Met de voortdurende verbetering van automatisering en verpakkingstechnologie in de voedingsindustrie

Met de voortdurende verbetering van automatisering en verpakkingstechnologie in de voedingsindustrie wordt stikstof steeds vaker gebruikt bij de verwerking, opslag, transport en verpakking van voedsel. Vooral in sectoren zoals noten, gepofte snacks, zuivelproducten, koffie, thee, vleesproducten, aquatische producten en diepvriesproducten zijn stikstofgeneratoren voor voedsel een van de belangrijkste hulpapparatuur geworden.

Voedselstikstofgenerator

De behoefte van de voedingsindustrie aan stikstof vloeit in essentie voort uit het vermogen om "zuurstof te isoleren".

Zuurstof veroorzaakt:

• Voedseloxidatie en bederf
• Ranzigheid van oliën
• Kleurveranderingen
• Microbiële vermenigvuldiging
• Verlies van aroma
• Verkorte houdbaarheid

Traditionele methoden voor de levering van vloeibare stikstof hebben te kampen met hoge transportkosten, complex tankonderhoud en hoge veiligheidsrisico's. Als gevolg hiervan kiezen steeds meer bedrijven voor stikstofgeneratiesystemen ter plaatse.

Veelvoorkomende pijnpunten in de huidige voedingsindustrie zijn onder meer:

1. Onstabiele stikstofzuiverheid.

Veel voedingsbedrijven hebben in de praktijk ontdekt dat:

• Zuurstofgehalte overschreed de norm na verpakking
• Schommelingen in de stikstofzuiverheid
• Slecht conserveringseffect
• Productvochtigheid

De hoofdoorzaak is meestal:

• Onredelijk ontwerp van de stikstofgenerator
• Luchtcompressor met overmatige olie- en waterinhoud
• Koolstofmoleculaire zeefveroudering
• Lekkage in de leiding
• Onvoldoende capaciteit van de buffertank

2. Overmatig energieverbruik

De voedingsindustrie werkt vaak 24 uur per dag.

als:

• Lage efficiëntie van persluchtsystemen
• Onjuiste luchtcompressor
• Ernstige stikstofverspilling

Dit leidt tot een aanzienlijke toename van het energieverbruik per ton product.

3. Strikte eisen voor voedselveiligheid

Voedselkwaliteit stikstof is niet simpelweg "stikstofhoudend".

Ook betrokken:

• reinheid
• Olievrij
• Aseptisch
• Dauwpuntregeling
• Pijpmateriaal
• Veiligheid bij contact met voedsel

Veel gangbare industriële stikstofgeneratiesystemen zijn niet geschikt voor de voedingsindustrie.

4. De verpakkingsmachine is niet compatibel met het stikstofgeneratiesysteem.

In de praktijk komen de volgende situaties vaak voor:

• Onvoldoende stikstofstroom
• Grote schommelingen in de momentane gasverbruik tijdens het verpakken
• Druk daalt wanneer meerdere verpakkingsmachines tegelijkertijd werken

Dit leidt tot instabiele verpakkingskwaliteit.

Wat is een voedselkwaliteit stikstofgenerator?

Een voedselstikstofgenerator is een apparaat voor stikstofproductie ter plaatse dat wordt gebruikt in de voedselverwerkings- en verpakkingsindustrie.

De kerntaak is:

Stikstof wordt gescheiden van de lucht en continu hoogzuivere stikstof geproduceerd die voldoet aan de eisen van de voedingsindustrie.

De huidige gangbare technologieën zijn:

• PSA druk-zwaai-adsorptie stikstofproductie
• Membraanscheiding voor stikstofproductie

De PSA voedselstikstofgenerator wordt het meest gebruikt in de voedingsindustrie.

Stikstofgeneratoren voor voedselverwerking worden doorgaans gebruikt voor:

• voedsel verpakking
• Voedselconservering
• Bescherming van opslagtanks voor voedsel
• Antioxidant van kookolie
• Bescherming bij poedertransport
• Behoud van koffiearoma
• Zuivelproducten om bederf te voorkomen

Werkingsprincipe van voedselstikstofgenerator

PSA druk-zwaai-adsorptie stikstofgeneratieprincipe

De meeste voedselstikstofgeneratoren maken gebruik van PSA (Pressure Swing Adsorption) technologie.

Het kernprincipe is:

Luchtseparatie wordt bereikt door gebruik te maken van de verschillende diffusiesnelheden van zuurstof en stikstof door koolstofmoleculaire zeven.

