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安全生产 放心守护

食品饮料行业的黑科技

在线pH测量

避免玻璃破裂风险

PART ONE

InPro X1 食品安全型pH传感器

梅特勒托利多采用创新技术的InPro X1 食品安全型pH传感器，可以放心地用于食品加工过程中的在线pH测量。

图1：InPro X1 HLS 食品安全型在线pH 传感器

PART TWO

食品行业pH测量现状

为了确保产品的产量和质量，在许多食品生产过程中，严格的pH控制和监测至关重要。标准pH传感器通常无法用于在线pH测定，因为它们由玻璃制成，总是存在破裂的风险。取而代之的是取样并在实验室或使用便携式设备离线测定pH值。

这样方法有几个缺点：

玻璃传感器的替代技术，如搪瓷电极或离子选择性场效应晶体管（ISFET）传感器，一直无法用于在线pH测量，因为搪瓷电极在每个原位清洗（CIP）周期后需要大约一个小时性能才能恢复，而ISFET传感器不耐受CIP。出于这些原因，梅特勒托利多开发了InPro X1™ HLS，适用于食品安全的在线pH传感器，可耐受CIP且测量精度或传感器的使用寿命不受影响。

表1：不同pH测量技术的比较

PART THREE

革命性的pH测量技术

与传统pH传感器相比InPro X1Z显著的区别是代替了玻璃敏感膜，它具有pH敏感涂层X-Chip™，该涂层由不同材料复合制成。

X-Chip具有出色的机械强度，采用与pH传感器中常用的pH敏感玻璃相同的电位测量原理。此外，与传统的玻璃pH传感器不同，InPro X1测量电极内部没有缓冲液。参比系统采用预加压液体电解质，该电解液通过陶瓷隔膜与测量介质接触，同时，可以承受高达4 bar(kg) 的过程压力。多年来，这种参比系统的设计已经在其他行业验证了数千次，例如化工和制药行业，尤其是在生物技术领域。

InPro X1完全符合食品标准，符合EC1935/2004、EHEDG和3A的所有卫生要求和指南；它Z突出的特点是InPro X1几乎牢不可破。除了X-Chip非常坚固外，该传感器还具有非常耐用的PEEK轴。事实上，InPro X1已经通过了美国军方的MIL-STD-810H跌落测试。

InPro X1 pH传感器可用于实时在线连续测量，没有玻璃破裂的风险，可对乳制品行业中的pH敏感工艺步骤进行可靠的控制和监测。

表2：使用InPro X1

进行在线测量的优点

PART FOUR

长期稳定性高

如前所述，ISFET传感器不耐受CIP，热碱会侵蚀ISFET的离子敏感层，且传感器仅在几个CIP循环后就会失去pH灵敏度。目前已知的是 ISFET 电极在8次CIP后，零点漂移远离实际值，以至于无法再测量 pH 值；然而，InPro X1对热苛性碱几乎是惰性的（见下图2）。

图 2：InPro X1 和 

ISFET 电极的耐CIP比较

InPro X1在乳制品生产条件下进行了广泛的测试，每天都暴露在高温苛性碱CIP中，尽管工艺条件苛刻，但使用寿命长达一年，只需每三到六个月进行一次校准。该传感器出色的长期稳定性体现在零点漂移非常低，电极斜率下降小，大大减少了校准和维护需求；降低了运营成本，实现在线pH测量优于离线样品测量。

正确测量pH值的前提条件是干净的电极，在CIP期间，InPro X1可保留在过程中，确保了这一要求得到满足。ISFET传感器必须安装在可伸缩护套中，并在CIP过程中从过程中缩回，而 InPro X1使用固定式护套安装，CIP期间无需任何操作。 

PART FIVE

InPro X1 在乳品生产

过程中的典型应用

收奶

应检查每次交付的牛奶的 pH 值，以防止“变质”的牛奶（通过低 pH 值很容易识别）被接收并污染储罐中的“好”牛奶。使用便携式pH计进行现场测量容易出错且不可靠，特别是没有经过培训的人员操作风险大，而在线测量更准确可靠。

后酸化

在豆浆发酵中，必须使用柠檬酸降低pH值，以达到大豆酸奶的期望保质期。酸用量通常通过现场pH值测量和利用pH值计算要添加的柠檬酸量来完成，直接控制柠檬酸剂量的在线pH测量更简单、更可靠。

发酵与陈酿

发酵与老化过程与pH值的变化有关，通过在线测量，可轻松监测或检测进度和终点。

乳糖生产

乳糖结晶过程中的pH值决定了产品的产量和质量，晶体的磨蚀行为会对传统电极的测量性能产生负面影响。

乳清

要沉淀和分离乳清蛋白，必须在加热前添加酸来调节pH值，以实现尽可能高的蛋白质回收率。

灌装

pH测量可以可靠地检测CIP过程中的酸或碱残留。

表3：InPro X1技术参数

PART SIX

数字技术

InPro X1采用梅特勒托利多智能传感器管理（ISM™）技术。在ISM pH传感器中，原始电化学测量信号直接在传感器中转换为pH值，并作为数字信号输出。数字传输可确保变送器接收准确的测量值，不受电缆长度或周围设备的干扰影响。

ISM还提供诊断数据，在需要校准或更换传感器时提醒使用者。当需要校准时，ISM传感器可以在任何方便的位置使用安装ISM Core™软件的电脑进行校准，而不必要在测量点执行该操作。当校准后的传感器在测量点连接到变送器时，变送器读取校准数据并自动配置。此外，为了进行质量控制，传感器的完整生命周期记录在ISM Core的数据库中。

图3：ISM Core 智能传感器管理软件

InPro X1与梅特勒托利多的ISM变送器兼容，这些仪器显示测量值并将其传输到PLC、DCS等系统。除了作为模拟 0/4...20 mA 信号的标准传输外，还提供 HART、Profibus、Foundation Fieldbus、以太网/IP 和 Profinet 等数字通讯。

图4：用于pH测量的

M800不锈钢变送器

InPro X1 pH传感器坚固耐用，可在乳制品过程中进行在线pH测量，同时避免玻璃破碎污染产品。现在，使用可靠、耐用的传感器技术可以轻松、经济高效地更换玻璃、搪瓷或 ISFET 传感器，该技术易于维护且运营成本更低。繁琐的采样和容易出错的离线pH测定可以被更准确和安全的在线测量所取代，以加强过程控制，避免批次错误并Z 大限度地降低运营成本。