BAZA WIEDZY: Specyfika procesów odpylania i wentylacji w zakładach przetwórstwa spożywczego i cukrowniach
Cukier jest szeroko stosowany w zakładach produkcji spożywczej i przetwórczej. Jego specyficzne właściwości, związane z tworzącym się pyłem cukrowym, stwarzają dla sił utrzymania ruchu liczne wyzwania. Wspierają je w tym firmy projektujące i montujące skrojone na miarę instalacje wentylacji, odpylania i centralnego odkurzania, takie jak BART Sp. z o.o.
Systemy odpylania dla wielu etapów przetwórstwa spożywczego
Pył cukrowy, powstający w procesach transportu i konfekcjonowania, sprawia, że w cukrowniach i zakładach przetwórstwa spożywczego – gdzie cukier jest tylko dodatkiem – konieczne są systemy odpylania przesypów cukru i maszyn pakujących. Ze względu na wymogi dotyczące utrzymania odpowiednich parametrów środowiska do przechowywania cukru, istotne jest również zastosowanie właściwego systemu kondycjonowania cukru oraz systemu odpylania powietrza w silosach magazynujących cukier.
Atmosfera potencjalnie wybuchowa a pył cukrowy
Jako związek organiczny, pył cukrowy, może tworzyć atmosferę wybuchową. Pojawia się on praktycznie na każdym etapie procesu przetwórczego w zakładach cukrowniczych. Jego właściwości wymagają nie tylko wysokiego standardu utrzymania czystości pomieszczeń, urządzeń i linii produkcyjnych, ale przede wszystkim zastosowania skutecznych zabezpieczeń przeciwwybuchowych i przeciwpożarowych. Te funkcje przejmuje na siebie właściwie zaprojektowany i wdrożony układ odpylania z dobranymi urządzeniami i aparaturą w standardzie Ex, zgodnymi z wytycznymi dyrektywy ATEX.
Charakterystyka pyłu cukrowego
- Klasa wybuchowości pyłu: ST 1
- Szybkość narastania wybuchu (Kst): 140 bar · m/s
- Maksymalne ciśnienie powstające podczas wybuchu: 9 bar
- Minimalna temperatura zapłonu (chmury pyłu): 350°C
- Minimalna temperatura zapłonu (warstwy pyłu): 420°C
- Minimalna energia zapłonu: < 5 mJ (z indukcyjnością); 5 mJ / < 10 mJ (bez indukcyjności)
Bezpieczeństwo, czystość produkcji i wysoka jakość produktu końcowego
Właściwe zaprojektowanie procesów technologicznych wraz z instalacjami towarzyszącymi pozwala na wieloletnie i bezpieczne użytkowanie każdego zakładu produkcyjnego. Instalacje odpylania i wentylacji, potocznie zwane towarzyszącymi, są niejednokrotnie tymi, które w istocie w dużej mierze zapewniają bezpieczeństwo procesu, jak i wysoką jakość produktu końcowego. Instalacje te w celu perfekcyjnej integracji muszą być ściśle dostosowane do specyfiki technologii wytwarzania, do charakteru przetwarzanych surowców, półproduktów i powstałych odpadów produkcyjnych.
W zakładach, gdzie przetwarzany jest cukier i jego pochodne, mamy do czynienia z kilkoma wyzwaniami, a mianowicie:
- utrzymaniem odpowiednich warunków podczas procesu kondycjonowania cukru w miejscu składowania;
- zarządzaniem pyłem cukrowym przy przesypie cukru oraz w trakcie jego transportu i konfekcjonowania;
- wsparciem procesów zachodzących wewnątrz urządzeń filtracyjnych ze względu na specyficzne właściwości pyłu cukrowego.
Układy odpylania, wentylacji i klimatyzacji przy transporcie i przechowywaniu cukru
Wysoka czystość kryształów cukru wynika nie tylko z jakości uzyskanego buraka cukrowego i jego obróbki, ale także z jakości poprawnego prowadzenia późniejszych procesów związanych z transportem i magazynowaniem samego cukru. Układy odpylania zanieczyszczeń, wentylacji czy klimatyzacji znajdują zastosowanie w trzech kluczowych etapach: transporcie z linii produkcyjnej gotowego cukru do silosu, magazynowaniu cukru w komorze silosu oraz jego transporcie z silosu do dalszych procesów konfekcjonowania, takich jak kostkowanie, paczkowanie, przesyp do opakowań oraz załadunek bezpośrednio z silosu do cystern.
