這些要求和法規(guī)規(guī)定了適當?shù)某煞帧⒊绦蚝托l(wèi)生條件。在許多情況下，要遵守這些法規(guī)，需要在生產(chǎn)期間和之后進行實驗室分析。 

 

為了進行實驗室測試（圖 1），技術(shù)人員會定期抽取樣品，將其帶到現(xiàn)場設(shè)施進行分析，并將結(jié)果傳達給工廠人員。操作員和維護人員然后進行調(diào)整和糾正，以改進對過程的控制，或在需要時進行維修。 

 

這會帶來一些問題，因為實驗室分析不是實時完成的、耗時的、勞動密集型的，并且增加了人為錯誤的可能性。即使采集樣本、分析樣本和報告結(jié)果需要 30 分鐘，這些信息也代表了 30 分鐘前的過程——而不是現(xiàn)在。結(jié)果可能是一批變質(zhì)了。 

 

如果測量是在線完成的，則會檢測到突然的偏差。在線測量還可用于實現(xiàn)手動測量無法實現(xiàn)的自動閉環(huán)控制。典型的閉環(huán)控制策略使用在線測量作為 PID 控制器的過程變量輸入。控制器輸出驅(qū)動某種類型的調(diào)節(jié)裝置，例如控制閥。PID 控制器不斷地自動調(diào)整其輸出，以維持接近設(shè)定值的所需值。

 

許多業(yè)內(nèi)人士經(jīng)常忽視科里奧利流量計用于質(zhì)量控制的能力。本文展示了如何在食品工業(yè)中使用科里奧利流量計來監(jiān)控過程并減少或消除實驗室分析的需要。

 

需要測試

檢查產(chǎn)品純度和質(zhì)量很重要，但滿足消費者對適當口味和質(zhì)地的期望也很重要。 

 

例如，啤酒廠中的冷麥汁和熱麥汁測量對于確保非常佳質(zhì)量和產(chǎn)量以及口味非常重要。 

 

粘度測量可以測試豆類、洋蔥、肉類和家禽的面糊涂層的一致性。測量番茄醬的白利糖度有助于控制切割過程中添加的番茄醬量。

 

單個科里奧利流量計（圖 2）可以同時測量多個參數(shù)，包括密度、濃度、粘度、白利糖度、柏拉圖、體積、質(zhì)量流量和溫度——通常無需多臺儀器。 

 

例如，流量計的高精度密度功能可用于測量白利糖度和柏拉圖值，以確保成分的質(zhì)量。粘度讀數(shù)提供連續(xù)測量，以非常大限度地減少生產(chǎn)不合格產(chǎn)品的機會。

 

科里奧利流量計內(nèi)置的診斷功能有助于識別過程問題。例如，管線中夾帶的空氣會影響產(chǎn)品質(zhì)量。操作員需要知道外部空氣是否是通過泄漏的密封件、空化泵或空的平衡罐吸入的。 

 

科里奧利流量計在夾帶大量空氣時無法正常工作，因此它具有診斷功能來檢測這種情況。在 Endress+Hauser 科里奧利流量計中，診斷值顯示管振蕩處于良好范圍內(nèi)，表明沒有夾帶空氣。如果管線中出現(xiàn)空氣，診斷值將發(fā)生變化（圖 3），從而向操作員發(fā)出警報。

圖 3：科里奧利流量計中的診斷可以確定是否存在夾帶空氣（圖中紫色跡線）。此數(shù)據(jù)可用作操作員警報并在設(shè)置過程中提供幫助。

 

科里奧利質(zhì)量流量計在流體流經(jīng)管道時同時測量其密度和流速（圖 4）。這些裝置原則上基于科里奧利效應，即管內(nèi)流體路徑的偏轉(zhuǎn)。勵磁線圈在諧振頻率的非常好個節(jié)點處使管振蕩，振蕩頻率隨流體密度而變化。  

圖 4：測量科里奧利流量計中流量管的偏轉(zhuǎn)允許儀表測量流量、質(zhì)量流量、密度、濃度和其他參數(shù)。

 

非常初，當沒有流動時，管子同步振蕩，但隨著流體開始流動，入口和出口彎頭上的傳感器開始以相移非同步方式振蕩。測量振蕩頻率可提供確定流量、質(zhì)量流量、密度、濃度等的數(shù)據(jù)。  

 

流量計安裝了 RTD 以測量流體的溫度。RTD 還測量管子的溫度，這是必需的，因為管子彈性隨溫度變化。彈性的變化會影響管子的彎曲方式，從而影響密度測量，因此密度計算需要溫度補償因子。  

 

下面描述的應用包括測量濃度、粘度和密度，但這些只是科里奧利流量計可能進行的一些在線質(zhì)量測量。

 

