Capteurs de température auto-étalonnables et avec auto-contrôle
Efficaces, rentables et sûrs
La température est de loin le paramètre de processus le plus fréquemment mesuré dans les différentes étapes et secteurs de l'industrie alimentaire, car elle détermine la qualité de nombreuses denrées alimentaires. Cependant, cette mesure doit être correcte et les capteurs doivent être étalonnés régulièrement. Les capteurs actuels auto-étalonnables et avec auto-contrôle offrent des avantages en termes de productivité, de coûts et de sécurité.
position dans le processus
Les capteurs de température sont utilisés dans presque toutes les étapes de la transformation alimentaire, où ils veillent à ce que les limites inférieures et/ou supérieures fixées ne soient pas dépassées. Si nécessaire, ils peuvent commander un ajustement.
Stockage
Le contrôle de la température commence par la réception et le stockage des matières premières fraîches qui sont conservées dans des entrepôts frigorifiques, comme les légumes ou les produits laitiers.
Si la température est trop basse, la qualité des produits est menacée; si elle est trop élevée, c'est la durée de conservation des produits qui est compromise. Il en va bien sûr de même pour les produits alimentaires finis qui sont stockés dans des entrepôts réfrigérés ou congelés avant leur transport.
Production
Bien sûr, les capteurs de température sont également utilisés pendant le processus de transformation proprement dit. Par exemple, il s'agit d'une mesure de processus essentielle pour le développement de la levure dans un processus de brassage (voir encadré), pour la pasteurisation du lait ou pour le moulage de figurines en chocolat. Des processus où la température déclenche une réaction chimique ou modifie l'état physique d'un composant.
Dans le cas de la pasteurisation du lait, la température doit être suffisamment élevée pour assurer une stérilisation adéquate, mais pas trop élevée pour ne pas affecter le goût et la qualité du produit.
Utilitaires
Par extension, les sondes de température peuvent également être utilisées dans les services publics, comme les réseaux de vapeur ou les circuits d'eau de refroidissement, ou pour vérifier l'état de contamination d'un échangeur de chaleur.
Par exemple, une température trop basse dans le processus de NEP peut constituer une menace pour la sécurité alimentaire. Une température trop élevée, en revanche, signifie un gaspillage d'énergie et une augmentation des émissions de CO2.
Exemple: processus de brassage
Les capteurs de température sont utilisés, par exemple, dans le processus de brassage, pour réguler la température au cours des différentes étapes du processus.
- Maltage: germination des grains afin que les enzymes et les protéines soient libérées dans des conditions de température contrôlée;
- Touraillage: ce processus de germination est arrêté à des températures élevées. La température a ici une influence sur la couleur et le goût final de la bière;
- Filtration: le moût est extrait des céréales. Une température correcte (+/- 77 °C) est nécessaire pour éviter l'extraction des tanins;
- Ebullition: ébullition pour stériliser, concentrer et inactiver les enzymes;
- Fermentation: la température doit créer des conditions idéales pour les levures. Si elle est trop froide, la levure réagira lentement; si elle est trop chaude, des arômes indésirables seront créés. Lorsque la fermentation est terminée, la bière doit être refroidie à < 4 °C pour éviter l'autolyse de la levure.
Importance d'une mesure correcte
Une mesure correcte de la température est avant tout nécessaire pour un processus efficace et économe en énergie. En outre, la qualité de la plupart des denrées alimentaires dépend directement des températures au cours des différentes étapes du processus. Dans des cas extrêmes, la sécurité alimentaire peut même être mise en péril, entraînant des pertes et d'éventuels rappels.
La qualité de la plupart des denrées alimentaires dépend directement des températures aux différentes étapes du processus
Il est donc de la plus haute importance que les conditions d'installation des capteurs soient respectées (par exemple, influence de la température ambiante), que les mesures soient toujours correctes (par exemple, longueur d'insertion suffisante) et que les capteurs soient régulièrement - et correctement - étalonnés à cet effet. En effet, ils ont tendance à dériver au bout d'un certain temps.
