Prodotti chimici aggressivi, zuccheri e sciroppi collosi, temperature estreme e acidi corrosivi: i processi industriali che coinvolgono i liquidi non sono adatti ad apparecchiature di misurazione fragili, inaffidabili e di difficile manutenzione. E quando si aggiungono tolleranze ristrette ed elevati requisiti di igiene, è facile capire perché scegliere la giusta tecnologia di misurazione è fondamentale. In questo blog esaminiamo la piattaforma di rifrattometri da processo di ultima generazione di Vaisala, progettata per ottimizzare i processi, risparmiare risorse, energia e tempo e migliorare la produttività e la qualità del prodotto. 

Che produca cibi e bevande, zucchero, prodotti farmaceutici, prodotti chimici o cellulosa, la misurazione in linea affidabile e stabile delle concentrazioni di liquidi è fondamentale per garantire qualità, sicurezza e conformità. A tale scopo, molti operatori dell'industria di processo si affidano alla tecnologia del rifrattometro, un metodo preciso, affidabile e ripetibile che utilizza l'indice di rifrazione (RI), una proprietà della luce, per misurare la concentrazione di liquidi direttamente dalle linee di processo.

Con il lancio della piattaforma modulare di rifrattometri da processo Vaisala Polaris, sta iniziando una nuova era. Diamo un'occhiata più da vicino a questa tecnologia di nuova generazione e ai vantaggi che offre in un'ampia gamma di applicazioni di misurazione industriale. 

Basati su quarant'anni di continuo perfezionamento

Entrata a far parte della famiglia Vaisala dal 2019, K-PATENTS vanta oltre 40 anni di esperienza nello sviluppo di rifrattometri per processi industriali per un'ampia gamma di applicazioni. I moderni prodotti Vaisala Polaris di quinta generazione si basano su questo principio, nonché sulle vaste conoscenze delle applicazioni di Vaisala e sulle soluzioni di strumenti di misurazione leader a livello mondiale. 

I prodotti della famiglia Vaisala Polaris sono progettati per funzionare senza problemi con i trasmettitori Vaisala Indigo520 per rifrattometri da processo e sono disponibili in soli tre giorni di consegna per i prodotti con specifiche standard. Le misurazioni degli strumenti si basano sulla libreria Vaisala di oltre 500 curve di calibrazione per misurazioni accurate di diversi solidi disciolti. Puoi ottenere ulteriori informazioni sulla tecnologia e sul principio di misurazione qui. 

Il vantaggio della misurazione digitale rispetto alle soluzioni analogiche della concorrenza è che non si basa su letture aggregate, che possono trascurare irregolarità, ma su letture continue e ininterrotte. Inoltre, possono essere installate in linea praticamente in qualsiasi processo industriale per consentire misurazione in tempo reale delle condizioni di processo, eliminando la necessità di lunghe misurazioni in laboratorio.    

Soddisfiamo i requisiti per garantire cibi e bevande sicuri e di alta qualità

Le apparecchiature di misurazione utilizzate nella produzione di alimenti e bevande devono soddisfare un lungo elenco di severi requisiti volti a proteggere la sicurezza e l'igiene del processo di produzione e del prodotto finale. Al contempo, gli ambienti di processo possono essere difficili per le apparecchiature, a causa di temperature elevate, sostanze viscose e collose e condizioni che cambiano rapidamente. 

La capacità di monitorare continuamente le concentrazioni di liquidi in modo affidabile e in tempo reale offre vantaggi lungo l'intera catena di produzione, dall'alimentazione delle materie prime alla lavorazione del prodotto finale, fino al controllo del flusso di rifiuti. La famiglia Vaisala Polaris comprende due modelli sanitari specificamente progettati per applicazioni nel settore alimentare e delle bevande: il rifrattometro da processo compatto Vaisala Polaris™ PR53AC e il rifrattometro da processo a sonda lunga Vaisala Polaris™ PR53AP.

Il PR53AC è progettato per i clienti del settore alimentare, delle bevande, lattiero-caseario e birrifici e consente di misurare le concentrazioni di liquidi come brix, saccarosio, gelatina e perossido di idrogeno nelle tubazioni. Viene fornito con le certificazioni 3-A ed EHEDG, che garantiscono che tutti i requisiti di igiene siano soddisfatti e che il prodotto sia sicuro da utilizzare nella lavorazione di alimenti e bevande. 
 

