Sanitarne zbiorniki mieszające i mieszadła do przetwarzania żywności: przewodnik specyfikatora

Zbiornik z płaszczem o pojemności 2000 l na linii sosu zwykle zawodzi w tych samych dwóch miejscach: w pierścieniu przypalonego produktu na ścianie płaszcza i w cieniu za przegrodą, do której kula natryskowa CIP nigdy nie dociera. Żadnego problemu nie da się rozwiązać poprzez zamontowanie większego silnika.

Krótka odpowiedź: w przetwórstwie żywności sanitarny zbiornik mieszający i jego mieszadło muszą być określone jako jeden system spełniający cztery ograniczenia — reologię produktu, obowiązek przenoszenia ciepła, łatwość czyszczenia i integralność uszczelnienia. Dane znamionowe silnika, elementy sterujące i rysunki wynikają z tych czterech. W tym przewodniku opisano, w jaki sposób każde ograniczenie przekształca się w konkretną specyfikację, co należy uwzględnić w zamówieniu i jakie testy akceptacyjne wychwytują problemy, zanim zbiornik zostanie postawiony na nogi.

Cztery ograniczenia decydują o specyfikacji

Większość zapytań zaczyna się od głośności i mocy silnika i działa wstecz. W ten sposób zakłady otrzymują napęd o mocy 22 kW w zbiorniku, którego prawdziwym problemem jest folia ścienna, która nagrzewa się o kilka stopni za bardzo. Poniższa tabela przedstawia kolejność pracy, jaką stosujemy po otrzymaniu zapytania o żywność: każde ograniczenie usuwa opcje przed wydaniem rysunku.

Lepkość jest ograniczeniem najczęściej niedocenianym. Preparat owocowy może mieć wartość 300 cP przy napełnianiu i 9000 cP po schłodzeniu w tym samym naczyniu; wirnik o rozmiarze zgodnym z pierwszą liczbą będzie wirował na początku partii i zatrzyma się na końcu. Zapytaj o krzywą lepkości w całej partii, zawartość substancji stałych i największą cząstkę, która musi przetrwać w nienaruszonym stanie, a wybór mieszadła nie będzie już kwestią domysłów.

Projekt sanitarny opiera się na szczegółach, których nie widać podczas przekazania

Powierzchnie mające kontakt z produktem są zwykle wykonane ze stali nierdzewnej 316L. 304 nadaje się do wielu zastosowań związanych z nabiałem i napojami, ale jest słabszym wyborem, gdy obecne są produkty kwaśne lub chemikalia czyszczące zawierające chlorki. Wykończenie powierzchni jest zwykle określane jako Ra ≤ 0,8 µm dla kontaktu z produktem, a spoiny stykające się z produktem są szlifowane równo i udokumentowane. Zarówno wytyczne EHEDG, jak i 3-A traktują geometrię jako co najmniej tak samo ważną jak chropowatość: wypolerowany narożnik wewnętrzny, do którego nie dociera płyn czyszczący, jest gorszy niż nieco bardziej szorstka powierzchnia znajdująca się na ścieżce przepływu.

Szczegóły decydujące o tym, czy zbiornik wyczyści się w dwadzieścia czy sześćdziesiąt minut:

• Wewnętrzne promienie 6 mm lub większe na każdym styku produktu z produktem, bez kwadratowych narożników wewnętrznych.
• Żadnych gwintowanych elementów złącznych, połączeń zakładkowych ani szczelin wewnątrz strefy produktu — tylko połączenia zaciskowe lub spawane.
• Martwe nogi utrzymywały się na poziomie dwóch lub mniejszych średnic rur i nie występowały wcale na powrocie CIP.
• Dno z pełnym spustem, wypukłe lub stożkowe, z wylotem w najniższym punkcie i bez płaskiego pierścienia pod wirnikiem.
• Przegrody przyspawane do skorupy, a nie przykręcone przez nią, odsuwają się od ściany, dzięki czemu ciecz przepływa za nimi.

Żaden z tych elementów sam w sobie nie jest drogi. Razem stanowią różnicę pomiędzy zbiornikiem, który przejdzie audyt higieniczny, a zbiornikiem, który wymaga ręcznego szorowania przy każdej zmianie.

