Przemysłowa produkcja żywności byłaby prawie niemożliwa bez wykorzystania powietrza procesowego do obsługi lub przetwarzania surowców, produktów wstępnych i produktów końcowych. Ponadto sprężone powietrze odgrywa ważną rolę w wielu innych zastosowaniach procesowych. Załadunek i rozładunek urządzeń transportowych i magazynów, procesy spulchniania i sortowania, a także pakowanie to tylko kilka przykładów.
Ma to następujące implikacje dla użytkowników w przetwórstwie spożywczym: oprócz wymagań międzybranżowych dotyczących generowania gazów procesowych, takich jak czystość powietrza, należy wziąć pod uwagę inne kryteria. Należy podjąć odpowiednie środki techniczne, aby zapobiec niepożądanym interakcjom między powietrzem procesowym a materiałem. Dla przykładu, niezwykle ważne jest bezpieczne wykluczenie zanieczyszczenia materiałami pomocniczymi z wytwarzania powietrza procesowego. Bezolejowa praca, certyfikowana zgodnie z 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 w powietrzu używanym jako medium transportowe stanowi problem o równie poważnych konsekwencjach. Jeśli para wodna zawarta w powietrzu procesowym skrapla się, może nie tylko pogorszyć jakość produktu, ale także stać się krytyczna dla całego procesu produkcyjnego. Instalacje o bardzo wrażliwych zastosowaniach charakteryzują się tym, że wytwarzanie powietrza procesowego za pomocą dmuchaw i sprężarek oraz późniejsze oczyszczanie za pomocą filtrowania, suszenia i chłodzenia tworzą skoordynowany obieg. W szczególności osuszanie powietrza procesowego stanowi techniczne wyzwanie, któremu chętnie sprostamy.
W przypadku procesów transportu pneumatycznego wilgoć w powietrzu procesowym może prowadzić do problemów na kilka sposobów, ponieważ powietrze procesowe ma zwykle bezpośredni kontakt z produktem. W przetwórstwie spożywczym przetwarzane są również produkty higroskopijne, takie jak cukier, kakao, skrobia czy przyprawy. Jeśli wchłaniają one wilgoć, sprzyja to rozwojowi bakterii, potencjalnie prowadząc do straty surowców w zależności od okresu przechowywania. Ponadto materiał może twardnieć na krawędziach silosów. Wilgotność dodatkowo krytycznie utrudnia obsługę. Wilgotny materiał masowy ma mniejsze natężenie przepływu i dlatego ma tendencję do zatykania rur transportowych. Może to prowadzić do przestojów w produkcji lub przynajmniej opóźnień, na przykład w przypadku zablokowania rur. Nagromadzenie produktu na częściach systemu również utrudnia obróbkę. Przekłada się to bezpośrednio na rosnące koszty produkcji dla użytkownika.
Urządzenia mechaniczne mogą służyć jako krótkoterminowe lekarstwo na materiał transportowy, który łatwo się skleja. Należą do nich na przykład młoty lub płyty wibracyjne, które umożliwiają rozluźnienie lub ściekanie materiału sypkiego. Jednak środki te często przywracają obsługę tylko tymczasowo. Negatywne konsekwencje dla produktu końcowego, wynikające z wchłaniania wilgoci podczas przechowywania, transportu i przetwarzania, pozostają. Do suszenia żywności służą kontenery wentylowane oraz suszarki bębnowe. Podstawowa zasada często polega na doprowadzaniu powietrza suszącego do materiałów, usuwając wilgoć z materiału sypkiego. Po schłodzeniu powietrza powstaje kondensat, który jest odprowadzany z procesu w sposób celowy. Jeśli proces ten odbywa się w systemie zamkniętym, można odzyskać większość ciepła, które jest automatycznie wytwarzane podczas sprężania powietrza procesowego. Urządzenia do powietrza procesowego, które osuszają powietrze przed lub za dmuchawą lub sprężarką, są skutecznym rozwiązaniem już od momentu 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, ponieważ zawartość wilgoci w powietrzu atmosferycznym zmienia się zarówno w ciągu dnia, jak iw różnych porach roku.
Osuszacze powietrza procesowego regulują wilgotność względną i punkt rosy sprężonego medium. Oto kilka faktów: zdolność powietrza do pochłaniania określonej ilości pary wodnej zależy od temperatury i ciśnienia powietrza. Na podstawie tej maksymalnej pojemności wilgotność względna wskazuje, w jakim stopniu powietrze jest nasycone parą wodną. Jeśli temperatura powietrza spada, podczas gdy zawartość wody w powietrzu pozostaje stabilna, wilgotność względna z kolei wzrasta. Gdy temperatura osiągnie punkt rosy, wilgotność względna wynosi 100%. Każde dalsze obniżenie temperatury może spowodować skraplanie się pary wodnej. Niski punkt rosy i niska wilgotność względna są celem osuszania powietrza procesowego.
Od wilgotności względnej 65% istnieje zwiększone ryzyko, że powietrze procesowe spowoduje powstawanie pleśni w materiale sypkim. Następnie należy użyć suszarni. Najlepiej zrobić to już na odbiorze materiału. Oczyszczone powietrze, które zostało już wysuszone, wprowadza materiał sypki do magazynu bez wnikania wilgoci. W silosie lub pomieszczeniu magazynowym osuszone powietrze zapobiega zapychaniu się surowca.
Osuszacze kondensacyjne są wystarczające do zastosowań o mniej wymagających wymaganiach dotyczących wilgotności powietrza procesowego. Tutaj para wodna zawarta w powietrzu skrapla się na chłodnicach lub wymiennikach ciepła.
