Mit der kontinuierlichen Verbesserung der Automatisierung und Verpackungstechnik in der Lebensmittelindustrie

Mit der kontinuierlichen Verbesserung der Automatisierung und Verpackungstechnologie in der Lebensmittelindustrie wird Stickstoff immer häufiger in der Lebensmittelverarbeitung, Lagerung, Transport und Verpackung eingesetzt.Vor allem in Industriezweigen wie Nüssen, aufgeblasene Lebensmittel, Milchprodukte, Kaffee, Tee, Fleischprodukte, Wasserprodukte und Tiefkühlprodukte, Lebensmittel Stickstoffgeneratoren sind zu einer der wichtigsten Hilfsgeräte geworden.

Nahrungsmittelstickstoffgenerator

Der Stickstoffbedarf der Lebensmittelindustrie beruht im Wesentlichen auf ihrer Fähigkeit, Sauerstoff zu isolieren.

Sauerstoff verursacht:

• Oxidation und Verschlechterung von Lebensmitteln
• Rannigkeit von Ölen
• Farbveränderungen
• Mikrobielle Reproduktion
• Aromaverlust
• Verkürzte Haltbarkeit

Traditionelle Methoden zur Versorgung mit flüssigem Stickstoff leiden unter hohen Transportkosten, komplexer Wartung des Tanks und hohen Sicherheitsrisiken.Immer mehr Unternehmen beginnen, Stickstofferzeugungssysteme vor Ort einzuführen..

Zu den häufigsten Schmerzpunkten in der aktuellen Lebensmittelindustrie gehören:

1Die Stickstoffreinheit ist instabil.

Viele Lebensmittelunternehmen haben in der tatsächlichen Produktion festgestellt, dass:

• Der Sauerstoffgehalt überschritt nach der Verpackung die Norm
• Fluktuation der Stickstoffreinheit
• Schlechte Konservierungseffekte
• Produktfeuchtigkeit

Die Ursache liegt in der Regel in:

• Die Konstruktion des Stickstoffgenerators ist unvernünftig.
• Luftkompressor mit übermäßigem Öl- und Wassergehalt
• Kohlenstoffmolekulare SiebeAlterung
• Leck in der Pipeline
• Nicht ausreichendKapazität des Pufferbehälters

2. Übermäßiger Energieverbrauch

Die Lebensmittelindustrie arbeitet oft 24 Stunden am Tag.

wenn:

• Niedrige EffizienzDruckluftsysteme
• Nicht übereinstimmende Luftkompressor
• Stickstoffverschwendung ist eine ernste Angelegenheit

Dies wird zu einem erheblichen Anstieg des Energieverbrauchs pro Tonne Produkt führen.

3Strenge Anforderungen an die Lebensmittelsicherheit

Nahrungsmittelfähiger Stickstoff ist nicht einfach nur "nitrogenhaltig".

Auch beteiligt:

• Reinigung
• Ölfrei
• Aseptik
• Regulierung des Taupunkts
• Rohrmaterial
• Sicherheit im Kontakt mit Lebensmitteln

Viele gängige industrielle Stickstofferzeugungssysteme eignen sich nicht für die Lebensmittelindustrie.

4Die Verpackungsmaschine ist mit der Stickstofferzeugung nicht kompatibel.

In realen Situationen treten häufig folgende Ereignisse auf:

• Unzureichender Stickstoffdurchfluss
• Große Schwankungen des sofortigen Gasverbrauchs während der Verpackung
• Der Druck sinkt, wenn mehrere Verpackungsmaschinen gleichzeitig arbeiten

Dies führt zu einer instabilen Verpackungsqualität.

Was ist ein Lebensmittel-Stickstoffgenerator?

Ein Lebensmittel Stickstoffgenerator ist eine vor Ort vorhandene Stickstofferzeugungseinrichtung, die in der Lebensmittelverarbeitungs- und Verpackungsindustrie eingesetzt wird.

Seine Hauptaufgabe besteht darin:

Der Stickstoff wird von der Luft getrennt und erzeugt kontinuierlich hochreinen Stickstoff, der den Anforderungen der Lebensmittelindustrie entspricht.

