Com a atualização contínua da tecnologia de automação e embalagem na indústria alimentícia

Com a atualização contínua da tecnologia de automação e embalagem na indústria alimentícia, o nitrogênio está sendo cada vez mais utilizado no processamento, armazenamento, transporte e embalagem de alimentos. Especialmente em indústrias como nozes, salgadinhos, laticínios, café, chá, produtos cárneos, produtos aquáticos e alimentos congelados, os geradores de nitrogênio para alimentos tornaram-se um dos equipamentos auxiliares essenciais.

Gerador de nitrogênio para alimentos

A necessidade da indústria alimentícia por nitrogênio decorre essencialmente de sua capacidade de "isolar o oxigênio".

O oxigênio causará:

• Oxidação e deterioração dos alimentos
• Rancidez de óleos
• Alterações de cor
• Reprodução microbiana
• Perda de aroma
• Vida útil reduzida

Os métodos tradicionais de fornecimento de nitrogênio líquido sofrem com altos custos de transporte, manutenção complexa de tanques e altos riscos de segurança. Como resultado, cada vez mais empresas estão adotando sistemas de geração de nitrogênio no local.

Pontos problemáticos comuns na indústria alimentícia atual incluem:

1. Pureza instável do nitrogênio.

Muitas empresas alimentícias descobriram na produção real que:

• Teor de oxigênio excedeu o padrão após a embalagem
• Flutuação da pureza do nitrogênio
• Efeito de conservação ruim
• Umidade do produto

A causa raiz geralmente vem de:

• Projeto de gerador de nitrogênio irracional
• Compressor de ar com excesso de óleo e água
• Peneira molecular de carbono envelhecimento
• Vazamento na tubulação
• Insuficiente capacidade do tanque de equalização

2. Consumo excessivo de energia

A indústria alimentícia opera frequentemente 24 horas por dia.

se:

• Baixa eficiência de sistemas de ar comprimido
• Desajuste do compressor de ar
• Desperdício de nitrogênio é sério

Isso levará a um aumento significativo no consumo de energia por tonelada de produto.

3. Rigorosos requisitos de segurança alimentar

Nitrogênio de grau alimentício não é simplesmente "contendo nitrogênio".

Também envolve:

• limpeza
• Livre de óleo
• Asséptico
• Controle do ponto de orvalho
• Material da tubulação
• Segurança de contato com alimentos

Muitos sistemas comuns de geração de nitrogênio industrial não são adequados para a indústria alimentícia.

4. A máquina de embalagem é incompatível com o sistema de geração de nitrogênio.

Em situações reais, o seguinte ocorre frequentemente:

• Fluxo de nitrogênio insuficiente
• Grandes flutuações no consumo instantâneo de gás durante a embalagem
• Pressão diminui quando várias máquinas de embalagem trabalham simultaneamente

Isso leva a uma qualidade de embalagem instável.

O que é um gerador de nitrogênio de grau alimentício?

Um gerador de nitrogênio para alimentos é um dispositivo de geração de nitrogênio no local usado na indústria de processamento e embalagem de alimentos.

Sua função principal é:

O nitrogênio é separado do ar e continuamente produz nitrogênio de alta pureza que atende aos requisitos da indústria alimentícia.

A tecnologia dominante atual é:

• Produção de nitrogênio por adsorção por oscilação de pressão (PSA)
• Separação por membrana para produção de nitrogênio

O gerador de nitrogênio PSA para alimentos é o mais amplamente utilizado na indústria alimentícia.

Geradores de nitrogênio para processamento de alimentos são tipicamente usados para:

• alimentos embalagem
• Conservação de alimentos
• Proteção de tanques de armazenamento de alimentos
• Antioxidante de óleo de cozinha
• Proteção de transporte de pó
• Conservação de aroma de café
• Laticínios para prevenir a deterioração

Princípio de funcionamento do gerador de nitrogênio para alimentos

Princípio de geração de nitrogênio por adsorção por oscilação de pressão (PSA)

A maioria dos geradores de nitrogênio para alimentos usa a tecnologia PSA (Pressure Swing Adsorption).

O princípio central é:

Separação do ar é alcançada utilizando as diferentes taxas de difusão de oxigênio e nitrogênio através de peneiras moleculares de carbono.

