У цьому практичному прикладі розробка ефективної технології очищення силосного сховища для борошна включала застосування різних наявних програм та методів для очищення, щоб забезпечити оптимізований рівень чистоти.
Сьогодні в світі проживає близько 7 мільярдів людей, а до 2050 року очікується, що їх кількість збільшиться до 9 мільярдів. Близько 50% людей, які будуть населяти нашу планету в 2050 році, вже народилися. Це стало можливим завдяки сучасним технологіям виробництва, які допомагають людям вести більш якісний і здоровий спосіб життя. Зокрема, розвиток технологій харчової промисловості внесло значний внесок в підвищення якості, функціональності і безпеки продуктів харчування.
Незважаючи на те, що такі значні технологічні досягнення відкривають величезні можливості, вони також створюють серйозні труднощі. Для задоволення потреб швидко зростаючого населення планети необхідно ефективне і рентабельне виробництво продуктів харчування, якість яких забезпечується новими технологіями обробки. Проте, ефективність і рентабельність виробництва не можуть бути підвищені за рахунок невиконання строгих вимог до чистоти і безпеки виробництва продуктів харчування. Забезпечення виконання всіх цих вимог можливо при наявності дуже докладного і всеосяжного процесу. Тому системні експертні знання інженерів про процес сьогодні повинні відповідати вимогам переробної галузі, щоб гарантувати, що продукти харчування виробляються з високим рівнем ефективності, дотримання санітарних норм і вимог безпеки.
Оптимізація процесів очищення на переробному підприємстві є важливим способом досягнення цих цілей. Наприклад, інженери компанії GEA працювали в тісній співпраці з відомим виробником хлібобулочних виробів, щоб знайти ефективні рішення проблеми очищення силосних сховищ для борошна.
Силосну сховище для борошна: Проблема очищення
Хлібобулочні вироби виготовляються з дотриманням найвищих стандартів якості і відповідно до численних екологічними і економічними вимогами. Санітарні вимоги для переробного підприємства роблять обов'язковим очищення всіх систем і компонентів обладнання, що використовуються для даного типу виробництва, до повного усунення всіх залишків. Для таких циклічно повторюваних процесів виробництва співробітники відділу якості клієнта шукали сучасну систему очищення для внутрішнього очищення своїх силосних сховищ для борошна.
Циліндричні силосні сховища, приблизно 3,5 м в діаметрі і 33 м у висоту, які були представлені інженерам для оцінки та рекомендацій по очищенню, не мають ніяких внутрішніх елементів конструкції. Стіни силосного сховища виконані з неізольованого алюмінію; на кожній стіні є конусоподібний випуск і плоска кришка силосного сховища з ексцентричним люком. Циліндричні накопичувачі, розташовані зовні, поруч з виробничим будівлею, об'єднані в силосну сховище.
Борошно висипається з силосного сховища на гвинтовий конвеєр, а для подальшого транспортування по ходу руху використовується стиснене повітря. Виробництво здійснюється цілодобово без вихідних. Відповідно, кожне силосну сховище періодично повністю заповнюється борошном, а потім безперервно або час від часу спустошується, в залежності від вимог до процесу. В результаті, внутрішня поверхня резервуара забруднюється залишками відкладень продуктів.
Ці забруднення накопичуються в різних місцях і на різних рівнях. Зокрема, грудки борошна утворюються на різній висоті на стіні силосного сховища і після підвищення рівня до певної точки безконтрольно падають вниз і викликають періодичні закупорки з наступною зупинкою конвеєра, по якому транспортується борошно, і всього виробництва. Це призводить до дорогого простою виробництва, необхідного для усунення проблеми. Тип, щільність, а також здатність забруднюючих компонентів до прилипання значною мірою залежать від якості борошна, її сипучості відповідно до пропускною спроможністю, вологості повітря в силосному сховище постачальника при перевезенні і в самому силосному сховище, а також сезонних коливань температури та інших параметрів.
