Набор недорогих миниатюрных автономных регистраторов для производственной лаборатории

Устройства ТЕРМОХРОН DS1921# чрезвычайно популярны при обеспечении контроля температуры в самых различных областях и приложениях. Эта недорогая технология мониторинга с помощью миниатюрных полностью защищенных автономных термографов в первую очередь используется для оснащения изотермических кузовов машин и контроля холодильных камер. В настоящее время она уже внедрена множеством предприятиями и организациями России. Также доступны и более совершенные модели регистраторов семейства iButton Data Loggers (iBDL), которые являются развитием первых устройств ТЕРМОХРОН. К ним относятся еще более защищенные, и при этом такие же миниатюрные, логгеры DS1922L/T/E и DS1923, упакованные, как и ТЕРМОХРОНы, в "таблеточные" корпуса из нержавеющей стали.

По сравнению с устройствами ТЕРМОХРОН регистраторы iBDL обладают более высокой точностью и разрешающей способностью, они имеют большую скорость регистрации и могут хранить в 4 раза больше накопленных данных, позволяют фиксировать более высокие температуры и даже значения иных физических величин. Например, регистратор модификации DS1923, называемый по-другому ГИГРОХРОН, синхронно фиксирует в собственной памяти значения температуры и относительной влажности окружающей его газовой среды.

Все регистраторы iBDL имеют встроенные часы/календарь и сохраняют накопленную информацию в собственной памяти объемом 4096 или 8192 событий с привязкой к реальному времени. Фиксация результатов измерений производится с определяемым пользователем темпом, назначенной разрядностью данных и заданным алгоритмом сохранения информации. В составе ресурсов регистраторов iBDL есть специальный сегмент памяти, предназначенный для хранения индивидуальных калибровочных констант, используемых при коррекции накапливаемых данных, что гарантирует высокую точность измерений. Другой сегмент памяти "таблеток"-логгеров iBDL может быть заполнен описательной текстовой информацией, связанной с характеристиками контролируемого процесса или контрольной точкой размещения устройства. Пользователь самостоятельно определяет для каждого регистратора iBDL момент начала цикла накопления результатов. При этом процедура регистрации может начаться сразу же после задания значений установочных параметров, или через назначенный промежуток времени, или после достижения температурой, контролируемой регистратором, предварительно заданного порогового значения. Программируемый интервал между измерениями лежит в диапазоне от 1 с до 273 ч, а величина задержки запуска процесса регистрации в диапазоне от 1 мин до 31 года. Значения этих параметров выбираются пользователем на стадии подготовки каждого регистратора к новой рабочей сессии. ГИГРОХРОН содержит в своем составе дополнительный сенсор относительной влажности, информация от которого может регистрироваться им наряду с температурными отсчетами. Отверстие в крышке корпуса этого регистратора позволяет воздуху свободно проникать к датчику влажности. При этом его электронная схема надежно защищена от проникновения влаги извне с помощью специального гидрофобного фильтра.

Перечислим основные достоинства регистраторов iBDL, которые делают их незаменимыми средствами измерения при обеспечении полномасштабного контроля производственных процессов современного предприятия:

1. Миниатюрность - "таблетка"-регистратор, величиной с дисковую батарейку, диаметром 17 мм и весом 3-5 г может быть легко размещена даже внутри небольшой консервной банки, или внутри батона с колбасой, или даже в пельмене, или закреплена на вращающейся или вибрирующей детали любого механизма и т.д.

2. В составе конструкции каждой "таблетки"-логгера имеется встроенная батарея питания, а обмен информацией со средствами обслуживания производится благодаря кратковременному контакту, поэтому эти устройства не нуждаются при эксплуатации в каких-либо подводящих проводах. Способность функционировать полностью автономно, без каких-либо дополнительных источников энергии и проводов, значительно облегчает работу с регистраторами iBDL, позволяя без каких-либо проблем размещать их в любой контрольной точке.

3. Простота обслуживания, поскольку для осуществления любого обмена информацией между регистратором и любым средством поддержки требуется лишь кратковременное соприкосновение корпуса "таблетки"-логгера и зонда прибора сопровождения.