Dopasuj mieszadło do produktu, a nie do objętości zbiornika

Trzy zakresy lepkości pokrywają większość wymagań związanych z żywnością i każdy z nich zawodzi na swój sposób, gdy jest źle określony. Szybkość końcówki jest zwykle liczbą, o którą warto się spierać, ponieważ wpływa ona zarówno na jakość mieszania, jak i uszkodzenia wyrządzone strukturze wrażliwej na ścinanie.

Produkty o niskiej lepkości — mleko, solanka, sok, syrop cukrowy — wymagają przepływu osiowego i dużej pompowanej objętości na jednostkę mocy. Trójłopatkowe śmigło o D/T około 0,3 do 0,4 zapewnia to przy delikatnej charakterystyce ścinania, co ma znaczenie, gdy produkt zawiera białka wrażliwe na ciepło.

ZPS Mieszadło trójłopatkowe o niskiej lepkości do zbiorników stożkowo-dennych Łopatka ze stożkowym dnem o zwężającej się konstrukcji z trzema ostrzami, która pomaga wyeliminować martwe punkty dolne przy mieszaniu o niskiej lepkości i może być łączona z innymi mieszadłami. Zobacz produkt →

Produkty o średniej lepkości, takie jak ciasta, bazy jogurtowe i sosy, wymagają masowego ruchu blisko ścian. Otwarta turbina z nachylonymi łopatkami dodaje mocniejszą składową promieniową i utrzymuje warstwę graniczną w ruchu, co dokładnie ogranicza osadzanie się zanieczyszczeń na powierzchni płaszcza.

Mieszadło trójskokowe z otwartą turbiną YK do mieszania materiałów o średniej lepkości Otwarta turbina trójłopatkowa do zastosowań o średniej lepkości, oferująca cyrkulację osiową oraz ruch promieniowy na ściance w celu mieszania, dyspergowania, rozpuszczania i przenoszenia ciepła. Zobacz produkt →

Produkty o dużej lepkości – koncentrat pomidorowy, dżem, masło orzechowe – należy przenosić całą masą. Kotwa lub rama ze skrobakami ściennymi w sposób ciągły odnawia folię na powierzchni wymiany ciepła; bez tego temperatura ścianki musi zostać obniżona, a czas wsadu wydłuży się mniej więcej dwukrotnie.

Ramowe mieszadło KSG ze skrobakiem do materiałów o dużej lepkości Wolnoobrotowe mieszadło ramowe ze skrobakiem montowanym na ścianie do materiałów adhezyjnych o dużej lepkości, łączące mieszanie z przenoszeniem ciepła i zapobieganiem sklejaniu się na ściance naczynia. Zobacz produkt →

Pomiędzy pasmami należy raczej sprawdzić geometrię niż zgadywać. Biegniemy obliczeniowa dynamika płynów na rzeczywistym modelu zbiornika przed wydaniem rysunków, ponieważ martwa strefa w zbiorniku o pojemności 6000 l z dyszą umieszczoną niecentrycznie nie jest czymś, co można przewidzieć w oparciu o praktyczną regułę. Wzorzec przepływu, położenie przegrody i wirowanie przy niskim napełnieniu są rozpoznawane na ekranie, a nie na miejscu.

Uczciwe porównywanie konfiguracji

Konfiguracje nie są lepsze ani gorsze w ujęciu abstrakcyjnym; są lepsi lub gorsi pod względem obowiązków. Poniższe porównanie odzwierciedla typowe zakresy zastosowań, a nie zmierzoną wydajność, i w ten sposób określamy kompromis z klientami przed przedstawieniem oferty.

Praktyczna lektura: tam, gdzie zmiany są częste, a lepkość jest niska, śmigło wygrywa pod względem łatwości czyszczenia i kosztów. Tam, gdzie produkt jest gruby i dominuje przenikanie ciepła, zeskrobana rama wygrywa, mimo że jest trudniejsza do czyszczenia — wówczas należy wokół niej zaprojektować obwód CIP, z dedykowaną kulką natryskową, dłuższym płukaniem i, w idealnym przypadku, testem pokrycia przy przekazaniu.