檢查濃度使啤酒更好

濃度測量由啤酒廠進行，需要控制麥芽汁的糖含量以確定啤酒的酒精強度。糖含量與柏拉圖度數(shù) (°P) 相關(guān)；例如，1°P 麥芽汁每 100 克麥芽汁將含有 1 克糖分。 

 

科里奧利流量計提供精確的密度和溫度測量，這兩者都是確定柏拉圖度數(shù)所必需的。科里奧利流量計還具有使用測量的密度和溫度來計算濃度的集成公式。 

 

在啤酒廠中，谷物經(jīng)過發(fā)芽和碾磨后，醪液進入過濾器，這是一種用于將醪液與麥芽汁分離的容器。當麥芽汁離開過濾器運行時進行密度和濃度測量。

 

有多種方法 (Ref.1) 可以測量糖含量，包括手動和自動。然而，手動測量通常在過濾過程完成后進行，而在線測量允許對過程進行實時校正，通常通過閉環(huán)控制通過自動化方式進行。非常終結(jié)果是減少了不良批次造成的浪費，并且無需手動采樣麥汁，從而減少了時間和勞動力。

 

驗證粘度

水果加工廠需要生果溫度、密度、白利糖度、粘度、流速和總流量的歷​​史記錄。

 

科里奧利流量計測量密度，因此它可以計算出與水中蔗糖含量成正比的白利糖度。該測量提供了傳入水果的狀況和質(zhì)量的圖片。例如，仍呈實心塊狀的硬水果將顯示出低糖度。相比之下，高白利糖度測量值可能表明過熟的糊狀水果，幾乎沒有完整的固體。操作員或控制系統(tǒng)可以使用白利糖度測量來確定如何處理傳入的水果。

 

測量水果產(chǎn)品的粘度以確定非常終產(chǎn)品質(zhì)量。粘度描述了流體的流動特性，它取決于分子之間作用的力。流體越粘稠，分子間作用力越強。因此，必須克服更大的內(nèi)部阻力才能移動流體或?qū)ζ涫┘恿ΑＵ扯仁菍Ξa(chǎn)品一致性和質(zhì)量的間接測量。 

 

科里奧利流量計可以使用兩個同時驅(qū)動的頻率來測量質(zhì)量流量和粘度。扭轉(zhuǎn)或粘度模式使用更高的頻率在流體上產(chǎn)生剪切速率（圖 5），管內(nèi)的剪切力是剪切速率和粘度的函數(shù)。通過測量驅(qū)動電流，可以計算粘度。

在新型科里奧利流量計中，測量管上的激勵器會激發(fā)兩種本征模式：彎曲模式和扭轉(zhuǎn)模式。彎曲模式?jīng)Q定了流體密度和質(zhì)量流量，而粘度是基于扭轉(zhuǎn)模式計算的。

 

粘度通常在實驗室條件下在實驗室中測量。在過程中直接測量粘度的優(yōu)勢在于它真實反映了過程條件，避免了將樣品帶到實驗室的延遲。如果粘度超出產(chǎn)品的公差范圍，通常可以通過自動化方式對過程進行實時修正。  

 

冰淇淋溢出

食品通常用氣體發(fā)泡以達到所需的稠度。例如，當生產(chǎn)冰淇淋時就會發(fā)生這種情況（圖 6）。在冷凍過程中注入氣體，將微泡捕獲到冰淇淋中，使其具有奶油質(zhì)地。此過程適用于高脂肪和低脂肪冰淇淋。

氣體含量是非常終產(chǎn)品整體質(zhì)量的一個重要因素，也是一個重要的工藝參數(shù)。由注入氣體引起的非常終產(chǎn)品體積的增加稱為溢出。根據(jù)產(chǎn)品的不同，冰淇淋或冷凍產(chǎn)品的膨脹率可能在 20% 到 120% 之間。

 

可以使用科里奧利流量計進行這種測量。例如，采用多頻技術(shù) (MFT®) 的 Endress+Hauser Promass Q 可實現(xiàn)對超限的連續(xù)監(jiān)控。液體冰淇淋的密度在它被轉(zhuǎn)移到冷凍機時被測量。

 

冰淇淋廠通常注入空氣，手動測量密度并相應地調(diào)整過程。如果配方、冷凍室溫度或氣壓發(fā)生變化，也需要調(diào)整注氣量。科里奧利流量計提供在線測量（參考文獻 2），節(jié)省采樣時間并允許立即和自動調(diào)整空氣注入。  

 

添加儀器

本文僅介紹了科里奧利流量計如何用于食品廠的在線質(zhì)量監(jiān)控。盡管科里奧利流量計功能強大，但添加額外的儀器（例如 pH 計、色度計、溶解氧傳感器和其他在線分析設(shè)備）可以幫助食品廠實時分析和控制更多過程。