Niezawodna technologia pomiaru poziomu dla perfekcyjnej mieszanki kawy

Cierpliwość i zamiłowanie do szczegółów

W mieście Vicenza na północy Włoch doszło do spotkania dwóch perfekcjonistów. Jeden dążył do uzyskania idealnego aromatu, a drugi poszukiwał najlepszego miejsca dla sondy w silosie. Dzięki temu zamiłowaniu do szczegółów

miłośnicy kawy na całym świecie mogą teraz cieszyć się mieszanką ziaren o doskonałych walorach smakowych.

Niezależnie od tego, czy to surowe czy palone ziarna kawy lub kawa mielona – standardy jakości firmy Julius Meinl są wysokie. Ten międzynarodowy koncern jest uważany za światowego ambasadora wiedeńskiej kultury kawiarnianej. Jednak zanim miłośnicy kawy zaczną się nią delektować, konieczne jest przejście wieloetapowego procesu produkcyjnego. Jego opanowanie wymaga wielu lat doświadczenia, które ta firma z pewnością posiada – zajmuje się produkcją kawy od ponad 150 lat.

Poza centralą firmy przy ulicy Julius-Meinl-Gasse w Wiedniu, na północy Włoch w miasteczku Vicenza znajduje się druga siedziba. W 2005 roku zbudowano tam nowoczesną palarnię kawy. W obu lokalizacjach pracują doświadczeni specjaliści. Aby uzyskać perfekcyjne ziarna kawy, trzeba bowiem nie tylko przemyślanych procesów technologicznych, ale przede wszystkim wiedzy i umiejętności mistrza palenia kawy, który nadzoruje każdy etap produkcji. Proces obejmuje kompletny cykl przetwarzania: od odbioru i przechowywania surowych ziaren kawy, poprzez czyszczenie i palenie aż do zapakowania produktu dla odbiorcy końcowego.

Kiedy jest właściwy czas na zmianę mieszanki?

Każdy, kto wymaga perfekcji od produktu końcowego, wymaga tego samego od zastosowanej technologii. Pracownicy włoskiej siedziby byli jednak niezadowoleni z pomiaru poziomu napełnienia. Co prawda, były tam zainstalowane obrotowe czujniki poziomu i sondy pojemnościowe, ale służyły jedynie do sygnalizacji poziomu granicznego. Zastosowany system nadzorowania zapasów opierał się również na obliczaniu różnic między ilością odebranego surowca i produktu końcowego. Ilość ziaren kawy w silosach była szacowana na podstawie masy odbieranego produktu, a więc rzeczywiste zasoby nie były znane. Silosy nie posiadały niezawodnego systemu pomiarowego,
a ciągły pomiar poziomu napełnienia był jedynie odległą wizją. Skutkowało to znacznymi niedoszacowaniami, przez co proces stawał się kosztowny. Zawsze konieczna była dodatkowa kontrola wzrokowa. Utrudniało to planowanie nowych serii produkcyjnych, ponieważ nie znano dokładnej ilości kawy wciąż dostępnej w silosach.

Ciągły monitoring zasobów w silosie

Pracownicy firmy Julius Meinl chcieli zmienić tę sytuację. W listopadzie 2020 roku zainstalowano kilka sond VEGA do pomiaru poziomu celem wspomagania już posiadanych czujników i uzyskania wiarygodnych wartości pomiarowych dla lepszego planowania procesu.

Pomiar poziomu ziaren kawy w silosach magazynu w Vicenzy niesie ze sobą szereg wyzwań. Po pierwsze, w lejach o wysokości od 3 do 4 metrów występują różnego rodzaju konstrukcje wewnętrzne. Konstrukcja silosów także nie ułatwia zadania
– są one kwadratowe i mają stożkowe dno. Co więcej, w silosach magazynowych dla palonej kawy występują osady i dużo unoszącego się pyłu. W związku z tym sonda radarowa jest wciąż zanieczyszczona. Dodatkowo ten obszar jest klasyfikowany jako strefa zagrożenia wybuchem 20. W celu znalezienia optymalnego miejsca pomiaru poziomu napełnienia trzeba było sprawdzić kilka punktów instalacji sondy.

Specjaliści firmy Julius Meinl zdecydowali się na bezkontaktowe sondy radarowe z serii VEGAPULS, które wyróżniają się nadzwyczajnie silnym skupieniem wiązki sygnału i wysoką dynamiką. W sumie zastosowano tutaj 23 czujniki. Częstotliwość 80 GHz umożliwia bardzo dokładne ukierunkowanie wiązki, której kąt wynosi tylko 3° przy antenie 80 mm. Pozwala to również na stosowanie sond w silosach z konstrukcjami wewnętrznymi. Sonda radarowa odbiera tylko pewne, określone odbicia od powierzchni produktu. Dzięki temu pomiar jest dokładniejszy i bardziej wiarygodny, niż było to możliwe wcześniej.
Sonda radarowa 80 GHz wykazała się nadzwyczajną dokładnością szczególnie podczas napełniania. Zastosowanie pozycjonera ułatwia ustawienie anteny sondy w kierunku powierzchni materiału sypkiego. W ten sposób można wygodnie zoptymalizować pomiar. W tym celu,
obydwie klinowe części uszczelki można przekręcić względem siebie o kąt od 0  do  8° bez użycia narzędzi.