La giusta formula chimica per misurazioni rapide, precise e sicure  

Qualsiasi applicazione industriale in cui sono coinvolte sostanze chimiche implica una notevole sollecitazione delle apparecchiature di misurazione. Le sostanze chimiche aggressive, tossiche e corrosive, spesso combinate con le alte temperature, creano un ambiente estremamente difficile, mentre i processi accuratamente bilanciati non possono tollerare la contaminazione causata dai materiali delle apparecchiature di misurazione. 

La capacità di misurare le concentrazioni di acidi, alcali, alcoli, idrocarburi, solventi e altre soluzioni direttamente nelle tubazioni e nei serbatoi durante la produzione e il trasporto migliora la sicurezza e consente di raccogliere istantaneamente utili dati di processo anziché attendere i risultati dei campioni di laboratorio.

Per la produzione chimica, lavorazione petrolchimica e altre industrie in cui le soluzioni tossiche e corrosive sono all'ordine del giorno, la famiglia Vaisala Polaris include i modelli di rifrattometro da processo Vaisala Polaris™ PR53GC, Vaisala Polaris™ PR53GP e Vaisala Polaris™ PR53M.

Miglioriamo la sicurezza, l'efficienza e la qualità nella produzione di cellulosa

Proprio come gli impianti di produzione chimica, le cartiere ospitano processi che utilizzano sostanze chimiche altamente tossiche e alte temperature e pressioni di processo. Il mantenimento dell'efficienza del processo e dei tempi di attività sono fondamentali per la redditività, poiché gli arresti dovuti alla manutenzione, alla sostituzione o alla rimozione delle apparecchiature di misurazione comportano una perdita di entrate. 

Inoltre, la produzione di cellulosa prevede l'utilizzo di liquidi che variano notevolmente sia in termini di consistenza che di composizione. I liquidi di processo, come il liquame e i filtrati di cellulosa, sono una miscela di sostanze chimiche inorganiche per la cottura e materiale organico disciolto, che può rendere difficile la misurazione di precisione.

Nella fase di lavaggio della pasta greggia, l'acqua di lavaggio e il liquor nero debole vengono separati dalle fibre di cellulosa. Il lavaggio contribuisce sia all'efficienza complessiva della cartiera che alla qualità del prodotto, pertanto è fondamentale una  misurazione precisa della pulizia della cellulosa. Questo può contribuire a ridurre consumi e spese eccessivi di acqua ed energia e migliorare il recupero delle sostanze chimiche, tagliare i costi di sbiancamento e migliorare la consistenza della cellulosa.  

La risposta di Vaisala a queste sfide è il rifrattometro da processo Vaisala Polaris™ PR53SD, progettato per misurare i solidi totali disciolti e altre concentrazioni nelle linee di recupero delle fibre e dei prodotti chimici della cartiera. Il sistema SAFE-DRIVE consente di inserire e rimuovere il rifrattometro mentre il processo è in corso, senza dover interrompere il processo per effettuare le misurazioni.

Il sistema SAFE-DRIVE è stato sviluppato per aumentare la sicurezza degli operatori e per resistere alle condizioni estreme del processo di produzione della cellulosa, con un principio di funzionamento semplice che impedisce errori involontari durante l'utilizzo. Il rifrattometro retrattile, progettato appositamente per applicazioni con liquor verde, e l'ugello di lavaggio retrattile sono entrambi unici sul mercato.

La misurazione dell'indice di rifrazione è sensibile alle frazioni sia organiche che inorganiche nei liquidi di processo e reagisce immediatamente alle variazioni di processo; i dati raccolti possono essere utilizzati per l'ottimizzazione del processo in tempo reale. Nelle applicazioni con liquor nero, in cui quest'ultimo è concentrato per il recupero di energia in una caldaia, è possibile misurare direttamente in linea i solidi totali disciolti fino all'85%, indipendentemente dalla consistenza del liquor, dalle condizioni di processo in rapida evoluzione o dalla presenza di particelle o fibre. 

Il Vaisala Polaris PR53SD è disponibile con una gamma di sistemi di lavaggio collaudati sul campo per consentire misurazioni affidabili nella linea delle fibre, nelle operazioni di lavaggio della pasta greggia, evaporazione, cottura del liquor nero, spegnimento e con calce. 

Una soluzione più dolce per la produzione di zucchero e dolcificanti

Nella produzione di zucchero e dolcificanti, la misurazione precisa della concentrazione di liquidi ha un ruolo fondamentale per migliorare l'efficienza energetica del processo produttivo e la qualità del prodotto finale. Temperature ambiente e di processo elevate sono comuni in questi processi, pertanto le apparecchiature di misurazione devono essere sufficientemente robuste per resistere a tali condizioni.

