卫生型压力传感器用于奶酪生产线的板式换热器压力监测

   2026-11-11 4
核心提示:奶酪生产过程中,牛奶需要经过冷却、加热及后续加工,板式换热器内部不同介质之间的压力关系会影响工艺运行和卫生控制。卫生型压力传感器安装在食品工艺管道上,将压力数据传送至自动化控制系统,为压力调节、设备状态监测和异常排查提供依据。瑞士Wildberg奶酪厂采用德国ifm PM15系列卫生型压力传感器,监测板式换热器的工艺压力,并利用其齐平式陶瓷测量结构和IO-Link通信功能,满足乳制品加工设备的安装与数据采集要求。

奶酪生产对牛奶的处理条件有严格要求。从原料接收到热处理,再到凝乳、乳清分离和后续加工,温度、压力与流量需要按照相应工艺进行控制。

其中,板式换热器是乳制品生产线上重要的热处理设备。牛奶通过换热板片与其他介质交换热量,在规定条件下完成加热或冷却。

对于这类设备,压力监测不仅关系到输送过程是否稳定,还涉及不同介质之间的压力关系。

瑞士Wildberg奶酪厂在生产设施升级过程中,将工业传感技术引入乳制品加工流程。

根据德国ifm公开的客户案例,Wildberg奶酪厂位于瑞士苏黎世高地地区,生产多种奶酪产品。企业在2021年启用经过升级的生产设施,相关自动化系统由staedler automation AG实施。