Die derzeit übliche Technologie ist:

• PSA-Druckschwingungs-Adsorptions-Stickstoffproduktion
• Membrantrennung zur Stickstoffproduktion

Der PSA-Nahrungsmittelstickstoffgenerator wird in der Lebensmittelindustrie am häufigsten eingesetzt.

Stickstoffgeneratoren für die Lebensmittelverarbeitung werden typischerweise für

• LebensmittelVerpackung
• Lebensmittelkonservierung
• Schutz der Lebensmittelspeicher
• Antioxidans von Speiseöl
• Pulverförderungsschutz
• Konservierung des Kaffeeaaroms
• Milchprodukte zur Verhinderung der Verschlechterung

Funktionsprinzip des Stickstoffgenerators für Lebensmittel

Das Prinzip der PSA-Druckschwingadsorptions-Stickstofferzeugung

Die meisten Stickstoffgeneratoren für Lebensmittel verwenden die PSA-Technologie (Pressure Swing Adsorption).

Das Grundprinzip lautet:

LufttrennungDies wird durch die Verwendung der unterschiedlichen Diffusionsraten von Sauerstoff und Stickstoff durch Kohlenstoffmolekulare Siebe erreicht.

Hauptbestandteile der Luft:

• Stickstoff: etwa 78%
• Sauerstoffgehalt: etwa 21%
• Andere Gase machen etwa 1% aus.

Nachdem die Druckluftder Adsorptionsturm:

Kohlenstoffmolekulare Siebe adsorbieren vorzugsweise Verunreinigungen wie Sauerstoff, Feuchtigkeit und Kohlendioxid.

Das Stickstoffgas wird dann durch das molekulare Sieb geleitet und ausgegeben.

Wenn die molekulare Sieb-Adsorption gesättigt ist:

Das System drückt schnell ab und regeneriert sich.

Die beiden Türme wechseln in einem Zyklus ab, um eine kontinuierliche Stickstoffversorgung zu erreichen.

Kernprozess zur Produktion von PSA-Stickstoff

Druckadsorptionsstadium

Druckluft gelangt in den Adsorptionsturm.

Sauerstoff wird adsorbiert:

• Stickstoffleistung
• Die Stickstoffreinheit steigt allmählich

Ausgleichsphase

Das Druckgleichgewicht wird zwischen den beiden Türmen erreicht.

Verringerung des Druckluftverlusts.

Regenerationsstadium der Druckreduktion

Der Adsorptionsturm wurde rasch gedrückt.

Sauerstoff wird aus dem molekularen Sieb freigesetzt.

Reinigungs- und Regenerationsphase

Teilweise Stickstoffrückspülung.

Weitere Wiederherstellung der Adsorptionskapazität von molekularen Sieben.

Zusammensetzung des Stickstoffgeneratorsystems für Lebensmittel

Luftkompressorsystem

Wirkung:

Er sorgt für eine stabile Versorgung mit Druckluft.

Die Lebensmittelindustrie benötigt in der Regel:

• Ölfreie Luft
• Stabiler Druck
• Dauerbetrieb

Gemeinsame Konfigurationen:

• Schraubluftkompressor
• Ölfreier Luftkompressor
• Luftkompressor mit variabler Frequenz

Kühl- oder Trocknungsmaschinen

Wirkung:

Entfernen Sie Feuchtigkeit aus der Luft.

Wenn die Druckluft einen zu hohen Feuchtigkeitsgehalt hat:

Dies führt dazu, dass:

• Molekulare Siebvergiftung
• Stickstoffreinheit verringert
• Fehlfunktion des Ventils

Gemeinsame Anforderungen in der Lebensmittelindustrie:

• Drucktaupunkt ≤ -40°C
• High-End-Szenarien ≤ -60°C

Präzisionsfiltrationssystem

In der Regel umfasst:

• Vorfilter
• Ölentfernungsfilter
• Aktivkohlefilter

Hauptfunktion:

• Ölnebel entfernen
• Partikel entfernen
• Entfernen Sie den Geruch

PSA-Stickstoffgenerator

Kerngeräte.

