Cyfrowa technologia wazenia w przemysle spoz

Cyfrowa technologia ważenia w przemyśle spożywczym

Czujniki tensometryczne oparte na cyfrowych miernikach tensometrycznych są bardziej wytrzymałe, trwalsze i tańsze niż czujniki oparte na kompensacji siły elektromagnetycznej (EFC), zapewniając większą produktywność w prawie każdym zastosowaniu w przemyśle spożywczym.
Dzięki cyfryzacji procesów produkcyjnych przemysłowy internet rzeczy może doprowadzić do znacznego wzrostu wydajności i produktywności w przemyśle spożywczym i opakowaniowym. Zwłaszcza cyfrowa technologia ważenia oferuje olbrzymi potencjał szybkiego i precyzyjnego określania porcji napełniania, co może prowadzić do znacznych oszczędności - w niektórych przypadkach kilku milionów euro rocznie - jak na przykładzie producenta mleka kokosowego z Szanghaju. Wcześniejszą analogową technologię ważenia można również łatwo i niezawodnie zdigitalizować za pomocą elektroniki przetwornika i zintegrować na jednej platformie.

Firmy z branży spożywczej i opakowaniowej są zobowiązane do przestrzegania przepisów dyrektywy UE w sprawie paczkowania 76/211 / EWG. Niemieckie rozporządzenie w sprawie paczkowania (par. 22 FPackV) zawiera wyraźne wymagania w tym zakresie: średnia ilość nie może być mniejsza niż nominalna pojemność opakowania jednostkowego. Oznacza to, że w praktyce producent zawsze ma swobodę przepełnienia, ale oczywiście napełnienie mniejszej ilości niż wskazana jest krytyczne. 
Na przykład, jeśli batoniki muszą ważyć 100 g, to tylko 2% batonów może być lżejszych niż 95,5 g, a żaden nie może być lżejszy niż 91 g. W wyniku tych surowych przepisów wielu producentów żywności pracuje z założeniem kosztownego przepełnienia. Może to wiązać się z dużymi dodatkowymi kosztami, zwłaszcza w przypadku produktów premium, takich jak oliwa z oliwek, lody i kosmetyki. Produkty niedopełnione również są odrzucane, co powoduje droższe, dodatkowe procesy i związane z nimi koszty. 
Tym niedokładnościom można zapobiec dzięki bardziej precyzyjnej i niezawodnej technologii ważenia już na etapie napełniania i dozowania, a nie później na wagach kontrolnych umieszczonych na końcu linii produkcyjnej.

Przemysłowy Internet rzeczy (IIOT) wymaga cyfrowej technologii ważenia
IIOT oferuje znaczny potencjał dla przemysłu spożywczego i opakowaniowego, w szczególności dzięki cyfrowej technologii ważenia, która może zwiększyć wydajność i produktywność. Powodem tego jest fakt, że im dokładniejsza technologia ważenia, tym większa produktywność procesów napełniania i mniejsze przepełnienie. Przetwornik wagi jest kluczowym elementem potężnych maszyn pakujących. Stanowi podstawę dynamicznych procesów ważenia i pakowania.
Do tej pory producenci wag kontrolnych polegali na czujnikach, które działają na zasadzie kompensacji siły elektromagnetycznej (EFC). We wcześniejszych latach dzięki dużej precyzji przewyższały inne czujniki oparte na technologii tensometrycznej (SG). Jednocześnie jednak są drogie, podatne na problemy i bardzo skomplikowane w uruchomieniu. Z tego powodu HBM nieustannie rozwija swoje przetworniki tensometryczne, takie jak FIT7A. 
Ten nowo opracowany czujnik tensometryczny zapewnia precyzję i wysoką szybkość przetwarzania danych pomiarowych, a także łatwą obsługę w połączeniu ze znacznymi oszczędnościami kosztów w porównaniu z czujnikami EFC.
Przetwornik wagowy FIT7A został zoptymalizowany do celów ważenia kontrolnego. Posiada bardzo wysoką częstotliwość własną, co oznacza, że  jego czas ustalania jest bardzo krótki. Zachowanie podczas uruchomienia po włączeniu zasilania jest również pomijalne, a dzięki 24-bitowemu przetwornikowi analogowo-cyfrowemu i technologii częstotliwości nośnej przetwornik wagi zapewnia wartości pomiarowe z niskim poziomem szumów i wysoką rozdzielczością. 
Wraz ze zintegrowanymi filtrami i procesami do wyznaczania dynamicznych wartości zmierzonych zawiera wszystko, co jest niezbędne do dynamicznego ważenia bez konieczności stosowania dodatkowego sterownika PLC i elektroniki ważącej. Dzięki temu waga kontrolna z przetwornikiem FIT7A może osiągnąć odchylenie standardowe wynoszące zaledwie 0,1 g na 10 kg masy nominalnej. W zależności od konstrukcji wagi kontrolnej i nominalnego obciążenia można również wykonać od 100 do 400 pomiarów na minutę.


