Paineilma on elintarvike- ja juomateollisuuden ”neljäs hyödyke” veden, sähkön ja maakaasun lisäksi. Tämän neljännen hyödykkeen luotettavuus riippuu ennakoitavasta ilmanpaineesta, mikä tarkoittaa, että pienetkin vuodot voivat tulla kalliiksi.
Tässä käydään läpi elintarvike- ja juomateollisuudessa yleisesti esiintyviä ilmavuotoja sekä parhaita käytäntöjä ja tekniikoita niiden käsittelemiseksi.
Elintarvikkeiden ja juomien valmistajien on otettava huomioon ainutlaatuisia paineilmavuotoihin liittyviä seikkoja, koska tuotteiden yhdenmukaisuus on erittäin tärkeää tuotemerkin maineen ja vaatimustenmukaisuuden kannalta, etenkin siitä syystä, että tuotantolaitoksia ja -laitteita valvotaan ja säännellään tiukasti kontaminaation estämiseksi.
Elintarvike- ja juomatehtaissa useita ilmakompressorin laitteita liitetään putkilla tuottamaan paineilmaa tuotteen liikuttamiseksi, paineilmatyökalujen käyttämiseksi tai nesteiden pumppaamiseksi eri tarkoituksia varten tuotantoketjuissa, pakkaamisessa ja puhdistamisessa. Tässä on muutamia esimerkkejä:
- Pikkupurtavat ja ilmapatjan muodostaminen typellä: Typpihuuhtelulla pusseihin luodaan ilmapatja herkästi vahingoittuvien pikkupurtavien vahingoittumisen estämiseksi. Happea ei voida käyttää, koska se reagoi erityisesti öljyistä valmistettujen elintarviketuotteiden kanssa.
- Elintarvikkeet ja puhtaus: Paineilma puhdistetaan ja suodatetaan elintarvikkeiden turvallisuuden varmistamiseksi ja mikrobien kasvun estämiseen tarvittavan painekastepisteen ylläpitämiseksi.
- Hedelmien ja vihannesten kuoriminen: Paineilmasuuttimilla poistetaan tehokkaasti hedelmien ja vihannesten kuoret ennen pakkaamista. Korkeapaineista ilmaa käytetään myös ruokien leikkaamiseen puhtaampana vaihtoehtona veitsille tai terille.
- Panimot, käyminen ja pullotus: Paineilma lisää happipitoisuutta, jotta bakteerikäyminen saadaan päättymään. Ilmakompressorit vähentävät jäljelle jäävän hapen määrää pullotuksen aikana, ja pullot huuhdellaan hiilidioksidilla ja täytetään oluella paineilmakäyttöisillä laitteilla. Koska panimoiden toimintaympäristö on lämmin, järjestelmät ovat alttiimpia vuodoille.
Ilmavuodot voivat missä tahansa vaiheessa hidastaa tuotantoa, vaikuttaa tuotteen laatuun, aiheuttaa turvallisuus- tai kontaminaatio-ongelmia tai johtaa kaikkiin näihin tilanteisiin – ja heikentää tulosta.
Paineilmavuotojen piilokustannukset
Paineilmaa ja kaasuja on oltava saatavilla tietyssä paineessa tuotanto- ja laatutavoitteiden saavuttamiseksi, mutta silti monet laitokset hyväksyvät ilmavuodot liiketoiminnan kustannuksiksi. Nämä kustannukset voivat olla suuria energiahäviöiden vuoksi, mutta usein myös muista piiloon jäävistä syistä, esimerkiksi tehokkuuteen, laatuun ja käyttökatkoihin liittyen.
Paineilma- ja kaasuinstituutin CAGI:n (Compressed Air & Gas Institute) julkaiseman Paineilma- ja kaasukäsikirjan seitsemännen version mukaan yksi neljännestuuman vuoto paineilmalinjassa voi maksaa laitokselle 2500 dollarista yli 8000 dollariin vuodessa. Vuotojen paikantaminen ja korjaaminen tuottaa merkittäviä säästöjä painevaatimuksista ja energiakustannuksista riippuen.
