuksen ja kiteiden laadun vertailu ennen toteutusta ja sen jälkeen paljasti, että erää kohden käytettiin ennen 7 kuutiometriä vettä, kun kiteytysastian tilavuus on 85 kuutiometriä (katso kuva 1 alla).
Kuva 1. Sokerin kiteytysastia (85 m3).
Ennen toteutusta vettä käytettiin uusien, ei-toivottujen hienojen kiteiden poistoon. Prosessinohjausratkaisun käyttöönotto paitsi poisti veden käytön tarpeen, myös vähensi höyryn kulutusta noin 25 % ja paransi saantoa noin 1 %.
Kuva 2: Sokeriliuoksen syöttöventtiilit.
Ylikylläisyyteen perustuvan ohjauksen edut
Laadukkaan sokerin tuotannossa kiteiden kasvu on keskeinen asia, ja tämän kasvun perustana on ylikylläisyys. Kiteytymisnopeus riippuu tästä funktiosta, johon vaikuttaa useita parametreja. Ylikylläisyyden määritelmä on liuoksessa olevan sokerin määrän ja liuoksen kylläiseksi tekemiseen samassa lämpötilassa tarvittavan sokerin määrän suhde.
Ylikylläisyydellä on optimaalinen arvoväli, jossa sokerikiteet kasvavat haluttuun kidekokoon tasaisesti ja laajalla alueella. Tämän arvovälin ulkopuolella kiteiden kasvu pysähtyy ja ne voivat jopa alkaa sulaa tai muodostaa spontaanisti uusia kiteitä. Tällöin syntyy hienojakoisia hiukkasia ja konglomeraatteja, jotka on käsiteltävä uudelleen. Tämä on merkittävä ongelma, koska se haaskaa aikaa ja energiaa, kasvattaa tuotantokustannuksia ja vedenkulutusta sekä pienentää tuotetun sokerin saantoa.
Tämän ongelman välttämiseksi rakennettiin ylikylläisyyteen perustuva ohjausjärjestelmä, ja astiaan asennettiin Vaisala K-PATENTS® SeedMaster SM-3 ‑järjestelmä antamaan reaaliaikaisia tietoja ylikylläisyyden laskemista varten. SeedMaster on suunniteltu erityisesti kiteytymissovelluksia varten. Järjestelmä koostuu prosessirefraktometrista sekä usean parametrin valvontalaitteesta, joka tarjoaa sokerin kiteyttämisen kannalta olennaiset parametrit ja mahdollistaa täysin automaattisen ohjausratkaisun toteuttamisen.
Miksi asiakkaat valitsevat Vaisala SeedMasterin
Tuotteen parantunut ja tasainen laatu
Sokerin laatu on korkea, ja se pysyy samanlaisena erästä toiseen. Optimoinnin avulla voidaan pienentää sakkaroosin määrää lopullisessa melassissa sekä parantaa kiteiden kokojakaumaa ja mediaanikokoa.
Huomattavat säästöt raaka-aineen ja höyryn kulutuksen optimoinnin avulla
Raaka-aineen kulutusta voidaan vähentää, mikä tuo säästöjä toimintakustannuksissa, mutta suurimmat säästöt tulevat höyryn kulutuksen vähenemisestä. Ennen SeedMasterin avulla toteutetun automaattisen ohjausstrategian käyttöönottoa thaimaalainen sokerinpuhdistamo kulutti 39,4 tonnia höyryä erää kohden. Toteutuksen jälkeen höyryn kulutus laski 29,5 tonniin erää kohden.
Muutoksella on myös kumulatiivinen vaikutus, koska jokaisessa sokerin tuotannon vaiheessa tarvitaan vettä. Sokeritehtaat tuottavat käsittelyssä tarvittavan höyryn ja myyvät ylijäämäenergian sähkönä sähköverkkoon. Tuotantoprosessin ohjauksen ja optimoinnin ansiosta tehtaat voivat myydä enemmän energiaa verkkoon.
Vähemmän virheellisten kiteiden uudelleenkäsittelyä
Koska sokerikiteiden koko pysyy yhdenmukaisena, virheellisten kiteiden uudelleenkäsittelyyn kuluu vähemmän aikaa ja rahaa.
