Cleaning Technologies
Evolving product safety with the “hidden champions” in processing tanks
«Скрытые чемпионы» в плане безопасности
15 Mar 2022
Технология гигиенической очистки резервуаров — работает там, где ее не видит ни один глаз. Крайне важно обеспечить гигиеническую безопасность, экологичность и продолжительный срок хранения продуктов питания, напитков, фармацевтической и прочей продукции. Мы следим за тем, как этот постоянно развивающийся компонент системы помогает производителям, операторам установок и потребителям достигать все более высоких результатов своей деятельности, в том числе в сфере охраны окружающей среды.
Некоторые выглядят как космические корабли. Некоторым нравятся сюрреалистические инструменты или блестящие игрушки удивительной элегантности и симметрии. Промышленные устройства для очистки резервуаров несомненно являются одними из самых эстетически приятных компонентов в системах обработки ... или, скорее, могли бы являться таковыми, если бы их действительно можно было бы увидеть. Их истинная ценность заключается в том, что они делают. Они делают это в темноте, в герметичных технологических емкостях и резервуарах для хранения, сосудах и ферментационных резервуарах.
Давным-давно, на заре эпохи технологии производства пищевых продуктов, именно неочищенные емкости и сосуды случайно стали причиной брожения дрожжей, что в итоге привело к изобретению таких продуктов, как пиво, вино и хлеб на закваске. Однако с тех пор прошло очень много времени, и теперь ведущие производители уделяют первостепенное внимание поддержанию чистоты резервуаров и емкостей в максимально возможной степени для обеспечения надежного качества продукции. В случае продуктов для потребления человеком это означает, что они должны отвечать требованиям гигиенических норм или даже быть асептически чистыми.
Безопасность имеет значение — как и репутация бренда
Будь то молочные продукты, вино или пиво, зубная паста, фармацевтические препараты или хлебопекарная мука – безопасное и стабильное качество продукции является главной целью в интересах производителей и потребителей. Везде, где продукты обрабатываются или хранятся в резервуарах, силосах или, например, в промежуточных бункерах для сыпучих материалов (IBC), остатки, которые не были надлежащим образом удалены во время чистки, могут во многих отношениях повлиять на их безопасность и качество. Поэтому чистота цистерн и прочих резервуаров и емкостей строго регламентируется правилами и директивами Управления по контролю за продуктами питания и лекарственными средствами США (FDA), Европейской группы гигиенического проектирования и инжиниринга (EHEDG) в Европе и другими нормативными документами во всех странах мира.
Одним из основных рисков является возможность перекрестного загрязнения, которое может произойти, когда одна производственная партия следует за другой и содержит отличающиеся компоненты продукта. Как потребители мы постоянно нуждаемся в большем разнообразии в целях удовлетворения наших различных аппетитов и вкусов. Это привело к постоянной разработке и появлению совершенно новых продуктов и вариантов продукции на рынках, которые часто обрабатываются и хранятся в одних и тех же резервуарах. Остатки от предыдущих продуктов могут повлиять на вкус и прочие свойства следующего продукта или даже стать причиной его токсичности. Это может произойти, например, из-за неконтролируемой ферментации или химических реакций, роста бактерий или грибков, или переноса аллергенов из одного продукта в другой.
Даже если продукт не меняется, существует опасность того, что неочищенные остатки будут разлагаться или ферментироваться, что повлияет на следующую партию в резервуаре. Различимый эффект может быть незначительным, но разборчивые потребители по всему миру, как правило, все чаще абсолютно критически относятся даже к малейшим отклонениям. Принимая во внимание в том числе и менее важные товары, например, целлюлозу, осадок сточных вод, образующийся при производстве бумаги, или даже сами сточные воды, резервуары и емкости для их переработки и хранения также нуждаются в очистке в целях предотвращения скоплений продукта, образования засорений, коррозии или опасных, содержащих сероводород газов.
Все риски, связанные с недостаточной и ненадлежащей очисткой, многократно умножаются условиях в сегодняшнего рынка с точки зрения многочисленных последствий, которые может повлечь за собой даже одна некачественная партия продукта. Производитель может потерять значительное количество продукта в результате ухудшения качества или столкнуться со значительными затратами в результате отзывных компаний или необходимости восстановления дефектной продукции. Еще важнее то, что это может сказаться на здоровье работников и потребителей. Наконец, репутация продукта и бренда практически всегда будет страдать в результате любого подобного инцидента, пусть даже незначительного. Поэтому технология очистки становится все более важным активом в инструментарии инженера-технолога.
