11
當前位置：梅特勒托利多 METTLER TOLEDO>>技術文章>>食品飲料行業(yè)的黑科技，不會破碎的pH，安全生產(chǎn)，放心守護！
食品飲料行業(yè)的黑科技，不會破碎的pH，安全生產(chǎn)，放心守護！
食品飲料行業(yè)的黑科技
在線pH測量
避免玻璃破裂風險
InPro X1 食品安全型pH傳感器
梅特勒托利多采用創(chuàng)新技術的InPro X1 食品安全型pH傳感器，可以放心地用于食品加工過程中的在線pH測量。
圖1：InPro X1 HLS 食品安全型在線pH 傳感器
食品行業(yè)pH測量現(xiàn)狀
為了確保產(chǎn)品的產(chǎn)量和質量，在許多食品生產(chǎn)過程中，嚴格的pH控制和監(jiān)測至關重要。標準pH傳感器通常無法用于在線pH測定，因為它們由玻璃制成，總是存在破裂的風險。取而代之的是取樣并在實驗室或使用便攜式設備離線測定pH值。
這樣方法有幾個缺點：
對于離線測量，只能獲得單測量結果，無法實現(xiàn)實時過程控制； |
采樣離線測量方法耗費人力且成本高； |
由于環(huán)境影響，包括取樣、運輸和處理會導致樣品實際pH 值發(fā)生變化；例如，pH 值隨溫度變化。若在實驗室中室溫下測量樣品，會因為比生產(chǎn)過程的溫度高或低而獲得不同的結果，帶自動溫度補償pH分析儀只能盡可能消除溫度的影響。 |
玻璃傳感器的替代技術，如搪瓷電極或離子選擇性場效應晶體管（ISFET）傳感器，一直無法用于在線pH測量，因為搪瓷電極在每個原位清洗（CIP）周期后需要大約一個小時性能才能恢復，而ISFET傳感器不耐受CIP。出于這些原因，梅特勒托利多開發(fā)了InPro X1™ HLS，適用于食品安全的在線pH傳感器，可耐受CIP且測量精度或傳感器的使用壽命不受影響。
表1：不同pH測量技術的比較
革命性的pH測量技術
與傳統(tǒng)pH傳感器相比InPro X1顯著的區(qū)別是代替了玻璃敏感膜，它具有pH敏感涂層X-Chip™，該涂層由不同材料復合制成。
X-Chip具有出色的機械強度，采用與pH傳感器中常用的pH敏感玻璃相同的電位測量原理。此外，與傳統(tǒng)的玻璃pH傳感器不同，InPro X1測量電極內(nèi)部沒有緩沖液。參比系統(tǒng)采用預加壓液體電解質，該電解液通過陶瓷隔膜與測量介質接觸，同時，可以承受高達4 bar(kg) 的過程壓力。多年來，這種參比系統(tǒng)的設計已經(jīng)在其他行業(yè)驗證了數(shù)千次，例如化工和制藥行業(yè)，尤其是在生物技術領域。
InPro X1符合食品標準，符合EC1935/2004、EHEDG和3A的所有衛(wèi)生要求和指南；它突出的特點是InPro X1幾乎牢不可破。除了X-Chip非常堅固外，該傳感器還具有非常耐用的PEEK軸。事實上，InPro X1已經(jīng)通過了美國的MIL-STD-810H跌落測試。
InPro X1 pH傳感器可用于實時在線連續(xù)測量，沒有玻璃破裂的風險，可對乳制品行業(yè)中的pH敏感工藝步驟進行可靠的控制和監(jiān)測。
表2：使用InPro X1進行在線測量的優(yōu)點
長期穩(wěn)定性高
如前所述，ISFET傳感器不耐受CIP，熱堿會侵蝕ISFET的離子敏感層，且傳感器僅在幾個CIP循環(huán)后就會失去pH靈敏度。目前已知的是 ISFET 電極在8次CIP后，零點漂移遠離實際值，以至于無法再測量 pH 值；然而，InPro X1對熱苛性堿幾乎是惰性的（見下圖2）。
圖 2：InPro X1 和 ISFET 電極的耐CIP比較
