Con il continuo aggiornamento della tecnologia di automazione e confezionamento nell'industria alimentare

Con il continuo aggiornamento della tecnologia di automazione e confezionamento nell'industria alimentare, l'azoto viene utilizzato sempre più ampiamente nella lavorazione, conservazione, trasporto e confezionamento degli alimenti. Soprattutto in settori come frutta secca, cibi soffiati, latticini, caffè, tè, prodotti a base di carne, prodotti acquatici e cibi surgelati, i generatori di azoto per alimenti sono diventati una delle attrezzature ausiliarie fondamentali.

Generatore di azoto per alimenti

La necessità dell'industria alimentare di azoto deriva essenzialmente dalla sua capacità di "isolare l'ossigeno".

L'ossigeno causerà:

• Ossidazione e deterioramento degli alimenti
• irrancidimento degli oli
• Cambiamenti di colore
• Riproduzione microbica
• Perdita di aroma
• Riduzione della durata di conservazione

I tradizionali metodi di fornitura di azoto liquido soffrono di alti costi di trasporto, complessa manutenzione dei serbatoi e alti rischi per la sicurezza. Di conseguenza, sempre più aziende stanno iniziando ad adottare sistemi di generazione di azoto in loco.

I punti dolenti comuni nell'attuale industria alimentare includono:

1. Purezza dell'azoto instabile.

Molte aziende alimentari hanno riscontrato nella produzione effettiva che:

• Contenuto di ossigeno superava lo standard dopo il confezionamento
• Fluttuazione della purezza dell'azoto
• Scarso effetto di conservazione
• Umidità del prodotto

La causa principale deriva solitamente da:

• Design del generatore di azoto irragionevole
• Compressore d'aria con eccessivo contenuto di olio e acqua
• Setaccio molecolare di carbonioinvecchiamento
• Perdita di tubazione
• Insufficiente capacità del serbatoio di accumulo

2. Consumo energetico eccessivo

L'industria alimentare opera spesso 24 ore su 24.

se:

• Bassa efficienza di sistemi di aria compressa
• Abbinamento errato del compressore d'aria
• Spreco di azoto grave

Ciò comporterà un aumento significativo del consumo energetico per tonnellata di prodotto.

3. Rigorosi requisiti di sicurezza alimentare

L'azoto di grado alimentare non è semplicemente "contenente azoto".

Coinvolge anche:

• pulizia
• Senza olio
• Asettico
• Controllo del punto di rugiada
• Materiale del tubo
• Sicurezza del contatto alimentare

Molti comuni sistemi di generazione di azoto industriali non sono adatti all'industria alimentare.

4. La macchina confezionatrice è incompatibile con il sistema di generazione di azoto.

In situazioni reali, si verificano spesso i seguenti problemi:

• Flusso di azoto insufficiente
• Grandi fluttuazioni nel consumo istantaneo di gas durante il confezionamento
• La pressione diminuisce quando più macchine confezionatrici lavorano contemporaneamente

Ciò porta a una qualità di confezionamento instabile.

Cos'è un generatore di azoto di grado alimentare?

Un generatore di azoto per alimenti è un dispositivo di generazione di azoto in loco utilizzato nell'industria della lavorazione e del confezionamento degli alimenti.

La sua funzione principale è:

L'azoto viene separato dall'aria ed emette continuamente azoto ad alta purezza che soddisfa i requisiti dell'industria alimentare.

La tecnologia attuale dominante è:

• Produzione di azoto a adsorbimento a pressione oscillante PSA
• Separazione a membrana per la produzione di azoto

Il generatore di azoto PSA per alimenti è il più utilizzato nell'industria alimentare.

I generatori di azoto per la lavorazione degli alimenti sono tipicamente utilizzati per:

• cibo confezionamento
• Conservazione degli alimenti
• Protezione del serbatoio di stoccaggio degli alimenti
• Antiossidante dell'olio da cucina
• Protezione per il trasporto di polveri
• Conservazione dell'aroma del caffè
• Latticini per prevenire il deterioramento

Principio di funzionamento del generatore di azoto per alimenti

Principio di generazione di azoto a adsorbimento a pressione oscillante PSA

La maggior parte dei generatori di azoto per alimenti utilizza la tecnologia PSA (Pressure Swing Adsorption).

Il principio fondamentale è:

Separazione dell'ariasi ottiene sfruttando le diverse velocità di diffusione dell'ossigeno e dell'azoto attraverso setacci molecolari di carbonio.

