La fornitura di aria è decisiva per l'efficienza
La produzione industriale di alimenti difficilmente sarebbe possibile senza l'uso dell'aria di processo per la movimentazione o la lavorazione delle materie prime, dei prodotti preliminari e dei prodotti finali. Inoltre, l'aria compressa svolge un ruolo importante per molte altre applicazioni di processo. Il carico e lo scarico dei mezzi di trasporto e delle strutture di stoccaggio, i processi di allentamento e smistamento, nonché l'imballaggio e il confezionamento sono solo alcuni esempi.
Nell'ambito dell'industria alimentare, tutto questo comporta le seguenti implicazioni per gli utenti: oltre ai requisiti intersettoriali per la generazione di gas di processo, come la purezza dell'aria, è necessario considerare altri criteri. È necessario adottare misure tecniche adeguate per evitare interazioni indesiderate tra l'aria di processo e il materiale. Per citare un esempio, è di estrema importanza escludere in modo sicuro la contaminazione da parte di materiali ausiliari derivanti dalla generazione di aria di processo. Il funzionamento senza olio, certificato ISO 8573-1, Classe 0, diventa un prerequisito per l'utilizzo di soffiatori, compressori e accessori. I beni trasportati possono perfino essere danneggiati dal calore eccessivo generato dall'aria di processo. Inoltre, l'umidità dell'aria utilizzata come mezzo di trasporto è un problema con conseguenze potenzialmente altrettanto gravi. Se il vapore acqueo contenuto nell'aria di processo si condensa, può non solo compromettere la qualità del prodotto, ma anche diventare critico per l'intero processo produttivo. Gli impianti con applicazioni altamente sensibili sono caratterizzati dal fatto che la generazione dell'aria di processo mediante soffiatori e compressori e il successivo trattamento mediante filtrazione, essiccazione e raffreddamento formano un circuito coordinato. L'essiccazione dell'aria di processo, in particolare, rappresenta una sfida tecnica che saremo lieti di affrontare per te.
La sfida dell'umidità nell'aria di processo
Nel caso dei processi di movimentazione pneumatica, l'umidità nell'aria di processo può causare problemi in diversi modi, poiché l'aria di processo entra solitamente in contatto diretto con il prodotto. Nell'industria alimentare vengono lavorati anche prodotti igroscopici quali zucchero, cacao, amido o spezie. Se questi assorbono umidità, si favorisce la crescita di batteri, con potenziale perdita delle materie prime a seconda della durata di stoccaggio. Inoltre, il materiale può indurirsi lungo i bordi dei silos. L'umidità, inoltre, compromette in modo critico la movimentazione. Il materiale sfuso umido ha una portata inferiore e tende quindi a intasare i tubi di mandata. Questo può portare a fermi di produzione, o almeno a ritardi, ad esempio se i tubi si ostruiscono. Anche gli accumuli di prodotto sulle parti del sistema rendono più difficile la lavorazione. Questo si riflette direttamente in un aumento dei costi di produzione per l'utente.
I dispositivi meccanici possono essere un rimedio a breve termine per il materiale trasportato che tende a compattarsi facilmente. Citiamo, ad esempio, i martelli o le piastre vibranti, che permettono al materiale sfuso di staccarsi o sgocciolare. Tuttavia, queste misure spesso ripristinano solo temporaneamente la movimentazione. Le conseguenze negative per il prodotto finale, dovute all'assorbimento di umidità durante lo stoccaggio, il trasporto e la lavorazione, permangono. Per l'essiccazione degli alimenti si utilizzano contenitori ventilati ed essiccatori a tamburo. Il principio di base spesso ruota attorno all'immissione di aria essiccante che va a rimuovere l'umidità dal materiale sfuso. Dopo che l'aria si è raffreddata, si produce condensa che viene scaricata dal processo in modo mirato. Se questo processo avviene in un sistema chiuso, è possibile recuperare gran parte del calore generato automaticamente durante la compressione dell'aria di processo. I dispositivi per l'aria di processo che asciugano a monte o a valle del soffiatore o del compressore sono una soluzione efficace, fin da quando l'umidità penetra durante il trasporto pneumatico. Questi possono ridurre l'umidità in base ai requisiti dei processi dell'utente o abbassare il punto di rugiada. È essenziale che le macchine lavorino in modo flessibile, poiché la percentuale di umidità presente nell'aria atmosferica varia sia nell'arco della giornata sia da una stagione all'altra.
