Aktuální vydání

celé číslo

06

2020

Automatizace v potravinářství a farmacii

celé číslo

Řízení a kontrola kvality krmných směsí

Analýza kvality a homogenity krmiv v reálném čase se stává světovým trendem a zároveň důležitým předpokladem úspěchu na trhu krmných směsí. Významným nástrojem jsou zde kompaktní NIR spektrometry – odolná zařízení, která pracují bez omezení toku materiálu a jsou propojena s automatizovaným systémem řízení výroby. 

Zařízení NIR-Online (obr. 1) od stejnojmenné německé firmy je první spektrometr na světě, který umožňuje kontinuální analýzu v reálném čase v přímém toku materiálu.

NIR-Online je velmi malá společnost. Předtím, než Thomas Schneider a Tomas Qvarfort, zakladatelé firmy, začali v roce 2002 vyvíjet základy současného zařízení, zabývali se problematikou NIR spektroskopie již více než dvacet let. Poté trvalo ještě další čtyři roky, než tito dva inženýři vytvořili základy současné společnosti se sídlem v německém Walldorfu. 

Oblast použití

NIR-Online lze použít pro všechny druhy sypkých i granulovaných krmiv. Software SX-Center, jenž je součástí zařízení, dokáže analyzovat široké spektrum živin, např. bílkoviny, tuky, škroby, vlákninu atd., a to nezávisle na rychlosti průtoku materiálu. Protože spektrometr je vybaven standardními typy rozhraní, může být jednoduše integrován do počítačových systémů řízení výroby. To umožňuje zákazníkům po celém světě automaticky optimalizovat dávkování jednotlivých složek a dosahovat tak vysoké uniformity sledovaných a regulovaných parametrů krmiv.

Součástí systému jsou kamery s velkým rozlišením pro sledování cizorodých faktorů, které umožňují identifikovat např. kontaminaci obilovin námelem. Software je nově posílen o funkci podporující zjišťování fuzárií v zrnu i krmivu. Kompletní systém může také graficky zobrazovat sledované parametry na displeji v reálném čase.

Zařízení NIR-Online umožňuje bezkontaktní testování, díky němuž nevznikají prostoje při odběru vzorků, jejich dopravě do laboratoře a následné analýze v laboratoři. I při použití automatického vzorkovače, který nenarušuje plynulost výrobního procesu, je při zjištění problému tradičním systémem analýz v laboratoři již příliš pozdě na jakoukoliv korekci odchylky analyzovaného parametru na požadovanou hodnotu. Také samotné vzorkování je práce náročná na čas a kvalifikaci pracovní síly, aby bylo dosaženo dostatečné přesnosti a reprezentativnosti odběru – přesto je proces vzorkování vždy zdrojem největší nejistoty z celého procesu kontroly kvality. Zařízení NIR-Online okamžitě identifikuje a graficky znázorňuje i velmi malé a krátkodobé změny v kvalitě krmiva, vlhkosti a homogenitě směsi. Podle výsledků je možné odchylky rychle manuálně či automaticky upravit. Není tak narušována plynulost výrobního procesu ani nevznikají ztráty cenných surovin. Zařízení přitom v podstatě nevyžaduje údržbu.

NIR-Online také výrazně zkracuje dobu potřebnou k analýzám – zabudovaný systém dokumentace např. automaticky zabezpečuje splnění všech požadavků směrnice EU 178/2002 (která zakládá obecné principy a požadavky krmivářské legislativy a stanovuje postupy týkající se bezpečnosti krmiv).

Návratnost investic do zařízení je vzhledem k dosahovaným úsporám surovin velmi krátká. Zařízení lze použít i v jiných oborech průmyslu: v potravinářství, farmacii, při výrobě kosmetiky apod.  

Popis zařízení

NIR-Online obsahuje emitor záření v blízkém infračerveném spektru (NIR) a detektor v podobě diodového pole. Emitor i detektor jsou umístěny v krytu z korozivzdorné oceli, a tudíž chráněny proti extrémně náročným podmínkám (prašnost, vlhkost, přítomnost korozivních plynů a nebezpečí výbuchu) a proti tlakům do 3 MPa při provozních teplotách od –10 do +40 °C. Sklíčko kryjící emitor NIR záření je vyrobeno z vysoce odolného a otěruvzdorného safírového skla. A velikost? Odpovídá krabici na boty. Hmotnost je 7 kg a napájení 12 V.