Componentes principais do ar:

• Nitrogênio: aproximadamente 78%
• Teor de oxigênio: aproximadamente 21%
• Outros gases representam aproximadamente 1%.

Após o ar comprimido entrar na torre de adsorção:

Peneiras moleculares de carbono adsorvem preferencialmente impurezas como oxigênio, umidade e dióxido de carbono.

O gás nitrogênio é então passado pela peneira molecular e liberado.

Quando a adsorção da peneira molecular está saturada:

O sistema despressuriza rapidamente e regenera.

As duas torres alternam em um ciclo para alcançar o fornecimento contínuo de nitrogênio.

Processo central de produção de nitrogênio PSA

Estágio de adsorção sob pressão

Ar comprimido entra na torre de adsorção.

Oxigênio é adsorvido:

• Liberação de nitrogênio
• A pureza do nitrogênio aumenta gradualmente

fase de equalização

O equilíbrio de pressão é alcançado entre as duas torres.

Reduz a perda de ar comprimido.

Estágio de regeneração por despressurização

A torre de adsorção foi rapidamente despressurizada.

O oxigênio é liberado da peneira molecular.

Estágio de purga e regeneração

Nitrogênio parcial em contracorrente.

Restaura ainda mais a capacidade de adsorção das peneiras moleculares.

Composição do sistema gerador de nitrogênio para alimentos

sistema de compressor de ar

efeito:

Fornece um suprimento estável de ar comprimido.

A indústria alimentícia geralmente requer:

• Ar livre de óleo
• Pressão estável
• Operação contínua

Configurações comuns:

• compressor de ar de parafuso
• compressor de ar isento de óleo
• compressor de ar de frequência variável

Secador refrigerado ou secador dessecante

efeito:

Remove a umidade do ar.

Se o ar comprimido tiver teor de umidade muito alto:

Isso resultará em:

• Envenenamento da peneira molecular
• Pureza do nitrogênio diminuída
• Mau funcionamento da válvula

Requisitos comuns na indústria alimentícia:

• Ponto de orvalho de pressão ≤ -40°C
• Cenários de ponta ≤ -60°C

Sistema de filtragem de precisão

Geralmente inclui:

• Pré-filtro
• Filtro removedor de óleo
• Filtro de carvão ativado

Função principal:

• Remover névoa de óleo
• Remover partículas
• Remover odor

Gerador de nitrogênio PSA

Equipamento central.

Composto principalmente por:

• Torre de adsorção
• peneira molecular de carbono
• válvula pneumática
• sistema de controle PLC

composição.

Tanque de equalização de nitrogênio

efeito:

• Regulador de tensão
• Flutuações de fluxo de amortecimento
• Manter a estabilidade da embalagem

Máquinas de embalagem de alimentos geralmente têm alta demanda de fluxo instantâneo.

Portanto, o tanque de equalização é muito crítico.

Detector de pureza de nitrogênio

Para detecção em tempo real:

• Teor de oxigênio
• Pureza do nitrogênio

Alguns sistemas suportam:

• Alarme online
• Dreno automático
• Monitoramento remoto

Diagrama de fluxo do processo do gerador de nitrogênio

Parâmetros técnicos centrais do gerador de nitrogênio para alimentos

Pureza do nitrogênio

Comum na indústria alimentícia:

Taxa de fluxo de nitrogênio

Faixa comum:

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

Grandes fábricas de alimentos podem atingir:

Acima de 1000 Nm³/h.

Pressão de exportação

geralmente:

• 0,5~0,8MPa

Alguns cenários de alta tensão:

Um sistema de booster é necessário.

Ponto de orvalho

Requisitos gerais na indústria alimentícia:

-40°C ou abaixo.

Requisitos de embalagem de ponta:

-60°C ou abaixo.

Teor de oxigênio

A indústria alimentícia frequentemente se concentra em:

Teor residual de oxigênio na embalagem.

Requisitos comuns:

• ≤2%
• ≤1%
• ≤0,5%

Cenários de aplicação do gerador de nitrogênio para alimentos

Embalagem de alimentos com enchimento de nitrogênio

A aplicação mais típica.

inclui:

• batatas fritas
• nozes
• biscoitos
• massas
• fast food

O papel do nitrogênio:

• Antioxidante
• Prevenir esmagamento
• Prolongar a vida útil

indústria do café

O café oxida muito facilmente.