Автоматизированная очистка для организации более благоприятных для здоровья условий труда
На протяжении веков люди правильно осознавали риски, связанные с загрязненными сосудами и емкостями, но при этом любая очистка производилась вручную в опасных условиях. Раньше работникам приходилось попадать в резервуары и силосохранилища через узкий люк, чтобы вручную очистить резервуар изнутри, иногда при этом требовалась помощь второго работника, который следил за общей безопасностью. Им приходилось иметь дело с жесткими моющими средствами и жидкостями и потенциально опасными остатками в резервуарах, работая в ограниченном пространстве и преодолевая различные препятствия. Понятно, почему правила и нормы гигиены, принятые Управлением по технике безопасности и гигиене труда США и аналогичными учреждениями в других странах, требуют крайней осторожности.
Трудоемкость ручного способа очистки была в значительной степени снижена благодаря разработке ручных пистолетов-распылителей, и этот способ по-прежнему является наиболее эффективным методом очистки наружных поверхностей резервуаров и танков, а также каменных стен, тротуаров или, например, палуб рыболовецких судов. Но именно разработка автоматических очистителей, начиная с 1920-х годов, способствовала резкому росту эффективности и созданию более здоровых условий труда при очистке внутренних полостей резервуаров, цистерн и емкостей. Автоматизированное управление очисткой также подразумевает дозирование моющего средства в абсолютно точном, необходимом для выполнения задачи количестве — точно так же, как при использовании современной посудомоечной машины ресурсы используются намного бережнее, чем при мойке вручную.
Автоматически очищаемые резервуары, как правило, изготавливаются из нержавеющей стали, при этом система очистки монтируется как можно ближе к стенкам или потолку резервуара. Химические вещества для очистки — это в основном щелочные и кислые соединения, которые могут повторно использоваться в циклических системах безразборной мойки (CIP). Продолжительность очистки и интервалы между операциями очистки могут в значительной степени варьироваться в зависимости от настроек параметров установки, графиков обработки продуктов и партий, часто повторяющихся несколько раз в сутки. Учитывая, что на многих предприятиях используются парки, состоящие из множества резервуаров для хранения, и некоторые резервуары могут иметь высоту более 20 метров и внутреннюю площадь более 100 квадратных метров, мы можем назвать автоматизированные устройства для очистки резервуаров настоящими «скрытыми чемпионами» промышленного производства.
Повышение экологичности и снижение операционных расходов
В экспертно-консультационном центре технологий очистки компании GEA в г. Бюхен, Германия, специалисты постоянно расширяют ассортимент различных типов устройств очистки для различных продуктов, классов загрязнений и условий применения, используемых на сегодняшний день в промышленности. Все устройства для очистки резервуаров должны обеспечивать надлежащий уровень безопасности и качества, и, кроме того, они должны становиться все более эффективными в эксплуатации и экологичными — в противном случае мощные технологии очистки больше не будут окупаться, несмотря на их ценность с точки зрения качества продукции и эффективности производственного процесса. Вопрос, к которому инженеры продолжают возвращаться: Какие факторы, влияющие на эффективность очистки, могут быть дополнительно оптимизированы с целью повышения экологичности, экономии ресурсов и снижения затрат?
Так называемый динамический круг Синнера показывает, каким образом пять основных факторов эффективной очистки — механическая эффективность, температура, чистящие средства, потребление воды и продолжительность очистки — влияют на качество очистки. Увеличивая любой из сегментов круга, вы уменьшаете остальные, что указывает на потенциальную экономию. «На практике наши инженеры сосредоточивают основное внимание на одном факторе — на повышении механической эффективности решений по очистке», — объясняет Яна Зимпель (Jana Zimpel), менеджер по продажам продукции в экспертно-консультационном центре компании GEA в г. Бюхен. «Любое достижение в этом направлении позволяет операторам установок экономить драгоценное время на переработку и сокращать потребление энергии, воды и химикатов в соответствии с их экономическими и экологическими приоритетами.»
«Любое достижение в этом направлении позволяет операторам установок экономить драгоценное время на переработку и сокращать потребление энергии, воды и химикатов в соответствии с их экономическими и экологическими приоритетами.»— Яна Зимпель, менеджер по продажам продукции в экспертно-консультационном центре технологий очистки компании GEA
— Яна Зимпель, менеджер по продажам продукции в экспертно-консультационном центре технологий очистки компании GEA
Product Sales Manager, GEA Cleaning Technology
Сферы улучшения механических характеристик весьма разнообразны. «Благодаря инновационной конструкции современные устройства очистки способны использовать сдвиговое усилие и другие вспомогательные эффекты для повышения эффективности очистки,» — отмечает старший менеджер по продажам Крис Лоутон (Chris Lawton) из компании GEA. «Расход жидкости, размеры форсунок, скорость вращения и матрица распыления в сочетании с продолжительностью временем очистки — все это ключевые факторы, которые мы можем оптимизировать для данного процесса производства продукции или размера резервуара.»