Higieniczne przetworniki wagi z wysokim poziomem ochrony są idealne do zastosowań z zaprogramowanym myciem

Cyfrowe przetworniki wagi oferują następujące zalety w porównaniu z czujnikami EFC:

  • Zwiększona wydajność i zmniejszone przeważanie w zastosowaniach o wysokiej precyzji, w których czujniki EFC mogą być zbyt drogie
  • Wewnętrzne filtry i wejścia / wyjścia sprawiają, że dodatkowy sterownik PLC staje się niepotrzebny
  • Solidna konstrukcja zapewniająca mniejszą liczbę awarii
  • Złącza umożliwiające szybką i łatwą wymianę
  • Zintegrowane zabezpieczenie przed przeciążeniem, które może zapobiec uszkodzeniu czujnika przez siły fizyczne
  • Higieniczny dzięki gładkim powierzchniom ze stali nierdzewnej
  • Aktywna kompensacja temperatury, umożliwiająca mniejszy dryft temperaturowy i pomijalne zachowanie podczas rozruchu po włączeniu zasilania

Zaleta grawimetrycznej zasady napełniania
Cyfrowe przetworniki wagi umożliwiają również producentom żywności stosowanie zasady grawimetrycznego napełniania. Prowadzi to do znacznie dokładniejszych wyników napełniania w porównaniu z podejściem wolumetrycznym (pomiary przepływu) lub napełnianiem według wysokości napełniania. Zasada napełniania grawimetrycznego jest lepsza, zwłaszcza gdy niezbędna jest wysoka dokładność lub w przypadku produktów wrażliwych mikrobiologicznie. Dzieje się tak, ponieważ tolerancje objętości pojemnika jak i różne właściwości fizyczne produktu (proporcje składników, lepkość, przewodność, ilość pęcherzyków gazu) nie wpływają na wynik napełniania. Napełnianie oparte na kontroli masy zapewnia optymalne warunki higieniczne, a także redukuje obce cząstki, ponieważ czujnik nie styka się z dozowanym produktem.

Jedna platforma cyfrowa dla wszystkich czujników wagowych
HBM opracowało oprogramowanie PanelX jako platformę cyfrową do integracji zarówno cyfrowych, jak i analogowych przetworników wagi w maszynach i procesach opartych o zasadę grawimetrycznego napełniania w sposób optymalny i przyjazny dla użytkownika. Użytkownicy dzięki oprogramowaniu PanelX mogą szybko uruchamiać systemy ważenia, takie jak wagi kontrolne, systemy dozujące i wielogłowicowe wagi kombinacyjne. 
Szeroki zakres czujników tensometrycznych można łatwo skonfigurować za pomocą jednolitego zestawu poleceń, co znacznie zmniejsza wysiłek, koszty i podatność na błędy. Ponadto, sterownik PLC nie jest już potrzebny w przypadku PanelX oraz cyfrowych wejść / wyjść przetworników wagi i elektroniki wagowej. 
Inne zalety tej platformy cyfrowej to wizualizacja sygnałów pomiarowych i sterujących, a także rozbudowane funkcje analityczne, takie jak analiza częstotliwości. Funkcje analityczne są również pomocne przy konserwacji i serwisie, a nawet przy wyszukiwaniu błędów w przypadku usterek, które nie są spowodowane przez sam czujnik, ale są widoczne w pomiarze. Obszerna pomoc online dotycząca funkcji, interfejsów i zestawów poleceń jest już zintegrowana z oprogramowaniem za pośrednictwem przeglądarki internetowej. Interfejs użytkownika PanelX charakteryzuje się intuicyjną obsługą, która pomaga zaoszczędzić czas i pieniądze. Jednocześnie oprogramowanie wykorzystuje potencjał optymalizacji aplikacji technologii ważenia, zwiększając w ten sposób ogólną wydajność.


PanelX - jednolite oprogramowanie dla wszystkich cyfrowych czujników i elektroniki wagowej przeznaczone do konfiguracji systemów dozowania, napełniania i wag kontrolnych.


Digitalizacja analogowych przetworników wagi


Przetwornik wagi spełniający najwyższe standardy higieniczne - PW27 marki HBM




Dzięki PAD i integracji z platformą PanelX, analogowe przetworniki wagi mogą mieć wszystkie zalety układów cyfrowych

