★ 堡盟電子（上海）有限公司

在食品飲料行業，灌裝環節是產品質量控制的核心節點， 而精準的液位測量則是保障灌裝精度、維持生產線連續穩定運行的技術基石。某國內豆制品行業的領軍企業在豆漿自動化灌裝生產中， 曾長期受困于緩沖罐內泡沫干擾導致的液位測量失準問題，產品不合格率居高不下。全球領先的傳感器解決方案提供商堡盟（Baumer）憑借在液位測量領域的深厚技術積累， 為該客戶量身打造了基于CombiLevel?

PLP70H連續量液位傳感器的定制化方案，成功攻克了豆漿泡沫區分這一行業共性難題，助力企業實現了灌裝工藝的精準化與智能化升級。

1   背景

（1）食品飲料灌裝工藝對液位測量的嚴苛要求

食品飲料行業作為典型的流程制造業，灌裝生產線的運行效率直接決定企業的產能與經濟效益。中轉罐（緩沖罐）作為連接前道煮漿與后道灌裝的關鍵樞紐， 其液位的精準控制直接影響產品質量：液位過高會導致物料溢出， 造成原料浪費與生產環境污損；液位過低則會使灌裝設備吸入空氣，引發灌裝量不足、產品缺量等問題。

隨著消費者對食品品質要求的提升與國家監管的趨嚴， 預包裝食品凈含量偏差已成為企業必須嚴格管控的核心指標。這就要求灌裝生產線必須具備毫米級的液位測量精度與全天候的運行穩定性，確保每一件產品都符合國家標準。

（2）豆制品生產中泡沫問題的行業痛點

與普通飲料產品相比，豆制品生產的泡沫問題尤為突出且難以解決。豆漿作為大豆經浸泡、磨漿、煮漿制成的膠體溶液，由于富含蛋白質與皂苷類表面活性物質，在輸送、攪拌與加熱過程中會產生大量結構穩定的泡沫。在灌裝生產線的緩沖罐內，這些泡沫會堆積形成厚度可達數十厘米的泡沫層，傳統液位測量技術往往無法區分真實液體與泡沫，導致測量值嚴重偏高，最終造成瓶裝產品頂部泡沫過多、凈含量不足。

（3）客戶面臨的生產困境

該客戶成立于1998年， 是國內規模最大的現代化豆制品企業之一，日產能超1000噸，產品覆蓋長三角地區。為滿足市場需求，企業引進了多條高速自動化灌裝生產線，但在豆漿灌裝環節卻遭遇了技術瓶頸。

此前，客戶采用某國際知名品牌的連續量電容液位傳感器測量緩沖罐液位。但該傳感器基于介質介電常數變化的工作原理，無法區分介電常數相近的豆漿液體與泡沫，將泡沫層誤判為液體，導致灌裝系統根據錯誤信號進行操作。據生產部門統計，泡沫問題導致的產品不合格率長期維持在8%以上，這些不合格品不僅無法上市銷售，造成大量原料浪費，還需要額外人力進行返工處理，嚴重拖累了生產效率。

為解決這一問題，客戶曾嘗試安裝機械消泡裝置、調整生產工藝參數等多種方案，但效果均不理想：消泡裝置無法完全消除泡沫，且增加了設備投資與運行成本；工藝參數調整則會影響豆漿的口感與品質，得不償失。在多次嘗試無果后，企業開始尋求更先進的液位測量技術解決方案。

2   項目實施與應用

2.1   現場問題診斷與核心需求明確

堡盟技術團隊接到需求后，第一時間趕赴客戶生產現場進行實地調研。通過對灌裝生產線的全流程觀察與現有測量系統的拆解分析， 技術人員確認了問題根源： 傳統電容液位傳感器通過檢測探頭與罐體間的電容變化計算液位， 而豆漿泡沫與液體的介電常數差異極小， 傳感器無法識別兩種介質的邊界，導致測量失真。