Hoofdcomponenten van lucht:

• Stikstof: ongeveer 78%
• Zuurstofgehalte: ongeveer 21%
• Andere gassen: ongeveer 1%.

Nadat perslucht de adsorptietoren binnenkomt:

Koolstofmoleculaire zeven adsorberen bij voorkeur onzuiverheden zoals zuurstof, vocht en kooldioxide.

Stikstofgas passeert vervolgens de moleculaire zeef en wordt afgevoerd.

Wanneer de adsorptie van de moleculaire zeef verzadigd is:

Het systeem wordt snel gedepressuriseerd en geregenereerd.

De twee torens wisselen elkaar af in een cyclus om een continue stikstoftoevoer te realiseren.

Kernproces van PSA stikstofproductie

Drukadsorptiestadium

Perslucht komt de adsorptietoren binnen.

Zuurstof wordt geadsorbeerd:

• Stikstofafvoer
• Stikstofzuiverheid neemt geleidelijk toe

gelijkfase

Er wordt een drukbalans bereikt tussen de twee torens.

Vermindert het verlies van perslucht.

Drukverlagingsregeneratiestadium

De adsorptietoren wordt snel gedepressuriseerd.

Zuurstof wordt vrijgegeven uit de moleculaire zeef.

Spoel- en regeneratiestadium

Gedeeltelijke stikstof terugspoeling.

Herstelt verder het adsorptievermogen van moleculaire zeven.

Samenstelling van het voedselstikstofgeneratorsysteem

luchtcompressorsysteem

effect:

Zorgt voor een stabiele toevoer van perslucht.

De voedingsindustrie vereist doorgaans:

• Olievrije lucht
• Stabiele druk
• Continue werking

Gangbare configuraties:

• schroefluchtcompressor
• olie-vrije luchtcompressor
• Frequentiegestuurde luchtcompressor

Koeldroger of adsorptiedroger

effect:

Verwijdert vocht uit de lucht.

Als de perslucht een te hoog vochtgehalte heeft:

Dit resulteert in:

• Vergiftiging van de moleculaire zeef
• Verminderde stikstofzuiverheid
• Storing van de klep

Gangbare eisen in de voedingsindustrie:

• Drukdauwpunt ≤ -40°C
• High-end scenario's ≤ -60°C

Precisiefiltratiesysteem

Omvat doorgaans:

• Voorfilter
• Olieverwijderingsfilter
• Actieve koolfilter

Hoofdfunctie:

• Verwijder oliedamp
• Verwijder deeltjes
• Verwijder geur

PSA stikstofgenerator

Kernapparatuur.

Bestaat voornamelijk uit:

• Adsorptietoren
• koolstofmoleculaire zeef
• pneumatische klep
• PLC besturingssysteem

samenstelling.

Stikstofbuffertank

effect:

• Spanningsregelaar
• Buffert schommelingen in de stroom
• Handhaaft de stabiliteit van de verpakking

Voedselverpakkingsmachines hebben doorgaans een hoge momentane stroomvereiste.

Daarom is de buffertank erg cruciaal.

Stikstofzuiverheidsdetector

Voor real-time detectie:

• Zuurstofgehalte
• Stikstofzuiverheid

Sommige systemen ondersteunen:

• Online alarm
• Automatische afvoer
• Afstandsmonitoring

Processtroomdiagram van de stikstofgenerator

Kern technische parameters van de voedselstikstofgenerator

Stikstofzuiverheid

Gangbaar in de voedingsindustrie:

Stikstofstroom

Gangbaar bereik:

• 5Nm³/u
• 10Nm³/u
• 50 Nm³/u
• 100Nm³/u
• 500Nm³/u

Grote voedselfabrieken kunnen bereiken:

Boven 1000 Nm³/u.

Exportdruk

over het algemeen:

• 0,5~0,8MPa

Sommige hogedrukscenario's:

Een booster-systeem is vereist.

Dauwpunt

Algemene eisen in de voedingsindustrie:

-40°C of lager.

High-end verpakkingseisen:

-60°C of lager.

Zuurstofgehalte

De voedingsindustrie richt zich vaak op:

Residueel zuurstofgehalte in de verpakking.

Gangbare eisen:

• ≤2%
• ≤1%
• ≤0,5%

Toepassingsscenario's van voedselstikstofgenerator

Stikstofgevulde voedselverpakking

De meest typische toepassing.

omvat:

• aardappelchips
• noten
• koekjes
• gebak
• fastfood

Rol van stikstof:

• Antioxidant
• Voorkomt verplettering
• Verlengt de houdbaarheid

koffie-industrie

Koffie oxideert zeer gemakkelijk.

