Dopływ powietrza decydujący o wydajności
Przemysłowa produkcja żywności nie byłaby możliwa bez wykorzystania powietrza technologicznego do transportu lub przetwarzania surowców, produktów wstępnych i produktów końcowych. Ponadto sprężone powietrze odgrywa ważną rolę w wielu innych zastosowaniach procesowych. załadunek i rozładunek środków transportu i obiektów magazynowych, procesy luzowania i sortowania, a także pakowanie i konfekcjonowanie to jedynie kilka przykładów.
Ma to następujące konsekwencje dla użytkowników w przetwórstwie żywności: Oprócz ogólnobranżowych wymagań dotyczących wytwarzania gazów procesowych, takich jak czystość powietrza, należy wziąć pod uwagę także inne kryteria. Należy zastosować odpowiednie środki techniczne, aby zapobiec niepożądanym interakcjom pomiędzy powietrzem procesowym a materiałem. Przykładowo, niezwykle ważne jest bezpieczne wykluczenie zanieczyszczeń materiałami pomocniczymi z wytwarzania powietrza procesowego. Praca bezolejowa, certyfikowana zgodnie z normą ISO 8573-1, klasa 0, staje się warunkiem wstępnym stosowania dmuchaw, sprężarek i akcesoriów. Towary transportowane mogą zostać uszkodzone nawet przez nadmierne ciepło wytwarzane przez powietrze procesowe. Ponadto wilgoć zawarta w powietrzu będącym nośnikiem ciepła jest problemem o potencjalnie równie poważnych konsekwencjach. Jeśli para wodna zawarta w powietrzu procesowym skropli się, może to nie tylko pogorszyć jakość produktu, ale także stać się krytyczne dla całego procesu produkcyjnego. Instalacje o bardzo wrażliwych zastosowaniach charakteryzują się tym, że wytwarzanie powietrza procesowego za pomocą dmuchaw i sprężarek oraz jego późniejsza obróbka poprzez filtrowanie, osuszanie i chłodzenie tworzą skoordynowany obieg. W szczególności osuszanie powietrza procesowego stanowi wyzwanie techniczne, któremu z przyjemnością stawimy czoła.
Wyzwanie związane z wilgotnością powietrza procesowego
W przypadku procesów transportu pneumatycznego wilgoć w powietrzu procesowym może powodować kilka typów problemów, ponieważ powietrze procesowe zwykle ma bezpośredni kontakt z produktem. W przetwórstwie spożywczym przetwarzane są również produkty higroskopijne, takie jak cukier, kakao, skrobia czy przyprawy. Wchłonięta przez nie wilgoć sprzyja rozwojowi bakterii, które mogą być przyczyną potencjalnego zniszczenia surowców w zależności od okresu przechowywania. Ponadto materiał na krawędziach silosów może się zbrylać. A na dodatek wilgotność bardzo utrudnia transport. Wilgotny materiał masowy charakteryzuje się mniejszym natężeniem przepływu i z tego względu ma tendencję do zatykania rur doprowadzających. Może to prowadzić do przestojów w produkcji lub w najlepszym razie opóźnień, na przykład w przypadku zablokowania rur. Nagromadzenie produktu na podzespołach systemu również utrudnia przetwarzanie. Ma to bezpośrednie odzwierciedlenie w rosnących kosztach produkcji dla użytkownika.
Jako szybkie rozwiązanie w przypadku materiałów transportowych, które łatwo się sklejają, można wykorzystać urządzenia mechaniczne. Należą do nich na przykład młoteczki lub płyty wibracyjne, które umożliwiają luzowanie lub zrzut materiału sypkiego. Jednakże te środki często przywracają pracę jedynie tymczasowo. Negatywne skutki dla produktu końcowego – wynikające z absorpcji wilgoci podczas przechowywania, transportu i przetwarzania – pozostają. Do osuszania żywności stosuje się pojemniki wentylowane i suszarki bębnowe. Podstawowa zasada często opiera się na dostarczaniu powietrza suszącego do materiałów, aby usunąć wilgoć z materiału sypkiego. Po ostygnięciu powietrza powstaje kondensat, który jest odprowadzany z procesu w sposób ukierunkowany. Jeśli proces ten odbywa się w układzie zamkniętym, można odzyskać dużą część ciepła generowanego automatycznie podczas sprężania powietrza procesowego. Urządzenia do osuszania powietrza technologicznego przed lub za dmuchawą lub sprężarką są skutecznym rozwiązaniem, możliwym do zastosowania już w momencie przedostania się wilgoci podczas transportu pneumatycznego. Mogą one zmniejszać wilgotność zgodnie z wymaganiami procesów użytkownika lub obniżać punkt rosy. Istotne jest, aby maszyny pracowały elastycznie, gdyż wilgotność powietrza atmosferycznego zmienia się zarówno w ciągu dnia, jak i w zależności od pory roku.