基于深入的問題分析，堡盟團隊與客戶生產部門共同明確了核心需求：

（1） 能夠準確穿透泡沫層， 測量真實的液體液位；

（2）測量精度達到±2mm以內，滿足高速灌裝的控制要求；

（3）符合食品行業衛生標準，支持CIP/SIP高溫高壓清洗；

（4） 安裝調試簡便， 可與現有控制系統無縫對接；

（5）運行穩定可靠，維護成本低。

2.2   PLP70H連續量液位傳感器方案選型

針對該客戶的具體需求，堡盟技術團隊推薦了專為食品飲料等衛生行業設計的CombiLevel? PLP70H連續量液位傳感器，如圖1所示。該產品基于堡盟成熟的電位計測量原理， 能夠有效克服泡沫、蒸汽、攪拌等多種干擾因素， 實現對液體液位的精準測量。

圖1 堡盟PLP70H連續量液位傳感器

與傳統電容傳感器相比， PLP70H具有五大核心優勢：

（1）測量原理與介質無關，具備自動介質調整功能， 罐體介質更換時不需要做任何參數修改， 最適合多種類型或頻繁更換介質的場合；

（2）超強的抗干擾能力，能夠在極易起泡或各種不同的發泡介質以及膏狀介質、會粘附在量油尺上的介質中穩定工作；

（3）無機械運動部件的無浮子設計，最大限度地降低了產品發生故障和失效的風險，同時采用無凸起和間隙的堅固光滑設計，可確保輕松安全地清潔傳感器接液部位；

（4）廣泛的介質適應性，適用于低電導率介質（>5μS/cm），遠低于豆漿液體的電導率；

（5）多種接口可選，同時提供數字IO-Link接口和模擬4~20mA測量信號，可與新舊控制系統無縫對接。

2.3   現場安裝與快速調試

為最大限度減少對生產的影響，雙方商定在生產線月度停機檢修期間進行設備更換與調試。 PLP70H采用頂部衛生卡盤安裝方式，傳感器探頭根據緩沖罐高度進行了定制化加工，整個安裝過程僅需半小時，完成后只需連接電源與4-20mA信號電纜即可。

得益于先進的自動介質調整技術， PLP70H無需進行復雜的現場校準，參數設置完成后立即投入試運行。此外，用戶還可通過Baumer Sensor Suite軟件或Flex-Programmer 9701手操器進行遠程參數設置與監控。

2.4   應用效果驗證

PLP70H投入運行后，立即展現出卓越的性能。即使緩沖罐內產生大量泡沫，傳感器也能準確識別真實液位，為灌裝系統提供穩定可靠的控制信號。客戶的生產部門對其進行了為期一個月的嚴格測試， 結果顯示： PLP70H的測量誤差始終控制在±2mm以內， 完全滿足高速灌裝的工藝要求； 因泡沫問題導致的產品不合格率從8%以上驟降至0.5%以下，效果遠超預期。

此外， PLP70H還表現出極強的工況適應性，能夠耐受豆漿生產過程中的溫度波動、蒸汽彌漫與罐體振動等惡劣條件。測試期間，傳感器運行穩定無故障，無需任何維護保養，大幅降低了設備運維成本。其采用M12連接器時防護等級可達IP69K，完全滿足食品生產過程中的高溫高壓清洗要求。

3   項目創新性與技術難點分析

（1）傳統測量技術的固有局限性

傳統電容液位傳感器在食品行業應用廣泛， 但在測量易起泡液體時存在無法克服的缺陷。其大多數產品基于介電常數變化的測量原理，決定了它只能檢測介質的平均介電常數，無法區分不同介質的分界面。當液體表面存在泡沫時，傳感器會將整個泡沫-液體混合層視為單一介質，導致測量值顯著偏高。同時，電容傳感器還容易受到介質溫度、電導率變化的影響，需要定期校準，維護工作量大。

（2）PLP70H的核心技術創新

PLP70H能夠成功解決泡沫難題，核心在于其采用的堡盟自主研發的電位計測量原理與專利信號處理算法。電位式液位傳感器通過改變傳感器的測量桿與儲罐的金屬罐壁或參考電極之間的電壓比來工作。

