Jak lze zvýšit efektivitu a dosáhnout úspor při testování úniků stlačeného vzduchu ve výrobě potravin

Stlačený vzduch tvoří při výrobě potravin a nápojů čtvrtý nejdůležitější prvek, hned po klíčových třech – vodě, elektřině a zemním plynu. Požadavky na spolehlivost tohoto čtvrtého prvku spočívají v předvídatelném tlaku vzduchu, což znamená, že i malé úniky mohou přinést vysoké náklady.

Přinášíme pohled na úniky vzduchu, které se často vyskytují při výrobě potravin a nápojů, společně s doporučenými postupy a technologiemi k jejich řešení.

Výrobci potravin a nápojů mají z hlediska úniků stlačeného vzduchu specifické požadavky. Stálá kvalita výroby je zásadní pro pověst značky a dodržování zákonných předpisů, zejména s přihlédnutím ke skutečnosti, že závody a jejich zařízení prochází přísnými kontrolami a podléhají omezením, která mají zamezit kontaminaci.

Ve výrobních závodech potravin a nápojů je více vzduchových kompresorů propojeno potrubím dodávajícím stlačený vzduch umožňující přepravu výrobků, provoz pneumatického nářadí nebo čerpání kapalin k nejrůznějším účelům na výrobních linkách, při balení výrobků nebo čištění a úklidu. Zde je několik příkladů:

• Pochutiny balené do dusíkové ochranné atmosféry: K plnění sáčků s křehkými pochutinami se používá proud dusíku vytvářející tlumící vrstvu, která je chrání před poškozením. Není možné použít kyslík, protože ten reaguje s potravinářskými výrobky, zejména těmi obsahujícími oleje.
• Potraviny a čistota: Stlačený vzduch je čištěn a filtrován, aby byla zajištěna bezpečnost potravin a podařilo se udržet odpovídající rosný bod při daném tlaku, při kterém nebude docházet k růstu mikroorganismů.
• Loupání ovoce a zeleniny: V rámci přípravy před balením trysky s tlakovým vzduchem účinně odstraňují slupky z ovoce a zeleniny. Vzduch stlačený pod vysokým tlakem se používá také ke krájení potravin, kdy představuje čistší alternativu nožů nebo řezacích čepelí.
• Pivovary, fermentace a stáčení: Stlačený vzduch zvyšuje množství kyslíku a urychluje tak proces bakteriální fermentace. Vzduchové kompresory redukují během stáčení zbytkový kyslík, lahve jsou vyplachovány oxidem uhličitým a plněny pivem pomocí pneumaticky poháněných strojů. V provozech pivovarů je vysoká teplota, systémy jsou proto náchylnější k únikům.

Úniky vzduchu v libovolném místě mohou způsobit zpomalení výroby a ovlivnit kvalitu výrobků, a mohou se také stát příčinou ohrožení bezpečnosti nebo životního prostředí, nebo stát za všemi čtyřmi problémy – s nepříznivými dopady na celkový hospodářský výsledek.

Skryté náklady úniků stlačeného vzduchu

Stlačený vzduch a plyny musí být k dispozici pod určitým tlakem, aby bylo možné dosáhnout výrobních a kvalitativních cílů. Přesto mnoho provozů akceptuje úniky vzduchu v rámci nákladů spojených s podnikáním. Tyto náklady mohou být vysoké z hlediska energetických ztrát, ale často i v jiných, skrytých ohledech – například efektivita, kvalita a prostoje.

Podle příručky Compressed Air & Gas Handbook (Příručky pro stlačený vzduch a plyny) v sedmém vydání, vydané institutem Compressed Air & Gas Institute (CAGI) „může jediná netěsnost velikosti 0,64 cm na vedení stlačeného vzduchu stát provoz 2 500 až více než 8 000 USD ročně. Vyhledávání a opravy netěsností umožňují dosáhnout významných úspor, v závislosti na požadavcích na tlak a nákladech na energii.“