Stikstof kan:

• Voorkomt verdamping van aroma
• Verlengt de smaakstabiliteit

Veel speciale koffiebedrijven:

Vereist een stikstofzuiverheid van 99,9% of hoger.

Eetbare olie-industrie

Stikstofafdichting kan verminderen:

• Olieoxidatie
• Zuurwaarde stijgt

Veel gebruikt in:

• Tankbescherming
• Vulbescherming

Vleesproductenindustrie

Stikstof kan:

• Remt bacteriegroei
• Handhaaft kleurstabiliteit

Veel gebruikt in:

• Ham
• Delicatessen
• gekoeld vlees

zuivelindustrie

Gebruikt voor:

• Melkpoederverpakking
• Aseptisch transport
• Tankbescherming

Vereist extreem hoge reinheid.

Thee- en Chinese medicinale materialenindustrie

Theebladeren zijn zeer gevoelig voor vochtabsorptie en oxidatie.

Stikstofgeneratoren voor voedselverwerking kunnen:

• Behoudt aroma
• Verlengt de opslagtijd

Casestudy van de stikstofgeneratorindustrie in voedselverwerking

Case 1: Productielijn voor notenverpakking

Een notenfabriek:

Oorspronkelijk werd gebottelde stikstof gebruikt.

bestaande uit:

• Frequente fleswissels
• Stikstof is duur
• Onstabiele gaslevering

Na overschakeling op een PSA voedselstikstofgeneratiesysteem:

• Stikstofkosten daalden met ongeveer 50%.
• Het zuurstofgehalte in de verpakking blijft stabiel onder de 1%.
• Houdbaarheid verlengd met ongeveer 30%.

Casestudy 2: Koffiebranderij

Een speciale koffiefabriek:

De stikstofzuiverheidseis is 99,9%.

Systeemspecificatie:

• olie-vrije luchtcompressor
• Adsorptiedroger
• Hoogzuivere PSA stikstofgenerator

bereikt:

• Het koffiearoma blijft stabiel
• Verbeterde verpakkingsconsistentie

Veelvoorkomende problemen met voedselstikstofgeneratoren

Waarom neemt de zuiverheid van stikstofgeneratoren die in voedselverwerking worden gebruikt af?

Veelvoorkomende oorzaken:

Luchtcompressor met olie

Nadat de olie de moleculaire zeef binnendringt:

Het veroorzaakt permanente vervuiling.

Storing van het droogsysteem

Hoog vochtgehalte in de lucht:

De adsorptieprestaties van moleculaire zeven nemen af.

Veroudering van moleculaire zeef

Normale levensduur:

Ongeveer 5 tot 8 jaar.

Storing van pneumatische klep

Onjuiste schakeling:

Dit kan gaslekkage veroorzaken.

Gasverbruik overschreed de ontwerptoegevoegde waarde

Momentane stroom van de verpakkingsmachine is te hoog:

Dit leidt tot schommelingen in de zuiverheid.

Hoe een stikstofgenerator voor voedselverwerking te selecteren

Selecteer op basis van stikstofzuiverheid

Hoe hoger de zuiverheid:

• Hoe lager de stikstofproductie
• Hoe hoger het energieverbruik

Daarom moet men niet blindelings hoge zuiverheid nastreven.

Kies op basis van verpakkingssnelheid

De snelheid van de verpakkingsmachine bepaalt:

Momentane gasverbruik.

Berekeningen moeten worden gemaakt:

• Piekverkeer
• Gemiddelde stroom

Kies op basis van voedseltype

Verschillende voedingsmiddelen:

De eisen voor residuele zuurstofniveaus verschillen.

Bijvoorbeeld:

• Aardappelchips: 95%~99%
• Koffie: 99,9%
• Melkpoeder: 99,99%

Selecteer op basis van productiemethode

Continue productiebedrijven:

suggestie:

• Dubbele machine back-up
• Automatische schakeling
• Afstandsmonitoring

Energieverbruikanalyse van voedselstikstofgenerator

In stikstofproductiesystemen voor voedsel:

De grootste energiebron is niet de stikstofgenerator.

In plaats daarvan:

Luchtcompressor.

over het algemeen:

Perslucht energieverbruik is goed voor meer dan 80% van het gehele systeem.