Étalonnage
Cependant, l'étalonnage prend du temps, demande beaucoup de travail et est coûteux lorsqu'il nécessite l'arrêt du processus. En outre, les étalonnages comportent des risques. Lorsque les appareils de mesure sont retirés du processus et déconnectés électriquement et mécaniquement, des dommages sont possibles. Enfin, dans le cas de liquides chauds, le travailleur risque de se brûler.
Avec les capteurs de température auto-étalonnables avec un élément de référence intégré, ces risques sont réduits. Ces capteurs offrent donc des avantages en termes de productivité, de coût et de sécurité. De plus, l'étalonnage est automatique, ce qui signifie qu'un plus grand nombre de mesures sont effectuées en un temps plus court et que le risque de déviation des mesures est fortement réduit. Veuillez noter qu'il s'agit d'un étalonnage et non d'un contrôle.
Comme il est d'usage pour les étalonnages manuels, un étalonnage automatique comprend un rapport d'étalonnage. Après chaque étalonnage, un rapport électronique est généré et stocké en toute sécurité dans le capteur et/ou sur un serveur, de sorte qu'il est toujours disponible en cas d'audit.
Principes de fonctionnement
Thermomètre à résistance
Le thermomètre à résistance (RTD, Resistance Temperature Detector) exploite le phénomène selon lequel la résistance électrique de nombreux matériaux dépend de la température. Ce thermomètre est généralement utilisé jusqu'à 400°C et constitue le principe de mesure le plus précis (<1 °C). Il se caractérise par un temps de réponse court et des coûts de fabrication relativement faibles. Une résistance CTP (Coefficient de Température Positif, par exemple Pt100/Pt1000) a une courbe linéaire; le CTV (Coefficient de Température Negatif, par exemple Ntc20) une courbe logarithmique.
Ces deux éléments de mesure peuvent également être combinés en un seul capteur afin de contrôler en permanence la température mesurée pour détecter tout écart par rapport à la température réelle. Comme il s'agit d'éléments différents, ils ne réagissent pas de la même manière à une perturbation extérieure. Ainsi, les contraintes thermiques, mécaniques ou autres sont directement détectées par ce capteur avec auto-contrôle.
Thermocouples
Les thermocouples utilisent l'effet Seebeck. Ils sont utilisés à des températures supérieures à 400°C et ont peu d'applications dans l'industrie alimentaire.
Infrarouge
Une mesure infrarouge est sans contact, à distance. C'est évidemment un grand avantage dans les processus où le milieu à mesurer n'est pas accessible pour des raisons de sécurité, de logistique ou d'hygiène. En revanche, une mesure non invasive est moins précise.
Le capteur mesure le rayonnement émis par le médium dans une certaine gamme d'ondes. En principe, les capteurs IR peuvent mesurer des températures allant jusqu'à 2.500 °C, ce qui est toutefois rare dans l'industrie alimentaire. L'inconvénient est que la mesure dépend de l'émissivité de l'objet mesuré. Par conséquent, la valeur d'émissivité de cet objet doit être réglée via un paramètre interne dans la sonde.
lecture et réglage
La température est également liée à d'autres paramètres du processus. C'est pourquoi, par exemple, pour les mesures de pH, de conductivité, de densité ou de débit, un capteur de température est souvent intégré, permettant donc aussi de lire la température.
Pour un éventuel réglage du processus, le PLC est informé en parallèle par une sortie numérique, un bit du télégramme IO-Link ou un signal analogique (valeurs hors de la plage normale). Des informations de diagnostic détaillées sont disponibles numériquement via IO-Link, Profibus PA, Foundation Fieldbus, HART ou bientôt via APL.
Avec la collaboration d'Endress+Hauser et d'ifm