Wilgotności względnej poniżej 50% w temperaturze otoczenia lub punktu rosy poniżej 10°C nie można osiągnąć za pomocą suszarki kondensacyjnej. Zastosowania powietrza procesowego do transportu wrażliwych substancji higroskopijnych, spotykane w przemyśle farmaceutycznym, są możliwe tylko wtedy, gdy materiał jest używany do suszenia sorpcyjnego lub chłodniczego.
Proces osuszania powietrza procesowego metodą sorpcji wymaga jak najniższej temperatury powietrza. Proces opiera się na sorbencie, który usuwa wodę z powietrza. Po sprężeniu powietrze procesowe przechodzi przez chłodnicę wstępną, która obniża temperaturę powietrza do niższego ustawionego poziomu. Teraz powietrze procesowe przepływa przez stale obracający się wirnik, który jest pokryty higroskopijnym sorbentem. Wiąże to parę wodną, dzięki czemu wypływające medium ma niższą wilgotność. Jednak bez regeneracji sorbentu wirnik z czasem stałby się przepuszczalny dla pary wodnej. Dlatego kolejny strumień powietrza uwalnia cząsteczki wody zmagazynowane w rotorze. Ma temperaturę do 130°C, ale przy znacznie mniejszym przepływie objętościowym.
Efektywność energetyczna odgrywa szczególnie ważną rolę w projektowaniu procesów sorpcyjnych osuszania powietrza procesowego. Dotyczy to przede wszystkim regeneracji, do której wymagane są wysokie temperatury. Energię cieplną dostarczają grzejniki elektryczne lub palniki gazowe. Aby maksymalnie obniżyć straty energii, nowoczesne instalacje wykorzystują ciepłe powietrze wywiewane do wstępnego podgrzania nowo dostarczonego powietrza sorpcyjnego podczas suszenia powietrza procesowego. Zasady projektowania elementów osuszających są takie same jak w przypadku dmuchaw lub sprężarek. Muszą być zwymiarowane zgodnie z wymaganą wydajnością systemu, dążąc do zminimalizowania wewnętrznych strat ciśnienia poprzez optymalny przepływ powietrza. W przeciwnym razie należy je zrekompensować zwiększonym wydatkiem energetycznym. W szczególności podczas suszenia ważne jest, aby wirnik nie emitował do powietrza żadnego sorbentu, co może zagrażać czystości.
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 optymalna konfiguracja systemu umożliwia znaczny wzrost wydajności dzięki starannemu doborowi komponentów i dobrze przemyślanemu prowadzeniu rurociągów. Równie ważne jest jednak unikanie strat energii, a na przykład systemy odzysku ciepła mają do odegrania kluczową rolę. Mogą sprawić, że ciepło odpadowe z procesów – które jest zawsze generowane – będzie dostępne do dalszego wykorzystania, zwiększając trwałość operacyjną.
Najlepszymi warunkami wstępnymi do osiągnięcia tego celu są wydajne koncepcje ogólne. Dlatego AERZEN oferuje nie tylko szeroką gamę produktów i usług w zakresie wytwarzania powietrza procesowego. Specjaliści ds. aplikacji pracują również nad optymalną integracją własnych komponentów w złożone obiegi powietrza procesowego.
Właściwa konstrukcja dmuchawy i sprężarki może znacznie obniżyć zapotrzebowanie na energię instalacji powietrza procesowego. Nieodpowiednie komponenty lub nieprawidłowe nastawy prowadzą nie tylko do większego zużycia energii, ale także znacznie podnoszą koszty produkcji w dłuższej perspektywie z powodu awarii i zużycia. AERZEN oferuje trzy serie produktów: dmuchawy wyporowe (Delta Blower), sprężarki rotacyjne (Delta Hybrid) i sprężarki śrubowe (Delta Screw) do szerokiego zakresu zastosowań. Obejmują one zarówno kompaktowe zespoły do użytku mobilnego na samo rozładowujących się silosach, jak i 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 duże zakłady spożywcze w powietrze procesowe. Wszystkie technologie działają bezolejowo i dzięki zgodności z ATEX nadają się do użytku w przestrzeniach zagrożonych wybuchem.
Cząsteczki brudu lub kurzu, a także zbyt wysoka temperatura i wilgotność powietrza pogarszają jakość produktu. Po stronie tłocznej agregatów dodatkowe elementy zapewniają uzdatnianie powietrza:
W swoim asortymencie akcesoriów AERZEN oferuje kompletne, możliwe do podłączenia elementy filtracyjne o klasach separacji od F7 do H13. Można je również zamontować w instalacji przed osuszaniem powietrza procesowego. Dostosowane do warunków powietrza otoczenia filtry usuwają kurz i brud z powietrza, tworząc atmosferę wolną od cząstek stałych. Podczas sprężania mogą wystąpić temperatury do 280°C. Takie gorące powietrze może uszkodzić materiał sypki i części systemu, dlatego kondycjonowaniem zajmują się chłodnice umieszczone przed suszarkami. Wspierany przez autorskie oprogramowanie, AERZEN wybiera chłodnice końcowe ze swojego programu dostaw i weryfikuje wybór, symulując dane operacyjne. Komponenty są dostępne w wersjach powietrze-powietrze lub woda-powietrze. Dzięki specjalnym lakierom, specjalnym silnikom, separatorom kondensatu i inteligentnemu sterowaniu dostępne są elastyczne opcje adaptacji do indywidualnych wymagań.
PAGES ON THE SUBJECT OF PNEUMATIC CONVEYING IN THE FOOD INDUSTRY:Food processing | Food processing services | Safe and clean processes in food processing | Case studies