Раніше процес очищення виглядав так: наймані робітники / промислові альпіністи з ручним підйомним устаткуванням і під контролем інспектора з безпеки входили в силосну сховище для очищення. Залишки борошна, починаючи від легкої пилу і закінчуючи важко піддаються покритими корками або липкими залишками, віддалялися за допомогою щіток для невеликого забруднення або за допомогою лопаток і скребків в разі складно видаляються залишків. Основним недоліком цього рішення є не тільки значний рівень розумового і фізичного напруження для працівників, для яких необхідно забезпечити повітря для дихання, але і те, що чистка займала кілька годин або навіть цілий день.
Крім того, ефективність очищення і результати залежали від конкретних працівників і не могли бути відтворені. Через ексцентричного розташування люка розміщення засобів індивідуального захисту і піднімального устаткування для співробітників, які здійснюють очистку, було складним і займало багато часу. Щоб максимально знизити витрачений час і зусилля, описані вище, і вирішити існуючі проблеми, компанія знайшла більш досконалий процес очищення, заснований на використанні води і забезпечує відтворювані результати. Важливою умовою було беззастережне дотримання всіх вимог клієнта щодо правил харчової гігієни.
Рентабельність, скорочення часу очищення, витрат на чистячі матеріали, інструменти та допоміжні матеріали, а також ресурсосбалансірованность системи були найважливішими аспектами для виробника хлібобулочних виробів. Під час відвідування об'єкту були записані всі вимоги, технічні деталі і умови об'єкта. Ці початкові інженерні чинники були перероблені в концепцію системи очищення, яка потім пройшла практичне випробування (наприклад, базовий інжиніринг).
Ключовим початковим етапом під час підготовки було роз'яснення основного підходу, зокрема, який метод очищення буде використовуватися: під низьким, середнім або високим тиском.
Була проведена оцінка наступних методів:
- Очищення під низьким тиском заснована на дії хімічного складу засобу для чищення агента, температури і об'ємної витрати миючого засобу і відповідної швидкості очищення. Це ідеальна область застосування для статичних миючих головок і роторних форсунок.
- Очищення під середнім тиском заснована на дії хімічного складу засобу для чищення агента, температури і зниженому об'ємної витрати миючого засобу при підвищенні тиску очищення і відповідної швидкості очищення. Це ідеальна область застосування для статичних поворотних розпилювачів і роторних форсунок.
- Очищення під високим тиском заснована на ефекті механічного очищення, який досягається за рахунок сильної прямонаправленное струминного очищення. Це звичайна область застосування для орбітальних очисних насадок.
На наступному етапі були вибрані відповідні для обраного методу очищення схеми розпилення і очищення з наступних систем розпилення відповідно до типу забруднення:
Статичні очисні насадки для очищення цистерн, резервуарів та контейнерів, таких як резервуари для зберігання і резервуари для циркуляційної промивки, спроектовані для роботи під низьким тиском. Статичні миючі головки розпилюють засіб для чищення на поверхню, яку потрібно очистити. Очищення здійснюється за рахунок промивання або потоку води на стіні резервуара. Додавання відповідних чистячих агентів дозволяє підвищити ефект очищення і скоротити її час. Витрата становить від 2,4 до 42 м3 / год, при різниці тисків 1 бар. Діаметр очищення: 0,8 - 8,0 м.
Роторні форсунки використовуються для очищення резервуарів, цистерн та контейнерів з важко піддаються покритими корками залишками продукту (наприклад, більш об'ємні резервуари для зберігання, бродильні чани, резервуари з пристроями для перемішування). Ці очисні пристрої спроектовані для роботи під низьким тиском. Механізм контролю потоку генерує веерообразную струмінь, яка повільно обертається в одній площині, забезпечуючи змочування всієї поверхні. Витрата становить від 7,1 до 28 м3 / год при тиску подачі від 2,3 до 4,3 бар. Діаметр очищення становить від 2 до 10 м. В залежності від матеріалу, можливі робочі температури в діапазоні від 80 ° C до 100 ° C.
Орбітальні очисні насадки для очищення резервуарів, цистерн та контейнерів, для яких потрібна спеціальна механічна обробка внутрішньої поверхні за допомогою посиленої струменя (наприклад, автомобільні цистерни, резервуари і чани з продуктом). Спроектовані для роботи під низьким, середнім або високим тиском. Механізм контролю потоку генерує високоінтенсивні струмінь для очищення, яка обертається в двох площинах. Ідеальна геометрія струменя забезпечується соплами зі спеціальною циліндричної струменем і конічною передачею, яка регулює щільну орбітальну схему очищення, що охоплює всю поверхню, яку потрібно очистити. Витрата становить від 1,8 до 27 м3 / год при тиску подачі від 4,5 до 80 бар. Діаметр очищення: 2 - 14 м.