Componenti principali dell'aria:

• Azoto: circa 78%
• Contenuto di ossigeno: circa 21%
• Altri gas rappresentano circa l'1%.

Dopo che l'aria compressa entra nella torre di adsorbimento:

I setacci molecolari di carbonio adsorbono preferenzialmente impurità come ossigeno, umidità e anidride carbonica.

Il gas azoto passa quindi attraverso il setaccio molecolare ed viene emesso.

Quando l'adsorbimento del setaccio molecolare è saturo:

Il sistema depressurizza rapidamente e si rigenera.

Le due torri si alternano in un ciclo per ottenere una fornitura continua di azoto.

Processo principale di produzione di azoto PSA

Fase di adsorbimento a pressione

L'aria compressa entra nella torre di adsorbimento.

L'ossigeno viene adsorbito:

• Emissione di azoto
• La purezza dell'azoto aumenta gradualmente

fase di equalizzazione

Viene raggiunto l'equilibrio di pressione tra le due torri.

Ridurre la perdita di aria compressa.

Fase di rigenerazione per depressurizzazione

La torre di adsorbimento è stata rapidamente depressurizzata.

L'ossigeno viene rilasciato dal setaccio molecolare.

Fase di spurgo e rigenerazione

Ritorno parziale di azoto.

Ripristinare ulteriormente la capacità di adsorbimento dei setacci molecolari.

Composizione del sistema generatore di azoto per alimenti

sistema di compressori d'aria

effetto:

Fornisce una fornitura stabile di aria compressa.

L'industria alimentare richiede tipicamente:

• Aria senza olio
• Pressione stabile
• Funzionamento continuo

Configurazioni comuni:

• compressore d'aria a vite
• compressore d'aria senza olio
• compressore d'aria a frequenza variabile

Essiccatore refrigerato o essiccatore a adsorbimento

effetto:

Rimuovere l'umidità dall'aria.

Se l'aria compressa ha un contenuto di umidità troppo elevato:

Ciò comporterà:

• Avvelenamento del setaccio molecolare
• Purezza dell'azoto diminuita
• Malfunzionamento della valvola

Requisiti comuni nell'industria alimentare:

• Punto di rugiada dell'aria ≤ -40°C
• Scenari di fascia alta ≤ -60°C

Sistema di filtrazione di precisione

Tipicamente include:

• Pre-filtro
• Filtro per la rimozione dell'olio
• Filtro a carbone attivo

Funzione principale:

• Rimuovere la nebbia d'olio
• Rimuovere le particelle
• Rimuovere gli odori

Generatore di azoto PSA

Attrezzatura principale.

Composto principalmente da:

• Torre di adsorbimento
• setaccio molecolare di carbonio
• valvola pneumatica
• sistema di controllo PLC

composizione.

Serbatoio di accumulo di azoto

effetto:

• Regolatore di tensione
• Fluttuazioni di flusso di buffer
• Mantenere la stabilità del confezionamento

Le macchine confezionatrici per alimenti hanno tipicamente un elevato requisito di portata istantanea.

Pertanto, il serbatoio di accumulo è molto critico.

Rilevatore di purezza dell'azoto

Per il rilevamento in tempo reale:

• Contenuto di ossigeno
• Purezza dell'azoto

Alcuni sistemi supportano:

• Allarme online
• Scarico automatico
• Monitoraggio remoto

Diagramma di flusso del processo del generatore di azoto

Parametri tecnici chiave del generatore di azoto per alimenti

Purezza dell'azoto

Comune nell'industria alimentare:

Portata dell'azoto

Intervallo comune:

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

Le grandi fabbriche alimentari possono raggiungere:

Oltre 1000 Nm³/h.

Pressione di esportazione

generalmente:

• 0,5~0,8 MPa

Alcuni scenari ad alta tensione:

È richiesto un sistema di sovralimentazione.

Punto di rugiada

Requisiti generali nell'industria alimentare:

-40°C o inferiore.

Requisiti di confezionamento di fascia alta:

-60°C o inferiore.

Contenuto di ossigeno

L'industria alimentare si concentra spesso su:

Contenuto residuo di ossigeno nel confezionamento.

Requisiti comuni:

• ≤2%
• ≤1%
• ≤0,5%

Scenari di applicazione del generatore di azoto per alimenti

Confezionamento alimentare con riempimento di azoto

L'applicazione più tipica.

include:

• patatine
• frutta secca
• biscotto
• pasticceria
• cibo veloce

Ruolo dell'azoto:

• Antiossidante
• Prevenire lo schiacciamento
• Prolungare la durata di conservazione

industria del caffè

Il caffè si ossida molto facilmente.