Vähemmän työvoimavaltaisia tehtäviä
SeedMaster SM-3 automatisoi ylikylläisyysohjauksen, joten tuotantohenkilöstön ei tarvitse enää käyttää aikaa näytteenottoon tai muihin manuaalisiin tehtäviin.
Prosessinohjaus edellyttää seuraavia asioita:
pitoisuuden säätö käyttämällä linjalla olevaa digitaalista prosessirefraktometria
absoluuttisen paineen säätö
pinnankorkeuden säätö
mikroaaltotiheysmittari.
Kolme säätötasoa mittalaitteille ja PID-säätimille
Haluatko tietää lisää?
Tarkka prosessin ohjaus tuo suuria etuja sokerin kiteyttämisessä. Ylikylläisyyteen perustuvalla ohjausstrategialla, jossa hyödynnetään prosessirefraktometreja, voidaan optimoida kiteytyminen ja parantaa näin saantoa, laatua ja energiatehokkuutta.
Ystävänpäivää eli Valentinen päivää vietetään eri tavoin eri puolilla maailmaa: joissakin maissa kirjoitetaan rakkausrunoja Sille Oikealle, toisissa taas muistetaan ystäviä. Yksi suosituimmista perinteistä on kuitenkin suklaakonvehtien antaminen lahjaksi tärkeille ihmisille.
Miksi suklaa yhdistetään rakkauteen? Salaisuus piilee aivojen neurologisissa yhteyksissä. Rasvan, sokerin ja kaakaon suutuntuma sekä suklaamakeisten houkutteleva ulkonäkö saavat aivomme vapauttamaan dopamiinia, joka laukaisee meissä onnen tunteen. Tässä artikkelissa emme kuitenkaan poraudu syvälle neurotieteen uumeniin, vaan selvitämme, mitä laadukkaiden makeisten valmistaminen vaatii.
"Elämä on kuin suklaarasia – et koskaan tiedä, mitä saat"…
…mutta kun kyse on suklaakonvehtien täytteen valmistamisesta, prosessinohjauksen luottamustason on oltava huomattavasti korkeampi. Tämä onnistuu hyödyntämällä uusinta teknologiaa ja käyttämällä Vaisalan inline-refraktometreja prosessin eri vaiheissa, jolloin saavutetaan yhdenmukaisen laadun varmistamiseen tarvittava kuiva-aineiden kokonaismäärän tai Brix-arvon (liuenneiden aineiden määrän) jatkuva mittaus.
Inline-taitekertoimen valvonnan, automaattisten säätöjen sekä varoitustasojen lähestyessä annettavien hälytysten avulla operaattorit voivat varmistaa tuotteiden yhdenmukaisuuden ja laadun, jolloin jatkuva tuotanto täyttää paitsi makuhermojemme vaatimukset myös viranomaismääräykset ja tuotemääritykset.
Laatu ennen kaikkea
Yhdellä Vaisalan suklaatuottaja-asiakkaista on tunnuslauseenaan "Laatu ennen kaikkea", joten ei liene yllättävää, että yritys on investoinut hygieenisiin Vaisala K-PATENTS® ‑refraktometreihin voidakseen valvoa tuotteiden laatua jatkuvien Brix-mittausten avulla. Konvehdit sisältävät kirsikkabrandyssä liotettuja kirsikoita, joita peittää ylellinen tumma suklaakerros.
Suklaavalmistaja käyttää Vaisalan refraktometreja brandyn laadunvalvontaan varmistaakseen, että tuotanto noudattaa reseptiä tarkasti. Brandyyn lisätään etanolia, jotta saavutetaan oikea alkoholipitoisuus, ja Brix-mittaukset tehdään juuri ennen brandyn lisäämistä kirsikoihin.
Tuotantoalueet, joilla käsitellään korkean alkoholipitoisuuden tuotteita, katsotaan räjähdysvaarallisiksi ATEX-tilaluokan 2 alueiksi. Sen lisäksi, että valvontalaitteen on oltava hyväksytty hygieenisiin sovelluksiin, sillä täytyy siis olla myös ATEX-luokitus. Tässä esimerkkitapauksessa refraktometrin täytyi olla luonnostaan vaaraton ja täyttää ATEX-tilaluokan 0/1 vaatimukset. Vaisalan ratkaisu yhdisti siis sekä 3-A- ja EHEDG-vaatimukset että ATEX-tilaluokan 2, 1 tai 0 vaatimukset.
