위생용 센서 Sanitary Sensor

위생 센서는 식품, 음료, 제약, 바이오, 멸균, CIP와 같은 분야에서 사용할 수 있는 온도, 압력, 유량 센서를 말합니다. 각종 위생 설비 라인과 관리에 투입할 수 있는 적합한 설계, 재질, 조립과정을 거친 센서입니다.

일반적인 산업 적용분야에서 온도, 유량, 레벨, 압력과 같은 파라미터를 측정 시, 작동 환경에 걸맞는 성능과 내구성을 제공하도록 설계된 적절한 사양을 가진 장비를 찾아야 합니다. 이 때, 측정 대상 또는 측정 환경이 식음료, 제약과 같이 위생과 멸균 처리에 관련이 있는 경우 추가적인 요구 조건이 발생합니다. 이러한 분야에서 제품 오염은 사용자에 대한 피해뿐만 아니라 제조물로 인한 책임으로까지 이어질 수 있기 때문입니다. 그래서 3-A 위생 표준이 필요하게 됩니다. 일반 유형의 표준 규격과는 달리 3-A 심볼이 표시된 장비는 청결성과 검사에 대한 특정 물질, 설계 및 조립 표준을 충족함을 의미합니다.

오염 방지

우측의 ‘위생센서 적용분야’는 최종제품을 의도치 않은 오염으로부터 보호하기 위하여 위생 센서가 사용되어야 하는 전형적인 적용분야의 일부입니다. 여기서 볼 수 있듯이 위생 가공을 요구하는 제품의 범위는 상당히 다양하고, 이러한 제품을 사용하면 위생 감지 장비의 활용으로부터 이익을 보게 됩니다. 안전의 관점에서 기능성 이외에도 위생 센서 설계의 핵심 초점은 멸균성을 유지하고 제품에 대한 오염을 방지하는 것입니다. 이러한 목적을 달성하는데 기여하는 세 가지 핵심 요인이 존재하는데 이는 센서의 노출 표면, 기계식 설계와 설치 방법 그리고 센서가 완전히 세척될 수 있는 간편성입니다. 각각의 사안들을 설명하겠습니다.

위생센서 적용분야

유제품: 우유, 치즈, 요구르트, 아이스크림
식품: 시럽, 잼, 소스, 수프, 기름
음료: 소다, 과일주스, 맥주, 생수
의약품: 약물, 연고, 용액
화장품: 크림, 로션, 립스틱

위생센서의 표면

오염을 방지하여야 하는 모든 제품과 소비재 생산 및 관리 시 중요한 부분입니다. 3-A 위생 표준은 제품과 접촉하는 센서 표면의 속성에 대한 요구사항을 규정합니다. 오염은 센서의 표면에 달라붙는 프로세스 물질로부터 발생 가능하며 미생물의 번식지 역할을 할 수도 있습니다. 즉, 접촉 표면 오염 되지 않고, 생물적 화학적 반응을 일으키지 않아야 하며, 매우 매끈하고 구멍이 없으며 쉽게 세척이 가능하여야 합니다. 부식은 오염이 고착화될 수 있는 환경에서 점식으로 이어질 수 있으므로 부식에 대한 저항 또한 매우 중요합니다.

위생센서의 설계와 설치

감지장비가 가공 대상 제품에 노출되는 경우 장비의 기계적 설정에 따른 오염이 있을 수도 있습니다. 이를 방지하기 위해, 3-A 규격 센서는어플리케이션에 맞는 공정 수행 능력이 있으면서도, 내부식성인 재질을 가지고 잔해를 가두지 않고 미생물 성장을 촉진하지 않는 설계로 적합한 조립 과정을 거칩니다.
설치의 경우에는, 시스템이 배수된 이후에도 물체가 남을 수 있거나 물체가 막혀버릴 수 있는 침체 구간을 최소화하거나, 시스템 상의 이러한 침체 구간을 피해서 설치하는 것이 바람직합니다. 제품이 끈끈하거나 높은 점도를 가지는 경우 이러한 구역은 세척이 힘듭니다. 센서를 설치해야만 하는 도관 오프셋과 T자 연결부가 이러한 침체 구간이 될 수 있으므로, 이를 고려한 신중한 설치가 필요합니다.

세척의 용이함

프로세스의 효율성을 위하여 시스템 운용 사이에 센서를 제거하지 않고 시스템을 세척할 수 있도록 하는 것이 최선입니다. 이를 제자리 세정, 즉 CIP(Clean In Place)라고 합니다. 수동 세척과 검사를 필요로 하는 센서는 일괄처리 사이의 교대시간(턴-어라운드)이 필요하며 이는 인건비를 증가시킵니다. 이와 같은 처리비용의 증가는 물론, 또한 검사 및 세척 시기가 일정하지 않거나 잦지 않은 경우 오염 위험성의 증가로 이어질 수 있습니다.

보통 우리가 생각해보진 않지만 먹고 마시고 약을 섭취하고 화장품을 사용하는 모든 이는 이러한 제품의 제조에 사용되는 특수 감지 및 측정 장치의 수혜자입니다. 당사의 센서 설계 및 개발 경험을 신기술과 산업선도 제품 가용성 및 지원에 결합하여 오메가는 이러한 결정적이고 중요한 프로세스에서 가능한 최상의 결과를 보장하는 선도적 기술의 위생 감지 제품을 선보이고 있습니다.

