مقياس تدفق الكاتشب

يُعدّ قياس التدفق جزءًا أساسيًا لضمان جودة الأطعمة والمشروبات، وكفاءة الإنتاج، ودقة القياسات. ولكن عندما يكون الوسط سائلًا كثيفًا غير نيوتوني، مثل صلصة الطماطم (الكاتشب) أو صلصة الباربكيو أو المايونيز، فإن الطرق التقليدية لقياس التدفق لا تُجدي نفعًا دائمًا. تتناول هذه المقالة المشكلات الخاصة التي تظهر عند محاولة قياس معدل تدفق الكاتشب، وتُبيّن لماذا يُعدّ مقياس التدفق الكتلي كوريوليس الحل الأمثل لهذه المشكلات. كما تُقدّم شرحًا وافيًا لكيفية عمله، وأهم خصائصه، وأهم الأمور التي يجب مراعاتها عند اختياره.

أكبر المشاكل في قياس تدفق صلصة الطماطم (الكاتشب)

الكاتشب ليس سائلاً بسيطاً، وخصائصه الفيزيائية المحددة توفر العديد من العقبات لقياس التدفق:

يواجه قياس تدفق الكاتشب العديد من العقبات.

خصائص السوائل غير النيوتونية ذات اللزوجة العالية: صلصة الطماطم مثال شائع على السوائل غير النيوتونية، وتتغير لزوجتها بتغير معدل القص (معدل التدفق أو ضغط الضخ). تكون الصلصة سميكة وهي ساكنة، ولكن عند ضخها أو تحريكها، تصبح أقل لزوجة (تخفيف القص). هذه الخاصية تجعل عدادات التدفق الحجمي التي تستخدم لزوجة ثابتة للتحويل، مثل عدادات التوربينات وعدادات الدوامات، أقل دقة بكثير.

الصلصة كثيفة وتحتوي على جزيئات صلبة (مثل بذور الطماطم وقشورها)، مما قد يؤدي بسهولة إلى ترسبات أو انسدادات أو بقايا (تلتصق بالجدار) داخل مقياس التدفق. لذلك، غالبًا ما يكون مقياس التدفق ذو الفتحة الكاملة ضروريًا، بينما تحتوي مقاييس التدفق الأخرى، مثل مقاييس التدفق التوربينية، على أجزاء متحركة غير مناسبة لقياس تدفق الكاتشب. لا يؤدي وجود أجزاء متحركة في مقياس التدفق إلى تقليل النظافة فحسب، بل يؤثر أيضًا بشكل كبير على دقة القياسات.

يحتوي مقياس تدفق التوربين على أجزاء متحركة غير مناسبة لقياس الكاتشب

حساسة لقوى القص: يمكن لبعض عدادات التدفق، مثل عدادات التدفق ذات التروس البيضاوية، أن تُحدث قوى قص كبيرة على السوائل. وهذا بدوره قد يُغير الخصائص الفيزيائية وبنية صلصة الطماطم، مما قد يؤثر على طعم وجودة المنتج النهائي.

يمكن أن تُحدث عدادات تدفق التروس البيضاوية قوى قص كبيرة على الكاتشب، وهي غير مناسبة أيضاً.

نحن بحاجة إلى قياس أكثر من شيء واحد: تحتاج عمليات التصنيع الحديثة إلى معرفة معدل التدفق، ولكنها تحتاج أيضًا إلى أن تكون قادرة على مراقبة الكثافة (لإدارة التركيز) ودرجة الحرارة في نفس الوقت، وهو ما لا تستطيع عدادات التدفق التقليدية (مثل عدادات التدفق المغناطيسية أو عدادات التدفق الدوامية أو عدادات التدفق ذات الإزاحة الموجبة) القيام به.

أهم شيء هو: يعمل مقياس تدفق الكتلة كوريوليس عن طريق قياس الجوهر مباشرة.

يعمل مقياس التدفق الكتلي كوريوليس وفقًا لقانون نيوتن الثاني للحركة. وتتمثل وظيفته الرئيسية في قياس معدل التدفق الكتلي مباشرةً بدلاً من حساب معدل التدفق الحجمي بشكل غير مباشر.