L'essiccazione dell'aria di processo in dettaglio
Gli essiccatori di aria di processo regolano l'umidità relativa e il punto di rugiada del mezzo compresso. Alcuni retroscena: la capacità dell'aria di assorbire una certa quantità di vapore acqueo dipende dalla temperatura e dalla pressione dell'aria. In base a questa capacità massima, l'umidità relativa indica in che misura l'aria è satura di vapore acqueo. Se la temperatura dell'aria diminuisce mentre il contenuto d'acqua dell'aria rimane stabile, l'umidità relativa aumenta. Quando la temperatura raggiunge il punto di rugiada, l'umidità relativa è del 100%. Un'ulteriore riduzione della temperatura può provocare la condensazione del vapore acqueo. Punti di rugiada e umidità relativa bassi sono l'obiettivo dell'essiccazione dell'aria di processo.
Impianti per l'essiccazione dell'aria di processo
A partire da un'umidità relativa del 65%, aumenta il rischio che l'aria di processo provochi la formazione di muffe nel materiale sfuso. È necessario quindi utilizzare impianti di essiccazione. È meglio farlo già in fase di accettazione del materiale. L'aria trattata, già sottoposta a essiccazione, permette al materiale sfuso di raggiungere il magazzino senza che possa formarsi umidità. Nel silo o nel magazzino, l'aria deumidificata impedisce alla materia prima di agglomerarsi.
Gli essiccatori a condensazione sono sufficienti per le applicazioni con requisiti meno stringenti in fatto di umidità dell'aria di processo. In questo caso, il vapore acqueo presente nell'aria si condensa su batterie di raffreddamento o scambiatori di calore.
Un'umidità relativa inferiore al 50% a temperatura ambiente o punti di rugiada inferiori a 10°C non possono essere raggiunti con un essiccatore a condensazione. Le applicazioni con aria di processo per la movimentazione di sostanze igroscopiche sensibili, presenti nell'industria farmaceutica, sono possibili solo se il materiale viene utilizzato per l'essiccazione per assorbimento o per refrigerazione.
Il processo di essiccazione dell'aria di processo per assorbimento richiede temperature dell'aria il più possibile basse. Il processo si basa su un materiale assorbente che rimuove l'acqua dall'aria. Dopo la compressione, l'aria di processo passa attraverso un preraffreddatore, che porta la temperatura dell'aria al livello inferiore impostato. A questo punto l'aria di processo passa attraverso un rotore in continua rotazione, rivestito con l'assorbente igroscopico. Quest'ultimo lega il vapore acqueo, in modo che il mezzo che fuoriesce abbia un contenuto di umidità inferiore. Senza la rigenerazione del materiale assorbente, tuttavia, col passare del tempo il rotore diventerebbe permeabile al vapore acqueo. Pertanto, un altro flusso d'aria libera le molecole di acqua immagazzinate nel rotore. Ha una temperatura che può arrivare fino a 130°C, ma con una portata notevolmente inferiore.
Efficienza energetica con l'essiccazione dell'aria di processo
L'efficienza energetica ha un ruolo particolarmente importante nella progettazione dei processi di assorbimento per l'essiccazione dell'aria di processo. Ciò si riferisce principalmente alla rigenerazione, per la quale sono necessarie temperature elevate. L'energia termica è fornita da batterie elettriche di riscaldamento o da bruciatori a gas. Per ridurre il più possibile le perdite di energia, gli impianti moderni utilizzano l'aria calda di scarico per preriscaldare l'aria di assorbimento appena immessa nell'essiccazione dell'aria di processo. I principi di progettazione dei componenti di essiccazione sono gli stessi dei soffiatori o dei compressori. Devono essere dimensionati in linea con le prestazioni richieste per il sistema, cercando di ridurre al minimo le perdite di pressione interne attraverso un flusso d'aria ottimale. Queste devono essere altrimenti compensate con un aumento del dispendio energetico. In particolare, durante l'essiccazione è importante che il rotore non emetta nell'aria alcun materiale assorbente, altrimenti si rischia di compromettere la purezza.