Paineilmajärjestelmän testaamisen edut
- Tehokkuuden parantaminen säännöllisellä huollolla: Paineilmajärjestelmät, joita ei huolleta säännöllisesti asennuksen jälkeen, voivat menettää 20–30 prosenttia paineilmasta pelkästään vuotojen vuoksi.
- Kulujen pienentäminen: Paineen lasku diagnosoidaan usein väärin laiteviaksi, mikä lisää pääomainvestointeja uusiin paineilmakompressoreihin.
- Käyttökatkojen vähentäminen: Paineen laskun tai uusien laitteiden asentamisen aiheuttama tuotantokatkos edellyttää laitteiden seisokkia ja vaikuttaa haitallisesti suunnitteluaikatauluun. Suunnittelemattomat seisokit maksavat keskimäärin 200 euroa minuutilta, joten niiden välttäminen on erittäin tärkeää.
- Tuotteen laadun parantaminen: Liian pieni paine johtaa pakkauksen puutteelliseen tiivistykseen tai siihen, ettei syötävä tuote täytä yhdenmukaisia rakenne- tai makuvaatimuksia.
- Tuoteturvallisuuden parantaminen: Kontaminaatiota aiheuttavat vuodot johtavat suuriin jätekustannuksiin, säännösten noudattamista koskeviin seuraamuksiin ja maineen vahingoittumiseen.
- Hiilijalanjäljen pienentäminen: Ilma- ja kaasuvuotoja sisältävät järjestelmät ovat tehottomia, mikä vaikuttaa yrityksen hiilijalanjälkeen ja estää yrityksiä saavuttamasta kestävyys- tai ympäristötavoitteita.
Laitoksen paineilmavuotojen laajuuden määrittämiseen käytetään seuraavaa kaavaa: Vuoto (%) = (T x 100) ÷ (T + t) T = paineen nostoon kulunut aika (minuuttia), t = paineen laskuun kulunut aika (minuuttia).
Jos paineilmajärjestelmään on määritetty käynnistys-/pysäytyspainikkeet, käynnistä ilmakompressori, kun järjestelmää ei tarvita työpäivän tai vuoron jälkeen. Suorita useita mittauksia, jotta pystyt määrittämään keskimääräisen ajan, joka kuluu paineen alenemiseen paineistetussa järjestelmässä ennen kuin kompressori taas käynnistyy.
Ilmavuotojen havaitsemis- ja korjausmenetelmät
Ensimmäinen vaihe prosessin ja kustannusten hallinnassa on ilmavuotojen lähteen kohdan etsiminen. Tässä on luettelo yleisistä vuotokohdista:
- Lauhdeputket
- Liitännät
- Putkiliittimet
- Laipat
- Suodattimen, säätimen ja voitelulaitteen yhdistelmät
- Letkut
- Tiivisteet
- Paineilmasäiliöt
- Pikaliittimet
- Putkien kierreliitokset
- Putket
- Venttiilit
Ilmavuodot ovat suuri ongelma, koska niitä on runsaasti ja niitä on vaikea löytää. Kun vuoto on löydetty ja korjattu, lisää vuotoja saattaa ilmaantua järjestelmän normaalin kulumisen vuoksi.
Vaikka jokaista vuotoa ei ehkä voida poistaa, niiden kokonaismäärää on mahdollista vähentää kohdennetulla tarkastuksella perinteisiä havaitsemismenetelmiä käyttäen. Kun käytetään näitä menetelmiä, havaittu vuotokohta merkitään paperitunnisteella. Neljä perinteistä havaitsemismenetelmää ovat seuraavat:
- Ääni: Sihinä on merkki vuodosta, mikä tarkoittaa, että vuoto on suuri, koska vain yli 60 dBA:n äänitaso voidaan kuulla ilman vuotojen tunnistimia. Koska useimmat laitokset ovat meluisia ja edellyttävät usein kuulosuojaimien käyttämistä, vuotoja on kuulosteltava käyttökatkojen aikana, työvuorojen välillä, viikonloppuisin tai määräaikaishuollon aikana.