Ennen Vaisalan refraktometrien asennusta testaus tehtiin ottamalla näytteitä manuaalisesti ja analysoimalla ne laboratoriossa, mikä oli kallista ja aikaavievää. Koska testitulokset saatiin viipeellä, poikkeamat määrityksistä saattoivat aiheuttaa tuotehukkaa tuotannossa. Inline-valvonnan ansiosta ongelmat havaitaan heti, joten tarvittaviin toimiin voidaan nyt ryhtyä viipymättä.
Jumalten ruokaa
Suklaamakeisten tärkein valmistusaine on kaakaojauhe, jota tuotetaan käsittelemällä kaakaopuissa kasvavia kaakaopapuja. Kaakaopuun latinankielinen nimi Theobroma cacao sisältää kreikankielisen sanan, jonka merkitys on "jumalten ruoka".
Kaakaojauhetta on kahta tyyppiä: luonnollista kaakaojauhetta, joka on ruskeaa ja luonnostaan hapanta (pH 5–6), ja Dutch-alkaloitua kaakaojauhetta, jonka valmistusta varten kaakaopavut pestään happamuutta neutraloivalla emäsliuoksella. Koska emäksen tyyppi ja pitoisuus vaikuttavat Dutch-alkaloidun kaakaojauheen väriin ja makuun, Vaisala K-PATENTS ‑prosessirefraktometrit ovat tärkeä työkalu haluttaessa varmistaa, että prosessi toimii tiukkojen pitoisuusmääritysten rajoissa.
Makeisia ja suklaatäytteitä varten aineksista valmistetaan laimennettu seos, jonka sokeripitoisuus tiivistetään sitten halutulle tasolle keittämällä ja haihduttamalla. Seoksen lopullinen Brix-arvo määrittää lopputuotteen maun, yhdenmukaisuuden ja laadun. Tasaisen ja luotettavan laadun varmistaminen edellyttää siksi huolellista valvontaa.
Virheellinen kosteuspitoisuus voi heikentää lopputuotteen fyysisiä ominaisuuksia, aiheuttaa käsittelyongelmia ja vaikuttaa lopputuotteen laatuun. Liiallinen kosteus voi aiheuttaa ongelmia myös edistämällä mikro-organismien kasvua.
Hygieeninen Vaisala K-PATENTS ‑refraktometri mittaa keittoliuoksen Brix-tasoa jatkuvasti. Näin saadaan reaaliaikaisia tietoja, joiden avulla voidaan määrittää keittämisen lopetushetki ja varmistaa tuotteiden yhdenmukainen laatu. Voit lukea lisää tästä sovelluskuvauksesta.
Vaisala K-PATENTS ‑prosessirefraktometrin kestävä teknologia ja luotettavat mittaukset varmistavat rakastamiemme tuotteiden ennennäkemättömän hyvän laadun. Ystävänpäiväsi on pelastettu, sillä suosikkikonvehtisi maistuu yhtä hyvältä kuin aina ennenkin!
Yksi teknologia, useita käyttökohteita
Toisin kuin monissa muissa nesteiden mittaustavoissa esimerkiksi prosessinesteen hiukkaset, kuplat, kiteet tai väri eivät vaikuta Vaisala K-PATENTS ‑refraktometrimittauksiin, joten mittalaitteita voidaan käyttää pitoisuusmittaukseen monenlaisissa liuoksissa. Vaisala K-PATENTS ‑refraktometreilla on myös 3-A Sanitary- ja EHEDG-sertifioinnit. Sokerileipomoalan lisäksi Vaisalan refraktometreja käytetään yleisesti monissa elintarvike- ja juomasovelluksissa sekä muun muassa puolijohde-, kemian-, jalostus-, sellu-, paperi-, tekstiili- ja lääkealoilla. Tutustu koko tarjontaamme täällä.
Saavuta välittömiä tuottavuus- ja materiaalihyötyjä Brix-arvon ja muiden nestepitoisuuksien mittauksilla sekä yksinkertaista elintarvikkeiden, juomien, meijerituotteiden ja panimotuotteiden valmistusprosesseja.
