Пірометри в харчовій промисловості

Автор: Vern Lappe, віце-президент технічного відділу Ircon®, Inc.
Переклад та редакція Яковлєва В.А., www.gtest.com.ua

Безконтактні інфрачервоні термометри (IR) зазвичай сприймають як прилади, призначені для вимірювання високих температур об'єктів у процесі їх нагрівання, наприклад під час індукційного нагрівання, технологічних процесів на сталеливарних заводах або променевого нагрівання різних матеріалів. Тим не менш, інфрачервоні термометри широко застосовуються для вимірювання поверхонь практично всіх типів продукції, при цьому дуже часто такою продукцією є їжа та харчові продукти.

Температури у харчовій промисловості часто вимірюються із застосуванням різних типів сенсорів. Прикладами таких сенсорів можуть бути біметалічні термометри, газонаповнені сенсори, термопари та резистивні датчики температури (RTD). Для того щоб усі ці сенсори генерували правильні дані, вони повинні бути поміщені безпосередньо в їжу. Якщо це неможливо, сенсори встановлюються поблизу об'єкта вимірювань, але не торкаються його. Через це вони вимірюють характеристики навколишнього середовища, а не температуру самого продукту.

Температура їжі може змінюватися залежно від швидкості технологічної лінії, товщини матеріалу або навіть вмісту вологи. При зміні будь-якого з цих параметрів контактний сенсор може не зафіксувати відповідні температурні коливання.

Пірометр GT950 призначений для безконтактного вимірювання температур поверхонь у діапазоні від -50°C до 950°C, забезпечуючи безпечний контроль температур різноманітних об'єктів.

Інфрачервоні термометри мають низку переваг порівняно з контактними сенсорами. ІЧ-термометрам немає необхідності контактувати з харчовими продуктами, що виключає втручання в технологічний процес і можливість забруднення продукції. Інфрачервоний сенсор вимірює реальну температуру продукту, а не температуру навколишнього середовища.

Повітряна оболонка, що оточує їжу, є прозорою для інфрачервоного випромінювання, тому термометр бачить крізь повітря і вимірює лише характеристики продукту. Отримуючи достовірні температурні дані, оператор може ефективно керувати швидкістю технологічної лінії або обсягами виробництва, залишаючись впевненим у правильності температурного режиму.

Оскільки багато процесів приготування їжі відбуваються дуже швидко, існує висока ймовірність псування великої кількості продукції до моменту виявлення некоректної температури. Ще гірше, якщо порушення технології буде виявлено лише після надходження продукції до торговельної мережі або безпосередньо до споживача.

ІЧ-термометри значно швидші за контактні сенсори. Їхній типовий час реакції становить лише 100 мс. У свою чергу термопари можуть потребувати 1-2 секунди для відображення повного значення. Чим менший час реакції приладу, тим надійніший температурний контроль навіть у високошвидкісних виробничих процесах.

Встановлення інфрачервоного термометра зазвичай дуже просте. Все, що потрібно - це пряма видимість між сенсором і об'єктом контролю. Для спостереження за об'єктом усередині печі або технологічної камери достатньо отвору діаметром приблизно 38 мм. Залежно від відстані до об'єкта його розмір повинен становити приблизно 25-51 мм.

Корпус сенсора може бути виготовлений із нержавіючої сталі, а лінзи - зі спеціального пластику. Це виключає ризик забруднення харчових продуктів навіть у випадку пошкодження оптики. Деякі сенсори додатково покриваються спеціальною захисною смолою для ізоляції від відкритих металевих поверхонь.

Під час санітарного очищення обладнання сенсори необхідно обов'язково захищати від контакту з гарячими агресивними мийними розчинами. Такі розчини можуть пошкодити лінзи, а за надмірно високої температури сенсор рекомендується тимчасово демонтувати.

Більшість сенсорів для вимірювання температури харчових продуктів працюють на довжинах хвиль 8-14 мкм. На цих довжинах хвиль вони здатні вимірювати температуру до -50°C. Випромінювальна здатність більшості харчових продуктів та рідин становить приблизно 0,94. При цьому колір, структура та склад продукту зазвичай не впливають на результати вимірювань.

Такі прилади зазвичай живляться від джерела 24 VDC та мають аналоговий вихід 4-20 мА. Деякі моделі оснащуються цифровими інтерфейсами RS232 або RS485. Це дозволяє інтегрувати інфрачервоні термометри у системи автоматизації, ПЛК та комп'ютерні системи моніторингу.

Області застосування

Нижче наведено приклади типових сфер застосування інфрачервоних термометрів для контролю процесів охолодження харчових продуктів.

У кондитерській промисловості шоколад заливається у пластикові форми. Ці форми виготовляються з товстого матеріалу та охолоджуються до температури близько 17°C перед заливанням шоколаду. Якщо пластик недостатньо охолоджений, готові шоколадні вироби не матимуть необхідної міцності, а також можуть змінити свій колір та зовнішній вигляд.

Температуру пластикових форм легко контролювати за допомогою інфрачервоного термометра на виході з охолоджувача. Колір пластику практично не впливає на точність вимірювання.

Високотемпературний пірометр DT8867H призначений для точних вимірювань температур у діапазоні від -50°C до 1650°C. Прилад має оптичну роздільну здатність 30:1, подвійну лазерну указку та можливість підключення до ПК через USB для моніторингу та реєстрації температур.

У харчовій промисловості цукор або кукурудзяний сироп розплавляються та охолоджуються до стану ірису. У цьому випадку необхідно контролювати температуру самого продукту, а не температуру охолоджувальних роликів. Інфрачервоні термометри дозволяють виконувати такі вимірювання без контакту з продуктом.

Оскільки сенсор є безконтактним, на ньому не накопичуються нашарування цукру. У випадку використання контактних датчиків такі відкладення створюють ізолюючий шар та спотворюють результати вимірювань.

Заморожені продукти харчування є ще однією важливою сферою застосування інфрачервоних термометрів. Заморожена кукурудза, горох, картопля фрі та вафлі часто потребують швидкого заморожування до температури близько -38°C. Якщо процес відбувається неправильно, змінюються колір та структура продукції.

Прилади встановлюються на виході з камери швидкого заморожування. Вони дозволяють контролювати реальну температуру продуктів і запобігати переохолодженню або недостатньому охолодженню.

Температурний контроль також сприяє енергозбереженню. Системи заморожування є одними з найбільших споживачів електроенергії на підприємствах харчової промисловості. Точний контроль температури допомагає уникнути перевитрати енергії та зменшити ризик псування продукції.

Додатковою перевагою температурного контролю є безпека. Якщо харчовий продукт упаковується занадто гарячим, це може призвести до займання упаковки, пошкодження складських приміщень або навіть серйозних аварійних ситуацій.

Висновки

ІЧ-термометри вимірюють реальну температуру продукту, а не температуру навколишнього середовища. Ці прилади можуть використовуватися для керування технологічними процесами, підвищення якості готової продукції та енергозбереження.

Додатковою перевагою використання інфрачервоних термометрів і пірометрів є підвищення безпеки виробництва, транспортування та зберігання харчових продуктів.

купити пірометр в Україні