Generator azotu do pakowania żywności: tlen resztkowy, czystość i wydajność
O trwałości decyduje nie liczba na butli, lecz tlen, który zostaje w zamkniętym opakowaniu. NITROBERG® wytwarza potrzebny azot u Państwa w zakładzie ze sprężonego powietrza, w czystości, którą Państwo ustawiają, zmiana po zmianie. Ta strona przechodzi przez czystość i wydajność, jakich naprawdę potrzebuje linia pakująca, aby generator azotu do pakowania żywności został dobrany do Państwa produktu, a nie do katalogu.
Co azot daje przy pakowaniu żywności
Pakowanie w atmosferze ochronnej zastępuje powietrze wewnątrz opakowania zdefiniowanym gazem. Azot jest gazem, który wypiera, ponieważ jest chemicznie obojętny i nie oddziałuje na produkt. Mniej tlenu w przestrzeni nad produktem oznacza wolniejsze utlenianie tłuszczów i barwników oraz zahamowany wzrost tlenowych drobnoustrojów psucia, czyli trwałość uzyskaną bez dodawania czegokolwiek do receptury. Przy chipsach, pieczywie i innych produktach wrażliwych na zgniecenie gaz pełni jednocześnie drugą funkcję: poduszka utrzymuje kształt opakowania, dzięki czemu zawartość dociera nienaruszona.
Gaz trafia do opakowania na dwa sposoby. Większość linii przepłukuje opakowanie przed zgrzaniem, dyszami przeprowadzającymi azot przez przestrzeń nad produktem na maszynie pakującej lub zgrzewarce do tacek, podczas gdy linia pracuje dalej. Tam, gdzie docelowa zawartość tlenu resztkowego jest ostrzejsza, opakowanie najpierw się opróżnia, a następnie zalewa gazem. Daje to niższe wartości, ale kosztuje czas cyklu. W obu przypadkach to, co opuszcza generator, i to, co zostaje w opakowaniu, są dwiema różnymi liczbami, a tylko jedna z nich pojawia się w reklamacji.
Generator PSA wytwarza gaz, przepuszczając sprężone powietrze przez węglowe sito molekularne, które wiąże tlen i wilgoć znacznie szybciej niż azot, podczas gdy druga kolumna się regeneruje. Sam proces opisuje strona generatora azotu PSA. Ta strona pozostaje przy etapie pakowania. Azot używany w innych miejscach zakładu spożywczego, do inertyzacji zbiorników lub transportu produktu, opisano w azot w produkcji żywności i napojów.
O trwałości decyduje tlen resztkowy, a nie sama czystość gazu
Czystość na generatorze wyznacza dolną granicę. Przy 99,5 % gaz niesie jeszcze 5 000 ppm tlenu, czyli 0,5 %. Przy 99,9 % spada to do 1 000 ppm, czyli 0,1 %. Poniżej tej granicy opakowanie nie zejdzie, ale rzadko ją osiąga, ponieważ między generatorem a zgrzewem stoją jeszcze trzy rzeczy.
Czystość gazu na generatorze
To dolna granica i nic więcej. Powyżej pasma MAP spada ona dalej na papierze, podczas gdy opakowanie przestaje to odczuwać. To najbardziej użyteczna wiedza przed doborem instalacji.
Czas przepłukiwania i geometria dysz
Jak całkowicie powietrze zostało wyparte, zanim zgrzew się zamknie. Na szybkiej linii jest to zwykle najcięższy składnik równania i jest to ustawienie maszyny, a nie specyfikacja gazu.
Zasada działania maszyny
Przepłukiwanie w toku cyklu zostawia więcej tlenu niż opróżnienie i zalanie gazem. Ten wybór zapada przy zakupie maszyny pakującej, na długo zanim ktokolwiek spojrzy na gaz.
Szczelność zgrzewu
Kanalik w spoinie wpuszcza powietrze z powrotem przez wiele dni. Doskonały gaz i słaby zgrzew dają opakowanie, które zawodzi pod koniec deklarowanej trwałości, a nie na jej początku.
Użyteczna kolejność jest więc odwrotna do zwyczajowej: proszę ustalić tlen resztkowy, którego wymaga Państwa produkt, sprawdzić, co utrzymają maszyna i zgrzew, i dopiero wtedy zdecydować, jaka czystość ma wychodzić z generatora.