온도, 압력, 유량 그리고 수위 조절 적용분야에서 사용되는 가장 보편적인 유형의 위생 센서를 종류 별로 소개합니다. 오메가는 포괄적인 3-A 위생 센서 제품라인을 제공하며, 위생 제품 소개 시 당사의 다양한 제품라인으로 예를 들어 설명하겠습니다. 위생 센서 외에도 오메가는 또한 센서 설치와 유지관리를 상당히 간편하게 해주는 무선 연결 기능을 갖춘 고유의 제품들과 그 외 위생부품들을 제공합니다.

온도센서
가장 단순하고 저렴한 3-A 온도 측정 장비 중 하나는 유리구 계측기 형태의 아날로그 온도계입니다. 그러나 이러한 센서는 수동 모니터링이 가능하고 높은 정밀도가 요구되지 않는 경우에만 사용할 수 있습니다. 이에 따라 프로세스 온도 제어용으로 가장 정확하고 가장 많이 쓰이는 장비는 RTD 프로브 타입 온도센서 (사진의 PRS-3-100-A-H-0600-D1-NB9W 제품)입니다. 저항온도센서를 3-A 위생 표준을 충족하는 프로브 형태로 제작한 제품으로, 이러한 RTD온도센서는 더 빠른 반응 속도와 액체 투입이 가능하도록 프로브(Probe)의 형태로 제공되거나 기계적 보호와 교체의 간편함을 위하여 써모웰(Thermowell)에 내장될 수 있습니다. 센서 조립체의 일부를 직접 액체에 투입할 수 있는 RTD 온도센서는 응답 시간과 프로세스 유량 조건에 따라 직선 프로브 또는 계단식 프로브(층이 있는 금속관 디자인)를 사용할 수 있습니다. 유체 접촉부 재질은 316L 스테인리스 강이며 3-A 요구사항을 충족하도록 광택처리가 되어 있습니다. 추가 선택 사항으로 일반적인 연결 헤드, M12 연결부, 기본 연장도선 또는 간편한 설치를 위한 무선 기능과 같은 사양이 있습니다.

압력센서
위쪽 사진 상의 제품은 3-A 위생 압력 변환기입니다. (압력변환기는 압력센서의 자체적인 불완전함을 보상하는 절차가 적용 된, 측정 압력 신호에 대한 전기적 출력값을 갖는 압력센서 입니다. 측정 압력은 1 ~ 5 Vdc 전압 또는 4 ~ 20 mA 전류 출력 신호로 변환 됩니다.) 이 장비는 보통 유제품, 식품가공, 의약품 그리고 생물공학 적용분야에서 사용됩니다. 구조는 모두 전해폴리싱 마감 처리된 스테인리스 스틸 재질이며, CIP 설계 입니다. 이 압력센서는 뛰어난 신뢰성과 높은 정확도를 보여주는 최신 박막 필름 기술이 적용 되었으며, NIST 표준에 따라 교정되었습니다. 5 m/s의 빠른 응답 속도로 엄격한 프로세스 관리를 보장합니다.

터빈 유량계
FTB400A와 같은 위생 터빈 유량계는 액체 및 음료의 가공에 사용됩니다. 저온살균을 필요로 하는 적용분야에서도 찾을 수 있으며 케첩과 초콜릿과 같이 두꺼운 물질에도 사용 가능합니다. 장비는 ¼ 에서 3인치 범위의 다양한 직경으로 제공됩니다. 이러한 유형의 센서는 분당 1갤런(GPM)부터 수백 GPM까지 다양한 유량 범위를 가집니다. 유량계의 디자인과 구조의 재료는 제자리 세정(CIP)에 적합합니다.

플로우스위치와 유량 트랜스미터
FSW-9000 플로우스위치는 제품에 투입 된 가열 RTD와 비가열 RTD (저항온도센서) 간의 열 확산 원칙에 근거하여 제품의 유속을 측정합니다. 이 장비는 측정 유속 값을 아날로그 출력 신호로 변환하여 송신할 수 있고, 특정 값에 도달하면 이를 컨트롤러에서 확인할 수 있도록 세트포인트 Set point 설정 기능을 제공합니다. 공정 상 아주 정확한 유량 측정이 불필요한 경우에는, 유속이 설정점에 도달하였을 때 신호화 하는 보다 더 간단한 플로우스위치를 사용할 수 있습니다.

레벨센서
저장고나 기타 큰 컨테이너를 사용하는 프로세스에서 충전 수위(fill level)는 비접촉 레벨센서로 정확하게 측정할 수 있습니다. 이러한 센서는 제품에 담가야 하는 플로트 타입(부표형)이나 정전용량센서(capacitance)를 대신할 수 있습니다. 사진의 LVU1500은 초음파유량계 입니다. 초음파로 레벨을 감지하는 제품으로, 기체/액체 인터페이스에 반사되는 초음파 펄스를 발산하여 충전 수위를 측정합니다. 거품, 먼지 또는 증기가 초음파 측정을 간섭하는 상황의 경우 LVRD500 과 같은 레이더 레벨센서가 사용될 수도 있습니다.

무선 연결 선택사항
위생 센서 적용분야에 대한 추가적인 개선은 측정 데이터를 전송하기 위한 무선 기술의 사용을 통하여 이루어집니다. 오메가는 프로세스 관리와 모니터링 개선을 위한 분석 및 제어 소프트웨어의 추가뿐만 아니라 설치와 유지관리를 간편하게 해주는 포괄적인 범위의 제품들을 갖추고 있습니다. 사진의 UWRTD-NB9W는 측정치를 최대 48채널까지 처리할 수 있는 매칭 수신기로 전송하는 무선 위생용 온도센서입니다. 매칭 소프트웨어는 데이터를 기록하고 프로세스 관리 신호를 제공합니다. (위생용 무선 센서의 경우 규격 상 국내에는 판매되지 않는 제품도 있으니 영업부서에 문의 바랍니다.)

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