Výhody testování systémů stlačeného vzduchu

• Zvýšení efektivity díky pravidelné údržbě: Systémy stlačeného vzduchu, na kterých po instalaci neprobíhá pravidelná údržba, mohou jen v důsledku úniků přicházet o 20 až 30 procent stlačeného vzduchu.
• Snížení výdajů: Pokles tlaku je často mylně přikládán poruchám na zařízení, což vede k dodatečným investicím do nových vzduchových kompresorů.
• Omezení prostojů: Ztráty výrobního času v důsledku poklesu tlaku nebo montáže nových zařízení vyžadují odstávky zařízení, s negativními dopady na plánování. Náklady na prostoje činí v průměru 200 USD za minutu, proto je velmi důležité je eliminovat.
• Zvýšení kvality výrobků: Nedostatečný tlak má za následek vadné uzavření obalů, případně potravinářské výrobky nesplňují požadavky na konzistenci nebo chuť.
• Zvýšení bezpečnosti výrobků: Úniky způsobující kontaminaci vedou k vysokým nákladům v důsledku nekvalitních produktů, sankcí za nedodržení předpisů a poškození pověsti.
• Snížení emisí oxidu uhličitého: Systémy s úniky vzduchu a plynů ztrácí efektivitu, což má dopad na uhlíkovou stopu společnosti a brání jí v plnění cílů udržitelnosti nebo ochrany životního prostředí.

Vzorec pro výpočet rozsahu úniků stlačeného vzduchu v provozu je následující: Netěsnost (%) = (T × 100) ÷ (T + t), kde T = doba natlakování (minuty), t = doba do ztráty tlaku (minuty).

Pokud je systém stlačeného vzduchu vybaven ovládáním typu spuštění/zastavení, spusťte kompresor v době, kdy není v systému žádný odběr, tj. mimo pracovní dobu nebo při výměně směn. Poté proveďte několik měření kompresorových cyklů za účelem zjištění průměrné doby do ztráty tlaku v systému.

Metody detekce a oprav úniků vzduchu

Prvním krokem při řízení zpracování a omezení nákladů je vyhledání úniků vzduchu v místě jejich vzniku. Uvádíme seznam nejčastějších míst úniků:

• Odlučovače kondenzátu
• Spojky
• Armatury
• Příruby
• FRL (kombinace filtr, regulátor, lubrikátor)
• Hadice
• Ucpávky
• Pneumatické tlakové nádoby
• Spojky pro rychlé rozpojení
• Závitové trubkové spoje
• Trubky
• Ventily

Úniky vzduchu představují velký problém, protože se vyskytují ve velkém počtu a obtížně se hledají. Po jejich nalezení a opravě se v důsledku běžného opotřebení systému často objevují další netěsnosti.

Přestože není reálné odstranit úplně všechny netěsnosti, je možné snížit jejich celkový počet cílenou kontrolou pomocí tradičních metod detekce. U těchto metod je únik po nalezení označen papírovým štítkem. Mezi čtyři tradiční metody patří:

1. Zvuk: Pískání je známkou úniku, což znamená, že netěsnost je značná, protože bez zařízení na detekci netěsností jsou slyšitelné pouze hladiny zvuku přesahující 60 dBA. Vzhledem k tomu, že většina provozů je hlučná a často vyžaduje ochranu sluchu pracovníků, musí se poslech úniků provádět během odstávek – mezi směnami, o víkendech nebo během plánované údržby.
2. Voda a mýdlo: Technici nastříkají mýdlovou vodu na místa, kde jsou slyšitelné úniky, a tam, kde se objeví bublinky, je místo netěsnosti. Tato metoda je zdlouhavá, značně nepřesná a vyžaduje úklid, protože nastříkaná mýdlová voda přináší nebezpečí uklouznutí. V některých čistých provozech a procesech vyžadujících ochranu před kontaminací není tento postup povolen.
3. Ultrazvuková akustická detekce: Během odstávky technici se sluchátky na uších vyhledávají potenciální místa úniků pomocí příslušenství ve tvaru parabolické antény nebo kužele. Při zjištění zvuku signalizujícího únik přepne technik na zařízení ve tvaru tyčky, které musí držet několik centimetrů od úniku, aby přesně určil jeho místo.
4. Využití externích odborníků: Technici nebo jiní odborníci jsou najímáni obvykle jednou ročně, s cílem ušetřit peníze a omezit přerušení výroby. Používají jednu z tradičních metod, nebo všechny. Opravy a kontroly provádějí interní technici.

Všechny tyto metody vyžadují hlubší znalosti a většinou je nutná odstávka, která vede ke ztrátám času i peněz.

Testování úniků stlačeného vzduchu v pražírně kávy snadno přináší úspory energie ve výši 10 %

Projektoví technici ve společnosti zabývající se pražením kávy se zúčastnili zkušební studie využívající průmyslovou techniku pro akustické zobrazování v provozu, kde podmínky způsobují mnoho úniků. Při testu se zjistilo, že společnost by mohla díky novému zařízení na detekci netěsností ušetřit přes 10 % roční spotřeby energie.

Na ploše necelých 28 000 metrů čtverečních se nachází prostor pro pražení a balení kávy, prostor pro mokré zpracování kávy a prostor pro míchání a balení čaje. Všechny provozy vyžadují pro efektivní realizaci příslušných procesů správný tlak vzduchu – a tradiční metody detekce netěsností s tímto požadavkem nedokázaly držet krok.