Jakiej czystości azotu naprawdę wymaga linia pakująca
W praktyce pakowanie żywności pracuje między 99,5 % a 99,9 %. Poniżej tego zakresu sam gaz zaczyna ograniczać to, co opakowanie może osiągnąć. Powyżej granica przenosi się na maszynę, a dodatkowa czystość jest opłacana, nie docierając nigdzie.
| Czystość | Tlen resztkowy w gazie | Co to oznacza dla opakowania | Współczynnik powietrza |
|---|---|---|---|
| 99 % | 10 000 ppm | 1,0 % tlenu w gazie, wystarczająco, by sam gaz zaczął ograniczać. | 2,6 |
| 99,5 % | 5 000 ppm | 0,5 % tlenu. Zwykły punkt pracy linii z przepłukiwaniem. | 2,9 |
| 99,9 % | 1 000 ppm | 0,1 % tlenu. Do ostrzejszych wartości docelowych lub produktów wrażliwych. | 3,4 |
| 99,99 % | 100 ppm | Poniżej tego, co maszyna pakująca zwykle utrzymuje. | 4,6 |
| 99,999 % | 10 ppm | Obszar laboratorium i elektroniki, nie pakowania. | 6,4 |
Proszę zestawić wybraną klasę z własną specyfikacją produktu i zmierzonymi wartościami w opakowaniu, ponieważ wartość docelowa przesuwa się wraz z zawartością tłuszczu, aktywnością wody, folią opakowaniową i deklarowaną trwałością. Berg dostarcza 99,999 % tam, gdzie wymaga tego proces. Na linii pakującej ta czystość zwykle nie dociera do opakowania, dociera natomiast na rachunek za prąd w każdej godzinie pracy.
Ile sprężonego powietrza oszczędza azot o czystości 99,5 %
Każda wielkość NITROBERG® PSA zużywa określoną ilość sprężonego powietrza na metr sześcienny azotu. Ten stosunek, współczynnik powietrza, zależy wyłącznie od ustawionej czystości, a pakowanie żywności leży dokładnie na taniej części tej krzywej.
Weźmy linię o zapotrzebowaniu 80 Nm³/h. Przy 99,5 % pobiera ona około 232 Nm³/h sprężonego powietrza. Przy specyfikacji 99,999 % dla tych samych 80 Nm³/h zapotrzebowanie rośnie do około 512 Nm³/h. To ponad dwukrotnie większa sprężarka, dwukrotnie większy pobór prądu i dwukrotnie większa sprężarkownia, dla tlenu, którego opakowanie i tak by nie zauważyło.
Istotne jest to, że współczynnik ten pracuje w każdej godzinie ruchu, a nie jednorazowo przy zakupie. Na linii na dwie zmiany sprężone powietrze stanowi większą część kosztów eksploatacji i zostaje przesądzone w dniu, w którym czystość trafia do zapytania ofertowego. Gdy instalacja dostarczana jest jako kompletny pakiet, stopień automatycznego mieszania jest wyliczony dokładnie na ten punkt pracy, przy współczynniku powietrza 2,9 dla 99,5 %.
Ile azotu zużywa Państwa linia pakująca
Proszę zacząć od opakowania
Objętość przestrzeni nad produktem pomnożona przez współczynnik przepłukiwania daje ilość gazu na opakowanie. Współczynnik ten zależy od zasady działania maszyny i od tego, jak dokładnie przestrzeń jest przepłukiwana, dlatego proszę wziąć go od producenta maszyny lub z własnych pomiarów, a nie z tabeli.
Proszę przeliczyć na wydajność linii
Opakowania na minutę pomnożone przez 60 dają Nm³/h. Przy kilku liniach proszę przyjąć realistyczny współczynnik jednoczesności. Sumowanie szczytów wszystkich linii to najczęstsza droga do przewymiarowanej instalacji, ponieważ zmiany formatu i mycie rzadko wypadają wszędzie w tym samym momencie.
Proszę wyprowadzić czystość z własnej specyfikacji tlenu resztkowego
Nie z najwyższej dostępnej klasy. Powyższa tabela jest punktem wyjścia, własne pomiary w opakowaniu są potwierdzeniem.