I rifrattometri di processo Vaisala Polaris PR53GP e Vaisala Polaris PR53AP sono la scelta ideale per queste applicazioni. Includono uno speciale algoritmo di rilevamento verticale per la cristallizzazione dello zucchero per consentire misurazioni precise della concentrazione di acqua madre durante i getti di cristallizzazione, in particolare quando i cristalli si stanno formando, e offrono l'intero intervallo di misurazione da 0 a 100 brix. 

Vaisala Polaris PR53GP e Vaisala Polaris PR53AP consentono un controllo affidabile della concentrazione tramite un'accurata misurazione di brix, concentrazione totale e sovrasaturazione nella produzione di dolcificanti a base di amido e di sostituti dello zucchero, inclusi glucosio (destrosio), sciroppo di glucosio-fruttosio, sciroppo di mais e sorbitolo.  

Esplora tutti i rifrattometri di processo Vaisala Polaris

La misurazione precisa dell'umidità relativa e della temperatura svolge un ruolo fondamentale nella produzione e lo stoccaggio di sostanze chimiche in forma liquida e in polvere. Gli strumenti di misurazione utilizzati in questi processi devono essere in grado di sopportare le condizioni più difficili, incluse le alte temperature. Per selezionare la tecnologia di misurazione, oltre all'affidabilità e alla precisione è importante considerare il costo dell'intero ciclo di vita e le opzioni di installazione disponibili. 

Miglioramento dell'efficienza dell'essiccazione chimica

I processi di essiccazione come l'essiccazione sottovuoto, comunemente utilizzati nelle industrie di trasformazione chimica, richiedono una misurazione precisa dell'umidità relativa e della temperatura per funzionare in modo efficiente dal punto di vista energetico. Questi tipi di processi sono impegnativi a causa delle alte temperature e delle sostanze chimiche aggressive coinvolte, quindi le tecnologie di misurazione utilizzate devono essere sufficientemente robuste da funzionare in modo affidabile in queste condizioni. 

L'offerta di Vaisala comprende strumenti per l'umidità e il punto di rugiada a tenuta di pressione, costruiti per resistere alle alte temperature, fornendo misurazioni stabili e senza deriva. Gli strumenti dotati delle tecnologie HUMICAP^® e DRYCAP^® di Vaisala includono anche una funzione di spurgo chimico. Questa funzione è utile quando il sensore è esposto a solventi e vapori che possono penetrare nel polimero e modificare le proprietà elettriche del sensore. Ciò si manifesta all'utente come deriva del sensore. Lo spurgo chimico ripristina le prestazioni adeguate del sensore di umidità riscaldandolo rapidamente e allontanando eventuali molecole di gas che occupano il polimero del sensore. Lo spurgo chimico può essere avviato manualmente o essere impostato per l'esecuzione automatica a intervalli definiti dall'utente. Per ulteriori informazioni sulla funzione di spurgo chimico, leggi questa pubblicazione scientifica.
 

Qualità del prodotto finale garantita grazie a condizioni di stoccaggio ottimali

Più a lungo viene conservato un prodotto chimico, più importante è garantire che le condizioni di stoccaggio siano ottimali. Il monitoraggio preciso e affidabile dell'umidità e della temperatura negli impianti di stoccaggio di prodotti chimici è fondamentale sia per motivi di sicurezza che per preservare la qualità del prodotto finale. Molte sostanze chimiche sono sensibili all'umidità; alcune possono ad esempio reagire con l'acqua, causando il rilascio di vapori tossici o persino una reazione chimica esplosiva. 

Un livello di umidità non ottimale può inoltre provocare la formazione di grumi di alcuni prodotti chimici in polvere, un fenomeno noto come agglomerazione, che può causare problemi di trasporto e utilizzo.
Per semplificare al massimo il monitoraggio dello stoccaggio chimico, Vaisala offre un'ampia gamma di sonde di temperatura e umidità che possono essere montate a parete e includono una sonda intercambiabile per rendere la manutenzione rapida e semplice. 
 

Utilizzo sicuro di glove box, camere di reazione e camere a vuoto 

Il monitoraggio di umidità e temperatura contribuisce anche ad aumentare la sicurezza durante la manipolazione di sostanze chimiche reattive all'umidità o alla temperatura, sia in glove box che durante la lavorazione in camere di reazione o camere a vuoto. Gli strumenti dotati di tecnologia DRYCAP® di Vaisala possono essere utilizzati nelle glove box per monitorare e controllare le condizioni al loro interno. Questi strumenti offrono stabilità a lungo termine, tempi di risposta rapidi e includono una funzione di spurgo chimico per garantire il mantenimento di un'elevata precisione.

