КИП для стерильных производств

16
Января
В январском номере журнала "Переработка молока" опубликована статья инженера научно-технического отдела НПО "ЮМАС", к. т. н. Владимира Смиренова. Со статьей вы можете ознакомиться ниже, кроме того, журнал будет распространяться на выставке Dairy Tech.

НПО «ЮМАС» - КИП для стерильных производств


В современной пищевой промышленности точность измерений технологических параметров играет ключевую роль в обеспечении качества и безопасности продукции. Малейшие отклонения в показателях температуры, давления или длительности процессов могут привести к существенным нарушениям технологического процесса и, как следствие, к снижению качества конечного продукта или даже к браку целой партии.

Особую актуальность в контрольно-измерительном оборудовании для молочной промышленности приобретают разделители сред, обеспечивающие надежную передачу измеряемых параметров при одновременной защите чувствительных элементов приборов от агрессивных сред и соблюдении строгих санитарно-гигиенических требований. В условиях постоянного ужесточения нормативов безопасности пищевого производства и роста автоматизации процессов, разделители сред становятся неотъемлемым элементом современных измерительных систем.

Развитие технологий в области материаловедения и конструирования привело к появлению новых подходов к разделителям сред, позволяющих оптимальным образом обеспечить соблюдение технологических процессов. Приборы для измерения давления в пищевом производстве должны соответствовать требованиям стерильных технологий. Компания «ЮМАС» предлагает инструментальные стерильные решения, являющиеся универсальными как для пищевой, так и для фармацевтической отраслей промышленности.

Актуальность применения разделителей сред

Основной функцией разделителей сред (РС) является передача измеряемого давления от технологической среды к измерительному прибору при одновременном физическом разделении этих сред. В пищевой промышленности это особенно важно, так как прямой контакт измерительного прибора с продуктом недопустим по санитарно-гигиеническим требованиям.

Современные разделители сред для пищевой промышленности проектируются с учетом требований асептического производства. Они имеют специальную конструкцию присоединения к технологическому оборудованию, соответствующую стандартам DIN 11851, DIN 11864, Tri-Clamp и другим общепринятым гигиеническим стандартам. Особое внимание уделяется отсутствию застойных зон и возможности полной очистки (CIP/SIP).

Система с РС состоит из собственно измерительного прибора, разделителя с мембраной и передающей жидкости, которая соответствует требованию совместимости с продуктом (например, медицинское белое масло, сертификат FDA). Мембрана, на которую действует давление, гидравлически передаёт давление на чувствительный элемент измерительного прибора. Таким образом, прибор постоянно отделён от контролируемого процесса и обеспечивает точный результат измерения.

Особенности разделителей сред НПО «ЮМАС»

В стерильных технологиях операции демонтажа прибора следует минимизировать, чтобы не подвергать процесс риску загрязнения. Наши приборы с РС позволяют проводить операцию очистки без демонтажа (CIP), а также операцию стерилизации без демонтажа (SIP). 

Участком повышенного риска загрязнения являются места соединения РС с технологическим процессом. Штуцеры в виде гайки DIN 11851 или фланца Tri-Clamp ASME BPE устанавливаются с применением уплотнений. Конструкция РС должна обеспечить контролируемое сжатие уплотнения, контролируемую центровку и пространство для температурного расширения уплотнения. Пример конструктивного решения с гайкой по DIN 11851 показан на рисунке 1.

Контроль деформации уплотнения и центровки для обеспечения стерильности соединения прибора с процессом
Материалы, применяемые для изготовления корпуса прибора и мембраны РС, не должны подвергаться коррозии в процессе эксплуатации. Как корпус манометра, так и разделительная мембрана изготавливаются из качественной нержавеющей стали 03Х17Н13М2 (316L). Возможно покрытие мембраны тефлоном (PTFE) по запросу.

