在線式混合系統中的測量技術裝備
- 控制監測在線的混合工藝
- 基于測量技術的高端需求
- 完整的解決方案來自同一供應商的標準裝置
1. 背景
KHS AG 是世界上灌裝和包裝機械以及食品飲料工業過程控制系統的領先制造商之一。除了提供液體灌裝、清洗和包裝產品以外，KHS 也提供完整的工藝技術，包括混合糖漿系統。
KHS Innopro Paramix C 是一個全新開發、全自動化的混合系統，配備水平的兩級真空除汽器，是一個適合生產果汁、飲料和礦物碳化水的靈活系統。該混合系統由三個部分組成，可根據需要擴展第四或第五部分。軟飲料可以混合或再稀釋，可選擇提供成品飲料、碳酸型和/或冷凍型的飲料。同樣地，也可以對啤酒冷卻器混合和/或冷凍。
碳酸成品飲料貯存在注入了CO2 的緩沖過渡罐。而非碳酸產品，可選擇注入氮氣或消毒過的空氣。成品飲料經過灌裝機，裝PET 瓶、玻璃瓶或飲料罐裝。
KHS Innopro Paramix C 屬于最新一代的混合系統。其開發的目的是實現更短的產品切換，而維持產品損失最小化。
自動化程度的提高和所需的安裝空間的減少也起著決定的作用。其緊湊的尺寸設計要求系統能裝入一個標準集裝箱，直接交付客戶。 其混合的容量是 6000… 72,000 l/h。
2. 測量要求
為確保系統高度自動化，必須測量各部分不同點的流量，其包括：
濃縮糖漿的質量流量的測量
糖漿是混合系統中最重要的流量測量參數。一方面，糖漿是飲料生產中最昂貴的成份，另一方面，它對最終產品的口感有著重大影響。過去，人們普遍使用電磁流量計（體積量）測量糖漿，但這種方法應該被質量流量測量逐步取代。質量流量測量精度更高，流量確定后也確定了糖漿濃度°Brix。
非碳酸飲料的體積流量的測量
非碳酸混合飲料的品質在碳化前就應該確定。測量點的特征是足夠長的進口直管段，能夠使用不同類型的測量設備。
碳酸混合飲料中CO2 的質量流量的測量
該測量確保在液體中穩定添加CO2 的量，不管氣體的壓力、溫度要求多少，其測量原理保證其高精度。
通過測量CO2 含量可視監測最小通氣量
為保證混合產品的品質，KHS 可選擇提供CO2 和糖度Brix 的檢測。 但是，這項測量要求通過分析裝置的最小流量，而且測量設備上能夠顯示該流量。
混合系統中測量技術的可靠實現必須由每個工藝階段保證實施，特別在系統啟動和停機的階段，為了保證糖漿和水的損耗量最小化，就必須精確地維持正確的混合比例。這就意味著設備必須適應不斷變化的需求，包括易于排水，大的量程比。
因為系統結構緊湊，通常沒有長直的進口直管段，這對測量技術提出又一挑戰。KHS試圖在同一供應商中尋求適合的客戶化解決方案。
3. 科隆解決方案
KROHNE 是KHS 測量裝置的標準供應商，獲得在線混合系統中測量裝置的合同。圖中描述系統設計的測量裝置。糖漿罐和過渡罐的液位測量測量可選，在此不考慮。灌裝設備僅用于說明，不是混合系統組成部分，在此案例中也不考慮。
在線混合系統與灌裝機的連接：
在線混合系統的測量要求如下：
3.1 糖漿濃縮液的流量測量
OPTIMASS 7300 科氏力質量流量計用于測量高粘度的糖漿。
3.2 配料產品的體積流量測量
非碳酸產品在碳化之前用OPTIFLUX 6300 電磁流量計測量。
3.3 CO2 的質量流量測量
用于碳酸產品的CO2 的數量可用 OPTIMASS 8300 科氏力質量流量計測量。
3.4 循環系統中CO2 量的監測
為了保證品質，KHS 可提供選項，選擇測量混合系統的CO2 和Brix 糖度。分析裝置要求液體的最小流量。H250 轉子流量計可目測大約300 l/h 的最小流量。
4. 客戶利益
KROHNE 采用標準測量裝置滿足KHS 的需求，此外，諸如CIP/SIP 的基本要求，選型考慮基于個別測量點的優點，其中包括：
糖漿濃縮液的質量流量測量
OPTIMASS 7300 具有一體化Brix 糖度測量的特點，能夠在配料之前調節質量流量和精確的糖漿濃度。產品切換期間的稀釋糖漿幾乎可完全利用，沒必要廢棄水/糖漿混合液。相反，通過KHS minBrix 控制裝置，這種介質可以混合制成成品飲料，從而減少糖漿的損耗，使用該系統，每年可節省2200 公升糖漿。
測量裝置具有單直測量管，無分流器的特點，這就說明產品易于清洗，壓損最小，易于排污。這也是頻繁更換介質的終端客戶對系統提出的要求。
非碳酸混合飲料的體積流量測量
無菌密封概念是選擇 OPTIFLUX 6300 的關鍵所在，EPDM 三元乙丙橡膠密封在流量計與無菌過程連接
之間，其設計針對溫度升高時，EPDM 不會在測量管內膨脹，而是向后膨脹到空隙中，這意味著密封處
沒有沉積，不會危害混合產品的質量。 使用此密封可防止飲料產品切換時的口味轉換。
對于系統的終端用戶（飲料制造商），OPTIFLUX 6300 也起到了混合產品的品質檢測的功能。其裝置具有標準的應用和儀表診斷功能，例如能夠顯示介質的電導率，并通過電流或總線輸出結果。飲料制造商就能注意到何時與平均電導率有差異。
更多的優點是可用更大的口徑，OPTIFLUＸ適用于口徑范圍DN2.5…150 的所有工業衛生型連接，也就是說即使DN125 和DN150 的大口徑也可用衛生型測量儀表。混合系統能配用大口徑相同測量儀表，無需更換供應商。
如果終端客戶要求更高精度，KHS 確保KROHNE 也可用質量流量計作為可選方案。
混合產品碳化用CO2 的質量流量測量
在此測量點，要求氣體流量計能可靠測量小流量。過去采用熱式質量流量計，但由于終端客戶使用潮濕的氣體，無法保證可靠測量。因此用OPTIMASS 8300 質量流量計替代。
該儀表具有雙彎測量管并配有分流器（雙管回路）的特點，由于橫截面的減少，氣體流速加大，即使很小的氣體流量，也可測量。
通過測量CO2 含量可視監測最小通氣量
要求功能可靠的流量指示器，機械型的H250 轉子流量計直接測量流量，顯示讀數，而無需電源供電，這可以“短暫的”目測確CO2 氣體用量是否適量。
5. 使用產品
OPTIMASS 7300 C
- 科氏力質量流量計，適用液體和氣體
- 單直測量管，易于排空和清洗
- 可安裝在任何位置，不受工況影響
- 壓損最小
- 獲得EHEDG 和3A 認證.
OPTIMASS 8300 C
- 科氏力質量流量計，適用液體和氣體
- 雙彎測量管，配有優化的分流器
OPTIFLUX 6300 C
- 電磁流量計，適用導電液體
- 特殊的密封設計防止介質沉積在密封圈上
- FDA 認證的材質
- 獲得EHEDG 和3A 認證
H250
- 轉子流量計，適用液體和氣體
- 不銹鋼殼體適用于衛生行業
