L'alimentation en air est déterminante pour le rendement
La production industrielle de denrées alimentaires ne serait guère possible sans l'utilisation d'air de process pour la manipulation ou le traitement des matières premières, des produits préliminaires et des produits finis. L'air comprimé joue également un rôle important dans de nombreuses autres applications de process. Le chargement et le déchargement d'équipements de transport et d'installations de stockage, les processus de desserrage et de tri ainsi que l'emballage et le conditionnement n'en sont que quelques exemples.
Les implications pour les utilisateurs dans l’industrie alimentaire sont les suivantes : Outre les exigences interprofessionnelles relatives à la production de gaz de process, telles que la pureté de l'air, d'autres critères doivent être pris en compte. Des mesures techniques appropriées doivent être prises pour éviter les interactions indésirables entre l'air de process et le matériau. Pour citer un exemple, il est de la plus haute importance d'exclure en toute sécurité la contamination par des matériaux auxiliaires de la production d'air de process. Le fonctionnement exempt d'huile, certifié selon la norme ISO 8573-1, classe 0, devient une condition préalable à l'utilisation des surpresseurs, des compresseurs et des accessoires. Les marchandises transportées peuvent même être endommagées par la chaleur excessive générée par l'air de process. En outre, l'humidité de l'air utilisé comme fluide est un problème qui peut avoir des conséquences tout aussi graves. Si la vapeur d'eau contenue dans l'air de process se condense, elle peut non seulement nuire à la qualité du produit, mais aussi devenir critique pour l'ensemble du processus de production. Les usines ayant des applications très sensibles se caractérisent par le fait que la production d'air de process au moyen de surpresseurs et de compresseurs et le traitement ultérieur au moyen du filtrage, du séchage et du refroidissement forment un circuit coordonné. Le séchage de l'air de process, en particulier, représente un défi technique que nous sommes heureux de relever pour vous.
Le défi de l'humidité dans l'air de process
Dans le cas des processus de manutention pneumatique, l'humidité dans l'air du process peut entraîner des problèmes à plusieurs égards, car l'air de process entre généralement en contact direct avec le produit. Les produits hygroscopiques tels que le sucre, le cacao, l'amidon ou les épices sont également traités dans l'industrie alimentaire. Si ces derniers absorbent l'humidité, cela favorise le développement de bactéries, ce qui peut entraîner la perte de matières premières en fonction de la période de stockage. En outre, le matériau peut durcir sur le bord des réservoirs. En outre, l'humidité nuit gravement à la manipulation. Lesmatériaux en vrac humides ont un débit plus faible et ont donc tendance à obstruer les conduites de transport. Cela peut entraîner des arrêts de production, ou du moins des retards, si les conduites se bloquent, par exemple. L'accumulation de produits sur les pièces du système rend également le traitement plus difficile. Cela se traduit directement par une augmentation des coûts de production pour l'utilisateur.
Les dispositifs mécaniques peuvent constituer une solution à court terme pour les matériaux de transport qui se collent facilement les uns aux autres. Il s'agit par exemple de marteaux ou de plaques vibrantes qui permettent au matériau en vrac de se détacher ou de s'écouler. Toutefois, ces mesures ne permettent souvent que de rétablir temporairement la manutention. Les conséquences négatives pour le produit final - qui résultent de l'absorption d'humidité pendant le stockage, le transport et la transformation - demeurent. Les conteneurs ventilés et les sécheurs à tambour sont utilisés pour le séchage des aliments. Le principe sous-jacent consiste souvent à introduire de l'air de séchage dans les matériaux, afin d'éliminer l'humidité du matériau en vrac. Une fois l'air refroidi, des condensats sont produits et évacués de manière ciblée. Si ce processus se déroule dans un système fermé, une grande partie de la chaleur générée automatiquement lors de la compression de l'air de process peut être récupérée. Lesdispositifs de séchage de l'air de process en amont ou en aval du surpresseur ou du compresseur constituent une solution efficace, dès lors que l'humidité pénètre pendant le transport pneumatique. Ceux-ci peuvent réduire l'humidité en fonction des exigences des processus de l'utilisateur ou abaisser le point de rosée. Il est essentiel que les machines fonctionnent de manière flexible, car le taux d'humidité de l'air atmosphérique varie à la fois au cours de la journée et entre les saisons.
