在线式混合系统中的测量技术装备
- 控制监测在线的混合工艺
- 基于测量技术的高端需求
- 完整的解决方案来自同一供应商的标准装置
1. 背景
KHS AG 是世界上灌装和包装机械以及食品饮料工业过程控制系统的领先制造商之一。除了提供液体灌装、清洗和包装产品以外，KHS 也提供完整的工艺技术，包括混合糖浆系统。
KHS Innopro Paramix C 是一个全新开发、全自动化的混合系统，配备水平的两级真空除汽器，是一个适合生产果汁、饮料和矿物碳化水的灵活系统。该混合系统由三个部分组成，可根据需要扩展第四或第五部分。软饮料可以混合或再稀释，可选择提供成品饮料、碳酸型和/或冷冻型的饮料。同样地，也可以对啤酒冷却器混合和/或冷冻。
碳酸成品饮料贮存在注入了CO2 的缓冲过渡罐。而非碳酸产品，可选择注入氮气或消毒过的空气。成品饮料经过灌装机，装PET 瓶、玻璃瓶或饮料罐装。
KHS Innopro Paramix C 属于最新一代的混合系统。其开发的目的是实现更短的产品切换，而维持产品损失最小化。
自动化程度的提高和所需的安装空间的减少也起着决定的作用。其紧凑的尺寸设计要求系统能装入一个标准集装箱，直接交付客户。 其混合的容量是 6000… 72,000 l/h。
2. 测量要求
为确保系统高度自动化，必须测量各部分不同点的流量，其包括：
浓缩糖浆的质量流量的测量
糖浆是混合系统中最重要的流量测量参数。一方面，糖浆是饮料生产中最昂贵的成份，另一方面，它对最终产品的口感有着重大影响。过去，人们普遍使用电磁流量计（体积量）测量糖浆，但这种方法应该被质量流量测量逐步取代。质量流量测量精度更高，流量确定后也确定了糖浆浓度°Brix。
非碳酸飲料的体积流量的测量
非碳酸混合饮料的品质在碳化前就应该确定。测量点的特征是足够长的进口直管段，能够使用不同类型的测量设备。
碳酸混合饮料中CO2 的质量流量的测量
该测量确保在液体中稳定添加CO2 的量，不管气体的压力、温度要求多少，其测量原理保证其高精度。
通过测量CO2 含量可视监测最小通气量
为保证混合产品的品质，KHS 可选择提供CO2 和糖度Brix 的检测。 但是，这项测量要求通过分析装置的最小流量，而且测量设备上能够显示该流量。
混合系统中测量技术的可靠实现必须由每个工艺阶段保证实施，特别在系统启动和停机的阶段，为了保证糖浆和水的损耗量最小化，就必须精确地维持正确的混合比例。这就意味着设备必须适应不断变化的需求，包括易于排水，大的量程比。
因为系统结构紧凑，通常没有长直的进口直管段，这对测量技术提出又一挑战。KHS试图在同一供应商中寻求适合的客户化解决方案。
3. 科隆解决方案
KROHNE 是KHS 测量装置的标准供应商，获得在线混合系统中测量装置的合同。图中描述系统设计的测量装置。糖浆罐和过渡罐的液位测量测量可选，在此不考虑。灌装设备仅用于说明，不是混合系统组成部分，在此案例中也不考虑。
在线混合系统与灌装机的连接：
在线混合系统的测量要求如下：
3.1 糖浆浓缩液的流量测量
OPTIMASS 7300 科氏力质量流量计用于测量高粘度的糖浆。
3.2 配料产品的体积流量测量
非碳酸产品在碳化之前用OPTIFLUX 6300 电磁流量计测量。
3.3 CO2 的质量流量测量
用于碳酸产品的CO2 的数量可用 OPTIMASS 8300 科氏力质量流量计测量。
3.4 循环系统中CO2 量的监测
为了保证品质，KHS 可提供选项，选择测量混合系统的CO2 和Brix 糖度。分析装置要求液体的最小流量。H250 转子流量计可目测大约300 l/h 的最小流量。
4. 客户利益
KROHNE 采用标准测量装置满足KHS 的需求，此外，诸如CIP/SIP 的基本要求，选型考虑基于个别测量点的优点，其中包括：
糖浆浓缩液的质量流量测量
OPTIMASS 7300 具有一体化Brix 糖度测量的特点，能够在配料之前调节质量流量和精确的糖浆浓度。产品切换期间的稀释糖浆几乎可完全利用，没必要废弃水/糖浆混合液。相反，通过KHS minBrix 控制装置，这种介质可以混合制成成品饮料，从而减少糖浆的损耗，使用该系统，每年可节省2200 公升糖浆。
测量装置具有单直测量管，无分流器的特点，这就说明产品易于清洗，压损最小，易于排污。这也是频繁更换介质的终端客户对系统提出的要求。
非碳酸混合饮料的体积流量测量
无菌密封概念是选择 OPTIFLUX 6300 的关键所在，EPDM 三元乙丙橡胶密封在流量计与无菌过程连接
之间，其设计针对温度升高时，EPDM 不会在测量管内膨胀，而是向后膨胀到空隙中，这意味着密封处
没有沉积，不会危害混合产品的质量。 使用此密封可防止饮料产品切换时的口味转换。
对于系统的终端用户（饮料制造商），OPTIFLUX 6300 也起到了混合产品的品质检测的功能。其装置具有标准的应用和仪表诊断功能，例如能够显示介质的电导率，并通过电流或总线输出结果。饮料制造商就能注意到何时与平均电导率有差异。
更多的优点是可用更大的口径，OPTIFLUＸ适用于口径范围DN2.5…150 的所有工业卫生型连接，也就是说即使DN125 和DN150 的大口径也可用卫生型测量仪表。混合系统能配用大口径相同测量仪表，无需更换供应商。
如果终端客户要求更高精度，KHS 确保KROHNE 也可用质量流量计作为可选方案。
混合产品碳化用CO2 的质量流量测量
在此测量点，要求气体流量计能可靠测量小流量。过去采用热式质量流量计，但由于终端客户使用潮湿的气体，无法保证可靠测量。因此用OPTIMASS 8300 质量流量计替代。
该仪表具有双弯测量管并配有分流器（双管回路）的特点，由于横截面的减少，气体流速加大，即使很小的气体流量，也可测量。
通过测量CO2 含量可视监测最小通气量
要求功能可靠的流量指示器，机械型的H250 转子流量计直接测量流量，显示读数，而无需电源供电，这可以“短暂的”目测确CO2 气体用量是否适量。
5. 使用产品
OPTIMASS 7300 C
- 科氏力质量流量计，适用液体和气体
- 单直测量管，易于排空和清洗
- 可安装在任何位置，不受工况影响
- 压损最小
- 获得EHEDG 和3A 认证.
OPTIMASS 8300 C
- 科氏力质量流量计，适用液体和气体
- 双弯测量管，配有优化的分流器
OPTIFLUX 6300 C
- 电磁流量计，适用导电液体
- 特殊的密封设计防止介质沉积在密封圈上
- FDA 认证的材质
- 获得EHEDG 和3A 认证
H250
- 转子流量计，适用液体和气体
- 不锈钢壳体适用于卫生行业