L'azoto può:

• Prevenire l'evaporazione dell'aroma
• Prolungare la stabilità del sapore

Molte aziende di caffè speciali:

È richiesta una purezza dell'azoto del 99,9% o superiore.

Industria degli oli commestibili

La sigillatura con azoto può ridurre:

• Ossidazione dell'olio
• Valore acidoaumenta

Comunemente usato in:

• Protezione del serbatoio
• Protezione del riempimento

Industria dei prodotti a base di carne

L'azoto può:

• Inibire la crescita batterica
• Mantenere la stabilità del colore

Comunemente usato in:

• Prosciutto
• Salumi
• carne refrigerata

industria lattiero-casearia

Utilizzato per:

• Confezionamento di latte in polvere
• Consegna asettica
• Protezione del serbatoio

Richiede una pulizia estremamente elevata.

Industria del tè e dei materiali medicinali cinesi

Le foglie di tè sono molto suscettibili all'assorbimento di umidità e all'ossidazione.

I generatori di azoto per la lavorazione degli alimenti possono:

• Conservare l'aroma
• Prolungare il tempo di conservazione

Studio di caso del settore dei generatori di azoto nella lavorazione degli alimenti

Caso 1: Linea di produzione di confezionamento di frutta secca

Una fabbrica di frutta secca:

Originariamente, veniva utilizzato azoto in bottiglia.

esistente:

• Frequenti cambi di bottiglia
• Azoto costoso
• Fornitura di gas instabile

Dopo il passaggio a un sistema di generazione di azoto PSA per alimenti:

• I costi dell'azoto sono diminuiti di circa il 50%.
• Il contenuto di ossigeno nel confezionamento rimane stabile al di sotto dell'1%.
• Durata di conservazione estesa di circa il 30%.

Caso 2: Azienda di torrefazione del caffè

Una fabbrica di caffè speciale:

Il requisito di purezza dell'azoto è del 99,9%.

Configurazione del sistema:

• compressore d'aria senza olio
• Essiccatore a adsorbimento
• Generatore di azoto PSA ad alta purezza

realizzare:

• L'aroma del caffè rimane stabile
• Migliorata la coerenza del confezionamento

Problemi comuni con i generatori di azoto per alimenti

Perché la purezza dei generatori di azoto utilizzati nella lavorazione degli alimenti diminuisce?

Cause comuni:

Compressore d'aria contenente olio

Dopo che l'olio entra nel setaccio molecolare:

Causarà un inquinamento permanente.

Malfunzionamento del sistema di essiccazione

Elevato contenuto di umidità dell'aria:

Le prestazioni di adsorbimento dei setacci molecolari diminuiscono.

Invecchiamento del setaccio molecolare

Durata normale:

Circa 5-8 anni.

Malfunzionamento della valvola pneumatica

Commutazione intempestiva:

Ciò può causare perdite di gas.

Consumo di gas superiore al valore di progetto

Portata istantanea della macchina confezionatrice troppo elevata:

Ciò porta a fluttuazioni di purezza.

Come selezionare un generatore di azoto per la lavorazione degli alimenti

Selezionare in base alla purezza dell'azoto

Maggiore è la purezza:

• Minore è la produzione di azoto
• Maggiore è il consumo energetico

Pertanto, non si dovrebbe perseguire ciecamente un'alta purezza.

Scegliere in base alla velocità di confezionamento

La velocità della macchina confezionatrice determina:

Consumo istantaneo di gas.

Devono essere effettuati calcoli:

• Traffico di picco
• Flusso medio

Scegliere in base al tipo di cibo

Diversi alimenti:

I requisiti per i livelli di ossigeno residuo differiscono.

Ad esempio:

• Patatine: 95%~99%
• Caffè: 99,9%
• Latte in polvere: 99,99%

Selezionare in base al metodo di produzione

Imprese di produzione continua:

suggerimento:

• Backup a doppia macchina
• Commutazione automatica
• Monitoraggio remoto

Analisi del consumo energetico del generatore di azoto per alimenti

Nei sistemi di produzione di azoto per alimenti:

La maggiore fonte di energia non è il generatore di azoto.

Invece:

Compressore d'aria.

generalmente:

Il consumo energetico dell'aria compressa rappresenta oltre l'80% dell'intero sistema.