Brix-arvojen inline-mittauksen teho
E-kirja sisältää tietoja monista elintarvikkeiden ja juomien valmistuksen tärkeistä tehtävistä, mukaan lukien elintarviketurvallisuus, kustannussäästöt, kestävä kehitys ja materiaalien tehokas käyttö sekä tuotteiden korkean laadun ylläpitäminen. Inline-Brix-mittaus auttaa saavuttamaan nämä ja monet muut tärkeät tavoitteet. Lataa e-kirja ja lue lisää.
Lääkkeiden valmistus on yksi tarkimmin säädeltyjä toimialoja, koska lääketurvatoiminta eli lääkkeiden turvallisuus, laatu ja tehokkuus pyritään varmistetaan mahdollisimman hyvin. Koko prosessi uusien lääkkeiden kehittämisestä valmistukseen ja asiakkaille toimittamiseen on tarkoin säädeltyä ja siihen liittyy yli 11 500 rajoitusta, jotka lisäksi asettavat erinäisiä vaatimuksia lääkkeiden valmistuksessa käytettäville mittalaitteille.
Yksi sääntelyviranomaisista on Yhdysvaltain elintarvike- ja lääkevirasto FDA (Food and Drug Administration). Sen aloitteesta on kehitetty prosessianalyysiteknologian (PAT, Process Analytical Technology) kehys, joka on tarkoitettu lääkealan innovaatioita ja modernisointia varten. Oikea-aikaiset mittaukset prosessi- ja analyysityökaluilla auttavat ymmärtämään prosessia ja toimivat rakennuspalikoina siirryttäessä erävalmistuksesta jatkuvaan valmistukseen. Tieteeseen perustuvalla, tarkasti säännellyllä ja erävalmistukseen suuntautuneella lääkealalla modernisointi voi vähentää kehityksen, tuotantomittakaavaan siirtymisen ja valmistuksen kustannuksia. Samalla modernisointi voi auttaa tuotteiden laadun varmistuksessa ja erien välisen vaihtelun vähentämisessä. Se auttaa myös pitämään prosessin materiaalin laadun vakaana, kun laatua ei testata pelkästään lopputuotteesta.
1. Prosessimittaukset
Prosessien mittalaitteita on kolmenlaisia: suoraan prosessista mittaavat (in-line), prosessiin yhdistetyt (on-line) ja erillisistä näytteistä mittaavat (at-line).
Suoraan prosessista mittaavat mittalaitteet (”in-line”) mittaavat pitoisuutta jatkuvasti ilman viivettä ja ilmaisevat prosessiolosuhteiden muutokset välittömästi kuluttamatta mitattavaa ainetta. Ne myös mittaavat aitoja prosessin olosuhteita niiden tapahtuessa ilman laimennusta tai muuta muutosta, jota voisi esiintyä näytteenoton aikana. Reaaliaikaiset mittaukset mahdollistavat jatkuvan valmistusprosessin, joka puolestaan kasvattaa tuottavuutta ja kannattavuutta. Lopputuotteen laatu pysyy vakaana, ja jätteet ja tuotannon katkokset vähenevät.
Prosessiin yhdistetyt mittalaitteet (”on-line”) poimivat prosessin päälinjalta näytteen mitattavaksi, ja mittauksen jälkeen näyte joko palautetaan päälinjalle tai poistetaan. Prosessianalysaattorit (”at-line”) poimivat prosessista näytteitä, jotka viedään sitten erillisen analysaattorin testattavaksi.
2. Dokumentointi
Dokumentointi on lääketeollisuudessa olennainen osa laadunvarmistus- ja laadunhallintajärjestelmää. Myös koko kvalifiointiprosessi on dokumentoitava kattavasti.
Mittalaitteen asennustarkistuksen (IQ, Installation Qualification), toimintatarkistuksen (OQ, Operational Qualification) ja suorituskykytarkistuksen (PQ, Performance Qualification) protokollien dokumentoinnin avulla varmistetaan, että on tilattu, toimitettu ja asennettu oikea prosessilaitemalli ja oikeat osat. Sen avulla varmistetaan myös, että laite toimii suorituskykymääritystensä mukaisesti ja mittaa luotettavasti tyypillisiä näytteitä valitulla mittausmenetelmällä. Ilman toimittajalta saatua asianmukaista dokumentointia laitteen tarkistus voi olla ostajalle raskas ja aikaa vievä prosessi.