Hauptsächlich aus:

• Adsorptionsturm
• Kohlenstoffmolekulare Siebe
• Pneumatikventil
• PLC-Steuerungssystem

Zusammensetzung

Stickstoffpufferbehälter

Wirkung:

• Spannungsregler
• Schwankungen des Pufferflusses
• Aufrechterhaltung der Stabilität der Verpackung

Lebensmittelverpackungsmaschinen benötigen in der Regel einen hohen sofortigen Durchfluss.

Daher ist der Pufferbehälter sehr kritisch.

Stickstoffreinheitsdetektor

Für die Echtzeiterkennung:

• Sauerstoffgehalt
• Stickstoffreinheit

Einige Systeme unterstützen:

• Online-Alarm
• Automatischer Abfluss
• Fernüberwachung

Prozessflussdiagramm für Stickstoffgeneratoren

Kerntechnische Parameter eines Stickstoffgenerators für Lebensmittel

Stickstoffreinheit

Häufig in der Lebensmittelindustrie:

Stickstoffdurchfluss

Gemeinsamer Bereich:

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

Große Lebensmittelfabriken können:

Über 1000 Nm3/h

Exportdruck

allgemein:

• 0.5 bis 0,8 MPa

Einige Hochspannungsszenarien:

Ein Verstärkersystem ist erforderlich.

Taupunkt

Allgemeine Anforderungen in der Lebensmittelindustrie:

-40°C oder weniger.

Anforderung an die Verpackung:

-60°C oder weniger.

Sauerstoffgehalt

Die Lebensmittelindustrie konzentriert sich häufig auf:

Restsauerstoffgehalt in der Verpackung.

Gemeinsame Anforderungen:

• ≤ 2%
• ≤ 1%
• ≤ 0,5%

Anwendungsszenarien von Stickstoffgeneratoren für Lebensmittel

mit Stickstoff gefüllte Lebensmittelverpackungen

Die typischste Anwendung.

umfassen:

• Kartoffelchips
• Nuss
• Keks
• Gebäck
• Fastfood

Die Rolle von Stickstoff:

• Antioxidans
• Verhindern Sie das Zerkleinern
• Verlängerung der Haltbarkeit

Kaffeeindustrie

Kaffee oxidiert sehr leicht.

Stickstoff kann:

• Verhindern, dass sich der Geruch verdampft
• Erweitern Sie die Geschmacksstabilität

Viele Kaffeehersteller:

Es ist eine Stickstoffreinheit von 99,9% oder mehr erforderlich.

Speiseölindustrie

Die Stickstoffdichtung kann verringern:

• Öloxidation
• SäurewertErhöhungen

Häufig verwendet in:

• Tankschutz
• Schutzabdeckung

Fleischwarenindustrie

Stickstoff kann:

• Das Wachstum von Bakterien hemmen
• Farbstabilität erhalten

Häufig verwendet in:

• Schinken
• Süßigkeiten
• Kühlfleisch

Milchindustrie

Wird verwendet für:

• Verpackung von Milchpulver
• Aseptische Lieferung
• Tankschutz

Es erfordert eine extrem hohe Sauberkeit.

Tee und chinesische Arzneimittelindustrie

Teeblätter sind sehr anfällig für Feuchtigkeitsabsorption und Oxidation.

Stickstoffgeneratoren für die Lebensmittelverarbeitung können

• Erhält das Aroma
• Verlängerung der Speicherdauer

Fallstudie der Stickstoffgeneratorindustrie in der Lebensmittelverarbeitung

Fall 1: Produktionslinie für die Verpackung von Nüssen

Eine Nussfabrik:

Ursprünglich wurde abgefüllter Stickstoff verwendet.

es gibt:

• Häufige Flaschenwechsel
• Stickstoff ist teuer.
• Instabile Gasversorgung

Nach dem Wechsel zu einem PSA-System zur Erzeugung von Stickstoff aus Lebensmitteln:

• Die Stickstoffkosten gingen um etwa 50% zurück.
• Der Sauerstoffgehalt in der Verpackung bleibt stabil unter 1%.
• Haltbarkeit um etwa 30% verlängert.