Fattori che influenzano il consumo energetico

Purezza dell'azoto

Maggiore è la purezza:

Maggiore è il consumo d'aria.

efficienza del compressore d'aria

Compressori d'aria inefficienti:

Ciò aumenterà significativamente i costi operativi.

Tasso di perdita

Molte fabbriche:

La perdita di tubazione supera il 20%.

Impostazione della pressione

Stress eccessivo:

Aumenterà il consumo di energia di compressione.

Misure di risparmio energetico

Utilizzare un compressore d'aria a frequenza variabile

Ridurre il consumo energetico a carico parziale.

Ottimizzare il design della tubazione

Ridurre la caduta di pressione.

Aggiungere un serbatoio di accumulo di gas

Ridurre la frequenza di caricamento.

Controlli regolari delle perdite

Ridurre lo spreco di azoto.

Manutenzione del generatore di azoto per alimenti

Ispezione di routine

include:

• pressione
• flusso
• purezza
• Punto di rugiada

Sostituire regolarmente il filtro

Un filtro intasato può causare:

• Aumento della caduta di pressione
• Aumento del consumo energetico

Controllare le valvole

Le valvole pneumatiche sono componenti ad alta frequenza di funzionamento.

Si usurano facilmente.

Controllare le condizioni del setaccio molecolare

se:

• La purezza diminuisce nel tempo
• Aumento del consumo d'aria

Il setaccio molecolare potrebbe dover essere sostituito.

Manutenzione del sistema di drenaggio

Scarico automatico malfunzionamento:

Ciò causerà l'ingresso di una grande quantità d'acqua nel sistema.

Standard del settore dei generatori di azoto per alimenti

L'industria alimentare ha requisiti elevati per i sistemi di azoto.

Comunemente coinvolti:

Standard di sicurezza alimentare

Ad esempio:

• HACCP
• GMP
• FDA requisiti di contatto alimentare

Standard per aria compressa

Frequentemente referenziato:

Standard di qualità dell'aria compressa ISO 8573.

Aree chiave di controllo:

• contenuto di olio
• Contenuto di umidità
• Dimensione delle particelle

Specifiche per recipienti a pressione

Serbatoi di accumulo di gas e recipienti a pressione:

Devono essere conformi alle normative di sicurezza pertinenti.

Tendenza di sviluppo del mercato dei generatori di azoto per alimenti

Alta purezza

Con crescenti requisiti per la conservazione degli alimenti:

La domanda è in graduale aumento a un tasso superiore al 99,99%.

Intelligente

I futuri sistemi adotteranno maggiormente:

• Controllo intelligente PLC
• Monitoraggio remoto
• IoT
• L'IA prevede la manutenzione

Risparmio energetico

Ridurre il consumo energetico dell'aria compressa:

È diventato un punto focale chiave del settore.

Modulare

Sempre più aziende adottano:

Montato su skid sistema integrato.

conveniente:

• Installazione rapida
• Espansione e aggiornamento

Senza olio

L'industria alimentare sta gradualmente eliminando i tradizionali compressori d'aria a iniezione d'olio.

La domanda di sistemi ad aria senza olio è in rapida crescita.

Future direzioni tecnologiche per i generatori di azoto per alimenti

Lo sviluppo futuro della tecnologia di generazione di azoto per alimenti si concentrerà su:

• Setacci molecolari a basso consumo energetico
• Controllo del flusso d'aria ad alta efficienza
• Regolazione intelligente della purezza basata sull'IA
• Diagnosi remota dei guasti
• Trattamento dell'aria a punto di rugiada ultra-basso
• Sistema di alimentazione del gas intelligente integrato

allo stesso tempo:

L'industria alimentare per:

• Purificazione
• automazione
• stabilità
• Sicurezza alimentare

I requisiti diventeranno sempre più elevati.

I generatori di azoto per la lavorazione degli alimenti si sono gradualmente evoluti da attrezzature ausiliarie tradizionali in un importante sistema di base nell'industria alimentare moderna.

Per le aziende alimentari:

Un sistema di fornitura di azoto stabile, sicuro e a basso consumo energetico non è solo correlato all'effetto di conservazione degli alimenti, ma influisce anche direttamente su:

• Qualità del prodotto
• Efficienza produttiva
• Costi energetici
• Sicurezza alimentare
• Competitività aziendale

In futuro, con l'aggiornamento del confezionamento alimentare e lo sviluppo della produzione intelligente, i generatori di azoto per alimenti saranno utilizzati in:

• Conservazione degli alimenti
• Confezionamento asettico
• Fabbrica intelligente