يُسبب ملف التشغيل اهتزاز أنابيب القياس داخل مستشعر التدفق الأساسي بترددات عالية. يرى الناس الكاتشب وهو يتحرك عبر هذه الأنابيب المهتزة كجسيمات متحركة. ينص تأثير كوريوليس على أن السائل سيدفع أنبوب القياس في الاتجاه المعاكس، مما سيؤدي إلى التواء طفيف فيه. سيتمكن المستشعر الكهرومغناطيسي الموجود على أنبوب القياس من رصد هذا التشوه الطوري بدقة.

مميزات استخدام مقياس تدفق كوريوليس لقياس الكاتشب

يرتبط معدل تدفق الكتلة ارتباطًا مباشرًا بفرق الطور عند طرفي أنبوب القياس. فكلما زاد التدفق، زاد الانعكاس.

تتناسب كثافة الكاتشب طرديًا مع تردد اهتزازات أنبوب القياس. ينخفض تردد الاهتزاز مع ازدياد كثافة السائل داخل الأنبوب. لذا، يمكن لمقياس تدفق كوريوليس أيضًا قياس كثافة الكاتشب.

قياس كثافة ودرجة حرارة الكاتشب بواسطة مستشعر تدفق واحد

يراقب مستشعر درجة الحرارة المقاوم (RTD) المدمج درجة الحرارة في الوقت الفعلي لضبطها، مما يضمن عدم تأثر دقة القياسات بتغيرات البيئة.

تقول هذه النظرية أن مقياس التدفق كوريوليس يمكنه قراءة معدل تدفق كتلة الكاتشب (بالكيلوجرام/ساعة أو الكيلوجرام/دقيقة) على الفور وبشكل صحيح، دون الحاجة إلى التعامل مع المشاكل التي تنشأ عند قياس التدفق الحجمي بسبب الاختلافات في اللزوجة والكثافة ودرجة الحرارة.

قياس التدفق الكتلي المباشر للكاتشب

ما الذي يجعل مقياس تدفق كوريوليس أفضل طريقة لقياس صلصة الطماطم (الكاتشب)؟

يتميز مقياس التدفق كوريوليس بالعديد من الخصائص الرائعة التي تساعد في حل مشاكل قياس صلصة الطماطم:

قياس مباشر لتدفق الكتلة لا يتأثر بتغيرات الخصائص الفيزيائية. فمهما تغيرت لزوجة صلصة الطماطم مع قوة القص، تبقى جودتها ثابتة. يقيس مقياس تدفق كوريوليس الكتلة مباشرةً، مما يعني أن تغيرات لزوجة الكاتشب ودرجة حرارته لا تؤثر على دقة القياس. تتراوح دقة القياس بين ± 0.1% و ± 0.5%.

يمكن استخدام أنبوب مستقيم واحد أو أنبوب منحني ذو قطر كبير لنقل السوائل مثل صلصة الطماطم. مسار التدفق غير قابل للتوقف، لذا فهو لا يتعرض للانسداد. يتميز تصميم الأنبوب المستقيم الواحد المصنوع من مواد صحية عالية الجودة بخلوّه من أي عوائق أو مناطق راكدة أو أجزاء متحركة، مما يضمن انسيابية التدفق ويقلل من احتمالية الانسداد والتراكم على الجدران. كما أنه يفي بالمعايير الصارمة للتعقيم الموضعي (SIP) والتنظيف الموضعي (CIP) في آن واحد.

مقياس تدفق صحي لقياس تدفق صلصة الطماطم

تُتيح لك هذه التقنية استخدام معايير متعددة في آنٍ واحد، مما يجعلها متعددة الاستخدامات للغاية في إنتاج صلصة الطماطم. فهي توفر لك قيم معدل تدفق الكتلة، والكثافة، ودرجة الحرارة في آنٍ واحد. وهذا أمر بالغ الأهمية عند تحضير صلصة الطماطم، على سبيل المثال:

مراقبة كثافة الصلصة في الوقت الفعلي لمعرفة مدى سمكها وكمية المواد الصلبة التي تحتوي عليها (° بريكس).

