★ 堡盟电子（上海）有限公司

在食品饮料行业，灌装环节是产品质量控制的核心节点， 而精准的液位测量则是保障灌装精度、维持生产线连续稳定运行的技术基石。某国内豆制品行业的领军企业在豆浆自动化灌装生产中， 曾长期受困于缓冲罐内泡沫干扰导致的液位测量失准问题，产品不合格率居高不下。全球领先的传感器解决方案提供商堡盟（Baumer）凭借在液位测量领域的深厚技术积累， 为该客户量身打造了基于CombiLevel®

PLP70H连续量液位传感器的定制化方案，成功攻克了豆浆泡沫区分这一行业共性难题，助力企业实现了灌装工艺的精准化与智能化升级。

1   背景

（1）食品饮料灌装工艺对液位测量的严苛要求

食品饮料行业作为典型的流程制造业，灌装生产线的运行效率直接决定企业的产能与经济效益。中转罐（缓冲罐）作为连接前道煮浆与后道灌装的关键枢纽， 其液位的精准控制直接影响产品质量：液位过高会导致物料溢出， 造成原料浪费与生产环境污损；液位过低则会使灌装设备吸入空气，引发灌装量不足、产品缺量等问题。

随着消费者对食品品质要求的提升与国家监管的趋严， 预包装食品净含量偏差已成为企业必须严格管控的核心指标。这就要求灌装生产线必须具备毫米级的液位测量精度与全天候的运行稳定性，确保每一件产品都符合国家标准。

（2）豆制品生产中泡沫问题的行业痛点

与普通饮料产品相比，豆制品生产的泡沫问题尤为突出且难以解决。豆浆作为大豆经浸泡、磨浆、煮浆制成的胶体溶液，由于富含蛋白质与皂苷类表面活性物质，在输送、搅拌与加热过程中会产生大量结构稳定的泡沫。在灌装生产线的缓冲罐内，这些泡沫会堆积形成厚度可达数十厘米的泡沫层，传统液位测量技术往往无法区分真实液体与泡沫，导致测量值严重偏高，最终造成瓶装产品顶部泡沫过多、净含量不足。

（3）客户面临的生产困境

该客户成立于1998年， 是国内规模最大的现代化豆制品企业之一，日产能超1000吨，产品覆盖长三角地区。为满足市场需求，企业引进了多条高速自动化灌装生产线，但在豆浆灌装环节却遭遇了技术瓶颈。

此前，客户采用某国际知名品牌的连续量电容液位传感器测量缓冲罐液位。但该传感器基于介质介电常数变化的工作原理，无法区分介电常数相近的豆浆液体与泡沫，将泡沫层误判为液体，导致灌装系统根据错误信号进行操作。据生产部门统计，泡沫问题导致的产品不合格率长期维持在8%以上，这些不合格品不仅无法上市销售，造成大量原料浪费，还需要额外人力进行返工处理，严重拖累了生产效率。

为解决这一问题，客户曾尝试安装机械消泡装置、调整生产工艺参数等多种方案，但效果均不理想：消泡装置无法完全消除泡沫，且增加了设备投资与运行成本；工艺参数调整则会影响豆浆的口感与品质，得不偿失。在多次尝试无果后，企业开始寻求更先进的液位测量技术解决方案。

2   项目实施与应用

2.1   现场问题诊断与核心需求明确

堡盟技术团队接到需求后，第一时间赶赴客户生产现场进行实地调研。通过对灌装生产线的全流程观察与现有测量系统的拆解分析， 技术人员确认了问题根源： 传统电容液位传感器通过检测探头与罐体间的电容变化计算液位， 而豆浆泡沫与液体的介电常数差异极小， 传感器无法识别两种介质的边界，导致测量失真。

基于深入的问题分析，堡盟团队与客户生产部门共同明确了核心需求：

（1） 能够准确穿透泡沫层， 测量真实的液体液位；

（2）测量精度达到±2mm以内，满足高速灌装的控制要求；

（3）符合食品行业卫生标准，支持CIP/SIP高温高压清洗；

（4） 安装调试简便， 可与现有控制系统无缝对接；

（5）运行稳定可靠，维护成本低。

2.2   PLP70H连续量液位传感器方案选型

针对该客户的具体需求，堡盟技术团队推荐了专为食品饮料等卫生行业设计的CombiLevel® PLP70H连续量液位传感器，如图1所示。该产品基于堡盟成熟的电位计测量原理， 能够有效克服泡沫、蒸汽、搅拌等多种干扰因素， 实现对液体液位的精准测量。

图1 堡盟PLP70H连续量液位传感器

与传统电容传感器相比， PLP70H具有五大核心优势：

（1）测量原理与介质无关，具备自动介质调整功能， 罐体介质更换时不需要做任何参数修改， 最适合多种类型或频繁更换介质的场合；

（2）超强的抗干扰能力，能够在极易起泡或各种不同的发泡介质以及膏状介质、会粘附在量油尺上的介质中稳定工作；

（3）无机械运动部件的无浮子设计，最大限度地降低了产品发生故障和失效的风险，同时采用无凸起和间隙的坚固光滑设计，可确保轻松安全地清洁传感器接液部位；

（4）广泛的介质适应性，适用于低电导率介质（>5μS/cm），远低于豆浆液体的电导率；

（5）多种接口可选，同时提供数字IO-Link接口和模拟4~20mA测量信号，可与新旧控制系统无缝对接。

2.3   现场安装与快速调试

为最大限度减少对生产的影响，双方商定在生产线月度停机检修期间进行设备更换与调试。 PLP70H采用顶部卫生卡盘安装方式，传感器探头根据缓冲罐高度进行了定制化加工，整个安装过程仅需半小时，完成后只需连接电源与4-20mA信号电缆即可。