Fallstudie 2: Kaffeerösterei

Eine Spezialkaffeefabrik:

Die erforderliche Stickstoffreinheit beträgt 99,9%.

Systemkonfiguration:

• Ölfreier Luftkompressor
• Adsorptionstrockner
• Hochreine PSA-Stickstoffgenerator

zu erreichen:

• Das Kaffeeruch bleibt stabil.
• Verbesserte Konsistenz der Verpackungen

Häufige Probleme mit Stickstoffgeneratoren für Lebensmittel

Warum sinkt die Reinheit von Stickstoffgeneratoren, die in der Lebensmittelverarbeitung verwendet werden?

Häufige Ursachen:

Ölhaltige Luftkompressoren

Nachdem das Öl in das molekulare Sieb gelangt ist:

Es wird dauerhafte Verschmutzung verursachen.

Fehlfunktion der Trocknungsanlage

Hoher Luftfeuchtigkeit:

Die Adsorptionsleistung von molekularen Sieben nimmt ab.

Molekulare Siebalterung

Normale Lebensdauer:

Ungefähr 5 bis 8 Jahre.

Fehlfunktion des Pneumatikventils

Unzeitgemäße Umschaltung:

Dies kann zu Gaslecks führen.

Gasverbrauch überstieg den Konstruktionswert

Verpackungsmaschine ist zu hoch:

Dies führt zu Schwankungen der Reinheit.

Auswahl eines Stickstoffgenerators für die Lebensmittelverarbeitung

Auswahl nach Stickstoffreinheit

Je höher die Reinheit:

• Je geringer die Stickstoffproduktion
• Je höher der Energieverbrauch

Daher sollte man nicht blind nach hoher Reinheit streben.

Auswahl nach Verpackungsgeschwindigkeit

Die Drehzahl der Verpackungsmaschine bestimmt:

Sofortiger Gasverbrauch.

Es sind folgende Berechnungen vorzunehmen:

• Spitzenverkehr
• Durchschnittlicher Durchfluss

Entsprechend der Nahrungsmittelart

Verschiedene Lebensmittel:

Die Anforderungen an den Sauerstoffrückstand unterscheiden sich.

Zum Beispiel:

• Kartoffelchips: 95% bis 99%
• Kaffee: 99,9%
• Milchpulver: 99,99%

Auswahl nach Produktionsmethode

Unternehmen für kontinuierliche Fertigung:

Ich schlage vor:

• Zwei-Maschine-Rücklauf
• Automatische Umschaltung
• Fernüberwachung

Analyse des Energieverbrauchs eines Stickstoffgenerators

In Systemen zur Erzeugung von Stickstoff aus Lebensmitteln:

Die größte Energiequelle ist nicht der Stickstoffgenerator.

Stattdessen:

Luftkompressor.

allgemein:

Der Energieverbrauch der Druckluft beträgt mehr als 80% des gesamten Systems.

Faktoren, die den Energieverbrauch beeinflussen

Stickstoffreinheit

Je höher die Reinheit:

Je größer der Luftverbrauch.

Effizienz des Luftkompressors

Ineffiziente Luftkompressoren:

Dies wird die Betriebskosten erheblich erhöhen.

Leckagequote

Viele Fabriken:

Leckage der Pipeline übersteigt 20%.

Einstellung des Drucks

Übermäßiger Stress:

Es wird den Kompressionsverbrauch erhöhen.

Maßnahmen zur Energieeinsparung

Verwenden Sie einen Luftkompressor mit variabler Frequenz

Verringern Sie den Energieverbrauch bei Teillast.

Optimierung des Pipeline-Designs

Verringern Sie den Druckabfall.

Gasspeicher hinzufügen

Verringern Sie die Ladungsfrequenz.

Regelmäßige Leckkontrollen

Reduzieren Sie Stickstoffverschwendung.

Wartung von Stickstoffgeneratoren für Lebensmittel

Routineinspektion

umfassen:

• Druck
• Durchfluss
• Reinheit
• Taupunkt

Der Filter muss regelmäßig ausgetauscht werden.