Facile archiviazione e accesso ai dati con la tecnologia basata su cloud

Le misurazioni di umidità e temperatura eseguite con le sonde Vaisala possono essere comodamente memorizzate e accessibili utilizzando il sistema Vaisala Jade Smart Cloud. Il sistema consente di registrare i dati, archiviarli in tempo reale e accedervi da qualsiasi posizione utilizzando un dispositivo mobile.

I principali vantaggi del sistema includono:

• Scalabilità: poiché Jade Smart Cloud è un sistema modulare, può essere scalato facilmente per vari scopi. Gli utenti possono semplicemente configurare tutti i logger e i punti di accesso di cui hanno bisogno e aggiungerne altri man mano che cambiano le loro esigenze. 
• Archiviazione nel cloud: tutti i dati raccolti vengono archiviati nel cloud, pertanto non è necessario preoccuparsi dell'infrastruttura IT, della sicurezza, della manutenzione del sistema o di riservare spazio sul server per l'archiviazione dei dati.
• Eccellente connettività radio: la connettività wireless di Jade Smart Cloud si basa sulla tecnologia radio LoRa, che è già ampiamente comprovata. Vaisala l'ha ulteriormente potenziata grazie a caratteristiche modificate volte a garantire che soddisfi i requisiti più esigenti dei nostri clienti.
• Aggiornamenti regolari del firmware: il software di Jade Smart Cloud si aggiorna automaticamente, senza la necessità di alcun intervento da parte dell'utente finale, poiché la nuova versione del firmware viene installata direttamente nel sistema locale dal cloud.
• Sensori Vaisala HUMICAP®: poiché il sistema utilizza sensori HUMICAP collaudati, fornisce misurazioni estremamente stabili e di alta qualità.

Scopri di più sul sistema Jade Smart Cloud.

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Riduci costi ed energia e migliora il controllo del processo con una misurazione precisa della concentrazione di sostanze chimiche liquide

La concentrazione di sostanze chimiche liquide può cambiare più volte durante il processo. I processi tipici includono le seguenti fasi:

• Mescolamento/miscelazione/reazione: l'obiettivo del processo di reazione, in cui gli ingredienti vengono continuamente miscelati in una serie di miscelatori statici, è raggiungere il valore finale richiesto di un prodotto. Un esempio di applicazione è la miscelazione di detersivi.
• Filtrazione/separazione: la filtrazione viene eseguita per separare le particelle non disciolte da un liquido, iniziando con la filtrazione grossolana mediante separatori, decantatori o vasche di decantazione e terminando con la lucidatura finale. L'efficienza del processo di filtrazione influisce sulla produttività complessiva. Un esempio di applicazione è il trattamento dell'acqua pura con precipitazione chimica.
• Verifica/controllo di qualità: il controllo della composizione di un prodotto aiuta a garantire materiali ad alte prestazioni con esattamente le giuste proprietà. Mantenere una qualità costante può portare a notevoli risparmi. Concentrazioni precise del prodotto riducono inoltre al minimo la necessità di ulteriori trattamenti. Un esempio di applicazione è il controllo della qualità del prodotto nel processo di polimerizzazione.
• Distillazione/diluizione: la distillazione viene utilizzata per separare l'alcool da un prodotto fermentato e per separare tra loro alcoli diversi, come metanolo, etanolo e propanolo. Molti prodotti chimici concentrati devono anche essere diluiti prima dell'uso. Il processo di diluizione può essere monitorato nel serbatoio o in una linea di circolazione. La misurazione della concentrazione è uno strumento fondamentale quando si esegue la diluizione. Un esempio di applicazione è il processo di auto-ossidazione nella produzione di perossido di idrogeno.
• Identificazione del prodotto: per motivi di sicurezza e per evitare la contaminazione incrociata, è fondamentale garantire che la giusta sostanza chimica venga alimentata al serbatoio giusto durante il caricamento, lo scaricamento o il trasferimento in custodia. Il rifrattometro da processo in linea di Vaisala distingue le sostanze chimiche allo stato liquido in base al loro caratteristico indice di rifrazione. Un esempio di applicazione è l'identificazione dell'interfaccia chimica nelle operazioni di carico/scarico. 

Il rifrattometro da processo in linea può essere utilizzato per fornire misurazioni in tempo reale della concentrazione del liquido in tutti questi processi. Questa tecnologia elimina la necessità di campionamenti manuali dispendiosi in termini di tempo e il rischio di deriva della misurazione dovuta, ad esempio, alla turbolenza. Inoltre, richiede poca manutenzione, senza parti mobili che richiedono una sostituzione regolare, pertanto ha un basso costo di proprietà rispetto ai densimetri.
Scopri di più guardando il nostro webinar:Tutto ciò che devi sapere sulla misurazione in linea della densità e della concentrazione di liquidi.