Связанной с этим целью в интересах операторов установок является продление срока службы устройств очистки резервуаров. Для этой цели компания GEA использует гидродинамические подшипники вместо шарикоподшипников, поскольку последние подвержены значительно большему износу и могут также загрязнять продукт в результате абразивного износа. Кроме того, консультанты компании GEA дают советы своим клиентам по созданию программ профилактического технического обслуживания, которые предусматривают своевременную замену уплотнений и других быстроизнашивающихся деталей до того, как могут возникнуть какие-либо проблемы.
«Расход жидкости, размеры форсунок, скорость вращения и матрица распыления в сочетании с продолжительностью временем очистки — все это ключевые факторы, которые мы можем оптимизировать для данного процесса производства продукции или размера резервуара.»— Крис Лоутон, старший менеджер по продажам, GEA Cleaning Technology
— Крис Лоутон, старший менеджер по продажам, GEA Cleaning Technology
Senior Product Sales Manager, GEA Cleaning Technology
Прорывная модульная концепция
Среди многих типов устройств для очистки резервуаров планетарные очистители являются своего рода эталоном и воплощением мощных технологий, непрерывно развиваемых компанией GEA. Надлежащим образом оснащенные для выполнения этой задачи планетарные очистители могут справиться с самыми трудными и тяжелыми задачами, например, удалением засохших и липких остатков, в том числе дрожжей, клея, смолы или продуктов ферментации и т.п. Оснащенное тщательно подобранными насадками и держателями форсунок, устройство очистки вращается в трехмерной (3D) матрице вдоль вертикальной и горизонтальной оси и, таким образом, достигает каждой точки поверхности в резервуаре управляемым с высокой точностью и мощностью способом.
Текущие разработки компании GEA включают в себя успешную инициативу по объединению всех основных вариантов оборудования для планетарных очистителей в единую, модульную модель. Эта модульная концепция была впервые реализована в планетарном очистителе GEA OC200. Все ключевые компоненты этого планетарного очистителя могут оперативно заменяться. Три различных корпуса форсунок отвечают всем требованиям, предъявляемым к входным отверстиям, расходу и уровню загрязнения. Восемь вариантов форсунки различного диаметра для оптимизации расхода, продолжительности цикла и траектории струи. Учитывая все эти возможности, более длительная продолжительность более интенсивной очистки не представляет никаких проблем.
Для очень высоких или очень широких резервуаров может использоваться более мощная и, соответственно, более длинная струя, например, для очистки силосов для муки или пивоваренных цистерн на крупных предприятиях. Высокие резервуары также можно очищать снизу вверх, развернув обычный режим работы в обратном направлении. Самоочищающиеся, направленные назад форсунки предотвращают скопление продукта на очистителе.
Это нововведение обеспечивает новый уровень эксплуатационной гибкости для операторов технологических процессов, облегчая планирование и разработку точно подходящего варианта оборудования для конкретной задачи, а также адаптацию очистителя к новым и различным требованиям технологического процесса в любой последующий момент времени. Благодаря оптимизированному механическому воздействию продолжительность очистки и расход жидкости можно еще больше оптимизировать, экономя при этом ценные ресурсы.
Персональная экспертная поддержка — недооцененный фактор
Отличительной чертой скрытого характера очистки резервуаров является то, что проектировщики систем, исполнители и операторы понимают другие сферы технологии производственных процессов намного лучше, чем специалисты по очистке резервуаров. Они, как и положено, в основном сосредоточены на совершенствовании своей продукции и непосредственно связанных с этим этапах переработки, а также ожидаемом доходе. В результате, настройка идеального оборудования для очистки резервуаров в значительной степени является вопросом партнерства между компаниями, а также между людьми.
Г-жа Яна Зимпель из компании GEA подтверждает, что важной частью работы ее команды является предоставление клиенту соответствующих знаний о технологических процессах. «Понимание индивидуальных потребностей и требований очень важно для нас,» — объясняет она. «В рамках плодотворного сотрудничества мы можем оказать клиенту поддержку с точки зрения предоставления ему обладающего оптимальными характеристиками компонента, в то время как он больше сосредоточен на всем производственном процессе.» Мы делимся нашими знаниями и ноу-хау, обучаем персонал и оказываем поддержку операторам на местах, чтобы процессы очистки, осуществляемые нашими клиентами, были еще более безопасными, экологичными и экономически эффективными.»
Резервуары для обработки и хранения
Когда чистота имеет существенное значение
Product
Узнать больше:
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
