Точность поддержания температуры в термических камерах, сушильных шкафах и варочных котлах напрямую влияет на качество готовой продукции и соблюдение технологических регламентов. Нарушение режима всего на 1,5–2 °C при термообработке мясопродуктов или сыров меняет структуры белка, уровень влагоудержания и итоговые сроки хранения. По этой причине организация измерительного узла требует понимания как физики работы первичных преобразователей, так и специфики обработки сигнала контроллерами.
Выбор первичных преобразователей
На практике для контроля температуры применяются два основных класса приборов: термометры сопротивления (например, Pt100 или ТСМ 50М) и термопары.
- Термометры сопротивления обеспечивают высокую стабильность и точность в диапазоне от -50 до +200 °C. Их работа строится на линейном изменении электрического сопротивления проводника при нагреве.
- Термопары используют ЭДС, возникающую в месте спая двух разнородных металлов. Они незаменимы при температурах выше +400 °C, однако требуют использования специальных компенсационных проводов и более чувствительны к электромагнитным наводкам.
При монтаже защитных гильз в трубопроводы или емкости ключевое значение имеет глубина погружения. Если чувствительный элемент погружен менее чем на 5–7 диаметров защитной трубки, начинается отвод тепла по корпусу к внешней среде, из-за чего измерительный канал стабильно занижает фактические показатели.
Вторичная обработка и регуляторы
Сигнал от датчика передается на измеритель-регулятор или управляющий контроллер. В простейших процессах применяются ПИД-регуляторы, выстраивающие работу ТЭНов или клапанов подачи пара на основе математического расчета рассогласования.
В сложных технологических циклах требуется пошаговое управление: переход от плавного нагрева к выдержке при заданной влажности с последующим резким охлаждением. Подробную техническую информацию о конфигурациях промышленных датчиков, психрометрических блоков и микропроцессорных регуляторов можно изучить здесь. При выборе подобных приборов обращают внимание на класс защиты корпуса (не ниже IP65 для влажных цехов) и поддержку стандартных протоколов передачи данных (таких как Modbus RTU по интерфейсу RS-485) для интеграции в общую систему АСУ ТП.
Специфика измерения влажности психрометрическим методом
В камерах созревания, вяления или сушки температура неразрывно связана с показателями относительной влажности. В жестких условиях пищевых производств, где воздуховоды загрязняются жировыми аэрозолями, емкостные датчики влажности быстро выходят из строя.
Альтернативой остается психрометрический метод. Он основан на сравнении показаний двух температурных датчиков: «сухого» и «увлажненного» (опущенного в емкость с дистиллированной водой через тканевый фитиль). Контроллер автоматически рассчитывает влажность на основе разности их температур. Метод устойчив к конденсату, но требует технического обслуживания: контроля чистоты фитиля и регулярного пополнения резервуара с водой.
Метрологический учет и эксплуатация
Со временем любые измерительные каналы накапливают погрешность. Это происходить из-за термической деградации материалов, окисления контактов или воздействия вибрационных нагрузок. Сохранение точности гарантируется регулярной поверкой и калибровкой приборов в соответствии с требованиями систем менеджмента качества (ХАССП). На производстве проверку обычно проводят методом сравнения с эталонным термометром непосредственно в технологической линии, если в конструкции защитных гильз предусмотрен калибровочный канал.