L'alimentazione dell'aria è decisiva per l'efficienza
La generazione e l'essiccazione dell'aria di processo comportano un elevato consumo di energia. Tuttavia, non è questo l'unico fattore fondamentale per l'efficienza operativa di un sistema di trasporto pneumatico. È vero che configurazioni ottimali del sistema consentono di aumentare notevolmente l'efficienza grazie a un'attenta selezione dei componenti e a una disposizione ben studiata delle tubazioni. Ma è altrettanto importante evitare le perdite di energia, ed è qui che i sistemi di recupero di calore, ad esempio, svolgono un ruolo fondamentale. Possono infatti prendere il calore di scarto dei processi (che viene sempre generato) e renderlo disponibile per altri utilizzi, aumentando la sostenibilità operativa.
I migliori presupposti per raggiungere questo obiettivo sono concetti generali efficienti. Pertanto, AERZEN non si limita a offrire una vasta gamma di prodotti e servizi per la generazione di aria di processo. Gli esperti di applicazioni si occupano anche di integrare al meglio i propri componenti per realizzare circuiti complessi di aria di processo.
La progettazione integrata è la chiave del successo
Una corretta progettazione di soffiatori e compressori può ridurre notevolmente il fabbisogno energetico di un impianto per la fornitura di aria di processo. Componenti inadeguati o impostazioni errate non solo comportano un maggiore consumo di energia, ma a lungo andare fanno aumentare notevolmente i costi di produzione a causa di malfunzionamenti e usura. AERZEN offre tre serie di prodotti: soffiatori a lobi (Delta Blower), compressori ibridi (Delta Hybrid) e compressori a vite (Delta Screw) per un'ampia gamma di applicazioni. Si va dai gruppi compatti per utilizzo mobile su autocisterne autoscaricanti agli impianti fissi per lo scarico di materiale sfuso da navi da trasporto. A ciò si aggiunge il sistema modulare di grandi soffiatori Alpha Blower, che con una portata massima di 77.000 m3/h è in grado di rifornire di aria di processo le grandi industrie alimentari in modo affidabile. Tutte le tecnologie funzionano oil-free e, grazie alla conformità ATEX, sono adatte all'uso in atmosfere potenzialmente esplosive.
Soluzioni per il trattamento dell'aria di processo
Le particelle di sporco o di polvere, così come le temperature e l'umidità dell'aria troppo elevate, compromettono la qualità del prodotto. In uscita dai gruppi, altri componenti si occupano del trattamento dell'aria:
- Filtro aria di processo
- Postraffreddatore
- Essiccatore
Nella sua gamma di accessori, AERZEN fornisce elementi filtranti completi e collegabili delle classi di separazione da F7 a H13. Possono anche essere installati a posteriori nell'impianto, a monte dell'essiccazione dell'aria di processo. Progettati in funzione delle condizioni dell'aria ambiente, i filtri rimuovono la polvere e lo sporco dall'aria, creando un'atmosfera priva di particelle. Durante la compressione si possono raggiungere temperature fino a 280°C. L'aria così calda può danneggiare il materiale sfuso e le parti del sistema, e per questo motivo il condizionamento è gestito da raffreddatori installati a monte degli essiccatori. Avvalendosi di una soluzione software proprietaria, AERZEN seleziona i postrefrigeratori tra quelli presenti nella sua gamma e verifica la selezione simulando i dati di funzionamento. I componenti sono disponibili in versione aria-aria o acqua-aria. Con vernici speciali, motori speciali, separatori di condensa e controlli intelligenti, sono disponibili opzioni flessibili per soddisfare i requisiti di ciascun cliente.