Szczegóły osuszania powietrza procesowego
Osuszacze powietrza procesowego regulują wilgotność względną i punkt rosy sprężonego medium. Trochę dodatkowych informacji: Zdolność powietrza do wchłonięcia określonej ilości pary wodnej zależy od jego temperatury i ciśnienia. Wilgotność względna powietrza wskazuje, poprzez odniesienie do maksymalnej zdolności, w jakim stopniu powietrze jest nasycone parą wodną. Jeśli temperatura powietrza spadnie, a zawartość wody w powietrzu pozostanie stała, wilgotność względna wzrośnie. Gdy temperatura osiągnie punkt rosy, wilgotność względna wyniesie 100%. Dalsze obniżenie temperatury może spowodować kondensację pary wodnej. Celem osuszania powietrza procesowego jest obniżenie punktu rosy i wilgotności względnej powietrza.
Instalacje do osuszania powietrza procesowego
Od poziomu 65% wilgotności względnej istnieje zwiększone ryzyko, że powietrze procesowe spowoduje powstawanie pleśni w materiale sypkim. W takich przypadkach należy zastosować osuszanie. Najlepiej zrobić to już przy akceptacji materiałów. Powietrze procesowe, które zostało już osuszone, kieruje materiał sypki do magazynu bez wprowadzania do niego wilgoci. W silosie lub pomieszczeniu magazynowym osuszone powietrze zapobiega zbrylaniu się surowca.
Osuszacze kondensacyjne są wystarczające do zastosowań o mniej surowych wymaganiach dotyczących wilgotności powietrza procesowego. Tutaj para wodna zawarta w powietrzu skrapla się na kratkach wentylacyjnych lub wymiennikach ciepła.
Za pomocą osuszacza kondensacyjnego nie można jednak osiągnąć wilgotności względnej poniżej 50% w temperaturze otoczenia lub punktu rosy poniżej 10°C. Zastosowania powietrza procesowego do transportu wrażliwych substancji higroskopijnych występujących w przemyśle farmaceutycznym są możliwe tylko wtedy, gdy stosowane jest suszenie sorpcyjne lub ziębnicze.
Proces osuszania powietrza procesowego z wykorzystaniem sorpcji wymaga jak najniższej temperatury powietrza. Proces opiera się na działaniu sorbentu, który usuwa wodę z powietrza. Powietrze procesowe po sprężeniu przechodzi przez chłodnicę wstępną, która obniża temperaturę powietrza do zadanego niższego poziomu. Następnie powietrze procesowe przepływa przez stale obracający się wirnik pokryty higroskopijnym sorbentem. Wiąże on parę wodną, dzięki czemu wypływające medium ma niższą zawartość wilgoci. Jednak bez regeneracji sorbentu wirnik z czasem stałby się przepuszczalny dla pary wodnej. Dlatego też inny strumień powietrza uwalnia cząsteczki wody zgromadzone na wirniku. Ma on temperaturę do 130°C, ale znacznie mniejszy przepływ objętościowy.
Efektywność energetyczna przy osuszaniu powietrza procesowego
W projektowaniu procesów sorpcyjnych do osuszania powietrza procesowego szczególnie ważną rolę odgrywa efektywność energetyczna. Dotyczy to przede wszystkim regeneracji, do której wymagane są wysokie temperatury. Energia cieplna dostarczana jest przez grzejniki elektryczne lub palniki gazowe. Aby w jak największym stopniu obniżyć straty energii, podczas osuszania powietrza procesowego nowoczesne zakłady wykorzystują ciepłe powietrze wylotowe do wstępnego podgrzewania nowo dostarczonego powietrza sorpcyjnego. Zasady projektowania podzespołów urządzeń osuszających są takie same jak w przypadku dmuchaw czy sprężarek. Muszą być dobrane odpowiednio do wymaganej wydajności systemu, z nastawieniem na minimalizowanie wewnętrznych strat ciśnienia poprzez optymalny przepływ powietrza. W przeciwnym razie trzeba je będzie skompensować zwiększonym wydatkiem energii. Podczas osuszania szczególnie ważne jest, aby wirnik nie emitował do powietrza żadnego sorbentu, który mógłby negatywnie wpłynąć na czystość powietrza.
