Rendete ogni goccia di latte importante

Negli ultimi anni, l'industria lattiero-casearia ha assistito a un drastico aumento dei prezzi delle materie prime e dei costi energetici. Allo stesso tempo, molti professionisti altamente qualificati si sono tolti per l'ultima volta le cuffie per capelli pronti per la meritata pensione. Nonostante i dipartimenti delle risorse umane si stiano impegnando al meglio, il settore fa fatica a reclutare giovani talenti, lasciando considerevoli vuoti di competenze nei reparti di produzione. 

In risposta a ciò, ha perfettamente senso puntare sull'approccio "caseificio a luci spente" sfruttando al massimo i più recenti progressi nel controllo automatizzato dei processi, non da ultimo sfruttando il campo in rapido sviluppo dell'analisi di processo. Poiché il latte in ingresso rappresenta circa il 50% dei costi di produzione, questo aspetto della produzione è l'obbiettivo più ovvio per l'utilizzo dell'analisi di processo per migliorare i risultati del processo lattiero-caseario. Grazie a un flusso costante di dati di controllo provenienti dal processo, i caseifici possono effettivamente ottenere di più dai loro investimenti nei sistemi di controllo, migliorando l'uso dei componenti chiave del latte nei loro prodotti. Allo stesso tempo, si riduce la dipendenza dal lavoro manuale e dall'esperienza sul campo di produzione e l'idea di una produzione "a luci spente" si avvicina ancora di più alla realtà.

Figura 1: Visualizzazione del controllo di processo in relazione al contenuto di grassi nel latte durante il percorso all'interno del caseificio. La curva blu mostra l'intervallo originale di variazione dei grassi. La curva rossa mostra la variazione ridotta ottenuta con il controllo di processo in linea. Ciò consente di avvicinare l'obiettivo di produzione (linea tratteggiata blu) per i grassi alle specifiche del settore del 1,5%. È possibile ottenere significativi aumenti di resa senza alcun impatto sulla qualità e senza il rischio di superare la soglia dell'1,5%.

Pronto e operativo in due giorni

Sebbene il concetto di analisi di processo continua sia semplice da acquisire, l'implementazione richiede comunque una soluzione pratica accessibile ai produttori lattiero-caseari impegnati. Naturalmente, la maggior parte dei responsabili della produzione vorrebbe semplicemente inserire un sensore nel punto appropriato e lasciare che l'automazione si metta al lavoro. In pratica, però, per raggiungere il livello di precisione indicato nella figura 1 è necessario uno strumento più sofisticato che fornisca al sistema un livello costante di dati altamente accurati. L'analisi di processo richiede quindi più di un semplice sensore. Detto questo, i progressi della tecnologia analitica rendono ora possibile un'analisi di processo ad alta precisione e a bassa manutenzione, con un'installazione che spesso richiede solo pochi giorni per essere implementata.

La tecnologia alla base di questa rivoluzione è una forma di analisi a infrarossi comunemente chiamata spettroscopia a infrarossi in trasformata di Fourier (FTIR). La tecnologia FTIR è stata utilizzata per l'analisi del latte sin dagli anni '90 e oggi è diventata lo standard di riferimento per misure altamente precise e ripetibili che consentono ai produttori di avvicinarsi sempre di più agli obiettivi di profitto e qualità.

L'infrarosso rivela opportunità di profitto

Utilizzata per la prima volta nella nota soluzione FOSS MilkoScan™, che viene azionata manualmente in una sala di controllo o all'interno di un laboratorio, l'analisi FTIR ha rappresentato un grande passo avanti. Era anche chiaro che si poteva ottenere molto di più ottenendo misurazioni automatiche direttamente in produzione.

Nel 1999, FOSS ha sviluppato una soluzione chiamata FOSS ProcesScan™. Per soddisfare le esigenze dell'ambiente di processo, la strumentazione è stata racchiusa in un robusto armadio che la rende insensibile a vibrazioni, calore e umidità. I campioni di latte venivano inviati all'unità ogni pochi secondi tramite un'interfaccia di campionamento collegata al flusso di latte. È stato un enorme successo, ma come tutte le grandi innovazioni, c'è spesso spazio per migliorare la prima versione.

Il ProcesScan 2 - lanciato di recente - fa proprio questo. Fose non è ancora il sensore plug-in che i controller di produzione desiderano, ma una serie di sviluppi innovativi rende il concetto più accessibile che mai. 

Più dati con meno lavoro 

Pur funzionando esattamente con lo stesso principio della prima versione, ProcesScan 2 ha ridotto significativamente il tempo e l'esperienza necessari per mantenere lo strumento in funzione esattamente come dovrebbe. Ad esempio, in precedenza era necessaria una procedura manuale per compensare i possibili impatti sulle prestazioni analitiche. Questo solitamente avveniva una o due volte al mese. Ora lo strumento lo fa automaticamente ogni pochi secondi come parte di ogni ciclo di misura. Si evita così il lavoro manuale, migliorando le prestazioni con un costo di proprietà e un lavoro quotidiano significativamente ridotti per gli operatori. 

Altre caratteristiche, come i chip ID integrati che monitorano continuamente le condizioni dei componenti vitali dello strumento, servono anche a rendere il funzionamento il più semplice e fluido possibile. L'aspetto più interessante per gli aspiranti utenti dell'analisi di processo è il fatto che la soluzione basata sulla FTIR è velocissima da implementare. La tecnologia FTIR lavora su informazioni fondamentali derivate dallo spettro del medio infrarosso. Ciò produce picchi spettrali forti e nitidi che forniscono un segnale molto chiaro e rendono semplice l'intero processo di installazione e regolazione dello strumento alle condizioni locali.

Figura 2: Comunicazione sicura "unidirezionale" sicura con i sistemi di controllo, con la possibilità di utilizzare servizi sicuri basati su cloud per aiutare a far funzionare lo strumento.  

Interfaccia sicura (no cloud) per i sistemi di controllo

La soluzione include un processore Linux integrato, quindi non è necessario un PLC aggiuntivo per interfacciarsi con un sistema PLC o Scada. Si utilizza lo standard di comunicazione a piattaforma aperta (OPC) poiché è uno degli standard di comunicazione più importanti per l'Industria 4.0. L'interfaccia PLC OPC/UA è un'interfaccia all'avanguardia che non richiede l'uso della tecnologia cloud, favorendo così la sicurezza informatica. Tuttavia, è comunque possibile utilizzare servizi basati su cloud per monitorare e mantenere le prestazioni dello strumento ProcesScan 2. Questo perché i server possono solamente rispondere ai messaggi di input e non possono mai avviare la comunicazione con i client. Ciò apre la strada a una serie di servizi basati su cloud di FOSS con la massima sicurezza (figura 2). In questo caso, nessun dato proveniente dal sistema di controllo locale viene condiviso con l'unità di analisi, che viene monitorata e gestita online tramite un sistema separato senza interferenze o connessione al sistema di controllo locale.

Punti chiave quando si considera l'analisi di processo

L'analisi di processo ha un notevole potenziale per migliorare le prestazioni dei sistemi di controllo automatizzati, ma per ottenere ottimi risultati è necessaria una fonte di dati impeccabile con cui questi sistemi possano lavorare. Un semplice sensore non è all'altezza del compito. Tuttavia, ciò non significa che un'analisi di processo efficace debba richiedere un progetto lungo e complesso. Lo sviluppo di soluzioni FTIR come ProcesScan 2 rende l'analisi di processo una scelta pratica per tutti i caseifici che cercano di ottenere più prodotto dallo stesso latte, riducendo al contempo la dipendenza dalle competenze umane nello stabilimento.