该工厂采用多种ifm传感器,对牛奶输送、热处理、清洗及乳清处理等环节进行监测。其中,PM15系列卫生型压力传感器应用于板式换热器的压力监测。

这一应用的关键,并不是简单记录管道中存在多少压力,而是根据实际工艺要求维持不同介质之间的压力关系。

板式换热器内部由多片换热板构成。牛奶与相邻介质通过板片隔开,在正常运行条件下,两者不应发生直接混合。

但如果换热板出现损伤或泄漏通道,不同侧的压力关系就可能影响介质的流动方向。

Wildberg奶酪厂因此关注已完成相应热处理的牛奶与相邻介质之间的压力差。

根据ifm官方案例,企业希望使经过热处理的牛奶一侧保持高于相邻原奶或热水通道的压力。当换热板出现泄漏时,这种压力关系有助于降低外部介质进入已处理牛奶侧的风险。

不过,保持压力差并不等于换热器已经具备完整的泄漏防护功能。实际卫生控制仍需要结合设备结构、工艺条件、压力监测、异常处理及必要的检验措施。

PM15在这一过程中承担的是压力测量任务。

传感器将工艺管道中的压力变化转换为电气信号,再由自动化控制系统根据相应工艺条件进行处理。

如果压力偏离设定范围,控制系统可以结合其他测量信息判断是否需要调整设备运行状态,或者向操作人员提供异常提示。

对于板式换热器,压力变化还可能反映换热通道的运行状态。

例如,当流量基本保持稳定,而某一测量位置的压力逐渐升高时,可能需要检查换热板表面是否形成沉积物,或者相关管路是否存在阻力变化。

ifm在Wildberg项目资料中明确指出,PM15压力数据可以帮助控制系统发现与换热板沉积有关的压力变化,为设备调整或维护安排提供依据。

但单个压力测量值并不能直接确定结垢程度,也不能凭借压力升高就认定换热器内部已经发生某一种特定故障。

实际分析仍需要结合流量、温度及其他压力测量结果。

PM15系列采用陶瓷电容式压力测量原理。

当工艺介质作用于陶瓷测量元件时,敏感结构发生相应变化,内部电子电路将其转换为压力信号。

与采用灌充液传递压力的部分测量结构不同,PM15的陶瓷测量单元不需要依靠内部压力传递液体完成测量。

对于乳制品加工管道,这种结构具有明确的应用特点:减少因测量元件内部传压液泄漏而带来的介质污染风险。

不过,这并不意味着测量元件在任何情况下都不会发生损坏。产品的耐压范围、允许介质温度及安装条件仍需要根据具体型号确定。

卫生型压力传感器与普通工业压力传感器的另一个区别,是工艺连接结构。

食品加工设备需要定期清洗与消毒。如果传感器安装位置存在较深的凹槽或难以冲洗的空间,牛奶中的蛋白质、脂肪及其他残留物就可能积聚,增加设备清洁难度。

PM15采用齐平式测量结构,并通过PTFE和PEEK等材料组成相应的过程密封方案。

其G1/2工艺连接适用于经过正确设计的相应管道安装位置,能够减少测量接口附近不必要的滞留空间。

对于部分小口径食品管道,这种结构可以避免使用体积较大的传统安装接头,使传感器更容易融入紧凑的工艺管路。

但是,采用齐平式结构并不意味着所有安装方式都符合卫生要求。

传感器与管道之间的实际连接形状、密封面状态、焊接质量及安装方向,同样会影响清洗效果。

Wildberg奶酪厂的工艺设备需要通过CIP系统定期清洗。

CIP即原位清洗,主要通过规定的清洗介质、流量、温度和持续时间,对管路及设备内部进行清洁。

对于安装在食品管道上的压力传感器,能否承受相应的清洗温度和清洗介质,是实际选型中需要核实的问题。

ifm官方资料显示,PM15系列采用适合相关食品工艺的密封和陶瓷测量结构,部分型号允许介质温度达到150℃,但高温持续时间受到限制。

因此,设备选型时不能仅根据产品目录中的最高温度判断是否适用,还需要确认高温持续时间、清洗介质及具体的工艺连接配置。

在电气接口方面,PM15能够通过4—20mA模拟量信号向控制系统传输压力值,也支持IO-link数字通信。

4—20mA接口适合与工业PLC的模拟量输入模块连接。传感器将压力变化转换为对应电流信号,PLC再根据量程设置进行计算。

IO-link则可以在支持相应接口的条件下,向控制系统传送数字压力数据,并提供参数设置和设备诊断功能。

对于乳制品生产线,数字通信的价值不仅在于读取当前压力,还在于减少部分现场参数设置工作,并为设备维护提供更多信息。

PM15系列还具有内部温度测量功能,相关数据可以通过IO-link读取。

但必须明确,这项内部温度信息不能不经验证就用于代替乳制品热处理过程中的专用温度测量装置。

对于需要严格控制牛奶热处理温度的关键工序,仍应使用符合工艺测量要求的温度传感器,并按照相应标准实施监测。

Wildberg项目中的PM15还应用于反渗透处理设备的相关管道。

在奶酪生产过程中,乳清需要经过相应分离和处理。反渗透系统通过膜组件及压力条件实现物质分离,进料压力会影响设备运行状态。

ifm公开的项目资料显示,PM15也安装在反渗透装置的进料位置,用于相关压力监测。

这说明同一系列卫生型压力传感器,可以根据量程和安装条件用于不同食品加工工序。

但板式换热器与反渗透装置的实际压力范围可能不同,不能直接采用相同量程的产品替代所有测量位置。

对于压力传感器选型,首先需要明确正常工作压力、可能出现的压力波动以及设备清洗过程中的压力条件。

如果传感器量程过小,可能无法承受实际工况;如果量程明显超过需要,也可能影响低压力变化的有效识别。

因此,应根据具体工艺点选择合适的PM15型号,而不是仅根据产品系列名称确定订货规格。

在维护方面,卫生型压力传感器需要关注工艺连接、测量状态和电气接口。

如果压力数据突然出现异常,应先确认设备真实运行状态,再检查传感器供电、接线、参数配置及工艺接口。

对于使用IO-link的系统,还可以结合设备诊断信息分析信号状态。

如果传感器经过拆装,维护人员应按照制造商规定检查密封件及连接结构,并在恢复生产前确认相关部位满足卫生和密封要求。

对于需要定期检定或校准的测量点,还应按照企业质量管理要求安排相应检查。传感器具有数字通信和自诊断功能,并不代表可以取消所有计量确认工作。

Wildberg奶酪厂的实际应用说明,卫生型压力传感器在食品机械中的作用,并不局限于提供压力数值。

当测量位置与工艺要求正确对应时,压力数据可以帮助生产人员判断换热过程是否保持预定条件,并辅助识别管路阻力变化及其他运行异常。

同时,齐平式陶瓷测量结构和适当的卫生连接方式,使传感器能够适应乳制品加工设备对清洗和介质接触条件的要求。

对于奶酪、乳品及其他液态食品加工设备,PM15提供了一种兼顾压力测量、卫生安装和数字通信的产品方案。

其实际效果仍取决于传感器量程、安装位置、管道结构、控制系统以及工厂执行的卫生管理措施,不能仅凭某一传感器型号就认定整个生产工艺满足所有食品安全要求。


 
 
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