Адсорбционные роторные осушители в пищевой отрасли

Меняется время, темп и стиль жизни, а вместе с ними — требования потребителей, и в первую очередь, к продуктам питания. Чтобы отвечать запросам клиентов, пищевая промышленность привлекает все более и более сложные технологии, развиваясь вместе со вкусами потребителей.

В конкурентной борьбе каждое предприятие стремится к тому, чтобы его продукция обладала наилучшими характеристиками, как качественными, так и ценовыми, поэтому ищет пути оптимизации производства. Одним из таких путей можно считать применение адсорбционных осушителей воздуха в пищевой промышленности, позволяющее производителю значительно снизить затраты и повысить качество продукции. Не будем забывать, что зачастую нанести вред конечному продукту может избыточная влажность или любая неконтролируемая сырость при производстве, обработке, упаковке или хранении продукции. Необходимость регулирования влажности воздуха обусловлена следующими причинами:

— комкование/слипание гигроскопичных продуктов;
— санитарно-гигиенические требования в связи с риском роста плесени и бактерий на продукте, в производственном цехе;
— риск конденсатообразования на продукте, а также на различных поверхностях производственного помещения;
— необходимость сушки продуктов;
— нежелательность образования инея, льда, снеговой шубы в морозильных камерах;
— риск коррозии металлических частей помещений и оборудования;
— риск сбоев электрических/электронных систем, вызванных влажностью.

Решить вышеперечисленные проблемы можно с помощью осушителей воздуха. Область применения осушителей воздуха в пищевой промышленности довольно велика: дражирование, сушильные камеры, скороморозильные аппараты, охлаждающие тоннели, сушка в кипящем (псевдоожиженном) слое, распылительная сушка, кондиционирование помещений и другие. Также осушители используются при хранении в силосах и пневмотранспортировке гигроскопичных материалов, при охлаждении, заморозке и сушке продукции, для защиты от влаги при упаковке и хранении на складах.

Осушитель воздуха роторный
Осушитель воздуха предотвращает комкование/слипание сахара в силосе
Относительная влажность воздуха относится к числу факторов, оказывающих существенное влияние на работу сложного технологического оборудования и, в конечном счете, на качество готовой продукции. Системы контроля влажности позволяют уменьшить затраты на обслуживание оборудования и сократить время его простоев, устранить зависимость качества продукции от сезонных факторов и условий окружающей среды, уменьшить трудоемкость и продолжительность технологических процессов.

Сорбционные осушители воздуха способны решать большое количество проблем с контролем уровня влажности и температуры. При производстве всевозможных драже и кондитерских изделий (шоколад, конфеты, леденцы и т. п. ) обезвоживание продукции невозможно в атмосфере повышенных температур, так как это приводит к разрушению изделий. Наиболее эффективной является осушка в атмосфере холодного сухого воздуха. В отличие от осушителей конденсационного типа, не способных обеспечить точку росы ниже 5°С, сорбционные осушители не имеют ограничения по глубине осушки воздуха, что позволяет существенно улучшить дражировочный процесс.

Кондитерские изделия, такие как карамель, часто содержат частички сахара и сорбитола, которые вместе очень гигроскопичны. При повышенной влажности такие продукты могут впитывать влагу и становятся липкими, что в свою очередь может привезти к поломке упаковочного оборудования и повреждению упаковочного материала, замедляя технологический процесс и создавая санитарные проблемы. Производство конфет с покрытием, таких как жевательные в оболочке или орешки покрытые шоколадом, выигрывает при использовании потока воздуха для ускорения просушки. В случае с шоколадными изделиями, высокие температуры могут спровоцировать таяние или деформацию изделий. При производстве жевательных конфет использование обдува сухим воздухом усиливает глянцевость покрытия и продукт становиться менее слипаемым в процессе приготовления. Высокая гигроскопичность натуральных ингредиентов делает липкими, жидкими (текучими) или заплесневелыми большинство кондитерских изделий, при повышенной влажности в помещении.

Контроль влажности требуется не только при производстве, глазуровке и упаковке шоколадной продукции, но также и при хранении в прохладном, сухом помещении. Поскольку шоколад часто становится «старым» и прогорклым, теряет цвет, аромат и вкус при неправильном хранении. Большое количество шоколада также портится из-за роста грибка, плесени, приставания к обертке, ломки, крошения и попадания влаги. Эту проблему можно решить, если хранить шоколадную продукцию при уровне относительной влажности 35%, при температуре 25°C для удержания оригинального вкуса и аромата.