Proszę sprawdzić sprężone powietrze
Przepływ pomnożony przez współczynnik powietrza daje zapotrzebowanie. Jakość liczy się tu tak samo jak ilość: zanieczyszczenia olejowe i wilgoć resztkowa skracają żywotność węglowego sita molekularnego, przez co zbyt mała osuszaczka kosztuje przez pięć lat więcej niż nieco za mała sprężarka. NITROBERG® wymaga sprężonego powietrza zgodnego z ISO 8573-1:2010 klasa 1.4.1 przy 7 bar(g).
Potrzebujesz wymiarowania dla swojej aplikacji?
Prześlij nam profil zużycia i dane operacyjne. Nasz zespół inżynierski dobierze odpowiedni generator.
Generatory azotu NITROBERG® w zakresie czystości dla pakowania żywności
NITROBERG® obejmuje łącznie 18 wielkości, wymienionych w całości w przeglądzie generatorów azotu. Poniższe wielkości podano w dwóch klasach istotnych dla pakowania, wraz ze sprężonym powietrzem, jakiego każda wymaga przy 99,5 %.
| Model | N₂ przy 99,5 % | N₂ przy 99,9 % | Sprężone powietrze przy 99,5 % |
|---|---|---|---|
| NITROBERG® 500 | 6,2 Nm³/h | 4,1 Nm³/h | 18,0 Nm³/h |
| NITROBERG® 700 | 17,4 Nm³/h | 11,5 Nm³/h | 50,3 Nm³/h |
| NITROBERG® 900 | 38,2 Nm³/h | 25,3 Nm³/h | 110,8 Nm³/h |
| NITROBERG® 1100 | 68,2 Nm³/h | 45,1 Nm³/h | 197,8 Nm³/h |
| NITROBERG® 1200 | 84,3 Nm³/h | 55,8 Nm³/h | 244,5 Nm³/h |
| NITROBERG® 1300 | 119,0 Nm³/h | 78,7 Nm³/h | 345,2 Nm³/h |
| NITROBERG® 1500 | 233,1 Nm³/h | 154,2 Nm³/h | 676,0 Nm³/h |
| NITROBERG® 1700 | 335,7 Nm³/h | 222,0 Nm³/h | 973,5 Nm³/h |
Pojedyncza linia o zapotrzebowaniu 80 Nm³/h przy 99,5 % mieści się między 1100 a 1200. Druga linia, ostrzejsza wartość docelowa tlenu albo przejście z przepłukiwania na opróżnianie przesuwają dobór w górę. Seria na tym się nie kończy i sięga w tej klasie do 990,3 Nm³/h, co obejmuje zakład z kilkoma halami, a nie pojedynczą maszynę.
Tam, gdzie brakuje odpowiedniego sprężonego powietrza, generator planuje się jako kompletną instalację, a nie pojedynczą maszynę: stacja sprężarek, uzdatnianie powietrza, zbiornik buforowy, generator i magazyn azotu, dobrane jako jeden ciąg i pochodzące z jednego źródła w ramach BERG Group. Kompletna instalacja azotu przedstawia gotowe konfiguracje plug-and-play od NITROBERG® 500 do 900; powyżej tych wielkości ten sam ciąg składa się jako projekt. Właściwe urządzenia ciśnieniowe NITROBERG® podlegają ocenie zgodności według PED 2014/68/EU w ramach certyfikowanego zakresu. Inżynieria i produkcja są Made in Germany.
Ile naprawdę kosztuje zbiornik azotu w zakładzie spożywczym
Zbiornik ciekłego azotu dostarcza czystość i szczytową wydajność bez dyskusji. Nie dostarcza natomiast kosztu, który podąża za Państwa produkcją. Dzierżawa biegnie przez spokojne tygodnie między kampaniami, straty odparowania trwają każdej nocy, niezależnie od tego, czy linia pracuje, umowy dostawy zawierają klauzule waloryzacyjne, a harmonogram dostaw decydujący o tym, kiedy zbiornik jest pełny, nie należy do Państwa. Butle pozwalają uniknąć dzierżawy, ale wprowadzają wymianę w środek trwającej produkcji, a na linii, która przepłukuje w sposób ciągły, zdarza się to częściej, niż ktokolwiek planuje.
Wytwarzanie na miejscu wymienia to wszystko na inwestycję i rachunek za prąd, który można wliczyć w koszt jednego opakowania. Wobec dostaw gazu ciekłego generator PSA firmy Berg zwraca się zwykle w dwa do trzech lat, a rachunek poprawia się tym bardziej, im bliżej dolnej granicy pasma MAP leży Państwa czystość robocza.