- Vesi ja saippua: Huoltohenkilöt suihkuttavat saippuavettä alueille, joilla on kuultavissa vuotoja. Vuoto on kohdassa, jossa näkyy kuplia. Menetelmä kestää kauan eikä ole kovinkaan tarkka, ja se edellyttää puhdistamista, sillä saippuavesi aiheuttaa liukastumisvaaran. Se ei ole sallittu joissakin puhtaissa ja kontaminaatiolta suojatuissa prosesseissa.
- Ultraäänitunnistus: Käyttökatkojen aikana huoltohenkilöt käyttävät kuulokkeita mahdollisten vuotokohtien etsimiseen lautasen tai kartion muotoisen lisävarusteen avulla. Kun havaitaan vuotoon viittaava ääni, vaihdetaan sauvan muotoiseen laitteeseen, jota on pidettävä muutaman senttimetrin päässä vuodosta tarkan sijainnin määrittämiseksi.
- Ulkopuolisten asiantuntijoiden käyttäminen: Insinöörejä tai muita asiantuntijoita käytetään yleensä kerran vuodessa rahan ja häiriöiden säästämiseksi. He käyttävät yhtä tai kaikkia perinteisiä tekniikoita, ja korjauksista ja tarkastuksista huolehtivat yrityksen omat henkilöstö.
Mikään näistä menetelmistä ei ole täysin varma, ja useimmat niistä vaativat käyttökatkoa, mikä johtaa ajan ja rahan menettämiseen.
Paineilmavuotojen testaaminen auttaa kahvipaahtimoa saavuttamaan 10 prosentin energiansäästöt
Kahvipaahtimoyrityksen projekti-insinöörit osallistuivat pilottitutkimukseen, jossa käytettiin teollista akustista kuvaustekniikkaa laitoksessa, jossa on paljon vuotoja vallitsevien olosuhteiden vuoksi. Testissä selvisi, että uuden vuotojen tunnistimen avulla yritys pystyi vähentämään sähkönkulutusta yli 10 prosenttia vuodessa.
Pinta-alaltaan 28000 neliömetrin laitoksessa on kahvin paahto- ja pakkausalue, kahvin märkäkäsittelyalue sekä teen sekoitus- ja pakkausalue. Kaikki toiminnot edellyttävät sopivaa ilmanpainetta, jotta prosessit voidaan suorittaa tehokkaasti, eivätkä perinteiset vuodonhavaitsemismenetelmät olleet riittäviä.
Laitos käyttää paineilmaa keskimäärin 28–45 kuutiometriä minuutissa (m³/min). Yrityksen paineilmajärjestelmä, joka koostuu viidestä 585 hv:n ilmakompressorista, käyttää automaatiota ja letkuja, joilla syötetään typentuotantojärjestelmää. Typpeä käytetään kahvin laadun parantamiseen. Lisäksi inerttikaasua käytetään teen sekoittamiseen.
Fluke ii900 -vuotoäänen paikannuskameran avulla tiimi havaitsi, että energiaa voi säästyä 10 prosenttia, mikä täyttää yrityksen kestävän kehityksen tavoitteen. Uusi lähestymistapa osoitti myös, miten tiimi voisi yksinkertaistaa ilmavuotojen havaitsemista, jolloin projekti-insinöörit pystyvät pitämään työntekijät tuotteiden parissa, eikä tuotantoa tarvitse pysäyttää pitkäksi ajaksi ilmavuotojen havaitsemista ja korjaamista varten.
Ilmavuotojen havaitseminen ensimmäistä kertaa vuotoäänen paikannuskameralla
Edistynyttä vuodonhavaitsemistekniikkaa edustavan kannettavan vuotoäänen paikannuskameran avulla on helpompi havaita vuodot ja välttää tuottojen menetykset.
