Cleaning Technologies
Evolving product safety with the “hidden champions” in processing tanks
Ukryci strażnicy bezpieczeństwa
15 Mar 2022
Higieniczna technologia czyszczenia zbiorników wykonuje swoje zadanie tam, gdzie nie sięga ludzki wzrok. Ma jednak kluczowe znaczenie w zapewnianiu bezpieczeństwa higienicznego, zrównoważenia i trwałości żywności, napojów i alkoholi, produktów farmaceutycznych i wielu innych. Przyjrzyjmy się, w jaki sposób ten stale ewoluujący komponent systemowy pomaga osiągać wciąż rosnące korzyści dla producentów, pracowników zakładów, konsumentów i środowiska.
Niektóre z nich wyglądają jak statki kosmiczne. Inne jak surrealistyczne narzędzia lub błyszczące zabawki o zadziwiającej elegancji i symetrii. Przemysłowe myjki zbiornikowe z pewnością należą do najbardziej estetycznych komponentów w systemach procesowych...gdyby tylko można je było zobaczyć. Ich prawdziwa wartość tkwi w tym, co robią w ciemności, pod osłoną hermetycznie zamkniętych zbiorników procesowych i zasobnikowych, pojemników i kadzi fermentacyjnych.
Dawno temu, u zarania ery przetwarzania żywności, to właśnie brudne pojemniki i zbiorniki przypadkowo spowodowały fermentację drożdży, dając nam przysmaki takie jak piwo, wino i chleb na zakwasie. Jednakże od wielu lat główną troską skutecznych producentów jest zachowanie możliwie czystych zbiorników i pojemników, aby zapewnić stale wysoką jakość produktu. W przypadku produktów przeznaczonych do spożycia przez ludzi oznacza to czystość higieniczną lub wręcz aseptyczną.
Bezpieczeństwo i reputacja marki mają znaczenie
Niezależnie od tego, czy to produkty mleczne, wino, piwo, pasta do zębów, środki farmaceutyczne, czy mąka – bezpieczna i powtarzalna jakość produktu jest kluczowym celem leżącym w interesie producentów i konsumentów. Zawsze gdy produkty są przetwarzane lub magazynowane w zbiornikach, silosach lub np. kontenerach IBC, pozostałości, których dostatecznie nie usunięto, mogą na wiele sposobów wpływać na bezpieczeństwo i jakość tych produktów. To dlatego czystość zbiorników i innych pojemników podlega ścisłym regulacjom i wytycznym Agencji ds. Żywności i Leków (FDA) w USA, Europejskiej Grupy Projektowej Urządzeń Higienicznych (EHEDG) w Europie, a także innym regulacjom na całym świecie.
Jednym z głównych ryzyk jest możliwość zanieczyszczenia krzyżowego, które może wystąpić, gdy kolejne partie produkcyjne z innymi składnikami następują po sobie. Jako konsumenci stale domagamy się większej różnorodności, która zaspokoi nasze rozmaite apetyty i potrzeby. Doprowadziło to na dzisiejszych rynkach do ciągłej eksplozji nowych produktów oraz ich wersji, które często są przetwarzane i magazynowane w tych samych zbiornikach. Pozostałości wcześniejszych produktów mogą wpływać na smak i inne właściwości następnego produktu, a nawet uczynić go trującym. To może się przydarzyć np. wskutek niekontrolowanej fermentacji lub reakcji chemicznych, rozwoju bakterii bądź grzybów albo transferu alergenów z jednego produktu na drugi.
Nawet jeśli produkt pozostaje ten sam, nadal zachodzi ryzyko, że nieusunięte resztki będą ulegać rozkładowi lub fermentacji, wpływając na kolejną partię produktu w zbiorniku. Dostrzegalny efekt może być nieznaczny, lecz konsumenci na całym świecie mają tendencję do rosnącego krytycyzmu nawet najmniejszych odchyleń. Jeżeli chodzi o mniej cenne produkty, takie jak celuloza lub szlam papierowy, a nawet ścieki, to ich zbiorniki także muszą być czyszczone, aby zapobiec gromadzeniu się produktu, niedrożności, korozji lub wystąpieniu niebezpiecznych cuchnących gazów.