Czystość, którą Państwo ustawiają, a nie najwyższa dostępna
Generator pracuje w klasie, jakiej wymagają Państwa opakowania. To jedno ustawienie decyduje o wielkości sprężarki za nim, a właśnie tam leżą koszty eksploatacji.
Standardowe części eksploatacyjne, bez uzależnienia od producenta
Filtry i materiały eksploatacyjne to zwykłe artykuły z wolnego rynku. Po zakupie nie ma zamkniętego programu części, a każdego porównywanego dostawcę warto zapytać, skąd pochodzą jego filtry.
Zaprojektowane i zbudowane w jednym miejscu
Berg sam opracowuje i produkuje generatory, dzięki czemu specyfikacja, rysunki i montaż pozostają w jednym zespole, zdolnym odpowiedzieć na pytanie o Państwa konfigurację.
Bezpośredni dostęp do inżynierów
Pytania o dobór trafiają do inżynierów projektujących instalacje, a nie do call center. Gwarancja biegnie trzy lata, a z umową serwisową do pięciu lat.
Czego generator azotu potrzebuje na miejscu
| Parametr | Wartość |
|---|---|
| Ciśnienie robocze | 10 bar |
| Ciśnienie wlotowe sprężonego powietrza | 7 bar(g) |
| Jakość sprężonego powietrza | ISO 8573-1:2010 klasa 1.4.1 |
| Poziom hałasu | 55 do 78 dB(A) |
| Temperatura otoczenia | +5 °C do +40 °C |
Jakość sprężonego powietrza jest wymaganiem wobec Państwa instalacji, a nie właściwością generatora, i jest najczęściej niedoceniana. Olej i wilgoć docierające do sita skracają jego żywotność, a koszt tego ujawnia się po latach jako spadająca wydajność, a nie jako awaria.
Zbiornik buforowy należy do projektu nawet wtedy, gdy średnie zapotrzebowanie wygląda komfortowo. Linie pakujące nie pobierają równomiernie: rozruch po myciu, zmiana formatu i pierwsze minuty produkcji obciążają bardziej niż średnia, a bufor pokrywa te szczyty, dzięki czemu generator nie musi być na nie dobierany. Ile rezerwy utrzymują Państwo ponadto, należy do własnego planu ciągłości produkcji.
Zbudowane w Niemczech, serwisowane standardowymi częściami
Berg opracowuje i buduje generatory we własnym zakładzie. Inżynieria i produkcja są Made in Germany. Liczy się to mniej jako etykieta, a bardziej jako fakt praktyczny: rysunki, montaż i ludzie, którzy dobrali Państwa konfigurację, znajdują się w jednym miejscu, dzięki czemu pytanie techniczne trafia do kogoś, kto potrafi na nie odpowiedzieć, a nie do kogoś, kto musi je przekazać dalej.
Gdy instalacja już pracuje, opiekę zapewnia światowa sieć partnerów serwisowych z bezpośrednią linią do Niemiec. Części eksploatacyjne to standardowe podzespoły z wolnego rynku, co utrzymuje serwis w warunkach konkurencji przez cały okres życia maszyny. W perspektywie dziesięciu lat ta różnica waży zwykle więcej niż różnica w cenie zakupu, i jest to pytanie, które warto zadać każdemu dostawcy przed zamówieniem, a nie po nim.
FAQ: azot w pakowaniu żywności
Azot jest chemicznie obojętny i stanowi około 78 % otaczającego nas powietrza. W opakowaniu działa przez wypieranie tlenu, a nie przez oddziaływanie na produkt, i właśnie dlatego pakowanie w atmosferze ochronnej stosuje go jako gaz wypełniający w tak wielu grupach produktów. Generator dodaje do tego czystość, którą się ustawia, zamiast ją otrzymywać: zawartość tlenu resztkowego jest mierzona na bieżąco i wyświetlana, dzięki czemu odchylenie pojawia się jako alarm, a nie na palecie wyrobu gotowego. Ocena, czy dana specyfikacja gazu odpowiada konkretnemu produktowi, pozostaje częścią Państwa własnego systemu bezpieczeństwa żywności, obok folii opakowaniowej, procesu i maszyny.