Dopływ powietrza decydujący o wydajności
Wytwarzanie i osuszanie powietrza procesowego wiąże się z dużym zużyciem energii. Nie jest to jednak jedyny czynnik decydujący o wydajności operacyjnej systemu transportu pneumatycznego. Prawdą jest, że optymalne konfiguracje systemu umożliwiają znaczny wzrost wydajności dzięki starannemu doborowi komponentów i dobrze przemyślanemu przebiegowi rurociągów. Równie ważne jest jednak unikanie strat energii i w tym zakresie kluczową rolę odgrywają systemy odzyskiwania ciepła. Umożliwiają one wykorzystanie ciepła odpadowego z procesów – które jest generowane zawsze – do dalszych procesów, wpływając tym samym pozytywnie na zrównoważony rozwój działalności.
Najłatwiej to osiągnąć dysponując skutecznymi ogólnymi koncepcjami wydajności. Dlatego firma AERZEN oferuje nie tylko szeroką gamę produktów i usług w zakresie wytwarzania powietrza procesowego. Eksperci ds. zastosowań pracują również nad optymalną integracją własnych komponentów ze złożonymi obiegami powietrza procesowego.
Zintegrowane planowanie jest kluczem do sukcesu
Właściwa konstrukcja dmuchawy i sprężarki może znacznie obniżyć zapotrzebowanie instalacji na energię niezbędną do dostarczania powietrza procesowego. Nieodpowiednie komponenty lub nieprawidłowe ustawienia nie tylko prowadzą do większego zużycia energii, ale w dłuższej perspektywie także znacznie podnoszą koszty produkcji ze względu na awarie i zużycie. Firma AERZEN oferuje trzy serie produktów: dmuchawy wyporowe (Delta Blower), sprężarki rotacyjne lobowe (Delta Hybrid) i sprężarki śrubowe (Delta Screw), stanowiące rozwiązania dla szerokiego zakresu zastosowań. Obejmują one kompaktowe agregaty do zastosowań mobilnych w silosach samowyładowczych, a także stacjonarne instalacje do rozładunku materiałów sypkich ze statków transportowych. Ponadto istnieje modułowy system dużych dmuchaw Alpha Blower, który przy maksymalnym przepływie objętościowym 77 000 m3/h może niezawodnie zaopatrywać w powietrze procesowe duże zakłady spożywcze. Wszystkie technologie działają bezolejowo i dzięki zgodności z ATEX nadają się do stosowania w strefach zagrożonych wybuchem.
Solutions for the treatment of process air
Cząsteczki brudu lub kurzu, a także zbyt wysoka temperatura i wilgotność powietrza pogarszają jakość produktu. Po stronie tłocznej agregatów zamontowano dodatkowe komponenty, które przejmują obróbkę powietrza:
- Filtr powietrza procesowego
- Chłodnica końcowa
- Osuszacz
W swoim programie akcesoriów firma AERZEN dostarcza kompletne, możliwe do podłączenia elementy filtracyjne o klasach separacji od F7 do H13. Można je także zamontować w instalacji przed osuszaczem powietrza procesowego. Dostosowane do warunków powietrza otoczenia filtry usuwają z powietrza kurz i zabrudzenia, tworząc atmosferę wolną od zanieczyszczeń stałych. Podczas sprężania mogą występować temperatury do 280°C. Tak gorące powietrze może uszkodzić materiał sypki i podzespoły systemu, dlatego jest poddawane kondycjonowaniu przez chłodnice umieszczone przed osuszaczami. Dzięki własnemu oprogramowaniu firma AERZEN dobiera chłodnice końcowe ze swojego programu dostaw i weryfikuje wybór poprzez symulację danych eksploatacyjnych. Chłodnice są dostępne w wersjach powietrze-powietrze lub woda-powietrze. Dzięki specjalnym lakierom, specjalnym silnikom, separatorom kondensatu i inteligentnemu sterowaniu możliwe są elastyczne opcje adaptacji w celu spełnienia niestandardowych wymagań.