得益于先进的自动介质调整技术， PLP70H无需进行复杂的现场校准，参数设置完成后立即投入试运行。此外，用户还可通过Baumer Sensor Suite软件或Flex-Programmer 9701手操器进行远程参数设置与监控。

2.4   应用效果验证

PLP70H投入运行后，立即展现出卓越的性能。即使缓冲罐内产生大量泡沫，传感器也能准确识别真实液位，为灌装系统提供稳定可靠的控制信号。客户的生产部门对其进行了为期一个月的严格测试， 结果显示： PLP70H的测量误差始终控制在±2mm以内， 完全满足高速灌装的工艺要求； 因泡沫问题导致的产品不合格率从8%以上骤降至0.5%以下，效果远超预期。

此外， PLP70H还表现出极强的工况适应性，能够耐受豆浆生产过程中的温度波动、蒸汽弥漫与罐体振动等恶劣条件。测试期间，传感器运行稳定无故障，无需任何维护保养，大幅降低了设备运维成本。其采用M12连接器时防护等级可达IP69K，完全满足食品生产过程中的高温高压清洗要求。

3   项目创新性与技术难点分析

（1）传统测量技术的固有局限性

传统电容液位传感器在食品行业应用广泛， 但在测量易起泡液体时存在无法克服的缺陷。其大多数产品基于介电常数变化的测量原理，决定了它只能检测介质的平均介电常数，无法区分不同介质的分界面。当液体表面存在泡沫时，传感器会将整个泡沫-液体混合层视为单一介质，导致测量值显著偏高。同时，电容传感器还容易受到介质温度、电导率变化的影响，需要定期校准，维护工作量大。

（2）PLP70H的核心技术创新

PLP70H能够成功解决泡沫难题，核心在于其采用的堡盟自主研发的电位计测量原理与专利信号处理算法。电位式液位传感器通过改变传感器的测量杆与储罐的金属罐壁或参考电极之间的电压比来工作。

具体来说，液体借助其导电性和电容性特性形成电场，测量杆因此成为分压器，其中总电压UG和测量信号UM彼此的比值根据液位变化，且两个电压的比值与液位成正比。简单来说，探杆和介质组成的系统也可以看作是一个电位计，其中液位的变化相当于转动一个普通的电位计。

（3）食品行业卫生要求的全面满足

食品饮料行业对设备卫生有着极为严格的要求。 PLP70H采用全316L不锈钢材质，表面抛光精度高，无任何突起和间隙，无卫生死角，易于清洁消毒。产品采用无浮子设计，避免了浮子与罐体之间的卫生死角，同时采用戈兰头的防护等级可达IP67，采用M12连接器时防护等级可达IP69K，能够承受150℃高温高压清洗（CIP/SIP）， 完全满足食品生产的卫生规范。

4   效益分析

（1）产品质量显著提升

PLP70H的应用从根本上解决了泡沫干扰导致的液位测量失准问题，确保了每一瓶豆浆的灌装量精准一致。不仅大幅减少了质量投诉与退货风险，更提升了消费者对“清美”品牌的信任度与满意度。稳定的产品质量成为客户在激烈市场竞争中的核心优势。

（2）生产效率大幅提高

此前，大量不合格产品需要人工分拣与返工，占用了大量生产资源。使用PLP70H后， 返工工作量明显减少，生产线整体效率大幅提升。同时，传感器无需频繁校准与维护，减少了设备停机时间。其自动介质调整功能也使得生产线更换产品时无需重新调试传感器，进一步提高了生产效率。

（3）品牌价值与市场竞争力增强

通过引入先进的传感器技术，该客户实现了生产工艺的升级换代，树立了行业内智能制造的标杆形象。高质量的产品与稳定的供应能力，帮助企业进一步巩固了在长三角地区豆制品市场的领军地位，并为拓展全国市场奠定了坚实基础。

5   项目意义与行业价值

（1）为豆制品行业提供可复制的标杆方案

该客户项目的成功实施，为整个豆制品行业解决泡沫干扰下的液位测量难题提供了标杆性解决方案。豆制品生产中的泡沫问题是行业普遍存在的痛点，许多企业都面临着类似的生产困境。堡盟PLP70H的成功应用，证明了电位计测量原理在该领域的有效性与可靠性，为其他企业提供了可直接借鉴的经验。该方案不仅适用于豆浆灌装，还可推广应用于豆腐、豆干、豆奶等各类豆制品的生产过程。

（2）推动食品饮料行业自动化升级

随着工业智能化的深入推进，食品饮料行业正加速向自动化、智能化转型。精准的传感器技术是实现智能制造的基础。PLP70H的应用不仅解决了客户的具体生产问题，更推动了食品饮料行业液位测量技术的进步。通过引入先进的传感技术，企业可以实现对生产过程的精细化控制，提高生产效率，降低运营成本，促进行业整体转型升级。

（3）验证了堡盟在食品行业的解决方案能力

该项目的成功实施，充分展现了堡盟在食品饮料行业的技术实力与专业服务能力。作为全球领先的传感器企业，堡盟始终致力于为各行业客户提供定制化的解决方案。通过与客户的深度合作，堡盟进一步加深了对豆制品行业需求的理解，积累了丰富的应用经验，为未来服务更多食品行业客户奠定了基础。

6   结论

该客户引入堡盟CombiLevel® PLP70H连续量液位传感器，成功攻克了豆浆灌装过程中的泡沫干扰难题，实现了产品质量、生产效率与经济效益的全面提升。该项目不仅为企业带来了实实在在的价值，更为整个豆制品行业乃至食品饮料行业提供了一个可复制、可推广的液位测量解决方案。

摘自《自动化博览》2026年6月刊