Samenvatting
Tijdens het industrieel branden van koffie kunnen de concentraties koolmonoxide snel stijgen. Door de CO-concentratie continu te monitoren, wordt de veiligheid van de installatie gewaarborgd en kan bovendien de brandingsgraad worden vastgesteld. Gasanalyse speelt ook een rol bij het verpakken om aromaverlies te voorkomen. Endress+Hauser biedt voor de koffieproductie meetoplossingen aan waarmee procesparameters kunnen worden bewaakt die van belang zijn voor de veiligheid en kwaliteit.
Koffie is wereldwijd een geliefde drank, die de afgelopen jaren enorme vooruitgang heeft geboekt wat betreft de verscheidenheid aan smaken, de verscheidenheid aan bereidingswijzen en de kwaliteit van de bonen. Niet alleen de grote koffieproducenten, maar ook steeds meer kleine koffiebranders proberen tegemoet te komen aan de sterk toegenomen eisen van de klanten. Vanwege de grote variatie in de vereiste doorvoer van koffiebonen zijn er diverse maten koffiebranderijen. Sommige zijn zo groot als een auto, andere vullen een grote fabriekshal met het volledige productieproces.
Het brandproces vindt echter op vergelijkbare wijze plaats.
Tijdens dit proces bestaat er een groot risico op een plotselinge stijging van het koolmonoxidegehalte (CO), wat een veiligheidsrisico vormt. Het is voor de koffiebrander dan ook van groot belang om dergelijke plotselinge stijgingen van het CO-gehalte zeer snel te detecteren, zodat er binnen een overeenkomstig korte tijd maatregelen kunnen worden genomen.
De uitdaging: tegelijkertijd de veiligheid en de kwaliteit van het koffiebranden waarborgen
Bij het branden is maximale concentratie vereist. Bij industriële brandprocessen variëren de temperaturen tussen 200 en 280 °C, afhankelijk van het product, de brandingsgraad en de gewenste brandkleur. Wanneer de koffiebonen tijdens het brandproces worden gedroogd, komen er naast water en oliën ook CO2 en CO vrij.
Tijdens het branden van koffiebonen komt CO vrij, dat aan het begin van het brandproces slechts in lage concentraties voorkomt, maar in de loop van het proces exponentieel toeneemt. Zo kan het CO-gehalte, indien dit niet wordt gecontroleerd, de onderste explosiegrens overschrijden, wat de exploitant van de installatie koste wat kost wil voorkomen. Dit veiligheidsrisico wordt weggenomen door de CO-concentratie te bewaken. Door lage alarmdrempels in te stellen, kan het brandproces tijdig worden gestopt, zodat er überhaupt geen explosieve atmosfeer ontstaat. Vanwege de snelle stijging van de CO-concentratie is een vroegtijdige responsmeting van essentieel belang. De koffievliesjes en de wasachtige stoffen die tijdens het proces rondvliegen, kunnen elk filter of andere gasbehandelingsmaatregelen snel verstoppen en zijn zeer moeilijk te verwijderen.
Een nauwkeurige meting van de CO-concentratie kan echter nog een ander doel dienen: bij sommige koffieverwerkingsmethoden wordt het CO-gehalte ook gebruikt als indicator voor de juiste brandingsgraad en daarmee voor het gewenste aroma.
Minder onderhoud, meer betrouwbaarheid: de voordelen van CO-meting ter plaatse
De gasanalyzer GM901 meet koolmonoxide optisch rechtstreeks in het kanaal met behulp van de gasfiltercorrelatie en berekent de CO-concentratie in mg/m³ of ppm – waardoor stijgingen van de CO-concentratie binnen zeer korte tijd (ongeveer 10 seconden) worden gedetecteerd.
Een spoelluchtunit beschermt de optische interfaces op de zender- en ontvangereenheid tegen stof en vuil. Dankzij de in-situ-technologie komt de gasanalyzer niet rechtstreeks in contact met de koffievliesjes en wasachtige stoffen die bij het proces vrijkomen. Dat is een groot voordeel, want deze zeer kleverige stoffen zijn in een gasbehandelingssysteem moeilijk te scheiden.
Dankzij de korte responstijden die het gevolg zijn van de snelle meting ter plaatse en de minimale onderhoudsbehoefte is de gasanalyzer GM901 de voor de hand liggende keuze:
- Emissiebewaking: continue meting van CO-concentraties ter optimalisatie van het proces
- Veiligheid waarborgen: door de CO-waarden continu te monitoren met de GM901 wordt voorkomen dat de CO-concentraties de onderste explosiegrens overschrijden. Er wordt een vroegtijdige waarschuwing gegeven als de grenswaarden worden overschreden.
- Hygiëne en betrouwbaarheid: dankzij de in-situ-technologie komt geen enkel onderdeel van de analyzer in contact met de wasachtige stoffen of de koffievliesjes die tijdens het proces vrijkomen.
Het meten van zuurstof in een proces kan heel eenvoudig zijn: de TRANSIC100LP is een robuuste transmitter die op betrouwbare wijze O₂ meet met behulp van laserspectroscopie (TDLAS – Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy).
Hoe je het aroma van de koffie in de verpakking kunt behouden
Ook de verpakking is van invloed op het volledige smaakprofiel: om het aroma van de koffie in de verpakking te behouden, moet zuurstof uit de koffieverpakking worden verwijderd, aangezien de smaak onvermijdelijk verloren gaat als het zuurstofgehalte te hoog is.
Het inertiseren wordt vereenvoudigd dankzij een snelle en nauwkeurige zuurstofmeting met behulp van de lasertransmitter TRANSIC100LP. Het zuurstofgehalte wordt direct bij de verpakkingsmachine gemeten, waarna stikstof als inert gas wordt toegevoegd.
Stikstof is duur – het handmatig afstellen van het systeem op basis van onnauwkeurige metingen is zeer inefficiënt en kostbaar. Idealiter zou het proces moeten worden gemonitord, zodat het op de juiste manier kan worden gestuurd. Dit is alleen mogelijk als het zuurstofmeetproces snelle en nauwkeurige resultaten oplevert.
In vergelijking met elektrochemische meetcellen presteert de TRANSIC100LP met lasertechnologie buitengewoon goed. De robuuste lasertransmitter is eenvoudig te integreren. O2 wordt nauwkeurig gemeten zonder merkbare vertragingen, fouten of alarmen. De snelle weergave van de meetwaarden zorgt ervoor dat de stikstof betrouwbaar en automatisch wordt geregeld, zonder dat er extra handmatige ingrepen nodig zijn, terwijl het meetproces met de elektrochemische cel veel meer aandacht vereiste.
Met de TRANSIC100LP kan stikstof worden bespaard en zullen de onderhoudskosten lager uitvallen. De transmitter is slijtvast, bevat geen mechanische onderdelen en werkt zonder verbruiksmaterialen. Bovendien is het instrument buitengewoon nauwkeurig, waardoor onjuiste metingen kunnen worden voorkomen.
De voordelen van lasertechnologie (TDLAS) voor O2-metingen
- Snelle meting direct in het proces
- Eenvoudige installatie en bediening
- Zelfdiagnose met onderhoudsindicator
- Geen kruisgevoeligheid voor deeltjes, trillingen of veranderingen in de flowsnelheid
- Lage bedrijfskosten: vrijwel geen verbruiksmaterialen en geen verbruik van spoelgas
- Stabiliteit op lange termijn; ongevoelig voor vochtigheid en temperatuur