O nitrogênio pode:

• Prevenir a evaporação do aroma
• Prolongar a estabilidade do sabor

Muitas empresas de café especial:

É necessária uma pureza de nitrogênio de 99,9% ou superior.

Indústria de óleos comestíveis

A selagem com nitrogênio pode reduzir:

• Oxidação do óleo
• Valor ácido aumenta

Comumente usado em:

• Proteção de tanques
• Proteção de enchimento

Indústria de produtos cárneos

O nitrogênio pode:

• Inibir o crescimento bacteriano
• Manter a estabilidade da cor

Comumente usado em:

• Presunto
• Frios
• carne resfriada

indústria de laticínios

Usado para:

• Embalagem de leite em pó
• Entrega asséptica
• Proteção de tanques

Requer limpeza extremamente alta.

Indústria de chá e materiais medicinais chineses

As folhas de chá são altamente suscetíveis à absorção de umidade e oxidação.

Geradores de nitrogênio para processamento de alimentos podem:

• Preservar o aroma
• Prolongar o tempo de armazenamento

Estudo de Caso da Indústria de Geradores de Nitrogênio no Processamento de Alimentos

Caso 1: Linha de Produção de Embalagem de Nozes

Uma fábrica de nozes:

Originalmente, nitrogênio engarrafado era usado.

existir:

• Trocas frequentes de garrafas
• Nitrogênio é caro
• Suprimento de gás instável

Após a mudança para um sistema de geração de nitrogênio para alimentos PSA:

• Os custos de nitrogênio diminuíram em aproximadamente 50%.
• O teor de oxigênio na embalagem permanece estável abaixo de 1%.
• Vida útil estendida em aproximadamente 30%.

Estudo de Caso 2: Empresa de Torrefação de Café

Uma fábrica de café especial:

O requisito de pureza de nitrogênio é de 99,9%.

Configuração do Sistema:

• compressor de ar isento de óleo
• Secador de adsorção
• Gerador de nitrogênio PSA de alta pureza

realizar:

• O aroma do café permanece estável
• Melhora da consistência da embalagem

Problemas comuns com geradores de nitrogênio para alimentos

Por que a pureza dos geradores de nitrogênio usados no processamento de alimentos diminui?

Causas comuns:

Compressor de ar com óleo

Após o óleo entrar na peneira molecular:

Causará poluição permanente.

Mau funcionamento do sistema de secagem

Alto teor de umidade do ar:

O desempenho de adsorção das peneiras moleculares diminui.

Envelhecimento da peneira molecular

Vida útil normal:

Aproximadamente 5 a 8 anos.

mau funcionamento da válvula pneumática

Troca intempestiva:

Isso pode causar vazamento de gás.

Consumo de gás excedeu o valor de projeto

Taxa de fluxo instantâneo da máquina de embalagem muito alta:

Isso leva a flutuações na pureza.

Como selecionar um gerador de nitrogênio para processamento de alimentos

Selecionar com base na pureza do nitrogênio

Quanto maior a pureza:

• Menor a produção de nitrogênio
• Maior o consumo de energia

Portanto, não se deve buscar cegamente alta pureza.

Escolher com base na velocidade de embalagem

A velocidade da máquina de embalagem determina:

Consumo de gás instantâneo.

Cálculos devem ser feitos:

• Pico de tráfego
• Fluxo médio

Escolher de acordo com o tipo de alimento

Alimentos diferentes:

Os requisitos para níveis de oxigênio residual diferem.

Por exemplo:

• Batatas fritas: 95%~99%
• Café: 99,9%
• Leite em pó: 99,99%

Selecionar com base no método de produção

Empresas de fabricação contínua:

sugestão:

• Backup de máquina dupla
• Troca automática
• Monitoramento remoto

Análise de consumo de energia do gerador de nitrogênio para alimentos

Em sistemas de produção de nitrogênio para alimentos:

A maior fonte de energia não é o gerador de nitrogênio.

Em vez disso:

Compressor de ar.

geralmente:

O consumo de energia do ar comprimido representa mais de 80% de todo o sistema.

Fatores que afetam o consumo de energia

Pureza do nitrogênio

Quanto maior a pureza:

Maior o consumo de ar.

eficiência do compressor de ar

Compressores de ar ineficientes:

Isso aumentará significativamente os custos operacionais.