Chłodzenie i odpylanie podczas transportu cukru do silosu
Cukier przed podaniem do silosu musi zostać wysuszony i schłodzony do temperatury przechowywania (ok. 20–30°C), dlatego jest intensywnie napowietrzany przez zimne, filtrowane powietrze zewnętrzne. Najczęściej stosowanymi tutaj systemami są bębny lub schładzacze ze złożem fluidalnym z układami chłodzenia z przepływem przeciwprądowym lub prądem skrzyżowanym. Następnie cukier jest transportowany z wykorzystaniem szeregu przenośników taśmowych oraz kubełkowych. Silosy mogą pomieścić kilkadziesiąt tysięcy metrów sześciennych gotowego produktu, co powoduje, że transport materiału odbywa się na duże wysokości. Podczas niezabezpieczonego transportu cukier kruszy się i dysperguje w powietrzu. Unosząc się w powietrzu jako pył pochodzenia organicznego, może tworzyć atmosfery wybuchowe. Opadając, pokrywa warstwą podłogi, konstrukcje i urządzenia wewnątrz obiektu, stwarzając równocześnie ryzyko zapylenia. Dlatego dla utrzymania czystości i bezpieczeństwa oraz w celu eliminacji potencjalnego zagrożenia wybuchem stosuje się w tym procesie systemy odpylania.
Zasady bezpieczeństwa według dyrektywy ATEX w miejscach obecności pyłu cukrowego
Wszystkie instalacje wewnętrze, w tym instalacje odpylania i wentylacji, należy zaprojektować, uwzględniając wymogi technologiczne i kluczowe wymogi bezpieczeństwa. W związku z klasyfikacją pyłu cukrowego do pyłów w klasie wybuchowości ST 1 dobór rodzaju urządzeń i systemów bezpieczeństwa podyktowany jest ich dostosowaniem do tej klasy i usytuowania w wydzielonych zgodnie z prawidłowym podziałem strefach zagrożonych wybuchem. Wszelkie urządzenia i układy przygotowane muszą więc być zgodnie z wymogami dyrektywy ATEX. Orurowanie łączące całość instalacji wykonuje się z zachowaniem zasady ekwipotencjalizacji i uziemia, aby zapobiec niebezpiecznemu gromadzeniu się ładunków elektrostatycznych, a tym samym powstawaniu niekontrolowanej różnicy potencjałów w instalacjach elektrycznych (przepięcia). Zachowanie wszystkich reguł redukuje zagrożenie pożarowe i wybuchowe oraz zagrożenie dla życia pracowników w chronionej przestrzeni.
Odpylanie komory silosu i kondycjonowanie cukru
Kolejny układ odpylania związany jest z etapem magazynowania cukru w silosie. Instalacja odpylania komory silosu współpracuje ściśle z instalacją kondycjonowania cukru, która zapobiega jego zbryleniu.
Po wysuszeniu i schłodzeniu świeżo przygotowany cukier ma nadal wilgotność resztkową. Proces kondycjonowania polega na usuwaniu z cukru nadmiernej wilgoci (zgromadzonej w procesie rafinacji) bądź – w razie potrzeby – nawilżaniu, z wykorzystaniem nawiewu powietrza o odpowiednich parametrach temperatury i wilgotności. W okresie kampanii cukrowej, czyli wzmożonej produkcji i gromadzenia cukru, wentylację komory silosu przeprowadza się od spodu silosu, pod cukier.
Współpracująca z układem wentylacji instalacja odpylania komory silosu musi zapewnić pełną kompensację powietrza kondycjonującego, tak aby utrzymywać pewne nadciśnienie w jego wnętrzu. Zabezpiecza to komorę przed infiltracją powietrza zewnętrznego bez obróbki, równocześnie zabezpieczając silos przed jego mechanicznym uszkodzeniem.
Po zakończeniu kampanii cukrowniczej i po osiągnięciu właściwych parametrów wilgotności cukru zmienia się charakter pracy instalacji kondycjonowania i odpylania komory silosu – wentylowana jest wówczas jedynie komora nad cukrem, a ewentualne ponowne podawanie powietrza pod cukier zależy od zadanych parametrów jego magazynowania.
Instalacja odpylania układu transportu cukru do konfekcjonowania i załadunku
Zanim cukier trafi do odbiorców, przejdzie przez linie konfekcjonowania. Na tym ostatnim etapie podróżuje on przenośnikami taśmowymi, przenośnikami taśmowymi wagowymi i przenośnikami kubełkowymi do zbiorników wagowych, przesiewaczy, układu załadunku mobilnych rękawów oraz do urządzeń paczkujących. Wszystkie powyższe newralgiczne węzły powstawania pyłu wymagają podłączenia do instalacji wentylacji i odpylania o odpowiedniej wydajności – jej sercem zaś będzie główna jednostka filtracyjna.