Влажность воздуха влияет и на срок годности кондитерских изделий. При правильном хранении конфет наиболее важны показатели температуры и уровень влажности в помещениях хранения. В таблице приведены значения рекомендуемой температуры и относительной влажности для хранения различных кондитерских изделий.

Осушитель воздуха
Таким образом, осушение воздуха при производстве кондитерских изделий предоставляет следующие преимущества:

— сокращение времени производственного цикла, снижение ненормативных остановок оборудования;
— повышение качества продукции;
— уменьшение механических повреждений продукции;
— уменьшение пылеобразований;
— оптимальные условия для производства независимо от внешних погодных условий.

Как еще один пример рассмотрим технологию производства сыра — чрезвычайно сложный биохимический процесс, который происходит под действием микрофлоры и ферментов. На каждой стадии технологического процесса производства сыра (подготовке молока к свертыванию, свертывание молока и получение сырной массы, созревание сыра) необходимо четко придерживаться установленных показателей влажности. Именно процесс созревания сыра наиболее зависит от внешних условий: температуры и относительной влажности воздуха в камере созревания. Во время созревания температура в камере должна быть не ниже 12-15°С, к концу созревания понижается до 10°С, а относительная влажность воздуха — 88-94% и снижается далее до 60-80% в зависимости от вида сыра. Уход за поверхностью сыра во время созревания проводят для поддержания поверхности в необходимом для данного вида сыра состояния, регулирования в нужном направлении микробиологических и биохимических процессов и сокращения потерь продукта. По мере появления плесени или слизи сыры моют, обсушивают и возвращают на дозревание. Правильный, рациональный уход за поверхностью сыра в процессе созревания способствует не только получению продукта хорошего качества, но и сокращению его потерь. Предупредить разрушение корки сыра и развитие на ней слизи и плесени, снизить потери массы сыра, повысить качество готового продукта и сократить затраты по уходу за сыром при созревании можно с помощью осушителей воздуха.

Осушитель воздуха сорбционный молокозавод
Поддержание заданной влажности в помещении для хранения твердых сыров на Староконстантиновском молочном заводе. Адсорбционный роторный осушитель воздуха включен в общую систему вентиляции

Осушитель воздуха промышленный
Поддержание заданной влажности в помещениях дозревания сыров. Адсорбционные осушители воздуха инсталлированы прямо в помещениях

В случаи с пивоваренным производством, проблема избыточной влажности наиболее ярко проявляется в бродильно-лагерном цехе. Водяной пар из окружающего воздуха конденсируется на холодных поверхностях танков, труб и стен. Постоянное присутствие конденсата и высокая относительная влажность представляют собой идеальные условия для роста вредных для пивоваренного производства плесени и бактерий.

Осушитель воздуха адсорбционный пивзавод
Установка осушителей воздуха в бродильно-лагерных цехах пивзаводов
Для борьбы с микроорганизмами, помещения и оборудование регулярно моются горячей водой с моющими средствами. Однако это лишь усугубляет проблему высокой влажности, поскольку в процессе мойки в помещения привносится много воды. Кроме того, высокая относительная влажность и конденсат негативно воздействуют на отделку помещений, вызывая необходимость в более частом и дорогом косметическом ремонте. Из-за повышенной влажности воздуха сушка помещений после мойки занимает много времени.

Проблемы, связанные с образованием конденсата, пытаются решить с помощью вентиляции с подогревом воздуха или без него, однако в этом случае для достижения результата поступающий воздух должен иметь очень низкую точку росы. Холодной зимой, когда влагосодержание воздуха низкое, такой способ дает результат, но в целом это довольно непредсказуемый и непрактичный подход.

Для надежного решения проблемы конденсата необходимо поддержание точки росы ниже, чем самая холодная поверхность в помещении. По мнению специалистов, оптимальный уровень относительной влажности в помещении бродильно-лагерного цеха не должен превышать 40%. Роторные сорбционные осушители воздуха способны эффективно решить эту задачу, что подтверждается успешным опытом их эксплуатации на пивоваренных заводах в разных странах мира.

В таблице приведены значения для контроля температуры и относительной влажности на различных участках пивоваренных заводов.