Factoren die energieverbruik beïnvloeden

Stikstofzuiverheid

Hoe hoger de zuiverheid:

Hoe groter het luchtverbruik.

efficiëntie luchtcompressor

Inefficiënte luchtcompressoren:

Dit zal de operationele kosten aanzienlijk verhogen.

Lekkagepercentage

Veel fabrieken:

Lekkage in de leidingen overschrijdt 20%.

Drukinstelling

Overmatige druk:

Het verhoogt het compressievermogen.

Energiebesparende maatregelen

Gebruik een frequentiegestuurde luchtcompressor

Vermindert energieverbruik bij deellast.

Optimaliseer leidingontwerp

Vermindert drukval.

Voeg gastank toe

Vermindert de frequentie van laden.

Regelmatige lekcontroles

Vermindert stikstofverspilling.

Onderhoud van voedselstikstofgenerator

Routine-inspectie

omvat:

• druk
• stroom
• zuiverheid
• Dauwpunt

Vervang het filter regelmatig

Een verstopt filter kan veroorzaken:

• Verhoogde drukval
• Verhoogd energieverbruik

Controleer kleppen

Pneumatische kleppen zijn componenten met hoge frequentie.

Ze slijten gemakkelijk.

Controleer de toestand van de moleculaire zeef

als:

• Zuiverheid neemt lange tijd af
• Verhoogd luchtverbruik

De moleculaire zeef moet mogelijk worden vervangen.

Onderhoud van het afvoersysteem

Automatische afvoer storing:

Dit zal een grote hoeveelheid water in het systeem veroorzaken.

Industriestandaard voor voedselstikstofgenerator

De voedingsindustrie heeft hoge eisen aan stikstofsystemen.

Vaak betrokken:

Voedselveiligheidsnormen

Bijvoorbeeld:

• HACCP
• GMP
• FDA eisen voor contact met voedsel

Perslucht normen

Vaak geraadpleegd:

ISO 8573 Perslucht Kwaliteitsnorm.

Belangrijke controlegebieden:

• oliegehalte
• Vochtgehalte
• Deeltjesgrootte

Drukvat specificaties

Gastanks en drukvaten:

Moeten voldoen aan de relevante veiligheidsvoorschriften.

Marktontwikkelingstrend voor voedselstikstofgenerator

Hoge zuiverheid

Met toenemende eisen voor voedselconservering:

De vraag neemt geleidelijk toe met een snelheid van meer dan 99,99%.

Intelligent

Toekomstige systemen zullen meer van het volgende adopteren:

• PLC intelligente besturing
• Afstandsmonitoring
• IoT
• AI voorspelt onderhoud

Energiebesparing

Vermindering van perslucht energieverbruik:

Het is een belangrijk aandachtspunt van de industrie geworden.

Modulair

Steeds meer bedrijven adopteren:

Skid-gemonteerd geïntegreerd systeem.

handig:

• Snelle installatie
• Uitbreiding en upgrade

Olievrij

De voedingsindustrie schakelt geleidelijk over van conventionele olie-geïnjecteerde luchtcompressoren.

De vraag naar olievrije luchtsystemen groeit snel.

Toekomstige technologische richtingen voor voedselstikstofgeneratoren

Toekomstige ontwikkeling van stikstofgeneratietechnologie voor voedsel zal zich richten op:

• Koolstofmoleculaire zeven met laag energieverbruik
• Hoog-efficiënte luchtstroomregeling
• AI-gestuurde intelligente zuiverheidsaanpassing
• Afstandsdiagnose van storingen
• Luchtbehandeling met ultra-lage dauwpunt
• Geïntegreerd intelligent gasleveringssysteem

tegelijkertijd:

De voedingsindustrie voor:

• Zuivering
• automatisering
• stabiliteit
• Voedselveiligheid

De eisen zullen steeds hoger worden.

Stikstofgeneratoren voor voedselverwerking zijn geleidelijk geëvolueerd van traditionele hulpapparatuur tot een belangrijk basissysteem in de moderne voedingsindustrie.

Voor voedingsbedrijven:

Een stabiel, veilig en energiezuinig stikstoftoevoersysteem is niet alleen gerelateerd aan het voedselconserveringseffect, maar beïnvloedt ook direct:

• Productkwaliteit
• Productie-efficiëntie
• Energiekosten
• Voedselveiligheid
• Concurrentievermogen van ondernemingen

In de toekomst, met de upgrade van voedselverpakkingen en de ontwikkeling van intelligente productie, zullen voedselstikstofgeneratoren worden gebruikt in:

• Voedselconservering
• Aseptische verpakking
• Slimme fabriek