Система дозации жикого азота при розливе напитков

Производители негазированных напитков (вода, соки, чай, йогурты и т. д.) или снеков обычно используют пластиковые упаковки (полиэтилентерефталат) для своих продуктов. За последние 20 лет под  экологическим и экономическим давлением пластиковая тара значительно изменилась. В них  снизился вес ПЭТ-полимеров, что привело к более тонким и слабым стенкам и усложнило процесс транспортировки.

система дозации жидкого азота напитков

После наполнения бутылки укладываются в стопку, чтобы их можно было доставить покупателям. С более тонкими стенками «слабые» бутылки на дне поддона деформируются под весом выше лежащих, приводя  к порче и потери продукта. Этой проблемы можно избежать, создавая давление в бутылках с помощью азота, который является идеальной средой, так как доступен в жидкой форме. Испаряясь, азот расширяется в 682 раза по сравнению с объемом жидкости. Благодаря своей инертности он продлевает срок хранения, защищая напиток от порчи, которая может возникнуть в результате окисления.

Дозация жидкого азота при упаковке продуктов питания один из идеальных способов для инертизации и поддержания формы упаковки.

Необходимое количество жидкого азота удаляет воздух из упаковки. Помимо снижения затрат на продувку инертным газом, система дозирования экономит пространство в производственных помещениях. Это связано с тем, что машины по дозации жидкого азота занимают мало места.

Обзор технологии

Технология дозации жидкого азота представляет собой совокупность технологического оборудования, встроенного в разливочную или упаковочную линию. Это значительно экономит место на производстве. Чаще всего линия по дозации занимает 0,5 метра длины конвейера и примерно 2 метра над ним, что существенно позволяет сэкономить на площади помещения. Дозация интегрируется с системой управления конвейером и подает азот в точно заданном объеме в то количество упаковок, которое проходит через конвейер. Современные системы дозации позволяют подавать азот со скоростью от 200 до 4000 упаковок в минуту.

Основные элементы системы:

  • Дозатор подает азот в упаковку.
  • Сепаратор отделяет жидкий азот от пузырьков азота.
  • Криогенные трубопроводы подают жидкий азот от источника азота в сепаратор или дозатор.
  • Криогенное хранилище – стационарная или мобильная емкость для жидкого азота.
  • Аксессуары – арматура, сигнализации и т.д.

Дозатор азота

Высокотехнологичная система подачи точного количества азота в упаковку. Основой этой системы является автоматически управляемый быстродействующий клапан жидкого азота. От контроллера и механики зависит сколько азота попадет в упаковку. Если азота мало, то отсутствует процесс инертизации и тара не держит форму. В случае переизбытка  азота упаковка может разорваться.

Сепаратор

Может быть реализован как фазовый сепаратор или газоотделитель, функция одна и таже – убрать пузырьки азота, которые образуются в процессе движения азота от хранилища до упаковки. Насколько хорошо фазовый сепаратор отделяет пузырьки будет зависеть качество инертной среды в упаковке и стабильность работы дозатора. Сепаратор устанавливается над дозатором и уменьшает последствия от возможных ошибок в проектировании системы подачи азота.

Фазовый сепаратор способен снизить давление жидкого азота до минимума необходимого дозатору, т.к. при приближении давления азота к атмосферному, азот имеет самое идеальное состояние для дозации.

Криогенные трубопроводы

Встречаются два вида криогенных трубопроводов: гибкие или жесткие. В системах дозации используют сочетание двух этих видов. Например, при подаче азота от криогенной емкости на техническом этаже ведут жесткий трубопровод и опускают его к сепаратору, а вот соединение сепаратора с дозатором выполняют гибким криогенным трубопроводом. Важно, чтобы эти трубопроводы были максимально термоизолированы для снижения кипения жидкости и ее потери.

Криогенное хранилище жидкого азота

Криогенные емкости могут быть  стационарными или мобильными. У стационарных емкостей для жидкого азота много преимуществ по сравнению с мобильными, но от них требуется провести трубовпровод до машины упаковки. Если это невозможно, то используют мобильные ёмкости – криоцилиндры. Использование криоцилиндров в стерильной зоне или зоне упаковки предъявляет к ним повышенные требования.

Криоцилиндр должен иметь:

-высокий класс изоляции для снижения теплопритоков, так как это напрямую связано с безопасностью и экономичностью процесса дозации;

— качественную нержавеющую сталь, из которой он изготовлен, так как подвергается регулярным мойкам с применением химии.