Inoltre, grazie al loro principio di misurazione digitale, i rifrattometri da processo in linea sono resistenti a sostanze chimiche corrosive e temperature elevate e le misurazioni non sono influenzate dalle bolle d'aria o dal colore del liquido misurato. Se necessario, è possibile includere anche un sistema di lavaggio per mantenere pulito il prisma, garantendo così misurazioni precise.

Scopri le nostre tecnologie HUMICAP® e DRYCAP® utilizzate nelle sonde di umidità Vaisala e scopri di più sui rifrattometri da processo in linea di Vaisala.

Questo blog è il primo di una serie in tre parti su come i rifrattometri da processo in linea possono ottimizzare i processi di produzione API.

La creazione di principi attivi farmaceutici (API) è una parte fondamentale della produzione farmaceutica. In genere, la formulazione degli API inizia con il caricamento di sostanze chimiche in un reattore in cui i legami chimici vengono rotti e se ne formano di nuovi. Dopo la reazione, l'ingrediente attivo viene separato attraverso fasi di purificazione a valle, come la centrifugazione e la filtrazione. Tipicamente, l'API viene recuperato come solido dalla fase liquida e il solvente utilizzato viene recuperato in apposite unità di recupero solventi.  Il recupero dei solventi è importante nell'industria farmaceutica, poiché aiuta a ridurre i costi e l'impatto ambientale. Il solido API finale viene quindi essiccato prima di poter essere utilizzato come intermedio o per formulare il prodotto farmaceutico finale.

Lo sviluppo e l'ottimizzazione dei processi di produzione farmaceutica può essere un processo lungo e complesso, che richiede diversi anni per essere completato. Per semplificare questi processi e portare i farmaci sul mercato più rapidamente, è importante che le aziende farmaceutiche si concentrino sulla creazione di processi efficienti che siano scalabili e riproducibili su scala commerciale. Un modo per facilitare il processo di scale-up è attraverso l'equivalenza del processo.

L'equivalenza di processo si riferisce alla coerenza e alla comparabilità di processi di produzione diversi utilizzati per produrre lo stesso prodotto. Ad esempio, la Food and Drug Administration (FDA) statunitense richiede alle aziende di convalidare i processi per dimostrare la coerenza dei propri processi di produzione. La validazione del processo viene eseguita dallo sviluppo e durante lo scale-up per stabilire controlli e garantire una produzione coerente. L'equivalenza dei processi è un aspetto cruciale della guida della FDA sulla validazione dei processi. 

Utilizzo dell'indice di rifrazione come parte della tecnologia PAT

L'indice di rifrazione (RI) si è dimostrato un utile strumento PAT (Process Analytical Technology) per lo sviluppo, la progettazione e l'ottimizzazione continua dei processi di produzione degli API. La misurazione continua e in linea dell'RI fornisce informazioni sui dati e sui processi che aiutano a comprendere e progettare diverse fasi di produzione. I dati consentono la creazione di profili di processo che possono essere utilizzati per rilevare le deviazioni e garantire l'equivalenza del processo. Il rifrattometro Vaisala fornisce dati sulle tendenze con l'elevata affidabilità e riproducibilità richieste nella produzione farmaceutica. Le misurazioni dell'indice di rifrazione non sono influenzate dalla presenza di bolle di gas, particelle solide o colore del liquido. Queste caratteristiche dell'indice di rifrazione lo rendono ideale per molte applicazioni nel processo di produzione di API.  

L'indice di rifrazione è una proprietà fisica fondamentale dei liquidi e generalmente non dipende dalla quantità del campione misurato. Ciò semplifica l'aumento dei processi dal laboratorio al progetto pilota e quindi alla produzione su vasta scala.  

I dati sulle tendenze vengono ottenuti in tempo reale e possono essere confrontati con il profilo del processo di progettazione ottenuto dll'RI, che determina l'equivalenza dei processi e aiuta a valutare e determinare altri parametri di processo critici, tolleranze e condizioni operative ottimali. Inoltre, i profili di processo determinati in base ai dati di RI aiutano a identificare i problemi durante lo scale-up e per l'ottimizzazione continua dei processi esistenti.

