用于在线调和系统的测量技术

KHS AG 公司，致力于食品和饮料行业的灌装与包装机械，以及过程控制系统。除了用于灌装、清洗和液体包装的设备以外，KHS 还提供整套的工艺技术，包括糖浆调和系统。

KHS Innopro Paramix C 是一套新开发的全自动调和系统，具有水平两级真空脱气功能。这是一套灵活的多用途系统，适用于生产果汁、蜜汁和矿泉水的碳酸化。该调和系统由三部分组成，如有需要，还可以扩展到第四或第五部分。可以对软饮料进行调和/再稀释。根据对饮料成品的需要，制成碳酸饮料和/或冰镇饮料。同样，也可以对啤酒冷却器进行调和或冷却。

碳酸饮料的成品，暂时存储在一个注入了 CO₂ 的缓冲罐中。对于非碳酸化的产品，可选择注入氮气或无菌空气。然后，成品被送往灌装机，装入 PET 瓶、玻璃瓶或饮料罐。

KHS Innopro Paramix C 是新一代的调和系统。开发新一代系统的目的 — 是更快地切换产品的批次，减少原料损失。

自动化程度的提高，以及占用空间的减少也是其优点。得益于该系统的结构紧凑，可以放置在标准的集装箱中，通过海运发送给客户。其调和能力为 6,000 l/h ~ 72,000 l/h。

为了确保系统的高度自动化，必须在各个测量点上安装流量仪表。这包括：

• 测量浓缩糖浆的质量流量
  在调和系统中，最重要就是测量糖浆的流量。一方面，糖浆是高成本的原料；另一方面，它对成品的口味影响重大。在过去，通常使用电磁流量计来测量糖浆的体积流量，但应该被质量流量所取代。测量质量流量不仅精度更高，还可以确定糖浆的 Brix 糖度。
• 测量未碳酸化混和产品的体积流量
  未碳酸化待调产品的数量，应在碳酸化之前确定。该测量点具有足够长的直管段，可以采用不同类型的测量仪表。
• 测量 CO₂ 的质量流量，用于调和品的碳酸化
  该测量，有助于保证注入液体的 CO₂ 的一致性。这是一种高精度的测量原理，可以测量任意压力和温度下的气体。
• 通过现场指示，人工观测小流量的 CO₂ 流量
  KHS 通过对 CO₂ 和调和产品中 Brix 糖度的测量，来衡量成品的品质。所以，这就需要测量进入分析单元的微小流量。并在测量设备上显示该流量。

在调合系统中的各个工艺阶段，都需要可靠的测量技术。尤其是在系统的启、停过程中，必须精确地保持正确的调和比例，以尽可能地降低糖浆和水的损失。这就意味着，所使用的设备必须满足不同工况的要求，包括易于排空并具有宽泛的量程比。

由于系统的空间结构紧凑，基本没有长距离的直管段。所以，这对所选的测量技术构成了额外的挑战。KHS 正在寻找一款合适的定制化方案，期待获得一站式的服务。

科隆 — 是 KHS 的合格供应商，并被授予了在线调和系统测量技术的合同。下图是包含测量仪表的系统流程图。在糖浆罐和缓冲罐中的液位测量是可选项，此处不做详述。灌装设备不属于调和系统，此处仅作展示，不加详述。

对于在线调和系统的各项测量任务，分别采用了以下的方式：

OPTIMASS 7300 科里奥利质量流量计，用于测量高粘度的糖浆。

对于未碳酸化的待调和产品，在碳酸化之前使用 OPTIFLUX 6300 电磁流量计进行测量。

用于碳酸化的 CO₂，采用 OPTIMASS 8300 科里奥利质量流量计来测量。

KHS 还可以提供 CO₂ 含量和调合产品中 Brix 糖度的选项，用来衡量产品的品质。对于分析单元而言，需要检测小流量的采样流。H 250 转子流量计，用于在现场观测最小约 300 l/h 的小流量。

标准的科隆仪表，即可满足 KHS 的测量需求。除了适用于 CIP/SIP 等基本要求之外，根据各个测量点的工艺特点选择相匹配的仪表。这包括：

• 测量浓缩糖浆的质量流量
  使用集成 Brix 糖度测量功能的 OPTIMASS 7300。在配比调和之前，即可精确地调节质量流量和糖浆浓度。在产品切换时可能出现的糖浆稀释阶段，也可以充分地加以利用。现在，无须浪费水/糖浆的混合阶段。而是可以通过 KHS 的 minBrix™ 控制单元，将其调和到成品饮料中。该系统减少了糖浆的浪费，每年节约的糖浆超过 2200 升。该仪表的结构特点是 — 单直管，没有分流器。这就意味着清洗便捷、压损小、易排空。这满足了频繁更换产品批次的需求，令最终用户从中受益。
• 测量未碳酸化调和产品的体积流量
  出于无菌密封的要求，是选用 OPTIFLUX 6300 的主要原因。在无菌过程连接和流量计之间，有一个 EPDM 密封圈。它的设计用途是 — 当温度升高时，它不会向测量管内膨胀，而是延伸到后方的可伸展空间中。因此，沉积物不会在密封圈上堆积，从而保障调和产品的品质。使用该密封，可以防止出现产品切换后的“串味”。对于调和系统的最终用户（饮料制造商）而言，OPTIFLUX 6300 还可以起到检查品质的作用。该仪表集成标准的应用和仪表诊断功能，例如，显示并通过电流或总线输出介质的电导率。当平均电导率与预期产生偏差时，饮料制造商随即收到相关信息。此外，标准化的 OPTIFLUX 6000 系列具有 DN 2.5 ~ DN 150 的宽泛口径，并提供行业所需的无菌过程连接。所以，即便是对于 DN 125 和 DN 150 的大口径需求，依然能够提供同系列的无菌测量仪表，而不必更换供应商。如果最终用户期待更高的精度，科隆也可以为 KHS 提供质量流量计。
• 碳酸化用 CO₂ 的质量流量测量
  对于该测量点，需要一台能够可靠地测量小流量的气体流量计。过去采用的是热式质量流量计，如果最终用户使用的是潮湿的气体，就无法可靠地测量。因此，被 OPTIMASS 8300 质量流量计所取代。该仪表的结构特点是，一个分流器和两根弯曲的测量管（双弯管）。管道横截面的变小使得气体的流速增加，因此，该仪表可以应对小流量的气体流量。
• 通过现场指示，人工观测小流量的 CO₂ 流量
  此测量任务需要一台功能可靠的流量指示器。H 250 转子流量计，基于纯机械式的测量原理，无需电源，并且易于在现场读取。便捷地视觉观测，可以现场确定 CO₂ 的配比是否正确。