Utilitati de proces - alimente

UTILITATI de PROCES - ALIMENTE

1 Curatarea si igienizarea (U.1)

Obiectiv

In industria alimentara echipamentul de procesare si facilitatile de productie sunt curatate si igienizate periodic. Frecventa poate varia considerabil in functie de produs si proces. Scopul curatarii si igienizarii este indepartarea produselor remanente, a unor contaminanti si microbi din procesele care se afla in functionare.

Domeniu de aplicabilitate

Intreaga industrie alimentara.

Descrierea tehnicilor, metodelor si echipamentului

Curatarea si igienizarea pot fi facute in mai multe feluri: manual, Curatare in functionare (CIP),

Curatare cu jet de presiune inalta si curatarea cu spuma.

Curatarea manuala insemna ca echipamentul care se curata este luat deoparte si curatat manual (frecat ) cu o solutie de curatare. Trebuie implementate conditii stricte cu privire la temperatura si agentii de curatare, pot fi folosite.

CIP este folosit in special pentru echipamente si tancuri inchise. Solutia de curatare este pompata prin echipament si in unele cazuri distribuite prin difuzare. Programul de curatare este aproape in intregime rulat automat. Urmatorii pasi pot fi distinsi: pre- spalare cu apa, circularea cu o solutie de curatare, spalare intermediara, desinfectie, spalare finala cu apa. In sistemele CIP automate apa din spalarea finala cu apa este deseori folosita pentru pre-spalare sau poate fi reciclata/reutilizata in proces. In curatarea CIP se flosesc temperaturi inalte (pana la 90°C), impreuna cu agenti puternici de spalare.

In spalarea cu jet cu presiune inalta, apa este dispersata pe suprafata care trebuie spalata la o presiune de circa 40 la 65 bar. Agentii de curatare sunt injectati in apa, la temperaturi moderate pana la 60°C. O parte importanta a actiunii de curatare se produce datorita efectelor mecanice. In spalarea cu spuma o solutie de spalare cu spuma este difuzata pe suprfata care trebuie curatata. Spuma adera la suprafata. Ea ramane aproximativ 10 la 20 minute pe suprafata si este apoi spalata cu apa.

Spalarea cu jet cu presiune inalta este folosita in general pentru echipamente deschise, pereti si podele.

Agentii de curatare folositi in industria alimentara sunt alcalii (hidroxidul de sodiu si potasiu, metasilicati, carbonat de sodiu), acizi (acid nitric, acid fosforic acid citric, acid gluconic), agenti de spalare compusi continand agenti de chelare (EDTA, NTA, fosfati, polifosfati, fosfonati), si agenti de activare a suprafetei. Pentru dezinfectare

(igienizarea) diverse substante pot fi folosite, cum ar fi hipoclorit, iodofori, hidrogen peroxide(apa oxigenata), acid peracetic si compusi cuaternari de amoniu (QACs).

In unele cazuri curatarea se face numai folosind apa calda venita direct din sistemul de injectie al aburului, oricum, aceasta depinde de natura produsului si procesului.

Agentii de curatare sunt livrati in saci (agenti de curatare pudra), butoaie sau uneori in tancuri de vrac. Toate precautiile de siguranta trebuie sa fie luate cand se manipuleaza si depoziteaza agentii de curatare.

Probleme de mediu

Apa, energie si selectiii din agentii de curatare.

2 Generarea energiei/consumul (U.2)

Obiectiv

Productia alimentara necesita energie electrica si termica in fiecare etapa a procesului.

Electricitatea este necesara pentru iluminare, pentru controlul procesului, pentru incalzire si ca agent de putere pentru masini. Ea este in general generata si livrata de companiile de utilitati. Cand aburul si electricitatea sunt generate on-site factorul eficienta poate fi considerabil mai mare.

Domeniu de aplicabilitate

Necesare in toate procesele

Descrierea tehnicilor, metodelor si echipamentului

Energia termica este necesara pentru incalzirea liniilor de procesare si cladirilor. Caldura generata de combustia combustibililor fosili este transferat la consumatori prin intermediul mediilor de transfer de caldura care, in functie de necesar sunt, aburul, apa calda, aerul sau uleiul termic. Boilere cu abur, generatoare de apa calda, incalzitoare de ulei termic si incalzitoare de aer sunt folosite in general pentru acest scop. Proiectul cel mai comun al boilerului/generatorului consta dintr-o camera de combustie, in care se desfasoara combustia combustibilului. Caldura este transferata prin radiatie urmata dintr-un schimbator de caldura tubular pentru transferul caldurii prin convectie. Debitul de gaz fierbinte si mediul de transfer termic sunt separate unul de celalat printr-un sistem de schimbare a caldurii proiectat special. Eficienta termica a generatoarelor de caldura depind foarte mult de aplicatie si tipul combustibilului. Eficientele, calculate pe baza celei mai mici valori calorifice, sunt in domeniul 75 la 90 %.

Anumite produse alimentare sunt incalzite prin radiatie directa cu flacari deschise sau convectie incalzire directa cu aer cald de proces. In acest caz particular, gazul natural sau combustibili foarte usori sunt arsi.