W praktyce od 99,5 % do 99,9 %. Przy 99,5 % gaz niesie 5 000 ppm tlenu resztkowego, przy 99,9 % niesie 1 000 ppm, i te dwie wartości wyznaczają dolną granicę tego, co opakowanie może osiągnąć. Poniżej 99,5 % sam gaz zaczyna ograniczać. Powyżej 99,9 % granica dawno przeniosła się na maszynę pakującą, więc dodatkowa czystość kosztuje sprężone powietrze, nie zmieniając opakowania. Klasę proszę wyprowadzić z własnej specyfikacji tlenu resztkowego i ze zmierzonych wartości w opakowaniu.
Jednej liczby nie ma, ponieważ zużycie zależy od objętości przestrzeni nad produktem, współczynnika przepłukiwania i wydajności linii, a nie od wielkości maszyny. Proszę pomnożyć przestrzeń nad produktem w jednym opakowaniu przez współczynnik przepłukiwania wymagany przez maszynę, wynik przez liczbę opakowań na minutę, a następnie przez 60, aby otrzymać Nm³/h. Współczynnik przepłukiwania różni się najbardziej między maszynami i warto ustalić go na własnej linii, zanim ktokolwiek wyceni urządzenia. Przy kilku liniach proszę przyjąć realistyczny współczynnik jednoczesności zamiast sumować wszystkie szczyty.
Proszę sprawdzić tę liczbę, zanim ktokolwiek wyceni urządzenia. Proszę pomnożyć przepływ azotu przez współczynnik powietrza dla wybranej czystości: 2,9 przy 99,5 %, 3,4 przy 99,9 %, 6,4 przy 99,999 %. Pakowanie żywności leży na dolnym końcu tej skali i dlatego instalacja MAP potrzebuje mniej sprężonego powietrza na metr sześcienny azotu niż niemal każde inne zastosowanie. Obok ilości liczy się jakość powietrza, ponieważ od niej zależy żywotność sita. NITROBERG® wymaga sprężonego powietrza zgodnego z ISO 8573-1:2010 klasa 1.4.1.
Zbiornik buforowy przeprowadza linię przez krótkie przerwy i jest to jeden z powodów, dla których należy on do projektu, a nie do listy opcji. Poza tym to, ile rezerwy Państwo utrzymują, jest decyzją dotyczącą ciągłości produkcji i zależy od produktu, długości serii oraz kosztu przerwanej partii. Warto ją rozstrzygnąć na etapie projektu, dopóki większy bufor albo rezerwa butlowa są jeszcze tanie do dołożenia.
Jakość opakowania idzie za tlenem resztkowym w zamkniętym opakowaniu, a ten pochodzi z przepłukiwania, maszyny i zgrzewu co najmniej tak samo jak z gazu. Generator ustawiony na klasę, jakiej wymagają Państwa opakowania, daje ten sam wynik co gaz dostarczony w tej samej specyfikacji. Różnica leży w tym, skąd Państwo o tym wiedzą: czystość jest ustawieniem, które się wybiera i stale nadzoruje, a nie liczbą na dokumencie dostawy. Odchylenie pojawia się więc jako alarm na linii, a nie później w badaniu trwałości.
Nie. Części eksploatacyjne to standardowe podzespoły, a nie zamknięty program, dzięki czemu filtry i materiały eksploatacyjne można kupować na wolnym rynku, a oferty serwisowe porównywać. W całym okresie życia maszyny waży to zwykle więcej niż różnica w cenie zakupu. Gwarancja biegnie trzy lata, a w połączeniu z umową serwisową do pięciu lat.
Generator mierzy czystość azotu na bieżąco analizatorem cyrkonowym i pokazuje wartość na panelu HMI, wraz z wykresem trendu dla trwającego procesu. Wartości czujników i godziny pracy trafiają do pamięci długoterminowej na potrzeby późniejszej analizy, a alarmy noszą znacznik czasu z pełną ścieżką audytu, dzięki czemu odchylenie i jego potwierdzenie pozostają możliwe do prześledzenia długo po zmianie, na której wystąpiły. Państwa zapisy jakościowe opierają się w ten sposób na pomiarze wykonanym na gazie, który rzeczywiście został wyprodukowany, a nie na świadectwie przychodzącym wraz z dostawą.