Ruim baan voor minder afvalwater
Water is een waardevolle, maar beperkt voorhanden hulpbron. In het tijdperk van klimaatverandering, met steeds langere droogteperioden en steeds meer onenigheid over rechten op water, wordt dit feit hoe langer hoe duidelijker. Het verbruik van zoetwater door industriële bedrijven ligt voortdurend onder het vergrootglas. Een traditionele methode, te weten 'pigging' van producttransportleidingen, maakt duurzame waterbesparingen mogelijk bij het reinigen van deze leidingen, en minimalisering van productverliezen in vloeistofprocessen. Zodoende kunnen bedrijven hun "groene" productiemethoden consequenter realiseren.
Elke druppel telt
Onderzoeksinstituten en milieuorganisaties trekken al jarenlang aan de bel: zoetwater wordt zo schaars dat er in de toekomst tekorten gaan ontstaan voor de natuur en de mens. In 2018 startten de Verenigde Naties de actie “VN Decennium Actie voor Water” voor 2018 met het doel zoetwatersystemen te behoeden tegen overgebruik en de effecten van milieu- en klimaatverandering. De slogan “Elke druppel telt” geldt vandaag voor de Mekong, waar laag water een bedreiging vormt voor belangrijke natuurlijke en economisch cycli, maar ook voor Midden-Duitsland, waar droogteschade ieder jaar duidelijker zichtbaar wordt. Voor industriebedrijven is water onontbeerlijk. Vers water wordt rechtstreeks of via waterleveranciers betrokken uit het grondwater, dat afhankelijk van de geologische omstandigheden jaren of zelfs eeuwen nodig heeft om te accumuleren, of uit rivieren, die echter steeds ongelijkmatiger worden gevoed door regen en gletsjers. Veel bedrijven zetten zich al in om water te besparen, en op bedrijven die dat niet doen wordt steeds meer druk uitgeoefend door klanten en de publieke opinie.
Reinigingswater besparen bij vloeistofverwerking
Waar vloeistoffen in grote hoeveelheden worden verwerkt, bijvoorbeeld in de melkverwerkingsindustrie of bij de vervaardiging van cosmetica, wint een beproefde technologie steeds meer terrein: de zogenoemde productterugwinnings- of piggingsystemen. Deze systemen verzekeren dat er minimaal afval ontstaat bij de verwerking van grondstoffen, maar optimaliseren ook het waterverbruik in veeleisende reinigingsprocessen van leidingen om de belasting op het afvalwater te verminderen en zoetwaterbronnen te beschermen.
De truc met de plug
De kern van productterugwinningssystemen is de zogenoemde pig of schraper, een verplaatsbare plug die oorspronkelijk ontworpen is om olie- en gaspijpen te monitoren. Deze pig is uitgerust met sensoren voor controlemetingen en wordt door de leidingsectie in kwestie verplaatst.
Naarmate de vloeistofverwerkingstechnologie zich verder ontwikkelde, werd dit principe geleidelijk aan ook toegepast in batch-verwerkingssystemen. Bij de verwerking van zuivelproducten, dranken, vloeibare voedingsmiddelen of verzorgingsproducten wordt de pig vaak gebruikt als hygiënisch schone plug om waardevolle productresiduen naar buiten te stuwen voordat leidingen worden gereinigd. Dit heeft als gevolg dat er meer kwaliteitsproduct in het proces blijft en niet meer wordt geloosd met het afvalwater.
Voordat de leiding voor het eerst wordt uitgespoeld, wordt de pig door een drijfmiddel – lucht, water, koolstofdioxide of stikstof – door de betreffende leidingsectie en weer terug naar zijn wachtpositie verplaatst. Hij is gemaakt van verschillende elastische kunststoffen die goed aansluiten op de leidingwand.
Het feit dat er na deze extra fase ook veel minder spoelwater nodig is, blijkt een belangrijkste stap voorwaarts in het ecologisch duurzame gebruik van zoetwater. Er is ten slotte heel veel water nodig om vloeibare producten als yoghurt, smoothies of huidverzorgende crèmes van de gewenste hygiënische kwaliteit te vervaardigen. In de meeste gevallen stromen de verwerkingsmedia door leidingstelsels die helemaal gesloten zijn naar de buitenlucht en zo min mogelijk dode ruimten hebben. Ze ondergaan regelmatige CIP-/ SIP-cycli (Cleaning In Place/Sterilization In Place) om ze te reinigen en (waar nodig) alle oppervlakken die in contact komen met het product te steriliseren zonder residuen achter te laten, voordat de volgende batch wordt verwerkt. Voorafgaand hieraan moet het grootste deel van achtergebleven productresiduen naar buiten worden gestuwd of worden weggespoeld, hoewel dit laatste minder milieuvriendelijk is.