4. Полная инертность корпуса любой "таблетки"-логгера iBDL к воздействию агрессивной пищевой среды или субстанциям хим- и фармапрепаратов (даже при высокотемпературном воздействии), а также их значительно большая водонепроницаемость (в отличие, в том числе, от традиционных устройств ТЕРМОХРОН). И в то же время возможность дезинфекции и стерилизации корпуса F5 can регистраторов iBDL.

5. Устойчивость к влиянию статических электрических и магнитных полей, электромагнитного поля, вибрациям, ударам и иным внешним воздействиям.

6. Международная и российская метрологическая сертификация, а также наличие более чем 20 международных документов, подтверждающих надежность регистраторов iBDL, в том числе их соответствие нормативам, регламентирующим эксплуатацию во взрывоопасных средах и при воздействии электромагнитного излучения.

7. Невозможность подделки информации, зафиксированной регистраторами iBDL, что гарантируется специальной системой паролей, а также особенностями архитектуры этих устройств.

8. Множество функций, удобных при эксплуатации, включая:

   • обеспечение фиксации быстрых процессов (до 1 с),

   • реализация сверхдлительного периода регистрации (до десяти лет),

   • возможность точной синхронизации часов нескольких "таблеток"-логгеров для обеспечения эффективной совместной регистрации,

   • запуск процедуры накопления результатов либо точно в заданный момент времени, либо при нарушении определенных заранее температурных порогов и т.д.

Особенности характеристик регистраторов iBDL различных модификаций делает их удобными при реализации определенных конкретных задач, возникающих перед лабораторией предприятия.

Так, "таблетки"-логгеры типа DS1922L с рабочим диапазоном регистрации от ‑40°C до +85°C и погрешностью ±0,5°C могут применяться для контроля быстрых процессов, вплоть до 1 с между измерениями. Например:

• для контроля температуры струи жидкости при расфасовке молока или растительного масла,
• при фиксации скорости промерзания продуктов (даже внутри пельменя) при их шоковой заморозке,
• для определения теплового воздействия на продукт (нарезка) при его термоупаковке,
• для мониторинга разогрева ротора турбины, подшипников, электродвигателей и т.п.

Высокая точность измерений и большая емкость памяти накапливаемых результатов регистратора DS1922L полезна также при мониторинге длительных процессов. Например, при решении задачи полномасштабного контроля температуры продуктов питания или фармпрепаратов в течение всего цикла их производства в соответствии с идеологией HACCP. Сами идеологи HACCP в отношении этой модификации термографа приводят следующий пример, который несколько утрирован, но наиболее полно характеризует, с их точки зрения, дух идеи тотального температурного контроля. Отслеживание с помощью одного и того же индивидуального миниатюрного регистратора всего цикла производства бройлера, начиная с момента помещения яйца в инкубатор, рождения и выращивания птицы, её убоя, транспортировки и хранения тушки, включая даже процесс приготовления.

Кроме того, как и традиционные устройства ТЕРМОХРОН, регистраторы DS1922L весьма удобны для контроля состояния температуры внутри продукта, хранящегося в холодильной камере или транспортируемого при ответственных перевозках. Они незаменимы при периодических инспекциях охлаждаемых складских помещений, а также при приеме в эксплуатацию холодильных камер. Действительно, если необходимо найти и устранить "узкие места" в работе оборудования и регламенте хранения, то используя эти регистраторы, можно достаточно просто решить задачу тестирования температурного поля внутри складских помещений или холодильников. Расположив "таблетки"-логгеры DS1922L в произвольно выбранных контрольных точках на определенный период времени, можно получить полную картину распределения температурного поля. Обследовав таким образом одно помещение (склад или холодильник), можно переходить к тестированию следующего объекта. Если же DS1922L применяется для тестирования принимаемого в эксплуатацию помещения-холодильника или холодильной камеры, то результаты, считанные после окончания сессии регистрации, будут убедительным доказательством соответствия (или напротив несоответствия) поставляемого (принимаемого или сдаваемого) оборудования требованиям заказчика или характеристикам, заявленным его изготовителем.