3. Sähköinen tietojen kerääminen ja tallentaminen
Lääkealan yrityksille pelkkä tuotannon tietojen digitaalinen dokumentointi ei riitä. Myös tietojen suojaus on välttämätöntä. Siksi pääsy mittausjärjestelmiin on rajoitettu vain valtuutetuille henkilöille, ja tarvitaan järjestelmä, joka kirjaa tehdyt toiminnot.
4. Skaalautuvuus
Kaikki lääkkeet kehitetään laboratoriossa. Sen jälkeen tuotanto toteutetaan kerta kerralta suurempina erinä, kunnes saavutetaan kaupallisen tuotannon suuruusluokka. Suuruusluokkavaiheita ovat esimerkiksi pilottivaihe, jossa simuloidaan täysimittaista tuotantoa ja tuotetaan riittävästi tuotetta kliinisiä kokeita varten, sekä kaupallinen tuotanto.
Oikean mittalaitteen valitseminen on ensiarvoisen tärkeää, jotta yritys pystyy käyttämään sitä joka vaiheessa tutkimuksesta ja kehityksestä pilottivaiheeseen ja täysimittaiseen tuotantoon. Muuten varhaisten testausvaiheiden tulokset eivät ehkä ole edustavia täysimittaisessa valmistussuuruusluokassa, mikä voi viivästyttää valmistuksen käynnistämistä. Tavoitteena on täysimittaisen valmistusprosessin jatkuva valvonta.
Kaikki laitteet, jotka ovat kosketuksissa lääkkeen kanssa valmistusprosessin aikana, on hyväksyttävä kyseisiä käyttöolosuhteita varten, ja niiden on oltava lääkealan materiaaleja koskevien aineiden kosketussoveltuvuuden vaatimusten mukaisia. Käyttämällä mittalaitteita, jotka on suunniteltu puhtautta silmällä pitäen ja täysin kemikaaleja ja prosessin puhdistusmenettelyitä kestäväksi, voidaan varmistaa, että mittalaitteet eivät tuo prosessiin vaaratekijöitä tai kontaminaatiota.
Lääkkeiden valmistukseen soveltuvilla mittalaitteilla on seuraavat ominaisuudet:
Puhtaussertifioitu kontaktimateriaali, kuten ruostumaton teräs 316L
Tiivistemateriaalit, jotka täyttävät USP Class VI -luokituksen tuotteiden kosketuspintojen sähkökiillotusviimeistelystä ja bioyhteensopivuusvaatimuksista
Tuotteen pinnan karkeus enintään Ra 0,38 μm
Valmistuksessa tai laitteen työstössä ei käytetä eläinperäisiä ainesosia
Täyttää CIP- ja SIP-puhdistusstandardien vaatimukset
6. NIST-jäljitettävä kalibrointi, tarkkuus ja mittalaitteen tarkistus
Kaikki automaattiset, mekaaniset ja sähköiset mittalaitteet täytyy säädösten mukaan kalibroida ja tarkistaa säännöllisesti käyttäen kirjallista laatuohjelmaa, jolla varmistetaan valmistuksen asianmukainen suorituskyky.
Jäljitettävät mittalaitteet käyttävät ajan tasalla olevien jäljitettävyyden määritelmiä ja antavat varmuuden, että mittausten tarkkuus on sääntelyviranomaisten vaatimusten mukainen – esimerkiksi Yhdysvalloissa NIST:n (National Institute of Standards and Technology) vaatimusten mukainen. NIST-jäljitettävä kalibrointi on varmistusohjelma, joka sertifioi, että valmistajalla on täydet valmiudet kalibroida laitteet (NIST:n) standardien mukaan ja että kaikki kyseisen valmistajan tarjoamat tuotteet ovat näiden NIST:n ylläpitämien mittausstandardien mukaisia.