Důležitým aspektem zařízení je, že testovaný materiál není v žádném okamžiku v kontaktu s detektorem a není ovlivněn plynulý tok měřeného materiálu.

Součástí dodávky je software Autocal, který dohlíží na kalibraci a nastavení zařízení podle dříve analyzovaných materiálů. Společnost poskytuje k zařízení i kompletní technickou podporu.

Optimalizace kvality krmiv

Společnost Raiffeisen Kraftfutterwerk GmbH (RKW) v Kehlu v Německu každoročně nakupuje, skladuje a zpracovává 100 000 t zrna, po­nejvíce kukuřice z oblasti rozpro­stírající se mezi německým Bádenskem a francouzským Alsaskem a Lotrinskem. Vyrábí krmné směsi pro hospodářská i domácí zvířata.

Na kvalitu je zde kladen velký důraz: výrobní závod v Kehlu je, podobně jako mateřský koncern v nedalekém Karlsruhe, plně certifikován podle systémů řízení jakosti ISO 9000 a standardů HACCP a navíc výrobna krmných směsí vyrábí pod německým systémem QS pro zabezpečení a řízení kvality. Měřicí zařízení proto nejen musí umět měřit nastavené parametry, aby je bylo možné bezprostředně regulovat, ale také musí dokumentovat průběh výroby sekundu po sekundě. Přesně to umožňuje NIR-Online.

V závodě je na výstupu centrálního mísicího zařízení stabilně umístěn monitorovací systém. Ten je spojen s velínem, odkud je elektronicky řízena a sledována veškerá činnost od příjmu surovin až po balení a expedici konečných produktů. Zákazník zde oceňuje zvláště úplnou a nepřetržitou dokumentaci celého procesu.

Tak, jak rostou požadavky na bezpečnost potravin i krmiv, porostou požadavky na dokumentaci. Je pouze otázkou času, kdy se podobné systémy kontroly kvality stanou povinnou součástí evropských výroben krmiv. Velmi cenný je také systém automatického nastavení měření. Software udržuje informace o všech dříve používaných komponentách i směsích. Protože závod vyrábí více než 400 druhů směsí, je zřejmé, že tento nástroj uspoří velké množství času pro nastavení měřicího zařízení při přechodu na jiný typ směsi.

V obrovském výrobním komplexu v Kehlu jsou ale i další místa, kde je výhodné využít přednosti zařízení NIR-Online. Jsou to především místa, odkud jsou přijímané suroviny dopravovány do skladovacích zásobníků. Zde se uplatňuje mobilní NIR spektrometr (obr. 2). V okamžiku, kdy není potřebný při přijímání surovin, je umístěn v laboratoři, kde je využíván k dalším kontrolním analýzám, např. měření vlhkosti, popř. jiných důležitých parametrů. Zařízení je vybaveno velkoobjemovou (1 000 ml) nádobou na vzorek. Ta může být v případě potřeby nahrazena menší, 400ml vzorkovnicí, popř. je možné obě nádoby na vzorek obrátit dnem vzhůru, a vznikne tak vzorkovnice s obsahem 100 ml pro analýzu velmi malých vzorků.

Při tradiční analýze jsou obvykle analyzovány podstatně menší vzorky než 1 000 ml. To vnáší do analýzy značnou nejistotu. NIR-Online umožní odebrat celý litrový vzorek obilí, sójového extrahovaného šrotu nebo extrudátu, a tím se dosáhne mnohem reprezen­tativnějšího průměrného výsledku, a to i u nehomogenních vzorků.

[FeedTech, 6/2008, Krmivářství, 5/2011.] 

Norman Dunn

(Redakčně upraveno a zkráceno.)

Obr. 1. Spektrometr NIR-Online může být doplněn kamerou pro detekci např. námele nebo fuzárií v obilí

Obr. 2. Přenosny spektrometr s velkou nadobou na vzorek o objemu 1 000 ml