Taxa de vazamento

Muitas fábricas:

Vazamento na tubulação excede 20%.

Configuração de pressão

Estresse excessivo:

Aumentará o consumo de energia de compressão.

Medidas de economia de energia

Use um compressor de ar de frequência variável

Reduzir o consumo de energia em carga parcial.

Otimizar o projeto da tubulação

Reduzir a queda de pressão.

Adicionar tanque de armazenamento de gás

Reduzir a frequência de carregamento.

Verificações regulares de vazamento

Reduzir o desperdício de nitrogênio.

Manutenção do gerador de nitrogênio para alimentos

Inspeção de rotina

inclui:

• pressão
• fluxo
• pureza
• Ponto de orvalho

Substitua o filtro regularmente

Um filtro entupido pode causar:

• Aumento da queda de pressão
• Aumento do consumo de energia

Verificar válvulas

Válvulas pneumáticas são componentes de alta frequência de operação.

Desgastam-se facilmente.

Verificar a condição da peneira molecular

se:

• A pureza diminui ao longo de um longo período
• Aumento do consumo de ar

A peneira molecular pode precisar ser substituída.

Manutenção do sistema de drenagem

Dreno automático mau funcionamento:

Isso fará com que uma grande quantidade de água entre no sistema.

Padrão da indústria de geradores de nitrogênio para alimentos

A indústria alimentícia tem altos requisitos para sistemas de nitrogênio.

Comumente envolvidos:

Padrões de segurança alimentar

Por exemplo:

• HACCP
• GMP
• FDA requisitos de contato com alimentos

Padrões de ar comprimido

Frequentemente referenciado:

Padrão de Qualidade de Ar Comprimido ISO 8573.

Principais áreas de controle:

• teor de óleo
• Teor de umidade
• Tamanho de partícula

Especificações de Vasos de Pressão

Tanques de armazenamento de gás e vasos de pressão:

Devem cumprir as regulamentações de segurança relevantes.

Tendência de desenvolvimento do mercado de geradores de nitrogênio para alimentos

Alta pureza

Com requisitos crescentes para conservação de alimentos:

A demanda está aumentando gradualmente a uma taxa superior a 99,99%.

Inteligente

Sistemas futuros adotarão mais do seguinte:

• Controle inteligente PLC
• Monitoramento remoto
• IoT
• IA prevê manutenção

Economia de energia

Reduzir o consumo de energia do ar comprimido:

Tornou-se um foco chave da indústria.

Modular

Cada vez mais empresas estão adotando:

Montado em skid sistema integrado.

conveniente:

• Instalação rápida
• Expansão e Upgrade

Livre de óleo

A indústria alimentícia está gradualmente eliminando compressores de ar injetados com óleo convencionais.

A demanda por sistemas de ar isentos de óleo está crescendo rapidamente.

Direções Tecnológicas Futuras para Geradores de Nitrogênio para Alimentos

O desenvolvimento futuro da tecnologia de geração de nitrogênio para alimentos se concentrará em:

• Peneiras moleculares de baixo consumo de energia
• Controle de fluxo de ar de alta eficiência
• Ajuste inteligente de pureza alimentado por IA
• Diagnóstico remoto de falhas
• Tratamento de ar de ponto de orvalho ultrabaixo
• Sistema integrado de fornecimento de gás inteligente

ao mesmo tempo:

A indústria alimentícia para:

• Purificação
• automação
• estabilidade
• Segurança alimentar

Os requisitos se tornarão cada vez mais rigorosos.

Geradores de nitrogênio para processamento de alimentos evoluíram gradualmente de equipamentos auxiliares tradicionais para um sistema básico importante na indústria alimentícia moderna.

Para empresas alimentícias:

Um sistema de fornecimento de nitrogênio estável, seguro e de baixo consumo de energia não está apenas relacionado ao efeito de conservação de alimentos, mas também afeta diretamente:

• Qualidade do produto
• Eficiência de produção
• Custos de energia
• Segurança alimentar
• Competitividade da empresa

No futuro, com a atualização de embalagens de alimentos e o desenvolvimento da fabricação inteligente, geradores de nitrogênio para alimentos serão usados em:

• Conservação de alimentos
• Embalagem asséptica
• Fábrica Inteligente