Часто в пищевых производствах используют смешанную систему обеспечения жидким азотом, включающую стационарное хранилище азота объемом 3-10 м3 и небольшие криоцилиндры. Такая система снижает затраты на единицу продукции.

Принцип работы: транспортная емкость заправляет азот в криогенное хранилище, установленное на улице. Далее из него по мере необходимости заполняются криоцилиндры, которые перемещаются к упаковочной линии.  При такой схеме  снижаются потери азота на испарение, так как изоляция криоцилиндров всегда хуже, чем у стационарной емкости.

Вспомогательное оборудование (аксессуары)

К вспомогательному оборудованию в системе дозации жидкого азота в упаковку относят:

-арматуру, которая управляет потоками жидкого азота и газообразной фазой в процессе инертизации;

— системы обеспечении безопасности – датчик кислорода, предохранительные клапаны.

система дозации жидкого азота

Цель технологии

Увеличить срок хранения продуктов питания без изменения их свойств и обеспечить сохранение формы упаковки.

Сфера применения технологии

Упаковка негазированных напитков (сок, вода, йогурт) и снеков (орешков, чипсов, сухариков) с целью вытеснения воздуха и удержания формы упаковки. Тем самым производитель может снизить вред от пластика (снизив его количества в упаковке) и уменьшить цену упаковки в себестоимости продукции.

Дозирование жидкого азота используется на рынке негазированных напитков уже много десятилетий. Но относительно недавно производители других продуктов питания, таких как снеки, йогурты, творог, кофе открыли для себя преимущества этой технологии по сравнению с традиционными системами подачи газа.

система дозации жидкого азота кофе

При производстве осветительных приборов, электронных компонентов, автомобилестроении также данная технология активно применяется.

Схемы реализации

система дозации жидкого азота

Распространённый способ реализации данной технологии:

применение криоцилиндров как источника жидкого азота.

 Преимущества: низкие инвестиционные затраты на начальном этапе.

Недостатки:

  • значительные потери газа из-за технологических особенностей криоцилиндров;
  • высокие эксплуатационные издержки;
  • организация места парковки и заправки криоцилиндров в соответствии со всеми требованиями безопасности;
  • высокая вероятность возникновения трудностей при заправке криоцилиндров у поставщика газа;
  • зависимость от сроков поставки газа, отсутствие запасов или большие производственные площади для парка криоцилиндров.

Оптимальный способ:

встраивание стационарной криогенной емкости в систему дозации азота.

Преимущества:

  • минимальные потери жидкого азота на испарение
  • самые низкие издержки в длительном периоде эксплуатации
  • высокие показатели работоспособности данной технологии
  • запасы газа в соответствии с расходом
  • снижение зависимости от сроков поставки газа

Недостатки:

  • высокие инвестиции на этапе закупки
  • дополнительная площадка для установки стационарной емкости
  • фундаментные работы (при использовании паллетной емкости MicroBulk не требуются)

Комплексная схема совмещает первый и второй варианты, одновременно объединяя как преимущества, так и недостатки. Мировой опыт утверждает, несмотря на популярность данной схемы, он является абсолютно нецелесообразным и не имеет явных преимуществ. Высокие потери газа при значительных инвестициях – не лучший способ реализовать данную схему.

Распространенные ошибки при реализации технологии

  1. Отсутствие сепаратора приводит к недостаточной инертизации и увеличению количества бракованной продукции.
  2. Несогласованность компонентов системы, закупленных от разных поставщиков.
  3. Применение не криогенного оборудования, в т.ч.  арматуры не соответствующей данному применению, игнорирование экранно-вакуумной технологии. Вся система построена на работе со сверхнизкими температурами, которые необходимо сохранять вплоть до попадания жидкого азота в упаковку.
  4. Использование некачественных криоцилиндров приводит к значительным потерям азота, что приводит к убыткам по проекту.
система дозации жидкого азота

Вся технология дозации азота основана на применении высококачественного оборудования, материалов и полной согласованности всех компонентов системы. Многолетний мировой практический опыт показывает, что экономия на этапе закупки, приводит к резкому увеличению затрат во время эксплуатации, в связи с нарушением технологического и пищевого производства.

Получить консультацию о технологии и подобрать оборудование под ваши параметры по тел.:

8 (800) 301 40 91

+ 7 (495) 005 73 12

+ 7 (925) 482 30 01 

sale@gas-solutions.ru

При подготовке статьи использованы материалы с сайта www.vbseurope.com
Подпишитесь на новости и статьи!
X