Периодическое тестирование холодильного оборудования с помощью регистраторов DS1922L поможет эффективно диагностировать его износ и своевременно предупреждать аварийные ситуации, связанные с хранением продукции. Действительно, у нормально функционирующих холодильных агрегатов эпюры работы компрессора имеют характерную форму, качественно отличную от формы рабочих эпюр аварийного механизма. Поэтому в начале эксплуатации необходимо зафиксировать форму эпюр переключения, характерную для штатного состояния ревизуемого оборудования. Если же пользователь зафиксировал, благодаря анализу графического представления данных, накопленных регистраторами, резкое изменение картины переключений компрессора, он должен немедленно вызвать представителей сервисной службы. Это позволит своевременно избежать износа агрегата и исключить порчу хранимой продукции, благодаря своевременному ремонту оборудования.

Если же требуется проверить работу стороннего перевозчика, можно, конфиденциально, подложить один или несколько регистраторов DS1922L в тару с готовой продукцией, которая подлежит транспортировке. В этом случае миниатюрные "таблетки"-логгеры будут выступать в роли малоприметных неприхотливых "термошпионов", скрупулезно фиксирующих все изменения температуры перевозимого груза. Кроме того, в памяти регистраторов DS1922L могут быть зарегистрированы даже относительно непродолжительные (единицы секунд) нарушения температурного режима транспортировки продукции, связанные, например, с несанкционированным вскрытием изотермических контейнеров. Поэтому, если закрепить такую "таблетку"-логгер на внутренней стенке правой створки двери изотермического кузова или контейнера, которую злоумышленник не может не открыть (откинуть) для проникновения внутрь, можно своевременно обнаружить и точно зафиксировать момент времени, когда произошло хищение груза, и тем самым выявить причастных к этому событию лиц. Еще более эффективный контроль несанкционированного нарушения температурного режима в течение длительной транспортировки продукции рефрижераторным автотранспортом (в том числе выявление таким образом хищений) обеспечивается при использовании функции старта процедуры регистрации данных только после нарушения температурой, контролируемой регистратором DS1922L, предварительно заданного порога.

Регистраторы модификации DS1922L могут использоваться также для контроля температуры термообработки, обеспечивая, например, результативный мониторинг внутри толщи продукта при копчении (+30°С…+60°С), при варке мясной гастрономии (+73°С…+85°С), при низкотемпературных режимах пастеризации (+73°С…+85°С) и т.п. Однако, поскольку верхний диапазон температур регистрации для "таблеток"-логгеров DS1922L ограничен +85°С, с их помощью можно контролировать не все процессы термообработки современного производства. Например, в ходе процесса прожарки или при обработке горячим дымом температура продукта может достигать +90°С…+110°С, а при наиболее важной для проведения температурного контроля процедуре стерилизации - +120°С…+122°С.

Регистраторы модификации DS1922T предназначены специально для контроля высокотемпературных процессов вплоть до +125°С, связанных, в том числе, с термообработкой пищевых продуктов и фармпрепаратов, с реализацией процедуры валидации качества стерилизации продуктов, с паро-влажностной обработкой железобетонных изделий, с ревизией и наладкой режимов работы оборудования термообработки, с контролем температуры разогретого пара в теплоцентралях и т. п.

Безусловно, использование такого измерительного средства, как автономный регистратор, не позволяет реализовать обратную связь, например, для управления автоклавом или печью с целью регулирования и поддержания температуры при стерилизации или обеспечения оптимального режима варки. Однако, если разместить "таблетку" DS1922T в середине толщи продукта, например, внутри подвергающейся тепловой обработки консервной банки, которая в свою очередь расположена в центре укладки очередной партии внутри автоклава или непосредственно в толще батона колбасы, расположенного в самом центре варочной камеры, то отпадет необходимость в каких-либо расчетах "осредненной" температуры. Зачастую никакие даже самые продвинутые средства проводного КИПа, имеющиеся сегодня на наиболее современных предприятиях, не позволяют организовать подобные измерения. В результате регистратором DS1922T будет надежно зафиксирована полная объективная реальная "температурная история" продукта, подвергающегося термической обработке, с точной привязкой к реальному времени. Пользователю лишь необходимо предварительно синхронизировать часы регистратора, выбрать темп опроса и минимальную градацию измеряемой температуры, а затем поместить регистратор точно в контрольную точку. После окончания исследуемого процесса устройство извлекается из контрольной точки. Его корпус промывается от остатков продукта и помещается в приемник "таблеток" специального компьютерного комплекса, который позволяет воспроизвести во всех нюансах историю изменения температуры в ходе ревизуемого процесса. Используя информацию, зафиксированную одним или несколькими подобными термографами, можно детально изучить температурные поля рабочих камер термической обработки или камеры автоклава, а также динамику изменения температуры обрабатываемой продукции. Это часто позволяет качественно оптимизировать параметры пропорционально-интегрального алгоритма управления процессом термообработки, отрабатываемого штатной аппаратурой регулирования.