Осушитель воздуха
Системы осушения воздуха широко используются при упаковке пищевой продукции, а именно: упаковке сухих завтраков, крупяных продуктов, лимонных долек, карамели и леденцов, крекеров и вафель, кекса, для сухого концентрата супа, энергетической пищи, растворимого кофе, сухого молока и других сухих смесей для напитков, грибов, макаронных изделий и др.

Очень остро проблема с влагой стоит при заморозке продуктов и хранением их в морозильных камерах. Существует ряд проблем, которые вызывает избыточная влажность:

— конденсация влаги на испарителях в виде инея и снеговой шубы (снижение производительности, необходимость частых остановок для размораживания);
— частые отказы контрольно-измерительного оборудования и автоматики;
— обмерзание транспортерной ленты, вызывающее необходимость остановки конвейера;
— скользкие полы, образование тумана.

Полное предотвращение проникновения наружного воздуха в морозильные камеры невозможно, однако можно избавиться от связанных с этим фактором негативных явлений с помощью осушителей воздуха: либо осушение воздуха непосредственно в морозильной камере, либо осушение воздуха еще не проникшего в камеру (осушение тамбур-шлюза).

Осушения в морозильных камерах имеет ряд существенных преимуществ:

  • Предотвращение образования инея на испарителях (иней снижает эффективность охлаждения, что ухудшает температурный контроль в камере).
  • Уменьшение периодичности оттаивания испарителей. Оттаивание — непосредственный источник теплоты в морозильных камерах, данный процесс может вызвать повышение температуры хранимой продукции. На оттаивание обычно расходуется в 4-5 раз больше энергии, чем требуется для того, чтобы растопить лед, а энергия, которая не была израсходована на растопление льда, «уходит» в помещение камеры. После оттаивания эта теплота должна быть удалена системой охлаждения. Расход энергии на один цикл оттаивания с помощью ТЭНов для одного испарителя довольно существенен. Колебания температуры воздуха из-за оттаиваний негативно влияют на качество продукции.
  • Улучшение санитарно-гигиенических показателей. Отсутствие влаги на поверхностях камеры препятствует размножению микробов.
  • Создание благоприятных условий для работы персонала и техники: отсутствие тумана, скользких полов, беспрепятственное открывание дверей, отсутствие льда на ленточном занавесе является повышением эффективности процессов.

Осушитель воздуха роторный
Морозильная камера до и после установки адсорбционного осушителя воздуха
Сорбционные осушители воздуха могут эффективно поддерживать самые жесткие требования к влажности при хранении продуктов питания в складских помещениях, поскольку они могут поддерживать необходимую относительную влажность на постоянном уровне независимо от условий окружающей среды. Для большинства продуктов питания для хранения достаточно поддерживать уровень относительной влажности ниже 50%. На качество хранимой продукции влияет влажность в складских помещениях, поскольку именно из-за нее возникают биоповреждения. Одной из основных причин развития различных видов биоповреждений складов и терминалов, строительных конструкций, биоповреждений упаковочных материалов (коробок, ящиков и т. д. ) являются конденсационные процессы. Конденсат может образовываться как на поверхности стен, так и внутри паропроницаемых материалов, которые хранятся на складе. В паропроницаемых частях стены водяные пары всегда стремятся переместиться из зоны высокого в зону пониженного парциального давления водяного пара. Это перемещение тем интенсивнее, чем больше температурный перепад, и чем больше влажность воздуха. Если температура паропроницаемой поверхности опускается до температуры конденсации пара (точки росы), то пар конденсируется не только на поверхности стены, но и внутри нее. Конденсация пара на поверхности тем выше, чем выше парциальное давление пара и ниже температура поверхности.

Из-за воздействия влаги внутри стены, материалов могут развиваться различные виды плесневых грибов, которые с течением времени могут появиться на поверхности складских стен. В то же время существует и другой процесс. На поверхности конструкций могут развиваться до 37-50 разных видов грибов и микроорганизмов, подавляющее количество которых является активными биодеструкторами, разрушающими бетон, картон, металлическую упаковку, далее проникает влага, за ней грибы и т. д.

Осушитель воздуха склад
Осушитель воздуха на неотапливаемом складе
Пусковой механизм любого разрушения — это высокая влажность. При низкой относительной влажности значительно замедляется или останавливается активность биодеструкторов, разрушающих материалы и конструкций (складские помещения).