Шероховатость поверхности мембраны должна обеспечивать требования стерильности и хорошей очищаемости прибора. Стандартная шероховатость мембраны у компании «ЮМАС» составляет Ra ≤ 0,8 мкм. По запросу можно обеспечить Ra ≤ 0,5 мкм. Эта величина позволяет удалить микроорганизмы с поверхности мембраны, поскольку типичный размер бациллы составляет 1,5 мкм. В общем случае, чем ниже значение Ra, тем меньше эффективная площадь поверхности, тем проще её очистка и тем ниже возможность образования коррозии — см. рис. 2.

Влияние шероховатости поверхности мембраны на способность очистки от микроорганизмов
Конструкция комплекта «Прибор + РС» в целом должна обеспечивать надёжность и хорошую очищаемость. Критическим узлом комплекта является место соединения прибора с РС. Традиционно, многие производители используют резьбовое соединение: штуцер манометра имеет наружную резьбу, а РС имеет внутреннюю резьбу. Соединение производится с применением прокладки. Мы применяем сварное присоединение РС к прибору, что обеспечивает:
  • - хорошую очищаемость корпуса прибора, поскольку гладкая поверхность в месте соединения не позволяет задерживаться загрязнению;
  • - надёжность соединения и герметичность;
  • - исключена возможность ошибочного демонтажа РС клиентом.
Это выгодно отличает наши сборки разделителей, так как подавляющее большинство других производителей ограничиваются резьбовым соединением.

Как избежать ошибок измерений?

Комплект «Прибор + РС» представляет собой замкнутую систему с определённым внутренним объёмом, заполненным передающей жидкостью. При изменении температуры окружающей среды или технологического процесса относительно нормальной температуры +20оС передающая жидкость РС изменяет свой объем в соответствии с коэффициентом температурного расширения. При нагревании жидкость расширяется, что приводит к повышению давления в замкнутом объеме системы «Прибор + РС». Как следствие, мы наблюдаем положительное смещение нулевой точки измерительного прибора. При понижении температуры относительно нормального значения мы наблюдаем отрицательное смещение нулевой точки измерительного прибора.

При определённых условиях объёмное расширение/сжатие передающей жидкости становится значительным, что может привести к неработоспособной системе, либо к недопустимой погрешности измерений. Чтобы избежать подобной ситуации, производится предварительный расчёт работоспособности системы. Теоретические основы работы РС требуют соблюдения баланса объёмов в системе с РС. Если баланс объёмов соблюдается, то во всём диапазоне температуры окружающей и измеряемой сред температурное изменение объёма передающей жидкости не приведёт к неработоспособной системе. 

Мы предварительно проверяем работоспособность каждой поставляемой системы с помощью специальной расчётной программы и предоставляем заказчику протокол расчета, чтобы он был уверен в надежности и работоспособности сборки.

Протокол программы расчёта РС JUMAS DCalc

Сборка РС производства «ЮМАС» с электронными датчиками давления

Современные технологии производства пищевых продуктов широко используют электронные средства измерения. Применение электронных датчиков давления совместно с РС позволяет минимизировать рабочий объём передающей жидкости в системе с РС, что существенно снижает температурную погрешность измерений.

Компания «ЮМАС» имеет большой опыт работы с датчиками давления различных производителей при решении задач оснащения приборов гигиеническими разделителями сред.  Мы принимаем заказы на монтаж РС с датчиками давления, которые нам предоставляет заказчик. Прибор проходит входной контроль, затем монтируется с РС и в завершение комплект «Прибор + РС» калибруется на автоматической станции, обеспечивающей точность измерения 0,01%. Выходные сигналы датчиков давления могут быть как 4/20 мА, так и HART.

Инженеры НПО «ЮМАС» обеспечивают квалифицированный подбор оптимальной конфигурации разделителей сред под конкретные измерительные приборы и условия эксплуатации, что гарантирует надежность и долговечность измерительных систем.

Вернуться