Ein verstopfter Filter kann Folgendes verursachen:

• Erhöhter Druckabfall
• Erhöhter Energieverbrauch

Rückschaltventile

Pneumatische Ventile sind hochfrequente Betriebskomponenten.

Es verschleiert sich leicht.

Überprüfen Sie den Zustand des molekularen Siebes.

wenn:

• Die Reinheit sinkt über einen längeren Zeitraum hinweg
• Mehr Luftverbrauch

Das molekulare Sieb muss möglicherweise ersetzt werden.

Wartung der Abwassersysteme

Automatischer AbflussFehlfunktion:

Dadurch wird eine große Menge Wasser in das System gelangen.

Lebensmittel-Stickstoffgenerator-Industrie-Norm

Die Lebensmittelindustrie stellt hohe Anforderungen an Stickstoffsysteme.

Häufig betroffen:

Lebensmittelsicherheitsnormen

Zum Beispiel:

• HACCP-Vorschriften
• GMP
• Die FDAAnforderungen an den Kontakt mit Lebensmitteln

Standards für Druckluft

Häufig verwiesen:

ISO 8573 Druckluftqualitätsnorm.

Schlüsselbereiche der Kontrolle:

• Ölgehalt
• Feuchtigkeitsgehalt
• Partikelgröße

Spezifikationen für Druckbehälter

Gasspeicher und Druckbehälter:

Sie muss den einschlägigen Sicherheitsvorschriften entsprechen.

Entwicklung des Marktes für Lebensmittelnitrogengeneratoren

Hohe Reinheit

Mit zunehmenden Anforderungen an die Konservierung von Lebensmitteln:

Die Nachfrage steigt allmählich mit einer Rate von über 99,99%.

Intelligent

Zukünftige Systeme werden mehr der folgenden Systeme übernehmen:

• Intelligente Steuerung mit SPS
• Fernüberwachung
• Internet der Dinge
• KI prognostiziert Wartung

Energieeinsparung

Verringerung des Energieverbrauchs von Druckluft:

Es ist zu einem Schwerpunkt der Industrie geworden.

Modulär

Immer mehr Unternehmen setzen auf:

mit einer Breite von nicht mehr als 20 mmintegriertes System.

Komfortabel:

• Schnelle Installation
• Erweiterung und Verbesserung

Ölfrei

Die Lebensmittelindustrie verzichtet allmählich auf herkömmliche mit Öl injizierte Luftkompressoren.

Die Nachfrage nach ölfreien Luftsystemen wächst rasant.

Zukunftstechnische Richtungen für Stickstoffgeneratoren für Lebensmittel

Die künftige Entwicklung der Stickstofferzeugungstechnologie für Lebensmittel wird sich auf folgende Bereiche konzentrieren:

• Kohlenstoffmolekulare Siebe mit niedriger Energie
• Hocheffiziente Luftströmungsregelung
• Intelligente Reinheitsregelung mit KI
• Fernfehldiagnose
• Luftbehandlung mit extrem niedrigem Tauwert
• Integriertes intelligentes Gasversorgungssystem

gleichzeitig:

Die Lebensmittelindustrie für:

• Reinigung
• Automatisierung
• Stabilität
• Lebensmittelsicherheit

Die Anforderungen werden immer höher werden.

Stickstoffgeneratoren für die Lebensmittelverarbeitung haben sich allmählich von traditionellen Hilfsgeräten zu einem wichtigen Grundsystem in der modernen Lebensmittelindustrie entwickelt.

Für Lebensmittelunternehmen:

Ein stabiles, sicheres und energiesparendes Stickstoffversorgungssystem hängt nicht nur mit der Konservierung von Lebensmitteln zusammen, sondern wirkt sich auch unmittelbar auf

• Produktqualität
• Produktionseffizienz
• Energiekosten
• Lebensmittelsicherheit
• Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen

In Zukunft werden mit der Modernisierung von Lebensmittelverpackungen und der Entwicklung intelligenter Fertigung Lebensmittel Stickstoffgeneratoren in folgenden Bereichen eingesetzt:

• Lebensmittelkonservierung
• aseptische Verpackung
• Die intelligente Fabrik