Если относительная влажность является сравнительно низкой, то температура играет лишь второстепенную роль. Поэтому склад с относительной влажностью воздуха менее 50%, превосходит обогреваемый склад с точки зрения условий хранения. Влажность воздуха может поддерживаться на постоянном уровне независимо от колебаний температуры. Дополнительным преимуществом является то, что качество хранимой продукции лучше по сравнению с качеством продукции, хранимой в обогреваемом складе.

С точки зрения расхода энергии эксплуатация склада с осушенным воздухом на 60-75% дешевле изолированного обогреваемого склада. Капиталовложения в осушитель для неизолированного холодного склада составляют не более 50% расходов на изоляцию и нагревательную установку для обычного обогреваемого склада. Это означает, что экономии можно добиться как с самого начала строительства за счет снижения капиталовложений, так и, вследствие снижения эксплуатационных расходов и выбраковки продукции. В результате склад с осушенным воздухом представляет экономически более привлекательную альтернативу обычному обогреваемому складу.

Поддержание высокой температуры в складе часто является ненужной тратой дорогой энергии, так как большинство продукции сохраняется лучше в сухом, а не нагретом воздухе.

Осушитель воздуха сорбционный
Использование осушителя воздуха для поддержания необходимых параметров (влажность 50%, температура 5?С) в камере хранения готовой продукции Одесского МПЗ
Принцип работы роторных адсорбционных осушителей воздуха
Назначение изделия. Осушитель предназначен для эффективного осушения воздуха с влажностью от 0 до 100%, температурой от —30?С до +40?С с использованием минимального количества энергии. Может использоваться как автономное устройство для установки внутри или вне помещения, в котором требуется регулировать влажность воздуха, а также в комплексе с системой вентиляции или кондиционирования.

Конструкция изделия. Корпус осушителя изготовлен из нержавеющей стали. Подключение воздуховодов производиться через круглые отверстия стандартных размеров. В качестве дополнительных опций возможна поставка осушителя с внутренней теплоизоляцией камеры реактивации для установки в холодном складе, или камеры осушаемого воздуха при установке вне холодного склада на пищевом производстве. Использование теплоизоляции позволяет применять осушитель для работы в холодных складах без риска конденсации влаги внутри осушителя.

Осушитель оснащен влагопоглощающим ротором, изготовленным в соответствии с уникальными технологиями, на которые распространяется действующий патент. Ротор представляет собой матрицу, состоящую из большого числа воздушных каналов. Он изготовлен из композитного материала, в который внедрен по уникальной технологии активный SilicaGel, и образует очень большую площадь контакта с воздушным потоком для адсорбции влаги в небольшом объеме ротора. Данный материал высокоэффективен в притяжении и удержании молекул воды, является негорючим и взрывобезопасным, с долгим сроком службы. Технология изготовления ротора обеспечивает производство изделия, способного обрабатывать насыщенный влагой воздух без риска разрушения. Это означает, что ротор можно использовать совместно с устройством предварительного охлаждения.

Нагреватель воздуха реактивации не может быть перегрет и позволяет производить плавную регулировку в пределах 50-100% производительности осушения. Это достигается путем изменения объема воздуха реактивации.

Принцип работы. Ротор осушителя подвергается воздействию двух различных противоположно направленных воздушных потоков по секторам. Поток воздуха, который надо осушить (рабочий воздух), проходит через самый большой сектор. Влага, находящаяся в воздухе, захватывается (адсорбируется) материалом ротора, а сам воздух выходит из ротора сухим (сухой воздух) и направляется в определенную часть помещения или технологический процесс, где требуется осушенный воздух или поддержание требуемого уровня влажности. Поскольку ротор вращается медленно, поступающий воздух всегда встречает активную часть ротора и, таким образом, обеспечивается непрерывный процесс осушения.

Осушитель воздуха
Поток воздуха, который используется для реактивации матрицы ротора, называется воздухом реактивации и предварительно нагревается до 100?С. Проходя сквозь малый сектор ротора в направлении, противоположном направлению осушаемого воздуха, воздух реактивации удаляет влагу, захваченную материалом ротора, выходит из ротора в виде теплого влажного воздуха, и затем удаляется из здания.

Практика применения роторных сорбционных осушителей воздуха позволяет решать проблемы избыточной влажности в различных технологических процессах. Система контроля влажности может быть встроена в действующую систему вентиляции и кондиционирования или работать автономно.