Ottimizzazione dello scambio di solventi

Lo scambio di solventi, una fase di purificazione comune nella produzione di API, mira a sostituire il solvente originale ottenuto dalla reazione con un solvente più adatto per la fase di lavorazione successiva. Lo scambio di solventi viene in genere effettuato mediante distillazione. Durante la distillazione, le misurazioni dell'RI vengono utilizzate per monitorare le concentrazioni di liquido superiore (a valle del condensatore) e inferiore, ad esempio per garantire la corretta concentrazione di API o solvente, al fine di identificare il giusto punto per l'aggiunta di più solvente e per ridurre il consumo complessivo del solvente. Durante lo sviluppo del processo, l'IR può anche essere utilizzato per ottenere dati importanti per la progettazione come i dati sull'equilibrio vapore-liquido (VLE). 

Le misurazioni in linea sono utili anche per identificare problemi nel processo. Nel caso di un cliente, ad esempio,i dati di tendenza del rifrattometro Vaisala sono stati utilizzati durante lo scale-up del processo per stabilire l'equivalenza del processo da due strutture (una negli Stati Uniti e una in Europa) e il profilo del processo di laboratorio. Grazie ai dati in linea del rifrattometro, il cliente ha scoperto che l'impianto statunitense non si comportava come previsto e richiedeva un'ulteriore fase di scambio per ottenere la stessa purezza raggiunta nel progetto in laboratorio e nell'impianto pilota dell'UE. In questo caso, i dati sulle tendenze RI sono stati uno strumento prezioso per l'identificazione e la risoluzione dei problemi e ha contribuito a garantire il raggiungimento di condizioni operative ottimali in tutte le strutture. 

Utilizzando le misurazioni dell'indice di rifrazione, il nostro cliente ha identificato le deviazioni dal laboratorio al progetto pilota. Sono stati quindi in grado di intraprendere azioni correttive immediate, che hanno portato a risparmi nel consumo di solventi e a una maggiore resa del prodotto. Il cliente aveva utilizzato le misurazioni dell'indice di rifrazione sin dalle prime fasi in laboratorio per studiare la miscela, ottenere dati VLE e un profilo di processo e per progettare il processo di scambio. Il passaggio dal laboratorio al progetto pilota è stato semplificato dalle misurazioni dell'indice di rifrazione in linea.

Le misurazioni dell'indice di rifrazione sono un potente strumento PAT per la progettazione, il monitoraggio e l'ottimizzazione dei processi di scambio di solventi, nonché un prezioso strumento per rilevare le tendenze e comprendere i processi e risolvere i problemi.  
 

L'essiccazione a spruzzo è frequente nella produzione di prodotti lattiero-caseari come il concentrato di proteine del siero di latte (WPC) e il lattosio, nonché nella produzione farmaceutica. Questo processo crea una polvere secca da un liquido o da un impasto liquido in un unico passaggio, essiccandolo rapidamente con gas caldo. Misurazioni stabili e precise di umidità, solidi totali (TS) e temperatura possono aiutare a ottenere elevati risparmi energetici e a ridurre i costi, senza tuttavia compromettere la qualità del prodotto finale.

Monitorare i parametri corretti è fondamentale 

L'essiccazione a spruzzo viene utilizzata in vari processi diversi di produzione industriale per:
•   aumentare la durata di conservazione del prodotto
•   rendere i prodotti più facili da manipolare durante l'imballaggio, il trasporto e lo stoccaggio
•   prevenire la crescita microbica 
•   garantire la qualità del prodotto
•   risparmiare energia
•   aumentare i rendimenti

Per ottimizzare il processo di essiccazione a spruzzo, si devono monitorare alcuni parametri fondamentali del processo: il contenuto di solidi solubili dell'alimentazione all'essiccatoio (tipicamente misurato in Brix o solidi totali (TS) e l'umidità e la temperatura dell'aria in entrata e in uscita. 

Immagine: misurazioni di precisione dell'umidità relativa (RH), della temperatura (T) e della linea di alimentazione dei solidi totali (TS) sono fondamentali per garantire un'essiccazione a spruzzo efficiente

Il monitoraggio dell'essiccazione a spruzzo utilizzando strumenti di misurazione stabili, affidabili e di precisione assicurerà che il prodotto sia sufficientemente essiccato per evitare la crescita microbica, fattore particolarmente importante per i prodotti alimentari. Si eviterà tuttavia un'essiccazione eccessiva, che potrebbe influire negativamente sulla qualità del prodotto e comportare consumi energetici e costi eccessivi. Con i costi energetici attualmente alle stelle, garantire l'efficienza è la priorità per tutti.

Ottimizzazione dei processi con misure di precisione di Brix e TS

I produttori possono migliorare la produttività automatizzando e ottimizzando i propri processi attraverso la misurazione in linea del Brix e dei solidi totali (TS) fornita dal refrattometro da processo sanitario Vaisala K-PATENTS PR-43-AC . 