Generarea combinata de caldura si electricitate (CHP) este o alternativa valabila pentru procesele alimentare in care incarcarile de caldura si electricitate sunt echilibrate. Urmatoarele concepte de

Cogenerare sunt folosite in fabricile alimentare: boilere cu abur de inalta presiune/turbina cu abur,

Turbine cu gaz sau motoare cu gaz sau generatoare diesel cu recuperarea caldurii pentru generarea aburului si apei calde. Factorul general de utilizare in sistemele CHP depasesc 70 % si este in general de circa 85 %. Eficienta energetica poate fi de pana la 90 - 95 % cand gazele de exhaustare din sistemul de recuperare a caldurii (boiler cu abur) sunt folosite pentru alte scopuri (uscarea). Eficienta conversiei combustibilului depaseste foarte mult pe a oricarei statie comerciale de putere, chiar ultimele tipuri de generari care combina ciclul turbinelor cu gaz,care pot atinge o eficienta a conversiei de 55 %. Uneori surplusul de electricitate poate fi vandut altor utilizatori .

Lucrare: Floarea - floarea la angiosperme Referat: Plante erbacee din paduri

Gazul natural si petrolul sunt combustibilii cei mai convenabili. Oricum, cateva factori inca mai folosesc combustibili solizi cum ar fi carbunele sau reziduuri din proces. Utilizarea reziduurilor din proces pot fi o sursa competitiva de energie si un ajutor suplimentar pentru eliminarea reziduurilor. Alegerea combustibilului depinde de nevoile locale, de combustibilul disponibil si de costuri

Probleme de mediu

Emisii in aer, tratamentul apei de alimentare boiler, producerea de apa reziduala, zgomot si reziduuri solide sunt problemele majore dincolo de alegerea celor mai eficiente metode din punct de vedere energetic.

3 Tratamentul apei (apa de proces) (U.3)

Obiectiv

Apa folosita in industria alimentara poate fi din reteaua orasului, din stratul freatic sau apa de suprafata. Tipul apei folosite depinde de aplicatie. Atunci cand este fezabil, fara a afecta alimentele si siguranta lor, apa este reciclata si reutilizata dupa un proces de purificare pentru anumite aplicatii din proces, ex. spalare, curatare, suport pentru utilitati, si , exceptional, chiar pentru proces. Tratamentul apei este folosit pentru a atinge calitatea apei ceruta de diferitele procese, multe dintre ele avand necesitati tehnice individuale.

Domeniu de aplicabilitate

Apa tratata este folosita in industria alimentara:

- consum uman

- procesarea alimentelor, intre care distingem apa de proces care intra in contact cu alimentele in orice eapa a procesului, si apa folosita ca agent termic pentru incalzire sau racire

- curatarea fabricii

- spalarea materiilor prime

- stingerea incendiilor si servicii industriale ex. boilere, circuite de racirea, refrigerarea, inghetarea si conditionarea aerului si incalzirea

Descrierea tehnicilor, metodelor si echipamentului

Pretratamentul necesar pentru a produce apa de o calitate sigura depinde foarte mult de sursa de apa si de analizele ei. Nu exista o regula generala. Un concept minimum de pretratament al apei implica filtrarea, dezinfectarea si depozitarea, dar in functie de apa necesara in proces acesta mai poate include eliminarea fierului, desilicarea, filtrarea cu carbon activ.

Apa potabila pretratata este pompata din tancul de depozitare si distribuita in fabrica prin sistemul de conducte catre utilizatori.

Tratamente aditionale cum ar fi dedurizarea, dezalcalinizarea, demineralizarea sau clorinarea vor fi necesare pentru utilizarea apei in procese specifice sau pentru utilitati. Schimbatorii de ioni sau filtrarea cu membrana sunt procesele cele mai obisnuite folosite in acest scop.

Probleme de mediu

Apa reziduala de la regenerare, consum de apa, dispunerea reziduurilor solide sunt problemele majore.

4 Generare vacuum (U.4)

Obiectiv

Vacuum ul este folosit in primul rand pentru reducerea temperaturii la care au loc operatiile si in consecinta pentru reducerea potentialei deteriorari a calitatii materialului care este procesat .

Domeniu de aplicabilitate

Vacuumul este aplicat in multe operatii unitare din industria alimentara (uscare, evaporare, dezodorizare, filtrare etc).

4.3 Descrierea tehnicilor, metodelor si echipamentului

Sunt 3 sisteme de baza pentru producerea vacuumului . Acestea sunt:

- ejectoare de jet de abur care pot produce presiuni de pana la 1 sau 2 mm Hg

- pompe cu piston care pot produce presiuni de pana la 10 mm Hg

- pompe rotative de vacuum care pot produce presiuni de pana la 0.01 m Hg.

a) Ejectoare de jet de abur

Un ejector cu jet de abur consta dintr-o duza care descarca un jet de viteza mare peste o camera de aspiratie are este conectata la echipamentul care trebuie evacuat. Gazul este antrenat in abur si transportat intr-un difuzer venturi care transforma energia vitezei aburului in penergie de presiune. Aburul si materialul vaporizat de la ejector sunt condensate fie direct prin difuzie in apa (condensatoare barometrice) sau indirect prin condensatoare de suprafata.