Коли інженерні фактори для обраного методу були узгоджені з вимогами клієнта, відносно недорогі статичні миючі головки були виключені з самого початку через ступеня забруднення, яка іноді може бути дуже високою. Роторні струменеві форсунки могли б впоратися з верхньою частиною силосного сховища, але було б неможливо реалізувати оптимальний рівень очистки у дна 33-метрового силосного сховища. Щоб уникнути додаткових вкладень для установки насосів з боку клієнта, було прийнято рішення не використовувати методи очищення під середнім і високим тиском.
З урахуванням умов об'єкта, типу забруднення і геометричної форми силосного сховища був обраний метод низького тиску для оптимізованої очищення з використанням холодної води, який, як правило, вимагає подачі насоса 8-9 бар. Так як на куполі силосного сховища були відсутні зовнішні комунікації, для випробувань був обраний турбінний агрегат для очищення. З метою економії витрат в процесі очищення не використовувалися засоби для чищення хімікати і теплова підтримка.
З огляду на, що висота установки перевищує 33 метри, була обрана орбітальна насадка з чотирма соплами по 7 мм кожна, яка скидає приблизно 12 м3 / год промивної води під робочим тиском насадки приблизно 5 бар. Інженери очікували коротку тривалість циклу очищення при першій оцінці результатів очищення, тому було прийнято рішення скидати промивальну воду в систему стічних вод об'єкта.
Для тестування обраної орбітальної насадки в зазначених умовах насадка була приєднана за допомогою напірного шланга до відцентрового насоса, розташованого на дні силосного сховища і потім введена внецентренно в силосну сховище і розміщена на глибині занурення 2500 мм і на відстані від стіни в 500 мм.
Після розміщення насадки було розпочато процес очищення, який ретельно контролювався. Після зупинки процесу через три хвилини велика частина прилипли, навіть критичних, залишків вже була видалена з тієї поверхні силосного сховища, яка була охоплена інтенсивними очисними струменями. Такий результат очищення, досягнутий за все через кілька хвилин, підтвердив, що був вибраний вірний шлях. Після чистки протягом 15 хвилин все забруднення, особливо важко піддаються покриті корками залишки борошна, було видалено. Незважаючи на ексцентричне положення очищає насадки, вона працювала без будь-яких коливальних рухів в силосному сховище, в той же час генеруючи схему струменів, що охоплює всю поверхню силосного сховища, навіть у найглибших зонах.
Після завершення водної очищення силосного сховища потрібно розглянути варіанти сушіння, так як це невід'ємний етап з точки зору організації процесу.
У зв'язку з ідеальними сезонними умовами для описаного процесу очищення і розташуванням силосного сховищ поза приміщеннями було прийнято рішення видаляти залишки вологи конвекцією. Прямі сонячні промені на поверхні силосного сховища забезпечували достатню сушку з технічної та економічної точки зору. Для швидкого випаровування води, що залишилася були відкриті верхній люк і з'єднувальний роз'єм в нижній частині вихідного конуса силосного сховища, щоб забезпечити оптимальне провітрювання і стік вологи.
У схожих областях застосування, де немає можливості проводити сушку силосного сховища за допомогою сонячного випромінювання, додатковим рішенням може стати використання гарячої води в якості засобу очищення. Гаряча вода нагріває силосну сховище під час очищення, а після неї висихає на внутрішній поверхні силосного сховища шляхом конвекції.
Якщо гаряча вода не може бути використана для очищення, іншим можливим рішенням для надійної сушки контактних поверхонь силосного сховища є продув резервуара фільтрованим гарячим повітрям через отвори зверху і на дні. Необхідно приділяти увагу вибору достатньої швидкості подачі повітря.
Для досягнення результату очищення було використано приблизно 3000 літрів води, яка потім була скинута в систему збору та відведення стічних вод підприємства разом з віддаленої борошном.