Afhankelijk van de geavanceerde prestaties van een installatie in dit proces of andere, kan het waterverbruik per installatie aanzienlijk verschillen. Hoewel de mogelijkheden van de productterugwinningstechnologie nog lang niet uitgeput zijn, hangt het potentieel van ecologische verbetering in sterke mate af van het product en het ontwerp van de installatie. “Hoe viskeuzer het product, bv. yoghurt, en hoe langer de leidingsectie waar een pig kan worden ingezet, des te groter zijn de terugwinning van product en besparingen op het waterverbruik,” is de stelling van Christian Blecken, verantwoordelijke voor System and Application Support bij het GEA Competence Center for Hygienic Product Recovery Systems in Büchen. De frequentie van batchwissels waarvoor de pig kan worden gebruikt speelt eveneens een rol.
"Hoe viskeuzer het product en hoe langer de leidingsectie waar een pig kan worden ingezet, des te groter zijn de terugwinning van product en besparingen op het waterverbruik."
Christian Blecken
System and Application Support for Hygienic Product Recovery Systems, GEA
De investering in pigging-technologie kan renderen bij de constructie van nieuwe installaties, maar ook bij retrofit in bestaande installaties. Dit laatste is het geval in ongeveer 20 procent van de installaties die door GEA worden uitgevoerd. Christian Blecken legt de randvoorwaarden uit: “Het allerbelangrijkste is dat de leidingsectie een constante diameter heeft en geen inwendige elementen bevat, zodat de pig niet vast komt te zitten of zijn afdichtende effect verliest.” Normale pijpbochten en T-verbindingen daarentegen vormen geen probleem voor de pig, vooral niet als hij de dubbele kogelvorm uit één stuk heeft waaraan GEA de voorkeur geeft: “Deze slimme vorm heeft het voordeel dat de pig niet eens hoeft te buigen in bochten,” zegt Christian Blecken met genoegen.
Heel wat bedrijven gebruiken een pig in hun leidingen in alle processtadia, van de ontvangst van grondstoffen en het transport naar de proces- en opslagtanks tot en met het afvullen. Ook hier is er een leidend principe voor het optimalisatiepotentieel: “Hoe dichter bij het afvulproces, des te waardevoller is het product dat herwonnen moet worden,” aldus Pascal Baer, de GEA product-manager die verantwoordelijk is voor aseptische componenten in Kirchberg (Zwitserland). Aseptische componenten zijn nodig bij de verwerking van stromende media in de meer besmettingsgevoelige hygiëneklassen UltraClean en Aseptic, zoals UHT melkproducten. In aseptische piggingsystemen zijn bijvoorbeeld alle ingebouwde klepstangen afgedicht naar de atmosfeer.
Piggingsystemen zijn tevens leverbaar in explosiebeveiligde versies, zoals in alcoholische producten. Pigging-technologie kan dus voor bijna elk type vloeibaar product worden gebruikt, zonder beperkingen voor de ecologische manier van opereren van bedrijven en fabrieken.
Geavanceerde pigging-systemen
Net als de productverwerking en leidingreinigingsprocessen moet het pigging-proces plaatsvinden zonder tussenkomst in het gesloten leidingenstelsel. Om deze reden zijn moderne productterugwinningssystemen voorzien van een automatisch werkend pigging-station aan het begin van elke leidingsectie. Het station houdt de pig tegen zolang er product, spoelwater of reinigingsmedia door de leiding stromen. Bij GEA pigging-systemen heeft de stationbehuizing een grotere diameter en speciale grijpers en veren. Deze geven de pig een bepaalde reikwijdte en houden hem hygiënisch schoon, omdat de media er continu omheen stromen. Als de pig in gebruik is, wacht een opvangstation hem op aan het einde van de leidingsectie en stuurt hem terug naar zijn wachtpositie. Twee kleppen regelen de nodige in- en uitstroom van het drijfmiddel.
Digitale technologie met een toekomst
Een belangrijk extra optimalisatiepotentieel voor duurzame installatietechnologie ligt in de voortdurend voortschrijdende digitalisatie van alle procestechnologieën. Net als de meeste klepsystemen is pigging-technologie tegenwoordig over het algemeen al geïntegreerd in automatische processequenties via centraal aangesloten stuurdoppen. Elektronische stuurdoppen van de laatste generatie maken een steeds eenvoudigere, foutvrije set-up en werking van de systemen mogelijk, en verder uitgebreide procesregelings- en monitoringfuncties. De moderne GEA VARICOVER® productterugwinningssystemen bieden real-time monitoring van de pig-positie via magnetische sensoren. De mechanische en elektronische componenten vormen een gecoördineerde unit, gebaseerd op het combinatie- en servicevriendelijke modulaire GEA VARIVENT®-systeem.
Consistente automatisering die met deze systemen mogelijk wordt gemaakt vereenvoudigt de set-up voor volledig valideerbare processen, en maakt met een IO-Link systeem met moderne besturing vroege integratie in Industry 4.0-omgevingen mogelijk. Tot de mogelijkheden behoort zelfs de creatie van netwerken met het ERP-systeem van het bedrijf, voor een optimaal gebruik van hulpmiddelen.
Dranken