Przenikanie ciepła, uszczelnienia i czyszczenie: tam, gdzie rośliny tracą czas

Temperatura ściany, a nie temperatura objętościowa

Warstwa produktu na ściance płaszcza jest zawsze cieplejsza niż odczyt na sondzie zbiorczej. W sosie na bazie skrobi lub deserze mlecznym ta luka zaczyna się przypalaniu i denaturacji białka. Płaszcz z wgłębieniami lub półrurami z kontrolowanym czynnikiem grzewczym oraz mieszadło utrzymujące folię ścienną w ruchu, wpływają na jakość produktu lepiej niż większy wymiennik ciepła.

Wybór foki to decyzja higieniczna

Pojedyncze uszczelnienie mechaniczne ze spłukiwaniem dopuszczonym do kontaktu z żywnością spełnia większość zadań związanych z niskim ryzykiem. Tam, gdzie produkt nie może widzieć atmosfery lub gdzie uszczelka znajduje się poniżej poziomu cieczy, podwójne uszczelnienie z płynem barierowym lub napędem magnetycznym całkowicie usuwa drogę wycieku. Określ płyn barierowy jako smar dopuszczony do kontaktu z żywnością z rejestracją przypadkowego kontaktu i podaj go w karcie katalogowej, aby nie można go było zastąpić przy uruchomieniu.

CIP: prędkość, zasięg i drenaż

Czyszczenie nie jest wyłącznie kwestią wytrzymałości chemicznej. Zasada projektowania wynosząca 1,5 m/s lub więcej w głównym zasilaniu CIP, wzór natryskiwania zwilżający przestrzeń nad zbiornikiem i spód górnej pokrywy oraz całkowicie opróżniający się odpływ to podstawy. Sprawdź pokrycie za pomocą testu rozpylonej ryboflawiny w świetle UV lub profilu przewodności wody do płukania, zamiast zaglądać przez właz.

Co należy do zamówienia zakupu

W zamówieniu powinny znaleźć się elementy, co do których trudno później dyskutować:

1. EN 10204 3.1 Certyfikaty materiałowe dla płytki kontaktowej produktu.
2. Raport chropowatości powierzchni dla każdej określonej wartości Ra, zawierający listę przyrządów i pozycji pomiarowych.
3. Mapy spoin i zapisy inspekcji, w tym wszelkie spoiny stykające się z produktem na równi z ziemią.
4. Rejestracja bicia wału i wyważenia dynamicznego w określonym zakresie prędkości.
5. Zatwierdzona orientacja dyszy i rysunek podłączenia mediów przed rozpoczęciem produkcji.

Testy akceptacyjne są ważniejsze niż papierkowa robota. Fabryczny test odbiorczy na projektowanym poziomie napełnienia – wodą i przy pełnej prędkości – ujawnia wirowanie, wibracje, wycieki z uszczelek i nadmierny prąd silnika, gdy sprzęt jest jeszcze w warsztacie. Dodaj test pokrycia CIP na rzeczywistym zbiorniku i raport chropowatości zmierzonej w uzgodnionych pozycjach. W naszym własnym praca nad projektem związanym z żywnością i napojami , większość problemów z przekazaniem wynika z jednej z dwóch rzeczy: połączenia uszczelek inaczej niż na rysunku lub zasięgu natrysku, który nigdy nie został zweryfikowany.

Strona produkcyjna nie jest efektowna, ale to właśnie spaja specyfikację. Nasz zakład w Wuxi działa w oparciu o certyfikat ISO 9001 i praktykę 5S, a dział spożywczy i farmaceutyczny opiera się na tych samych standardach dokumentacji, co działy chemiczne – co ma znaczenie, gdy zespół ds. kontroli jakości klienta prosi o dokumentację spawania pięć lat po instalacji.

Określony w ten sposób sanitarny zbiornik mieszający przestaje być naczyniem z silnikiem na górze i staje się urządzeniem procesowym o przewidywalnym zachowaniu: taki sam czas mieszania w partii 1 i partii 400, cykl czyszczenia, który jest raczej weryfikowany niż zakładany oraz uszczelka, która nie wymaga nadzoru.

Często zadawane pytania