راقب منحنى درجة الحرارة أثناء عملية التعقيم.

استخدم التجميع والتعبئة القائمين على الجودة للتأكد من أن جميع السلع في الدفعة متطابقة.

عدم وجود أي تداخل مع مجال التدفق، مما يحافظ على سلامة خصائص المنتج: تصميم قناة التدفق اللطيف يقلل من إجهاد القص السائل، مما يحافظ على الخصائص الفيزيائية لصلصة الطماطم من التلف بسبب القص المفرط ويحافظ على النكهة والملمس الأصليين للمنتج.

كيفية اختيار مقياس التدفق الكتلي المناسب للكاتشب؟

لاختيار مقياس تدفق كوريوليس المناسب لصلصة الطماطم، يجب الانتباه إلى التفاصيل الفنية التالية:

نطاق وحجم مستشعر التدفق: نظرًا لبطء تدفق صلصة الطماطم، يجب اختيار حجم مستشعر التدفق الكتلي المناسب لضمان بقاء معدل التدفق ضمن نطاق التشغيل الأمثل لمقياس التدفق، والذي يتراوح عادةً بين 20% و80% من النطاق الكامل. يُراعى ذلك لتجنب انخفاض الدقة عند معدلات التدفق المنخفضة بسبب فتحة كبيرة. عادةً ما يكون تدفق الصلصة أقل من تدفق السوائل العادية كالماء أو الوقود، لأن سيولة صلصة الطماطم أقل بكثير من سيولة الديزل أو الماء.

نعرض في الجدول أدناه نطاق تدفق كتلة الكاتشب مع أحجام مستشعرات تدفق الكتلة المقابلة.

مخرجات واتصالات مقياس تدفق الكاتشب: مخرج تناظري 4-20 مللي أمبير أو مخرج تردد أو نبضي: يستخدم لتوصيل أنظمة PLC أو DCS حتى تتمكن من إرسال الإشارات الرئيسية.

تُستخدم تقنيات HART/PROFIBUS-PA/Modbus RTU وغيرها من الاتصالات الرقمية لإرسال جميع المعلمات (معدل التدفق، الكثافة، درجة الحرارة، التركيز) وإعداد وتشخيص الأجهزة من مسافة بعيدة أو من أماكن أخرى.

مخرجات متنوعة واتصال رقمي من مقياس تدفق كتلة الكاتشب لتوصيل وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) أو نظام التحكم الموزع (DCS).

مقياس التدفق الصحي: تأكد من أن مستشعر التدفق يفي بمعايير التصميم الصحي في الصناعات الغذائية. ويشمل ذلك التأكد من أن الأجزاء المبللة مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ، وأن سطح مستشعر التدفق يتمتع بنعومة عالية، وأن وصلة العملية صحية.

تصميم مقياس تدفق صحي للكاتشب

اختر مستوى الحماية IP المناسب (مثل IP67) وشهادة مقاومة الانفجار (مثل مقياس التدفق المعتمد من ATEX) بناءً على مكان تثبيت الجهاز في المصنع.

يُعدّ مقياس تدفق الكتلة كوريوليس من سلسلة SH، المتوفر لدى silverinstruments.com، الخيار الأمثل لقياس السوائل المعقدة، مثل صلصة الطماطم (الكاتشب)، في صناعة الأغذية الحديثة، حيث تُعتبر الكفاءة والدقة والذكاء عناصر أساسية. ويعود ذلك إلى اعتماده على مبدأ قياس تدفق الكتلة المباشر، وتعدد استخداماته، وموثوقيته العالية. فهو ليس مجرد أداة للحصول على قياسات دقيقة، بل يُعدّ أيضاً ركيزة أساسية لرفع جودة المنتجات، وتبسيط عمليات التصنيع، وخفض التكاليف. لذا، فإن شراء مقياس تدفق كوريوليس عالي الجودة من silverinstruments.com يُعدّ خطوة ذكية نحو إدارة إنتاج أفضل.