Zastosowanie sondy VEGAPULS do pomiaru poziomu umożliwia stałe rejestrowanie stanu napełnienia i dostarcza informacje o rzeczywistych zasobach w silosach. Nie tylko poprawia to procesy zakładowe, ale przede wszystkim ułatwia planowanie zmian mieszanek. Ponadto dokładna informacja o posiadanej ilości kawy i potwierdzenie opróżnienia reszty silosu (zasoby poniżej zadanego poziomu minimalnego) pozwala zapobiec niekontrolowanemu mieszaniu różnych produktów.

Niezawodne opróżnienie silosu

Obok sond do ciągłego pomiaru zawartości silosu zainstalowano również kilka sygnalizatorów poziomu granicznego VEGAPOINT 31. Mają one kontrolować stan pusty zbiorników buforowych. Po zakończeniu przygotowywania mieszanki należy sprawdzić, czy w zbiornikach nie ma pozostałości produktu. Każda nieprawidłowość, powstająca z powodu braku odczytu czy niedokładności może prowadzić do błędów pomiarowych z poważnymi konsekwencjami. Uprzednio stosowane sondy pojemnościowe wymagały częstej kalibracji z powodu
zmian wilgotności.

Sygnalizator poziomu granicznego VEGAPOINT 31 jest z kolei nieskomplikowany i bezobsługowy. Można go zainstalować bez kalibracji. Sygnalizatory VEGAPOINT zostały zamontowane przy lejach przelotowych – informują, czy surowiec jest dostępny czy go brakuje. Te wartości pomiarowe są wykorzystywane do sterowania partiami produktu. Wytrzymałość sondy już dawno sprawdziła się w praktyce. Od momentu instalacji VEGAPOINT 31 działa prawidłowo i z dużą niezawodnością wykrywa stan pusty silosu.

Niezawodne wsparcie podczas uruchomienia

Firma Julius Meinl nie tylko przekonała się do nowych czujników, ale również bardzo pozytywnie oceniła serwis VEGA – przede wszystkim za wsparcie w optymalnym doborze miejsca instalacji sondy radarowej, co jest kluczowym elementem prawidłowej pracy urządzenia. Technicy VEGA nie pozostawili specjalistów od kawy samych podczas uruchomienia. Towarzyszyli im podczas tego procesu i przeprowadzili staranną linearyzację w oparciu o dane objętościowe zbiorników. Obecnie prowadzony jest precyzyjny pomiar, dzięki któremu można z dużą dokładnością śledzić fazy napełniania i opróżniania silosów.

Zdj. 1: Dotąd planowanie nowej partii produkcyjnej było znacznie utrudnione, ponieważ w silosach były zainstalowane tylko sygnalizatory poziomu granicznego. Dzięki ciągłemu pomiarowi poziomu napełnienia firma Julius Meinl może planować procesy z większą precyzją.

Jeśli chodzi o instalację i uruchomienie czujników VEGAPOINT, to pracownicy Julius Meinl przeprowadzili je samodzielnie. Nie mieli z tym problemu dzięki wykorzystaniu połączenia Bluetooth i aplikacji VEGA Tools. Aplikacja pomaga zespołowi zajmującemu się utrzymaniem ruchu w uruchamianiu i diagnozowaniu czujników bezprzewodowo – np. na dowolnym smartfonie lub tablecie. Możliwa jest obsługa z odległości do 25 metrów. W aplikacji VEGA Tools użytkownik ma dostęp do wszystkich danych, takich jak wartości pomiarowe, pamięć zdarzeń i wskaźnik statusu, krzywa echa czy informacje o zasięgu Bluetooth. Po parametryzacji z użyciem smartfona sygnalizator VEGAPOINT był w stanie rozpoznać całkowite opróżnienie leja przelotowego, nawet jeśli na czujniku był osad.
 Wszystkie stany przełączania, tj. czy zbiornik jest pusty, pełny lub czy wystąpiła usterka, są widoczne z każdej strony dzięki kolorowemu wyświetlaczowi statusu 360°. Wyświetlacz sprawia, że sygnalizatory VEGAPOINT są widoczne także w trudno dostępnych miejscach.

Zdj. 2: Obok sond do ciągłego pomiaru zawartości silosu zainstalowano również kilka sygnalizatorów poziomu granicznego VEGAPOINT 31.
Mają one kontrolować stan pusty zbiorników buforowych. 

Zdj. 3: Częstotliwość 80 GHz zapewnia wysokie skupienie wiązki, co umożliwia zastosowanie sond nawet w silosach z konstrukcjami wewnętrznymi.

Podsumowanie

Poza tym, że VEGA dostarczyła wysokiej jakości niezawodne czujniki, firma Julius Meinl szczególnie doceniła indywidualne podejście, partnerstwo w działaniu i kompetencje techniczne. Ostatecznie to jednak dbałość o szczegóły i wytrwałe poszukiwanie idealnych miejsc do instalacji czujników w silosie zrobiły na pracownikach największe wrażenie. Bez wątpienia VEGA i specjaliści od kawy Julius Meinl mają jedną wspólną cechę – zamiłowanie do perfekcji.

Autorka: mgr inż. Sabine Mühlenkamp, dziennikarka specjalizująca się w tematyce przemysłu chemicznego i technologii.