Cu condensatoarele barometrice, apa de racire poate fi folosita ca baza sau recirculata in turnurile de racire. La condensatoare indirecte, condensatul poate fi recuperat. Dimensiunile condensatorului depind de temperatura de racire, aceasta controleaza, de asemenea, cantitatea de abur necesar. Sistemele de inghetare sau congelare pot fi folosite pentru a permite operarea la temperatura redusa, de aici si reducerea folosirii aburului

b) Pompe cu piston

Pompa cu piston este de tip deplasare pozitiva. Aerul este aspirat in camera pompei si apoi compresat prin intermediul unui piston inainte de descarcare. Pompele cu piston de vacuum pot fi cu unul sau mai multe etaje.Numarul de etaje este determinat de ratia de compresie. Rata de compresie pe etaj este in general limitat la 4.

c) Pompe rotative de vacuum

Pompele rotative de vacuum sunt si ele de tip deplasare pozitiva vacuum, avand in mod esential un volum constant cu presiune de defulare variabila. Presiunea de defulare va varia cu rezistenta de la capatul de defulare al sistemului. Pompa de vacuum cu inel de apa care este folosita pe larg are aspiratia si defularea amplasate langa rotor. Pe masura ce rotorul se roteste, forta centrifuga actioneaza lichidul de etansare inspre peretii carcasei eliptice, determinand uscarea aerului in cavitatile giruetei si defularea lui la presiunea de descarcare.

Probleme de mediu

Energie, zgomot, poluarea aerului si - intr-o oarecare masura - poluarea apei.

5 Refrigerarea (U.5)

Obiectiv

In fabricile alimentare echipamentul de refrigerare este necesar pentru racire, inghetare si congelare.

Domeniu de aplicabilitate

In multe procese de fabricatie racirea este o etapa importanta a procesului. Deseori racirea mecanica (folosind echipamnet de refrigerare) este aplicata. Mai mult, multe produse alimentare sunt distribuite sie inghetate, fie congelate.

Descrierea tehnicilor, metodelor si echipamentului

Principalele componente ale fabricii de refrigerare mecanica sunt evaporatorul, the compresorul,

condensatorul si supape de reglare. Refrigerentul circula prin aceste piese ale fabricii de refrigerare, schimbandu-si starea din lichida in gaz, si din nou inapoi la lichida. In evaporator, caldura este absorbita din vecinatate. Aceasta determina vaporizarea unei parti din refrigerent. Acolo unde amoniacul este folosit ca refrigerent, temperaturile obisnuite ale evaporarii sunt - 20°C la -25°C, ceea de corespunde unei presiuni de 100 la 200 kPa.

Vaporii de refrigere merg de la evaporator la compresor unde presiunea este ridicata la circa 1000kPa, ceea ce corespunde unei temperaturi de circa 25°C. Vaporii sub presiune merg atunci in condensator, unde vaporii sunt condensati. Caldura absorbita de refrigerent in evaporator este eliberata in condensator.Condensatorul este racit cu apa sau aer. Refrigerentul lichid merge in supapele de expansiune(reglare), unde presiunea si temperatura sunt reduse pentru a reincepe ciclul de refrigerare.

Componenti importanti ai refrigerarii sunt refrigerentii: amoniac (NH3) refrigerenti halogeni (clorofluor-carboni (CFCs) si partial halogenati CFCs (HCFCs)). Amoniacul are calitati excelente de transfer de caldura si nu este miscibl cu uleiul, dar este toxic si inflamabil. Refrigerenti halogeni sunt non-toxici, neiflamabili si au calitati bune de transfer termic. Interactiunea refrigerentilor halogeni cu ozonul din atmosfera a rezultat intr-o excludere a CFCs. HCFCs sunt mai putin daunatori mediului dar vor fi eliminati pana in 2015. Cativa produsi noi de tip HCFCs mai putini daunatori pentru ozon au fost dezvoltati

Condensatoarele echipamentului de refrigerare pot fi impartite in 3 tipuri:

a) Condensatoare racite cu aer

In condensatoarele racite cu aer, refrigerentul trece prin elemente fine in jurul carora aerul racit circula.

b) Condensatoare racite cu apa

Cel mai obisnuit tip de condensator racit cu apa este condensatoru cu tuburi. El opereaza prin circularea apei de racire prin tuburi interioare. Refrigerentul condeseaza pe suprafata exterioara a tuburilor urface. Condensatoarele racite cu apa sunt racite o data cu introducerea apei in sistem sau cu apa care circula printr-un turn de racire.

c) Condensatoare cu evaporare

Condensatoarele cu evaporare sunt o combinatie de condensatoarele racite cu aer si un turn de racirea. Apa se evapora la suprafata condensatorului

Probleme de mediu

Energie, poluare aer, zgomotul sunt problemele majore. Consumul de apa si poluarea apei pot fi si ele probleme.