Wszystkie ryzyka związane z niedostatecznym czyszczeniem są zwielokrotnione w obecnych warunkach rynkowych z uwagi na konsekwencje, jakie może wywołać nawet pojedyncza wadliwa partia produktu. Producent może stracić znaczne ilości zepsutego produktu oraz stanąć w obliczu sporych kosztów wycofania z rynku i odzyskania wadliwego produktu. Co więcej zagrożone może być zdrowie pracowników i konsumentów. Wreszcie reputacja produktu i marki niemal z pewnością ucierpi wskutek takiego incydentu, nawet o małej skali. Technologia czyszczenia staje się zatem coraz ważniejszym atutem w zestawie narzędzi planisty procesu.
Zautomatyzowane czyszczenie zapewnia zdrowsze warunki pracy
Od wieków ludzie dobrze zdawali sobie sprawę z ryzyk związanych z nieczystymi zbiornikami, ale czyszczenie musiało być w całości wykonywane ręcznie w niebezpiecznych okolicznościach. W przeszłości pracownicy serwisowi musieli wchodzić do zbiorników i silosów przez wąski właz, aby ręcznie wyczyścić zbiornik od środka. Niekiedy asystował im inny pracownik czuwający nad bezpieczeństwem. Musieli pracować z agresywnymi środkami czyszczącymi i potencjalnie niebezpiecznymi pozostałościami zbiornikowymi w ograniczonej i niedrożnej przestrzeni. To oczywiste dlaczego regulacje amerykańskiej Agencji ds. Bezpieczeństwa i Higieny Pracy oraz podobnych instytucji wzywają do daleko idącej ostrożności.
Czyszczenie ręczne stało się łatwiejsze dzięki opracowaniu ręcznych pistoletów natryskowych, które wciąż pozostają chyba najskuteczniejszą metodą czyszczenia zewnętrznej części zbiorników oraz kamiennych murów, chodników i np. pokładów kutrów rybackich. Ale to rozwój myjek automatycznych począwszy od lat dwudziestych XX wieku zapewnił wydajność i zdrowsze warunki pracy podczas czyszczenia wnętrza zbiornika. Zautomatyzowane sterowanie operacjami czyszczenia umożliwiło również dozowanie detergentu w dokładnej ilości wymaganej dla tego zadania — w podobny sposób jak nowoczesna domowa zmywarka do naczyń, która zapewnia większą oszczędność zasobów niż ręczne mycie naczyń.
Zbiorniki, które mogą być automatycznie czyszczone, są z reguły wykonane ze stali nierdzewnej, a system czyszczenia jest zamontowany w położonej jak najbardziej centralnie części bocznej lub górnej ściany zbiornika. Chemiczne środki czyszczące to głównie związki zasadowe i kwasowe, które mogą być ponownie wykorzystane w cyklicznych systemach czyszczenia na miejscu (CIP). Czas i częstotliwość czyszczenia może się znacznie różnić w zależności od układu instalacji, produktu i harmonogramów przetwarzania partii — często odbywa się to kilka razy dziennie. Biorąc pod uwagę, że wiele operacji obejmuje wielozbiornikowe obiekty magazynowe, niektóre zbiorniki są wysokie na ponad 20 metrów, a ich powierzchnia wewnętrzna przekracza 100 metrów kwadratowych, to automatyczne myjki zbiornikowe naprawdę możemy określić mianem „ukrytych strażników” produkcji przemysłowej.
Poprawa zrównoważenia i kosztów eksploatacji
W Centrum Kompetencji GEA ds. Technologii Czyszczenia w niemieckim Büchen eksperci stale poszerzają różnorodność myjek stosowanych obecnie w przemyśle do różnych produktów, klas zabrudzenia i środowisk zastosowania. Wszystkie myjki zbiornikowe muszą zachowywać bezpieczeństwo i jakość,ale także muszą stawać się coraz wydajniejsze i zrównoważone w stosowaniu — w przeciwnym wypadku potężna technologia czyszczenia nie opłacałaby się pomimo jej wartości dla produktu i procesu. Pytanie, które inżynierowie wciąż sobie zadają, brzmi następująco: Które z czynników wpływających na wydajność czyszczenia mogą zostać jeszcze ulepszone, aby zwiększyć zrównoważenie, oszczędzać zasoby i redukować koszty?
