Control y medición en procesos de esterilización
En procesos de producción de productos alimenticios la presión es un parámetro de gran importancia. Varios reacciones por ejemplo se producen únicamente bajo presiones definidas. Para la esterilización se debe controlar la presión del vapor y mediante la presión hidrostática se mide el nivel de relleno de depósitos. Para contenedores estériles se realizan las conexiones al proceso de los instrumentos mecánicos o electrónicos con separadores. Los separadores con membrana aflorante separan el instrumento o el separador del medio y garantizan una instrumentación sin punto muerto.
La separación se efectúa con una membrana elástica. El espacio interior entre membrana y instrumento es rellenado enteramente con un líquido adecuado para contacto con productos alimenticios. Al someter la membrana a presión por parte del medio se transmite la presión al líquido y así al instrumento. Para proteger sensores electrónicos a las altas temperaturas en el interior del depósito se conectan los transmisores mediante una torre de refrigeración a los separadores. (Ver imagen del SA-11)
Acoplamiento del manómetro a un separador con conexión estéril
Manómetro con separador de membrana con conexión estéril, modelo 990.18 con manómetro 232.50
Los instrumentos de medida de presión se conectan con conexiones higiénicos de los separadores a los depósitos. Las membranas aflorantes están soldados con laser a los cuerpos para garantizar una baja rugosidad de la costura de soldadura y al mismo tiempo una fácil limpieza de los componentes en contacto con el medio.
Así se puede prescindir de juntas suplementarias como en caso de las celdas de medición cerámicas y además se disminuye el riesgo higiénico. WIKA como uno de los mayores fabricantes de sistemas de separadores ofrece toda una multitud de conexiones frecuentes en el sector.
Las conexiones adecuadas para depósitos estériles para montaje sin fisuras y puntos muertos son sobre todo las del tipo Variven, BioControl y las conexiones espefícos de los fabricantes de depósito.
Medición de relleno de nivel hidrostática
Medición de nivel hidrostática con una sonda de pozo
Un amplio campo de aplicación en depósitos estériles es la medición de nivel de relleno. El principio de la medida de relleno de nivel reside en que la columna de líquido ejerce una presión a ras del suelo. La presión hidrostática se calcula con los parámetros de densidad del medio, gravedad terrestre y la altura de la columna de líquido. La presión medida es por ello directamente proporcional con el nivel de relleno. Al incluir en el cálculo la geometría interior del depósito se puede deducir directamente del volumen del mismo.
Contenedores abiertos En contenedores o depósitos abiertos la medida del nivel de relleno se efectúa un sensor de presión o un instrumento mecánico. Por ello se acopla el instrumento a ras de suelo o a su cercanía. Esta forma de medición es practicable con todo tipo de líquidos, tanto con sustancias pastosas, emulsiones como con aditivos sólidos. Tampoco la formación de espuma en el superficie del líquido impide una medición exacta ya que la espuma tiene una densidad muy baja. En consecuencia este tipo de medición presenta una alternativa económica a otros formas debido a su montaje fácil con solamente una conexión y la alta disponibilidad de instrumentación.
Depósitos cerrados En caso de depósitos cerrados la medición de nivel de relleno se realiza mediante transmisores diferenciales. En este sistema se monta al lado de presión alta y baja un separador con un tubo capilar. El lado de presión alta está situado cerca del suelo del depósito y el punto de medición del lado de presión baja es acoplado en el espacio encima del nivel máximo y mide la presión de la fase de gas encima del líquido. La ventaja de la medición de la presión diferencial consiste en la resistencia a las distorsiones por presiones superpuestas provocados por ejemplo por las superposiciones de nitrato en depósitos de la industria de bebida. Asimismo no existe influencia nociva para la medición debido a presiones estáticas fluctuantes para la evacuación de los depósitos.
En caso de presiones negativo o vacío, por ejemplo con rellenos rápidos, la medida se mantiene en función mientras se utilicen líquidos de transmisión adecuadas entre separador y transmisor. Si los depósitos estén sometidos a presiones negativas o vacío, por ejemplo para un relleno rápido, los instrumentos siguen aptos cuando se utilicen líquidos de transmisión adecuados entre separador y transmisor.
En depósitos cerrados que disponen de dispositivos de ventilación rápida es permisible una instrumentación sencilla semejante con depósitos abiertos. En caso de que los dispositivos de ventilación no disponen de suficiente rapidez se puede formar una leve presión de unos milibar que puedan conllevar a una desviación de la medición del nivel de unos centímetros. Por consiguiente si se exige una alta precisión del nivel de medición se debería aplicar también en depósitos con ventilación la medición de presión diferencial.
Vídeo: Medición hidrostática de nivel con sensor de presión
Superposición de presión
En muchas aplicaciones se requiere superponer nitrato a los productos alimenticios en los depósitos de transporte. En tal caso el control de superposición es un criterio importante de calidad. Para garantizar que el producto no tenga contacto con el ambiente y así mantener su conservación se vigila la estanqueidad del depósito. Para el control de presión se puede utilizar instrumentos con alarma o transmisores para indicar la presión del gas inerte. En estas aplicaciones se acopla los instrumentos normalmente en la tapa del depósito.
Medición de densidad en procesos higiénicos
Para la medición de densidad también se puede utilizar la presión hidrostática si se mantiene la altura de la columna de líquido constante. En la práctica se utiliza un transmisor diferencial con dos separadores acoplados en una distancia previamente definida por debajo de la superficie del nivel de líquido. La presión diferencial es directamente proporcional con la densidad independientemente de los aditivos o mezclas de varias sustancias.
Normas y homologaciones de medición de presión en procesos sanitarios
En la selección de instrumentos adecuados hay que respetar las requisitos legales, normas, directrices y homologaciones de organizaciones independientes. Asi que todos los instrumentos sometidos a presión deben cumplir la norma 97/23/EG para garantizar su seguridad y resistencia a presión.La idoneidad de instrumentos para so contacto directo con productos alimenticios y su materia prima depende del diseño de conexiones. Por ello deben cumplir las reglas del European Hygienic Equipment Design Group (EHEDG). La EHEDG-Guideline Doc. 8 „Hygienic equipment design criteria“ expone que criterias deben cumplir los instrumentos para su aplicación en la industria alimenticia.
Los superficies en contacto con el medio tiene que ser libres de defectos y su rugosidad tiene que ser inferior de Ra<0,8 µm. En superficies laminados en frio como en membranas de instrumentos de medida de presión la rugosidad Ra es entre 0,2 y 0,5 µm En ámbito de EEUU el diseño de sensores y instrumentación está reglamentada por 3-A Sanitary Standards Inc. vinculados con Standard 74-02. El cumplimento de estas estándares tiene que ser comprobado mediante una verificación por terceros (Third Party Verification (TPV)) realizado por un inspector independiente.
Solamente con este audit. se permite a un fabricante a llevar el anagrama 3-A en sus instrumentos. Para un fabricante europeo de instalaciones y maquinaria que exporta a EEUU es importante que la instrumentación lleva el anagrama 3-A para obtener la homologación para la máquina completa. Asi que todos los conjuntos de medición con conexiones higiénicos típicos están certificados por 3-A para asegurar que fabricantes europeos no tengan que enfrentar impedimentos para la exportación.