Le séchage de l'air de process en détail
Les sécheurs d'air de process ajustent l'humidité relative et le point de rosée du fluide comprimé. Un peu de contexte à ce sujet : la capacité de l'air à absorber une certaine quantité de vapeur d'eau dépend de la température et de la pression de l'air. Sur la base de cette capacité maximale, l'humidité relative indique dans quelle mesure l'air est saturé en vapeur d'eau. Si la température de l'air diminue alors que la teneur en eau de l'air reste stable, l'humidité relative augmente à son tour. Lorsque la température atteint le point de rosée, l'humidité relative est de 100 %. Toute réduction supplémentaire de la température peut entraîner la condensation de la vapeur d'eau. L'objectif du séchage de l'air de process est de réduire les points de rosée et l'humidité relative.
Installations de séchage de l'air de process
À partir d'une humidité relative de 65 %, le risque que l'air de process provoque la formation de moisissures dans le matériau en vrac est plus élevé. Il faut alors utiliser des installations de séchage. Il est préférable de le faire dès la réception du matériau. L'air traité, qui a déjà subi un séchage, amène le matériau en vrac dans le magasin sans qu'aucune humidité n'y pénètre. Dans le réservoir ou le local de stockage, l'air déshumidifié empêche le colmatage des matières premières.
Les sécheurs à condensation sont suffisants pour les applications dont les exigences en matière d'humidité de l'air de process sont moindres. La vapeur d'eau présente dans l'air se condense sur les registres de refroidissement ou les échangeurs thermiques.
L'humidité relative inférieure à 50 % à température ambiante ou les points de rosée inférieurs à 10 °C ne peuvent pas être atteints avec un sécheur par condensation. Les applications d'air de process pour la manipulation de substances hygroscopiques sensibles, que l'on trouve dans l'industrie pharmaceutique, ne sont possibles que lorsque le matériau est utilisé pour la sorption ou le séchage par réfrigération.
Le processus de séchage de l'air par sorption nécessite des températures de l'air aussi basses que possible. Le processus est basé sur un absorbant qui élimine l'eau de l'air. Après la compression, l'air de process passe par un prérefroidisseur qui ramène la température de l'air au niveau de consigne le plus bas. L'air de process traverse alors un rotor en rotation constante qui est recouvert d'un absorbant hygroscopique. La vapeur d'eau est ainsi liée, de sorte que le fluide qui s'échappe a un taux d'humidité plus faible. Toutefois, sans régénération de l'absorbant, le rotor deviendrait, avec le temps, perméable à la vapeur d'eau. Par conséquent, un autre flux d'air libère les molécules d'eau stockées dans le rotor. La température peut atteindre 130 °C, mais le débit volumique est nettement plus faible.
Efficacité énergétique du séchage de l'air de process
L'efficacité énergétique joue un rôle particulièrement important dans la conception des procédés sorptifs pour le séchage de l'air de process. Il s'agit principalement de la régénération qui nécessite des températures élevées. L'énergie thermique est fournie par des registres de chauffage électrique ou des brûleurs à gaz. Pour réduire au maximum les pertes d'énergie, les usines modernes utilisent l'air chaud à la sortie pour préchauffer l'air de sorption nouvellement fourni dans le séchage de l'air de process. Les principes de conception des composants de séchage sont les mêmes que pour les surpresseurs ou les compresseurs. Ils doivent être dimensionnés en fonction des performances requises du système, en s'efforçant de minimiser les pertes de charge internes grâce à un flux d'air optimal. Ces effets doivent être compensés par une augmentation de la dépense énergétique. En particulier pendant le séchage, il est important que le rotor n'émette pas de sorbant dans l'air, ce qui pourrait compromettre la pureté.