Tarkistuksella varmistetaan, että laite toimii oikein ja toimintamääritystensä mukaisesti. Hyväksyttävät tulokset saavutetaan, kun mittalaitteen kalibroinnin tarkistus sidotaan kansainvälisiin standardeihin, kuten NIST:n standardeihin, jolloin varmistetaan myös jäljitettävyys. Lisäksi mittalaitteen kalibroinnin ja tarkkuuden jäljitettävyyden pitäisi olla helposti käyttäjän toteutettavissa paikan päällä.
Lääkealan refraktometri Vaisala K-PATENTS täyttää kaikki vaatimukset
Tietojen keruu erilaisista kokeiluista ja toiminnoista prosessin ymmärryksen kasvattamiseksi.
Yksilöllisen prosessiprofiilin selvittäminen. Tämä on tuotantomittakaavan laajennuksessa käytettävä viitearvo, jolla varmistetaan, että prosessi toimii suunnitellulla tavalla ja yhdenmukaisesti aiemman prosessin kanssa.
Suorituskyvyn tai toiminnan valvonta pilottivaiheessa ja täysimittaisessa tuotannossa sekä liuottimien, raaka-aineiden ja lopputuotteiden pitoisuuden ja puhtauden valvonta.
Sekoitustoimintojen valvonta ja oikean reagenssikoostumuksen saavuttaminen. Tässä voidaan seurata reaktioastetta sekä tutkia eri liuottimia ja niiden soveltuvuutta prosessiin.
Ylikylläisyyspisteen määrittäminen kiteytyksessä.
Lisäksi refraktometri kykenee lähettämään tietoja ohjausjärjestelmään (DCS), jotta voidaan luoda automaattinen ohjausstrategia prosessin vakioimiseksi. Näin voidaan saavuttaa yhdenmukainen laatu, ehkäistä erien välistä vaihtelua, lyhentää tuotantoaikaa, vähentää kustannuksia, parantaa tuottavuutta ja varmistaa tuotteiden turvallisuus.
Mittaamalla taitekertoimen avulla suoraan prosessista voidaan välittömästi tunnistaa mahdolliset ongelmat tuotantoa laajennettaessa sekä lyhentää kehitystyöhön kuluvaa aikaa. Lääkkeiden valmistusta koskevalla verkkosivullamme on esitelty erilaiset taitekertoimen sovellukset.
Saavuta välittömiä tuottavuus- ja materiaalihyötyjä Brix-arvon ja muiden nestepitoisuuksien mittauksilla sekä yksinkertaista elintarvikkeiden, juomien, meijerituotteiden ja panimotuotteiden valmistusprosesseja.
Nestepitoisuuden inline-mittaukset lääkevalmistuksessa ja bioteknologian prosesseissa
Vaisala Polaris™ ‑refraktometrit on suunniteltu lääkealan ja bioteknologian valmistusprosessien nestepitoisuuden inline-mittauksiin. Ne soveltuvat käytettäväksi kaikissa tuotantovaiheissa laboratoriotutkimuksista prosessikehityksen pilottieriin ja kaupallistamisessa tarvittaviin suurempiin tuotantoeriin. Refraktometreilla voidaan parantaa kriittisten prosessiparametrien (CCP) tuntemusta, lyhentää lääkkeiden kehitysaikaa, lisätä tuotannon kapasiteettia ja vakautta, parantaa tuotteiden laatua ja turvallisuutta sekä todistaa määräysten noudattaminen. Käyttösovelluksia ovat muun muassa aktiivisten vaikuttavien aineiden (API) sekä biokemikaalien ja biopolymeerien valmistus, esimerkiksi rokotteet, antibiootit, proteiinit ja puskuriliuokset. Täydellinen PAT-työkalu.
Toisin kuin monissa muissa nesteiden mittaustavoissa esimerkiksi prosessinesteen hiukkaset, kuplat, kiteet tai väri eivät vaikuta Vaisalan refraktometrin mittauksiin, joten mittalaitteita voidaan käyttää nesteiden tunnistukseen ja komponenttien pitoisuuden valvontaan monenlaisissa sovelluksissa. Vaisalan refraktometreilla on EHEDG- ja 3-A-sertifiointi – nämä tärkeät hygieniastandardit varmistavat hygienian elintarvikkeiden tuotannossa ja käsittelyssä.