Fluke ii900 -ilmavuotoilmaisimen avulla käyttäjät voivat paikantaa ja nähdä ilmavuodot LED-näytössä reaaliaikaisesti helposti ilman erikoisteknikon apua. Useimmat käyttäjät oppivat käytön noin 10 minuutissa. Huoltohenkilöt voivat työskennellä nopeasti myös turvallisen välimatkan päässä, kun laite on käynnissä. Lisäksi laite helpottaa hankalien kohtien etsimistä tai useiden samalla alueella olevien vuotojen erottamista toisistaan.
Kädessä pidettävä kamera sisältää erittäin herkkiä mikrofoneja, jotka havaitsevat sekä ihmisen kuuloalueella että ultraäänialueella olevat äänet. Laite esittää äänet sitten visuaalisesti. Laite soveltaa tuloksiin patentoituja algoritmeja ja tuottaa näytölle välittömästi visuaalisen kartan vuodosta. Kuva vuodosta kerrostetaan alueesta otetun näkyvän valon kuvan päälle, jotta käyttäjät voivat nopeasti paikantaa vuotokohdan.
Fluke ii900 -kameran avulla voidaan myös varmistaa, että korjaukset onnistuvat. Jos ilmenee kysyttävää, kuvina tai reaaliaikaisina videoina esitettyjä skannauksia voidaan jakaa ja niistä voidaan keskustella työtovereiden kanssa. Kuvien ansiosta kenenkään ei tarvitse kiivetä tikkaille tai merkitä vuotoa tavanomaisella helposti särkyvällä fyysisellä tunnisteella.
Piilossa olevista ilmavuodoista johtuvien kustannusten pienentäminen
Käytettiinpä sitten yleisiä tai uusia havaitsemismenetelmiä, piilokustannusten syntyminen ja tarpeeton ilmavuodoista johtuva rahanmenetys kannattaa lopettaa heti. Tässä on joitakin parhaita käytäntöjä:
- Järjestelmään perustuvan lähestymistavan omaksuminen: Vuodon korjaaminen lisää usein järjestelmän painetta, mikä suurentaa pienempiä vuotoja ja vaikuttaa koko järjestelmään. Kun muutokset yhdistetään yleisiin strategioihin, parannetaan energian käyttöä ja tehostetaan ohjausjärjestelmiä. Vaikka suurien hankintojen tekeminen saattaa olla haastavaa, usein saavutetaan energiansäästöjä, jotka lyhentävät huomattavasti takaisinmaksuaikaa.
- Usein tehtävät tarkastukset: Tyypillisiä vuosittaisia tai neljännesvuosittaisia vuototarkastuksia useammin tehtävät tarkastukset säästävät aikaa, rahaa ja resursseja pitkällä aikavälillä, vaikka laite olisi sammutettava. Uuden kuvaustekniikan ansiosta vuodot voidaan poistaa ja niitä voidaan korjata jatkuvasti menettämättä arvokasta tuotantoaikaa.
- Paineen laskun perussyiden varmistaminen: Paineen lasku voidaan diagnosoida väärin laiteviaksi. Ennen kuin tehdään pääomainvestointeja, vuotojen tarkistaminen ja korjaaminen voivat säästää tuhansia tai satoja tuhansia ja auttaa palauttamaan kapasiteettia välittömästi.
- Kirjaaminen, seuraaminen ja varmistaminen ajan kuluessa: On tärkeää kirjata tarkasti havaitut vuotokohdat ja tarkastaa ne säännöllisesti, koska nämä heikot kohdat ovat usein paikkoja, joissa ilmenee uusia vuotoja. Tiedonkeruu verkossa mahdollistaa tietojen helpon jakamisen ja käytön, mikä varmistaa tarkistusprosessin kurinalaisuuden. Tarkista pian korjauksen jälkeen, ovatko vuodot poistuneet vai tarvitaanko lisätoimia.