Tak zwane dynamiczne koło Sinnera ukazuje, w jaki sposób współdziała pięć głównych czynników wydajnego czyszczenia — wydajność mechaniczna, temperatura, środki czyszczące, zużycie wody i czas czyszczenia. Powiększenie dowolnej z części tego koła sprawia, że inne maleją, co wskazuje na potencjalne oszczędności. „W praktyce nasi inżynierowie skupiają się na jednym czynniku, to znaczy na poprawie wydajności mechanicznej czyszczenia — wyjaśnia Jana Zimpel, kierowniczka ds. sprzedaży produktów w Centrum Kompetencji GEA w Büchen. „Każdy postęp w tym zakresie umożliwia operatorom instalacji oszczędność cennego czasu na przetwarzanie oraz ograniczenie zużycia energii, wody i środków chemicznych zgodnie z priorytetami ekonomicznymi i ekologicznymi.
Każdy postęp w tym zakresie umożliwia operatorom instalacji oszczędność cennego czasu na przetwarzanie oraz ograniczenie zużycia energii, wody i środków chemicznych zgodnie z priorytetami ekonomicznymi i ekologicznymi.
Jana Zimpel
kierowniczka ds. sprzedaży produktów, Technologie Czyszczenia GEA
Obszary ulepszeń mechanicznych są bardzo zróżnicowane. „Za sprawą innowacyjnej konstrukcji nowoczesne myjki potrafią korzystać ze sił ścinających oraz innych mechanizmów pomocniczych, aby zwiększyć wydajność czyszczenia” — zaznacza Chris Lawton, starszy kierownik ds. sprzedaży produktów w GEA. „Przepływy cieczy, rozmiary dyszy, prędkości obrotowe i forma natrysku w połączeniu z czasami czyszczenia to wszystko są kluczowe czynniki, które możemy doskonale dostosować pod kątem danego procesu produkcji lub rozmiaru zbiornika”.
Pokrewnym celem w interesie operatorów instalacji jest przedłużenie żywotności myjek zbiornikowych. W tym celu GEA stosuje łożyska hydrodynamiczne zamiast kulowych, gdyż te drugie ulegają znacznie większemu zużyciu i również mogą zanieczyszczać produkt wskutek ścierania. Co więcej konsultanci GEA oferują porady dla klientów odnośnie tworzenia programów konserwacji prewencyjnej, które gwarantują, że uszczelki oraz inne części zużywające się zostaną w porę wymienione, zanim wystąpią problemy.
Przepływy cieczy, rozmiary dyszy, prędkości obrotowe i forma natrysku w połączeniu z czasami czyszczenia to wszystko są kluczowe czynniki, które możemy doskonale dostosować pod kątem danego procesu produkcji lub rozmiaru zbiornika.
Chris Lawton
starszy kierownik ds. sprzedaży produktów, Technologie Czyszczenia GEA
Przełomowa modułowa koncepcja
Pośród wielu rodzajów myjek zbiornikowych to myjki orbitalne są pewnego rodzaju wzorcem solidnej technologii i już kilka razy były przez GEA udoskonalane. Myjki orbitalne są odpowiednio wyposażone do najtrudniejszych zadań, takich jak zaschnięte i lepkie pozostałości, a nawet drożdże, klej, żywica lub produkty fermentacji itd. Są wyposażone w skrupulatnie dobrane dysze i nośniki dyszy. Myjka obraca się w przestrzeni 3D wokół osi pionowej i poziomej, tym samym osiągając każdy punkt powierzchni zbiornika w sposób wysoce kontrolowany i silnie oddziałujący.
Aktualne udoskonalenia GEA to m.in. pomyślne połączenie wszystkich kluczowych opcji wyposażenia dla myjek orbitalnych w jednym modułowym urządzeniu. Ta modułowa koncepcja została po raz pierwszy zrealizowana przez GEA w postaci myjki orbitalnej OC200. Wszystkie kluczowe komponenty tej myjki orbitalnej mogą zostać szybko wymienione. Trzy różne nośniki dyszy spełniają wszelkie wymogi odnośnie otworów do wprowadzania, przepływu i poziomów zabrudzenia. Można wybierać spośród ośmiu średnic dyszy, aby zoptymalizować przepływ, czas cyklu i strumień natrysku. Mając do dyspozycji te wszystkie opcje, osiągnięcie dłuższego czasu zalegania w celu większej intensywności czyszczenia nie stanowi żadnego problemu.
Dłuższe strumienie można generować dla bardzo wysokich lub szerokich zbiorników, jak np. silosy na mąkę lub zbiorniki do warzenia piwa w wielkich zakładach. Wysokie zbiorniki mogą być również czyszczone oddolnie, co stanowi odwrócenie typowego trybu pracy. Dysze samoczyszczące z końcówką skierowaną do tyłu zapobiegają gromadzeniu się produktu na myjce.