InPro X1在乳制品生產(chǎn)條件下進行了廣泛的測試，每天都暴露在高溫苛性堿CIP中，盡管工藝條件苛刻，但使用壽命長達一年，只需每三到六個月進行一次校準。該傳感器出色的長期穩(wěn)定性體現(xiàn)在零點漂移非常低，電極斜率下降小，大大減少了校準和維護需求；降低了運營成本，實現(xiàn)在線pH測量優(yōu)于離線樣品測量。
正確測量pH值的前提條件是干凈的電極，在CIP期間，InPro X1可保留在過程中，確保了這一要求得到滿足。ISFET傳感器必須安裝在可伸縮護套中，并在CIP過程中從過程中縮回，而 InPro X1使用固定式護套安裝，CIP期間無需任何操作。
InPro X1 在乳品生產(chǎn)過程中的典型應用
收奶
應檢查每次交付的牛奶的 pH 值，以防止“變質”的牛奶（通過低 pH 值很容易識別）被接收并污染儲罐中的“好”牛奶。使用便攜式pH計進行現(xiàn)場測量容易出錯且不可靠，特別是沒有經(jīng)過培訓的人員操作風險大，而在線測量更準確可靠。
后酸化
在豆?jié){發(fā)酵中，必須使用檸檬酸降低pH值，以達到大豆酸奶的期望保質期。酸用量通常通過現(xiàn)場pH值測量和利用pH值計算要添加的檸檬酸量來完成，直接控制檸檬酸劑量的在線pH測量更簡單、更可靠。
發(fā)酵與陳釀
發(fā)酵與老化過程與pH值的變化有關，通過在線測量，可輕松監(jiān)測或檢測進度和終點。
乳糖生產(chǎn)
乳糖結晶過程中的pH值決定了產(chǎn)品的產(chǎn)量和質量，晶體的磨蝕行為會對傳統(tǒng)電極的測量性能產(chǎn)生負面影響。
乳清
要沉淀和分離乳清蛋白，必須在加熱前添加酸來調節(jié)pH值，以實現(xiàn)盡可能高的蛋白質回收率。
灌裝
pH測量可以可靠地檢測CIP過程中的酸或堿殘留。
表3：InPro X1技術參數(shù)
數(shù)字技術
InPro X1采用梅特勒托利多智能傳感器管理（ISM™）技術。在ISM pH傳感器中，原始電化學測量信號直接在傳感器中轉換為pH值，并作為數(shù)字信號輸出。數(shù)字傳輸可確保變送器接收準確的測量值，不受電纜長度或周圍設備的干擾影響。
ISM還提供診斷數(shù)據(jù)，在需要校準或更換傳感器時提醒使用者。當需要校準時，ISM傳感器可以在任何方便的位置使用安裝ISM Core™軟件的電腦進行校準，而不必要在測量點執(zhí)行該操作。當校準后的傳感器在測量點連接到變送器時，變送器讀取校準數(shù)據(jù)并自動配置。此外，為了進行質量控制，傳感器的完整生命周期記錄在ISM Core的數(shù)據(jù)庫中。
圖3：ISM Core 智能傳感器管理軟件
InPro X1與梅特勒托利多的ISM變送器兼容，這些儀器顯示測量值并將其傳輸?shù)絇LC、DCS等系統(tǒng)。除了作為模擬 0/4...20 mA 信號的標準傳輸外，還提供 HART、Profibus、Foundation Fieldbus、以太網(wǎng)/IP 和 Profinet 等數(shù)字通訊。
圖4：用于pH測量的M800不銹鋼變送器
InPro X1 pH傳感器堅固耐用，可在乳制品過程中進行在線pH測量，同時避免玻璃破碎污染產(chǎn)品?，F(xiàn)在，使用可靠、耐用的傳感器技術可以輕松、經(jīng)濟高效地更換玻璃、搪瓷或 ISFET 傳感器，該技術易于維護且運營成本更低。繁瑣的采樣和容易出錯的離線pH測定可以被更準確和安全的在線測量所取代，以加強過程控制，避免批次錯誤并最大限度地降低運營成本。