Instalacja centralnego odkurzania fundamentem utrzymania czystości w nowoczesnej cukrowni
Odpylanie w nowoczesnej cukrowni może wspierać instalacja centralnego odkurzania. Funkcjonujące w branży spożywczej uregulowania GMP, normy ISO i HACCP narzucają rodzaj materiałów, z jakich należy wykonać instalacje i urządzenia. W nowoczesnej cukrowni proces odpylania powinien zostać uzupełniony o zintegrowaną, „szytą na miarę” instalację centralnego odkurzania. Proces utrzymania czystości w obiektach produkcyjno-magazynowych cukrowni polega w dużej mierze na mechanizmie ciągłego wyłapywania i usuwania pyłu, dzięki czemu produkcja nie jest zakłócona i możliwe jest zachowanie właściwego poziomu bezpieczeństwa i higieny pracy. Słowem zapobiega to przestojom i wspiera proces utrzymania ruchu. Niejednokrotnie w historii przemysłu przetwórczego awarie oraz niewłaściwe zaprojektowanie i zabezpieczenie linii technologicznej spowodowały tragiczne zdarzenia, w których ucierpiały nie tylko zakłady, ale i pracownicy. Koszty związane z przestojem, koniecznym na etapie przywracania produkcji po poważnym wybuchu, oraz koszty usunięcia skutków awarii są niewspółmiernie wyższe od kosztów działań prewencyjnych.
Zapobieganie nadmiernemu gromadzeniu się cukru na urządzeniach i powierzchniach płaskich
W trakcie czynności transportowych i konfekcjonowania cukru, którego pył zaliczony został do klasy wybuchowości ST 1, pomimo obecności instalacji filtracji pyłu może dojść do niespodziewanego dodatkowego zapylenia i nadmiernego gromadzenia się cukru na urządzeniach, konstrukcjach, posadzkach i innych powierzchniach płaskich. W takich wypadkach nieodzowne jest podejmowanie doraźnych działań mających na celu usunięcie materiału, pyłu i cukru. Najlepszą aktualnie metodą dla tych czynności jest odkurzanie. Sprawdzają się tutaj pojedyncze urządzenia przenośne do zastosowania przemysłowego z zabezpieczeniami Ex, jednak coraz częściej przedsiębiorstwa doceniają łatwość obsługi i niezawodność zaprojektowanych „na miarę” układów centralnego odkurzania.
Atuty zastosowania zintegrowanego systemu centralnego odkurzania
Zastosowanie zintegrowanego systemu centralnego odkurzania ma oprócz wysokiej niezawodności wiele innych praktycznych zalet:
- nie powoduje wtórnego zapylenia obiektu;
- eliminuje konieczność przesypywania zebranego częściowo materiału;
- materiał gromadzony jest w jednym punkcie;
- w przypadku awarii daje możliwość szybkiego transportowania większych ilości materiału;
- osoba prowadząca proces uzbrojona jest jedynie w komplet sprzątający z wężem i ssawkami.
W związku z tymi atutami doświadczone firmy wykonawcze, takie jak BART Sp. z o.o., polecają zakładom produkującym i przetwarzającym cukier instalacje centralnego odkurzania już na etapie projektowania przez nie budynków, infrastruktury i sprzętu bądź wtedy, gdy zamierzają dokonać ich modernizacji.
Zastosowanie zabezpieczeń przeciwwybuchowych i przeciwpożarowych w systemach filtrowentylacji
Specyfika pyłu cukrowego wymusza prawnie zastosowanie urządzeń i akcesoriów w wykonaniu EX – zgodnie z dyrektywą ATEX- które umożliwią bezpieczne prowadzenie procesu odpylania, odkurzania i filtracji. Gwarancją dla bezpieczeństwa prowadzenia procesu i bezpieczeństwa pracowników będzie posiadanie wymaganych zabezpieczeń przeciwwybuchowych i przeciwzapłonowych przez wszystkie użyte urządzenia i armaturę przemysłową, potwierdzone przez deklaracje zgodności z normami i certyfikaty wydawane przez notyfikowane jednostki badawcze. Tak samo ważne jest powierzenie wykonania takich instalacji doświadczonemu partnerowi.