L'alimentation en air est déterminante pour le rendement
La génération et le séchage de l'air de process impliquent une consommation d'énergie élevée. Ce n'est cependant pas le seul facteur décisif pour le rendement opérationnel d'un système de transport pneumatique. Il est vrai que les configurations optimales des systèmes permettent des hausses considérables du rendement grâce à une sélection minutieuse des composants et à un tracé bien pensé des tuyauteries. Mais il est tout aussi important d'éviter les pertes d'énergie et c'est là que les systèmes de récupération de chaleur, par exemple, ont un rôle vital à jouer. Ils peuvent rendre la chaleur résiduelle des processus – qui est toujours générée – disponible pour une utilisation ultérieure, augmentant ainsi la durabilité opérationnelle.
Les meilleures conditions préalables pour y parvenir sont des concepts globaux efficaces. C'est pourquoi AERZEN ne se contente pas d'offrir une large gamme de produits et de services pour la génération d'air de process. Les experts en applications travaillent également à l'intégration optimale de leurs propres composants dans des circuits d'air de process complexes.
La planification intégrée est la clé du succès
Une conception correcte des surpresseurs et des compresseurs peut réduire considérablement les besoins énergétiques d'une usine pour l'alimentation en air de process. Des composants inadaptés ou des réglages incorrects entraînent non seulement une consommation d'énergie plus élevée, mais aussi une augmentation significative des coûts de production à long terme en raison des dysfonctionnements et de l'usure. AERZEN propose trois séries de produits : des surpresseurs à pistons rotatifs (Delta Blower), des compresseurs à vis basse pression (Delta Hybrid) et des compresseurs à vis (Delta Screw) pour une large gamme d'applications. Il s'agit aussi bien d'ensembles compacts destinés à une utilisation mobile sur des camions citernes à déchargement automatique que d'installations fixes pour le déchargement de matériaux en vrac à partir de navires de transport. En outre, il existe le grand système de construction modulable de surpresseur Alpha Blower, qui, avec un débit volumique maximal de 77 000 m3/h, peut approvisionner en toute fiabilité les grandes entreprises agroalimentaires en air de process. Toutes les technologies fonctionnent sans huile et, grâce à la conformité ATEX, peuvent être utilisées dans des atmosphères potentiellement explosives.
Solutions pour le traitement de l'air de process
Les particules de saleté ou de poussière, ainsi que les températures et l'humidité de l'air trop élevées, nuisent à la qualité du produit. Du côté refoulement des groupes, des composants supplémentaires prennent en charge le traitement de l'air :
- Filtre à air de process
- Réfrigérant final
- Sécheur
Dans son programme d'accessoires, AERZEN fournit des éléments filtrants complets et connectables des classes de séparation F7 à H13. Ils peuvent également être installés ultérieurement dans l'usine, en amont du séchage de l'air de process. Adaptés aux conditions de l'air ambiant, les filtres éliminent la poussière et la saleté de l'air, créant ainsi une atmosphère exempte de particules. Lors de la compression, les températures peuvent atteindre 280 °C. Cet air chaud peut endommager les produits en vrac et les pièces du système, c'est pourquoi le conditionnement est assuré par des réfrigérants, placés en amont des sécheurs. Grâce à une solution logicielle exclusive, AERZEN sélectionne les réfrigérants finaux dans son programme de livraison et vérifie la sélection en simulant les conditions de fonctionnement. Les composants sont disponibles en version air-air ou eau-air. Avec des vernis spéciaux, des moteurs spéciaux, des séparateurs de condensats et des commandes intelligentes, des options d'adaptation flexibles sont disponibles pour répondre aux besoins du client.