具體來說，液體借助其導電性和電容性特性形成電場，測量桿因此成為分壓器，其中總電壓UG和測量信號UM彼此的比值根據液位變化，且兩個電壓的比值與液位成正比。簡單來說，探桿和介質組成的系統也可以看作是一個電位計，其中液位的變化相當于轉動一個普通的電位計。

（3）食品行業衛生要求的全面滿足

食品飲料行業對設備衛生有著極為嚴格的要求。 PLP70H采用全316L不銹鋼材質，表面拋光精度高，無任何突起和間隙，無衛生死角，易于清潔消毒。產品采用無浮子設計，避免了浮子與罐體之間的衛生死角，同時采用戈蘭頭的防護等級可達IP67，采用M12連接器時防護等級可達IP69K，能夠承受150℃高溫高壓清洗（CIP/SIP）， 完全滿足食品生產的衛生規范。

4   效益分析

（1）產品質量顯著提升

PLP70H的應用從根本上解決了泡沫干擾導致的液位測量失準問題，確保了每一瓶豆漿的灌裝量精準一致。不僅大幅減少了質量投訴與退貨風險，更提升了消費者對“清美”品牌的信任度與滿意度。穩定的產品質量成為客戶在激烈市場競爭中的核心優勢。

（2）生產效率大幅提高

此前，大量不合格產品需要人工分揀與返工，占用了大量生產資源。使用PLP70H后， 返工工作量明顯減少，生產線整體效率大幅提升。同時，傳感器無需頻繁校準與維護，減少了設備停機時間。其自動介質調整功能也使得生產線更換產品時無需重新調試傳感器，進一步提高了生產效率。

（3）品牌價值與市場競爭力增強

通過引入先進的傳感器技術，該客戶實現了生產工藝的升級換代，樹立了行業內智能制造的標桿形象。高質量的產品與穩定的供應能力，幫助企業進一步鞏固了在長三角地區豆制品市場的領軍地位，并為拓展全國市場奠定了堅實基礎。

5   項目意義與行業價值

（1）為豆制品行業提供可復制的標桿方案

該客戶項目的成功實施，為整個豆制品行業解決泡沫干擾下的液位測量難題提供了標桿性解決方案。豆制品生產中的泡沫問題是行業普遍存在的痛點，許多企業都面臨著類似的生產困境。堡盟PLP70H的成功應用，證明了電位計測量原理在該領域的有效性與可靠性，為其他企業提供了可直接借鑒的經驗。該方案不僅適用于豆漿灌裝，還可推廣應用于豆腐、豆干、豆奶等各類豆制品的生產過程。

（2）推動食品飲料行業自動化升級

隨著工業智能化的深入推進，食品飲料行業正加速向自動化、智能化轉型。精準的傳感器技術是實現智能制造的基礎。PLP70H的應用不僅解決了客戶的具體生產問題，更推動了食品飲料行業液位測量技術的進步。通過引入先進的傳感技術，企業可以實現對生產過程的精細化控制，提高生產效率，降低運營成本，促進行業整體轉型升級。

（3）驗證了堡盟在食品行業的解決方案能力

該項目的成功實施，充分展現了堡盟在食品飲料行業的技術實力與專業服務能力。作為全球領先的傳感器企業，堡盟始終致力于為各行業客戶提供定制化的解決方案。通過與客戶的深度合作，堡盟進一步加深了對豆制品行業需求的理解，積累了豐富的應用經驗，為未來服務更多食品行業客戶奠定了基礎。

6   結論

該客戶引入堡盟CombiLevel? PLP70H連續量液位傳感器，成功攻克了豆漿灌裝過程中的泡沫干擾難題，實現了產品質量、生產效率與經濟效益的全面提升。該項目不僅為企業帶來了實實在在的價值，更為整個豆制品行業乃至食品飲料行業提供了一個可復制、可推廣的液位測量解決方案。

摘自《自動化博覽》2026年6月刊