Nella produzione di proteine del siero di latte e lattosio, importanti integratori alimentari comunemente concentrati e conservati in polvere, ad esempio, la misurazione della concentrazione in linea affidabile e precisa aiuta a controllare e regolare i livelli di concentrazione dopo l'ultrafiltrazione e
all'ingresso dell'evaporatore. La misurazione precisa della concentrazione all'uscita dell'evaporatore aiuta a ottimizzare il consumo energetico e garantisce la corretta concentrazione del prodotto di alimentazione all'atomizzatore o al cristallizzatore. 

Nella produzione di lievito, dove l'essiccazione a spruzzo viene utilizzata per essiccare l'estratto di lievito in polvere fine o particelle granulate, è possibile utilizzare la misurazione della concentrazione in linea per controllare la diluizione della melassa nella fase iniziale, controllare l'avanzamento della fermentazione e misurare la concentrazione dell'estratto di lievito per garantire il raggiungimento del livello di sostanza secca desiderato. 

Riduci i consumi energetici e i costi con misurazioni precise di umidità e temperatura

Oltre all'essiccazione a spruzzo, le misurazioni dell'umidità rappresentano un fattore fondamentale anche per l'ottimizzazione di vari processi di essiccazione ad alta temperatura, tra cui l'essiccazione a letto fluido e la cottura. Durante l'essiccazione a spruzzo del siero di latte, le sonde di umidità e temperatura di Vaisala possono essere utilizzate per misurare l'umidità e la temperatura nell'aria in entrata e in uscita dall'essiccatoio.

I dati sull'umidità dell'aria in ingresso vengono utilizzati per controllare il processo, mentre quelli sull'umidità dell'aria in uscita sono correlati al contenuto di umidità della polvere. Ciò significa che la sonda può essere utilizzata come indicatore della qualità del prodotto finale. Trovare l'equilibrio perfetto consente di risparmiare tempo ed energia, evitando un'essiccazione eccessiva.

Se vuoi vedere di persona in che modo misurazioni di precisione dell'umidità possano aiutarti ad aumentare l'efficienza energetica e a migliorare la qualità e il rendimento del tuo processo, prova il nostro simulatore di essiccazione interattivo.
 

Migliorare il futuro del cibo: la scienza nel piatto

Cosa c'è per cena stasera? Tutti pensiamo quotidianamente al cibo anche quando non mangiamo: oltre a essere un bene di prima necessità senza il quale non potremmo vivere, ci dà anche piacere. Il cibo influisce sulla nostra salute, sul benessere, sulle finanze e sull'ambiente, quindi è essenziale che i metodi da noi utilizzati per coltivarlo, produrlo, trasportarlo e conservarlo siano più efficienti, sostenibili e sicuri possibile. Come riuscirci? Con un pizzico di scienza e molta tecnologia di misurazione.

Le misurazioni trasformate in torte

Anche quando ci cimentiamo nella pasticceria a casa, siamo testimoni dell'importanza delle misurazioni: se vogliamo che la nostra torta abbia una consistenza leggera e morbida e abbia un sapore delizioso, dobbiamo usare le quantità corrette di zucchero, farina, burro e uova. Dovremo inoltre essere sicuri che il nostro forno raggiunga la temperatura impostata e che gli ingredienti siano stati conservati alle giuste condizioni. In caso contrario, la torta non sarà all'altezza delle nostre aspettative. Lo stesso vale per le cucine industriali, ma su una scala molto più vasta: i produttori devono assicurarsi che i loro prodotti siano uniformi, di alta qualità, saporiti e salubri. Inoltre devono ottimizzare i costi per rendere il cibo da loro prodotto accessibile ai consumatori. Questi risultati possono essere ottenuti solo con dati di misurazione precisi e affidabili. 

Tecnologia di misurazione per un raccolto salubre

Quest'esigenza relativa alla tecnologia di misurazione vale anche per il modo in cui il nostro cibo viene coltivato e al modo in cui i prodotti vengono lavorati, trasportati e conservati prima che raggiungano i negozi. Senza una tecnologia dei sensori accurata e affidabile per il monitoraggio di parametri come temperatura, umidità e concentrazioni di biossido di carbonio, i raccolti saranno esigui e i prodotti andranno a male. Nelle serre e nelle fattorie verticali moderne, l'ambiente è rigorosamente controllato per ottenere le condizioni di crescita perfette, consentendo così di coltivare più raccolti con meno risorse. Più parametri vengono misurati, più aspetti potremo controllare e tanto più efficientemente potremo utilizzare le risorse a disposizione per coltivare cibo migliore e più abbondante. Le perfette condizioni di conservazione e trasporto mantengono il cibo fresco più a lungo, riducendo gli sprechi e potenziando al massimo gusto e valori nutritivi. Si dice che "si ottiene ciò che si misura": questo vale sicuramente per l'industria alimentare e delle bevande.