Еще более высокие температуры позволяют регистрировать "таблетки" модификации DS1922E. Такие регистраторы предназначены специально для фиксации именно высокотемпературных процессов. Они имеют диапазон регистрации от +15°C до +140°C. Значение допускаемой абсолютной погрешности для диапазона от +110°C до +140°C не превышает ±1,5°C, а для диапазона от +15°C до +110°C не превышает ±7°C. Такой подход представляется оправданным, поскольку при построении высокотемпературных логгеров важна минимально возможная погрешность именно в верхней части диапазона регистрации, для работы в котором и предназначены подобные приборы. Точность показаний в нижней части диапазона не так существенна, поскольку подобные измерения могут быть реализованы логгерами температуры иных типов, например, DS1922L/T. Приоритетными областями применения регистраторов DS1922E является мониторинг процессов высокотемпературной термической обработки пищевой продукции и фармацевтической продукции, включая пастеризацию, стерилизацию, варку, жарку, копчение, а также контроль параметров теплотехнического оборудования, паро-влажностная обработка железобетонных изделий, контроль температуры разогретого пара в теплоцентралях, энергоконтроль, энергоаудит, косвенный мониторинг износа и перегрева оборудования при его аренде и т.д.

Однако следует учитывать, что корпус "таблеток"-логгеров больше предназначен для обеспечения устойчивости к ударным воздействиям и воздействиям агрессивных сред, а не для удержания высокого давления или защиты от проникновения влаги во всем диапазоне температур эксплуатации. Поэтому при эксплуатации регистраторов DS1922T и DS1922E при давлениях выше 1 атм, в т.ч. в автоклавах, или, если они просто погружены в воду даже на небольшой глубине, обязательно необходимо использовать специальные защитные герметичные капсулы Thermochron protector. Такие приспособления способны обеспечить полномасштабное функционирование термографов iBDL даже внутри автоклава-стерилизатора при давлениях до 30 атм. Они также удобны в тех случаях, когда необходимо надежно закрепить регистратор на подвесе при осуществлении мониторинга температуры в толще перемешиваемой жидкой или аморфной субстанции (например, контроль стерилизации молока, температуры джема или плавленого сыра, лакокрасочных материалов в ходе их термообработки и т.п.).

В настоящее время наиболее продвинутые производители продуктов питания и фармацевтических препаратов активно применяют регистраторы DS1922T для решения самых различных производственных задач.

Как известно, существенное влияние на качество пищевой и фармацевтической продукции оказывает относительная влажность среды, в которой содержится готовый продукт или сырье. Чрезмерное высушивание приводит к ухудшению качеств большинства продуктов, а чрезмерное увлажнение - к неблагоприятным биохимическим изменениям (например, к развитию процессов гниения) или изменению свойств гигроскопичных лекарственных форм, сыпучих строительных материалов, абсорбирующих пищевых продуктов и т.п. С появлением устройств ГИГРОХРОН (миниатюрных автономных регистраторов температуры и влажности модификации DS1923) стало возможным контролировать не только температуру, но и относительную влажность самых разнообразных продуктов на всех этапах их производства и хранения. При этом гидрофобный фильтр устройства ГИГРОХРОН эффективно защищает датчик влажности, входящий в состав его конструкции, от воздействия воды, грязи и пыли. Поэтому, так же, как и температурные регистраторы DS1921/DS1922, такой ГИГРОХРОН можно располагать в любой критической контрольной точке, как того требуют, к примеру, принципы HACCP. В том числе в тяжелых влажных атмосферах, с учетом периодической разморозки, выпадения инея и льда, воздействия моющих средств и реагентов. Кроме того, устройства ГИГРОХРОН позволяют выполнять апостериорный мониторинг температурно-влажностного режима:

• при контроле пищевых продуктов, требующих особых влажностных условий хранения (мясо, сыры, деликатесы, фрукты, овощи и т.д.),

• при определении качества материала упаковки фасованной продукции (например, вакуумной упаковки деликатесов или колбасной оболочки),

• продуктов питания, складируемых в "мокрых" холодильных камерах с постоянным высоким уровнем относительной влажности до 95%RH...99%RH,

• при складировании сыпучих гигроскопичных абсорбирующих ингредиентов (специи, чай, кофе, пряности, крупы, макароны, сахар, какао-порошок, цемент (и другие сыпучие строительные материалы), порошкообразные лекарства и т.п.), а также зерна на элеваторах и табака в буртах,

• микроклимата в местах проведении лакокрасочных и иных работ, требующих контроля влажности окружающей среды,

• микроклимата в теплицах, оранжереях, жилых и производственных помещениях, музеях, в птицеводстве и грибоводстве,

• при ревизии качества работы холодильного, морозильного, вентиляционного оборудования и систем кондиционирования,

• атмосферы внутри сушильных камер и шкафов, а также камер копчения и дымовой обработки рыбных и мясных продуктов и т.п.

Апостериорный контроль температурно-влажностного режима с помощью устройств ГИГРОХРОН, уже сейчас применяется множеством предприятий.

Все регистраторы iBDL имеют одинаковую архитектуру, поэтому для их обслуживания могут быть использованы одни и те же сертифицированные средства поддержки. Для сопровождения регистраторов iBDL в рамках деятельности производственной лаборатории предприятия оптимален измерительный комплекс iBDLR, который обеспечивает полномасштабное обслуживание регистраторов iBDL любой модификации. Комплекс включает специализированное программное обеспечение и адаптер с приемником "таблеток", которые предназначены для установки на любой персональный компьютер. Пользователь такого комплекса может самостоятельно, каждый раз исходя из конкретных стоящих перед ним в данный момент задач, задавать произвольные значения необходимых установочных параметров "таблеток"-логгеров, определяющих их работу в предстоящей сессии. Считывание результатов, накопленных регистраторами iBDL в ходе отработки измерительной сессии, производится также при помощи комплекса iBDLR. Полученные данные могут быть представлены как в текстовом формате (пригодном для дальнейшей обработки популярным табличным процессором Microsoft Excel), так и в виде наглядного графика.

Безусловно, "таблетки"-логгеры iBDL очень удобны в эксплуатации: не нуждаются в соединительных проводах, неприхотливы, не боятся жестких условий производства, имеют маленькие размеры при относительно невысокой цене и могут работать синхронно друг с другом, точно регистрируя окружающую температуру и/или влажность. Однако их использование требует определенной разумной внимательности и осторожности, как и работа с любым тонким лабораторным инструментом. Так, для контроля процессов термообработки пищевой продукции обязательно необходимо учитывать снижение срока службы "таблеток"-регистраторов при их эксплуатации с целью контроля температур выше +50°С, что определяется естественным износом литиевой батареи, входящей в состав конструкции таких устройств. Быстро исчерпать ресурс неизвлекаемой батареи можно также, выбрав минимальное время между измерениями на длительный период регистрации. Кроме того, нельзя допускать большого перекоса температур вдоль корпуса "таблетки"-логгера, иначе батарея её питания выйдет из строя. А при работе с устройствами ГИГРОХРОН необходимо учитывать ряд особенностей их применения в средах с высоким уровнем влажности. И все-таки использование таких, пусть и не вечно "живущих" измерительных устройств, в сверхжестких условиях эксплуатации, с целью получения объективной информации о температурных и влажностных режимах, в том числе при термической обработке продукции, представляется на сегодняшний день наиболее рациональным, с учетом соотношения цена/эффективность, по сравнению с традиционными методами контроля.

Назад