PanelX umożliwia konfigurację i monitorowanie dużej liczby czujników wagowych. Odpowiednie cyfrowe i analogowe przetworniki wagowe oparte na technologii tensometrycznej można konfigurować i monitorować dla potrzeb prawie każdej aplikacji. Obejmuje to również analogowy przetwornik wagi PW27, który posiada certyfikat European Hygienic Engineering & Design Group (EHEDG). Jest specjalnie zaprojektowany do stosowania w systemach ważących w przemyśle napojów, spożywczym i farmaceutycznym. Jako hermetycznie uszczelniony czujnik tensometryczny (IP68 / IP69K) wykonany ze stali nierdzewnej nadającej się do kontaktu z żywnością, jest niewrażliwy na metody czyszczenia stosowane w przemyśle spożywczym i został zaprojektowany tak, aby na lub w korpusie pomiarowym nie pozostały żadne pozostałości detergentu.
Firma HBM opracowała również elektronikę PAD, aby wykorzystać zalety digitalizacji przy użyciu analogowych przetworników wagi. Jego zakres funkcjonalny jest prawie identyczny z zakresem cyfrowych przetworników wagowych FIT5A i FIT7A przeznaczonych do celów ważenia dynamicznego. PAD można podłączyć do wszystkich analogowych czujników wagowych. 
Na przykład higieniczny przetwornik wagi PW25 lub hermetycznie uszczelniony PW29 do dużych obciążeń można zdigitalizować przy użyciu układu PAD, a następnie skonfigurować w PanelX. Kompaktowa obudowa ze stali nierdzewnej chroni PAD przed cieczami i niekorzystnymi warunkami środowiskowymi do poziomu klasy szczelności IP68 / IP69K. 
Dzięki rozdzielczości pomiaru do 5 120 000 cyfr dla 2 mV / V i pełnej obróbce sygnału pomiarowego za pomocą ustawianych lub automatycznych filtrów, PAD działa precyzyjnie nawet przy silnych wibracjach. Elektronikę przetwornika PAD można wygodnie zintegrować z różnymi środowiskami systemowymi za pomocą interfejsów RS485 i CANopen.
Dzięki PAD i integracji z platformą PanelX, analogowe przetworniki wagi mogą mieć wszystkie zalety układów cyfrowych. Umożliwia to wizualizację i analizę dynamicznych aplikacji napełniania i dozowania w trudnych warunkach oraz, jeśli to konieczne, natychmiastową regulację w trakcie procesu. PAD stanowi połączenie typu "plug & play" dla analogowych przetworników siły i wagi z internetem rzeczy.

Praktyczne zastosowania cyfrowej technologii ważenia
Dwa z poniższych przykładów z przemysłu spożywczego we Francji i Chinach pokazują, jak cyfrowa technologia ważenia działa wydajnie i produktywnie, jednocześnie oszczędzając znaczne koszty.
Chiński producent maszyn, Best Crown, wyposażył obrotową nalewarkę do mleka kokosowego w cyfrowy czujnik wagowy FIT5A dla swojego klienta,firmy Shanghai Dairy Milk. Znacznie większa precyzja grawimetrycznego procesu napełniania pozwoliła zmniejszyć zapas bezpieczeństwa w postaci przepełnienia o kilka gramów na butelkę. Przy wielkości produkcji około 100 000 butelek dziennie oznacza to, że producent mleka kokosowego Shanghai Dairy Milk oszczędza kilka milionów euro rocznie.
Francuski specjalista ds. dozowania MCPI i Jean Marc Dumont, ekspert w dziedzinie maszyn do zastosowań spożywczych, założyli razem firmę Fine-Spect, aby opracować szczególnie wydajne wagi kontrolne. Wyposażone w cyfrowe, tensometryczne przetworniki wagi FIT7A, spełniają specjalne wymagania przemysłu spożywczego, takie jak całkowite pokrycie pianą lub czyszczenie silnym strumieniem wody. Dzięki poziomowi ochrony urządzenia IP66 i wodoszczelnym, higienicznym wtyczkom FIT7A zapewnia optymalne warunki dla tych wymagań.

Cyfrowa technologia ważenia jest kluczem do większej produktywności
Firmy z branży spożywczej i opakowaniowej mogą swobodnie korzystać z IIOT i cyfryzacji oferowanej dla nich technologii ważenia, czego dowodzą praktyczne zastosowania. Cyfrowe czujniki wagowe oparte na tensometrach są teraz porównywalne pod względem precyzji z czujnikami EFC i są tańsze, bardziej wytrzymałe, łatwiejsze w instalacji oraz trwalsze.
Jednolita, intuicyjnie obsługiwana platforma cyfrowa nie tylko upraszcza konfigurację cyfrowych przetworników tensometrycznych, ale także umożliwia digitalizację analogowych czujników tensometrycznych (zgodnie z wymaganiami dla wrażliwych obszarów higienicznych) za pomocą dedykowanej elektroniki.
Dzięki temu możliwe jest wykorzystanie technologii ważenia cyfrowego do prawie każdego zastosowania w przemyśle spożywczym w trakcie lub na końcu procesu napełniania, a w razie potrzeby można ponownie doregulować proces. W porównaniu z technologią EFC, technologia ważenia oparta na tensometrach zapewnia znacznie większą wydajność i produktywność przy znacznie niższych kosztach.