Aumentare la sostenibilità del nostro cibo

Per ridurre l'impronta di carbonio del nostro cibo è essenziale che i produttori di alimenti e bevande sviluppino i loro processi in modo da aumentare l'efficienza energetica e ottimizzare l'utilizzo di altre risorse come gli ingredienti chiave e l'acqua. I rifiuti possono essere trasformati in valore convertendoli in biogas o biometano, che possono essere utilizzati per generare calore ed elettricità: un fulgido esempio di economia circolare. Ciò è possibile solo con dati di misurazione affidabili che aiutino i produttori a prendere le giuste decisioni di processo, monitorando al contempo coerenza, qualità e sicurezza. 

In futuro dobbiamo andare ancora oltre per rendere il nostro cibo più sostenibile e la tecnologia è già disponibile per aiutarci a farlo. La maggior parte degli alimenti agricoli attualmente prodotti viene coltivata per nutrire gli animali, rendendo sostanziale l'impronta ambientale della carne. Gli hamburger a base vegetale, ad esempio, sono molto più sostenibili, più sani ed etici rispetto alle alternative a base animale e il loro sviluppo è il risultato di molte ricerche. 

Per ottenere maggiori guadagni in termini di sostenibilità abbiamo bisogno di più dati, più misurazioni e più scienza. Ad esempio, il suolo agricolo immagazzina molto biossido di carbonio, che viene poi rilasciato nell'atmosfera attraverso le attività agricole. In precedenza era difficile da rilevare, ma ora disponiamo di una tecnologia di misurazione in grado di tracciare e misurare quali pratiche agricole ci consentono di trattenere gran parte del carbonio nel suolo, isolandolo ancora di più. Identificare questi metodi richiede dati, che a loro volta provengono proprio dalla misurazione. 

L'inizio del megatrend dei microbi

Un'altra tendenza in aumento è l'uso dei microbi nella produzione alimentare  Saremo in grado di trasformare i rifiuti agricoli in cibo o persino di catturare il biossido di carbonio dall'aria e ricavarne cibo, utilizzando i microbi nei serbatoi di fermentazione. Questo è un settore completamente nuovo che richiederà ancora più tecnologia di misurazione, ma in realtà è semplicemente un'altra applicazione della stessa tecnologia che stiamo utilizzando oggi nell'industria della birra. Guardando ancora più avanti nel futuro, potremmo essere in grado di produrre uova senza galline, proteine del latte senza mucche e nuovi grassi che rendono gli alimenti a base vegetale ancora più succosi e deliziosi. 

Aumentare la resilienza della produzione alimentare

Sarà inoltre necessaria l'innovazione per rendere la produzione alimentare più resiliente ai fenomeni meteorologici avversi e ad altri problemi che sono una diretta conseguenza del cambiamento climatico. Saranno necessarie anche nuove tecnologie di misurazione, che potrebbero provenire da una fonte inaspettata: la ricerca spaziale. Gli scienziati stanno esaminando i dati di misurazione della luna e di Marte per capire come produrre cibo per gli astronauti qualora venga costruita una stazione di ricerca nello spazio. Se riusciamo a risolvere il puzzle di come produrre cibo in ambienti difficili come questo, possiamo utilizzare le informazioni ottenute per produrre cibo in modo più resiliente e sostenibile sulla Terra, nelle nostre mutevoli condizioni climatiche. 

Siamo ciò che mangiamo... ma cosa dovrebbe essere?

In futuro, il focus della tecnologia di misurazione potrebbe espandersi per aiutarci a mangiare i cibi giusti al momento giusto. I dati di misurazione potrebbero rivelare le nostre esigenze nutrizionali personali e aiutare a identificare gli alimenti giusti da ingerire per soddisfarle, in modo da poter prendere decisioni migliori su ciò che mettiamo in bocca. Questo tipo di alimentazione personalizzata potrebbe essere la prossima grande tendenza nel cibo del futuro. 

La tecnologia di misurazione è fondamentale per la nostra salute e per il pianeta, nonché per migliorare i raccolti e aumentare la produzione e l'efficienza delle risorse: tutti fattori che riducono l'impronta di carbonio del nostro cibo. In futuro potremo utilizzare la tecnologia di misurazione per produrre cibo in modo più intelligente, preciso ed efficiente e, per molti versi, il futuro è già qui.