Ta innowacja oferuje nowy poziom elastyczności operatorom procesów, ułatwiając im planowanie i opracowanie odpowiedniej opcji sprzętowej na potrzeby konkretnego zadania oraz przystosowanie myjki do nowych i odmiennych wymagań procesowych w późniejszym czasie. Dzięki ulepszonemu oddziaływaniu mechanicznemu można jeszcze bardziej zoptymalizować czas czyszczenia i pobór cieczy, oszczędzając cenne zasoby.
Osobiste wsparcie ekspertów –– niedoceniany czynnik
Charakterystyczne dla ukrytej natury czyszczenia zbiorników jest to, że osoby planujące, wdrażające i obsługujące system rozumieją inne obszary technologii przetwarzania znacznie lepiej niż technologię czyszczenia zbiorników. Skupiają się — i tak być powinno — głównie na poprawie produktu, etapach przetwarzania bezpośrednio z nim związanych oraz na oczekiwanym zysku. W rezultacie skonfigurowanie idealnego sprzętu do czyszczenia zbiorników to w znacznym stopniu kwestia partnerskiej współpracy firm i osób.
W GEA Jana Zimpel potwierdza, że istotną częścią pracy jej zespołu jest przekazanie klientowi wiedzy na temat procesu. „Zrozumienie indywidualnych potrzeb i wymagań jest dla nas bardzo ważne” — wyjaśnia. „Oferujemy dobrą współpracę, wspierając klienta jako specjaliści dysponujący optymalnymi komponentami, aby sam klient mógł się skoncentrować na całości procesu. Dzielimy się naszym know-how, szkolimy personel i wspieramy operatorów na miejscu, tak aby nasi klienci otrzymali bezpieczny, zrównoważony i efektywny kosztowo proces czyszczenia”.
Zbiorniki procesowe i zasobnikowe dla
Wszędzie tam, gdzie czystość ma kluczowe znaczenie
Product
Więcej informacji:
Integrated cleaning for healthier work conditions
A century ago, service workers still had to enter tanks to clean them from the inside – a risky process. The job became easier with the development of spray guns (still the most effective way to clean the outside). But it was the development of integrated cleaning devices, starting in the 1920s, that has brought efficiency and healthier working conditions to the task. These devices have also made it possible to dose water and chemicals sustainably as required – just as a modern dishwasher uses these resources better than rinsing by hand.
Integrated cleaning devices are usually mounted as centrally as possible to the tank walls or ceiling. The interior surfaces of the tank are generally stainless steel, and the cleaning chemicals are alkaline and acidic compounds, which can be re-used in cyclic CIP systems. Cleaning times and intervals can vary greatly, depending on plant setup, product and batch processing schedules, often recurring several times a day. Given that many operations have multi-tank storage farms, some tanks being over 20 meters high with an internal surface area of more than 100 square meters, we can truly call the new generation of tank cleaners the “hidden champions” of industrial production.
Improving sustainability and operating costs
At the GEA Cleaning Technology Competence Center in Büchen, Germany, experts are constantly expanding and developing the range of cleaner types used for different products and varying soiling classes (grading the difficulty of cleaning). To ensure low operational cost, tank cleaners need to become more and more efficient and sustainable. The question that engineers keep coming back to is: Which factors influencing cleaning performance can be further improved to increase sustainability, save resources, and reduce costs?
The so-called dynamic Sinner’s circle shows the interdependency of the four main factors – mechanical efficiency, temperature, cleaning agents and cleaning time – in achieving the required cleaning performance (plus water consumption as a fifth factor). Enlarging any one section in the circle makes the others smaller, indicating potential savings. “In practice, our engineers focus on improving one factor, the mechanical efficiency of cleaning solutions,” explains Jana Zimpel, Product Sales Manager at the GEA Center in Büchen.
Expert support – the decisive element
As befits the concealed nature of tank cleaning, system planners, implementers and operators often understand other areas of processing technology much better than tank cleaners. They are – and should be – mostly focused on improving their product and elemental processing stages. As a result, configuring ideal tank cleaning equipment is very much a matter of partnership between companies, and between persons.
At GEA, Jana Zimpel confirms that a vital part of her team’s work is providing the customer with expert knowledge. “Understanding the individual needs and requirements is very important for us”, she explains. “In good collaboration we are able to support the customer with the optimum component while they are more focusing on the whole process. We share our knowhow; we train staff and support the operators on site. Our customers achieve safe, sustainable, and cost-efficient cleaning processes.”
Product