Průměrná spotřeba stlačeného vzduchu v tomto provozu činí 28 až 45 metrů krychlových za minutu (m³/min). Systém stlačeného vzduchu v této společnosti obsahuje pět vzduchových kompresorů o celkovém výkonu 585 koňských sil, které pohání automatická zařízení a přes potrubní rozvod systém výroby dusíku. Dusík se používá ke zvýšení kvality kávy. Mimoto se tento inertní plyn využívá při výrobě čajových směsí.

Pomocí akustické kamery Fluke ii900 tým zjistil možnou 10% úsporu energie, což je v souladu s cílem vyšší udržitelnosti. Nový přístup také týmu nabídl příležitost zjednodušit detekci úniků vzduchu. Projektoví technici tak mohli umožnit zaměstnancům pokračovat v práci na výrobcích a nebylo nutné nadlouho přerušit práci kvůli detekci a opravě úniků vzduchu.

Prohlédněte si poprvé úniky vzduchu pomocí akustické kamery

Technický pokrok, který se v oblasti detekce netěsností projevil v podobě přenosné akustické kamery, usnadňuje detekci úniků a omezuje ztráty zisku.

Detektor úniků vzduchu Fluke ii900 umožňuje uživatelům lokalizovat a zobrazit úniky vzduchu na displeji v reálném čase, kdy stačí jen zamířit a stisknout spoušť, a není třeba služeb specializovaného technika. Většina uživatelů se obsluhu naučí přibližně za 10 minut. Technici mohou také pracovat rychle a z bezpečné vzdálenosti za provozu zařízení. Zařízení navíc usnadňuje vyhledávání úniků na těžko přístupných místech nebo odhalení více úniků na stejném místě.

Ruční kamera je vybavena soustavou mimořádně citlivých mikrofonů, které dokáží detekovat slyšitelné zvuky i ultrazvuk, a ty pak dokáže zviditelnit. Zařízení následně výsledky zpracuje pomocí speciálních algoritmů a okamžitě na displeji zobrazí vizuální mapu příslušného úniku. Snímek úniku je prolnut se snímkem daného místa ve viditelném světle, takže obsluha dokáže rychle určit přesné místo úniku.

Zařízení Fluke ii900 je také možné použít k ověření kvality provedených oprav. V případě pochybností lze výsledky v podobě snímků nebo videí sdílet s kolegy a prodiskutovat je. Díky pořízeným snímkům není třeba lézt na žebříky nebo označovat úniky fyzickým štítkem, který je obvykle náchylný k poškození.

Jak lze snížit náklady na skryté úniky vzduchu

Ať už jde o osvědčené nebo nové metody detekce, není vhodnější doba na eliminaci skrytých nákladů a zbytečného plýtvání v důsledku úniků vzduchu než právě nyní. Zde uvádíme několik doporučených postupů:

• Uplatňujte systémový přístup: Často vede oprava netěsnosti ke zvýšení tlaku v systému, takže se zvětší menší netěsnosti, a to ovlivní celý systém. Provázání změn s celkovými strategiemi zlepší využití energie a zvýší robustnost řídicích systémů. Přestože mohou být investiční nákupy náročné, často přinášejí úspory energie, které podstatně zkracují dobu návratnosti.
• Často provádějte kontroly: Časté kontroly – častější než typické roční nebo čtvrtletní kontroly těsnosti – šetří v dlouhodobé perspektivě čas, peníze i zdroje, a to i v případě, že je nutné zařízení odstavit. Díky nové zobrazovací technice můžete zjišťovat netěsnosti a průběžně je opravovat bez nutnosti ztrácet drahocenný výrobní čas.
• Zjišťujte hlavní příčiny poklesů tlaku: Pokles tlaku může být nesprávně přičítán poruše zařízení. Kontroly a opravy netěsností mohou před vynaložením investičních nákladů ušetřit tisíce nebo statisíce dolarů a pomoci okamžitě obnovit kapacitu.
• Zaznamenávejte, sledujte a ověřujte v průběhu času: Je důležité přesně zaznamenávat místa, kde vznikly netěsnosti – protože v těchto slabých místech obvykle dochází k novým únikům – a tato místa pravidelně kontrolovat. Zaznamenávání údajů online umožňuje snadné sdílení údajů a jejich využití k lepší organizaci přezkumů. Brzy po provedení opravy zkontrolujte, zda byly netěsnosti odstraněny, nebo zda je třeba jim věnovat další pozornost.