Ničí vás aj vaša pumpa?
Poznámka: táto prípadová štúdia sa vzťahuje len na tvrdé syry
Existuje niekoľko tvrdohlavých predsudkov o tom, aké je správne čerpadlo v procese výroby tvrdých syrov. Ak tieto predsudky nie sú správne, výrobcovia syrov nevyužijú svoj proces naplno. A to tak z hľadiska efektívnosti procesu, ako aj kvality výrobku.
Preto sme skúmali, či sú tieto predsudky pravdivé, a to v spolupráci s výrobcom ementálskych syrov.
Zároveň sme sa pokúsili vyriešiť aj bežný problém v procese výroby tvrdých syrov. Pri výrobe tvrdých syrov často vzniká nežiaduci vedľajší produkt, a to jemná syrenina.
Tomuto vedľajšiemu produktu je lepšie sa vyhnúť, pretože má negatívny vplyv na kvalitu syra a následne na výnos výrobcu syra. Podstata spočíva v tom, že čím viac tohto vedľajšieho produktu (tvarohových zrazenín) sa vyrobí, tým menej hlavného produktu (samotného syra) zostane.
Jednou z hlavných príčin tvorby jemnej syreniny je príliš hrubé čerpanie výrobku. Nie je preto divu, že výber čerpadla zohráva dôležitú úlohu pri prevencii vzniku jemných častíc syreniny.
Na konkrétnom praktickom príklade by sme chceli ukázať, ako správny výber čerpadla rieši tento problém a zároveň zvyšuje kvalitu a účinnosť procesu.
Aktuálna vízia na trhu
V súčasnosti existujú približne 4 rôzne typy čerpadiel na výrobu tvrdých syrov:
- Monotypové čerpadlo
- Sinusové čerpadlo
- Lalokové čerpadlo
- vírivé čerpadlo (odstredivé čerpadlo s vírivým obežným kolesom)
Všeobecne sa predpokladá, že vírivé čerpadlá a lalokové čerpadlá sú najlepšie čerpadlá na zabránenie vzniku jemných častíc tvarohu. Pozrime sa bližšie na tieto 2 typy čerpadiel.
Po prvé, lalokové čerpadlá. Ich výhodou je, že pracujú pomaly a málo sa poškodzujú, ale nevýhodou je, že sú pomerne drahé (najmä pri veľkých prietokoch vyšších ako 50 m³/h). Okrem toho potrebujú aj samostatné čerpadlo CIP (CIP = čistenie na mieste).
Po druhé, vírivé čerpadlá, ide o typ odstredivých čerpadiel so zapusteným obežným kolesom (vírivým obežným kolesom), ktoré má rovné lopatky a teleso čerpadla je úplne okrúhle (obrázok 1).
Predpokladá sa, že zapustené obežné koleso zabezpečuje, aby tvaroh neprechádzal "cez" obežné koleso, a preto sa menej poškodzuje ako bežné obežné koleso.
Sú však tieto predpoklady správne alebo ide o predsudky?
Možné alternatívy?
Je vírivé čerpadlo skutočne najlepším riešením tohto problému? Pri riešení tejto otázky sme mali na pamäti nasledujúce skutočnosti:
"Čerpadlo s najvyššou možnou účinnosťou zabezpečí plynulejšie čerpanie média, a tým aj menšie poškodenie tvarohu"
Aby sme dospeli k alternatívnemu riešeniu, použili sme náš systém CFD (= Computational Fluid Dynamics). Tento softvér umožňuje simulovať médium v čerpadle. Čo nám poskytlo možnosť zlepšiť nasledujúce body:
- Zníženie turbulencie;
- zvýšenie účinnosti
- Čo bude mať za následok všeobecne jemnejšie čerpanie média.
Táto štúdia nás viedla k čerpadlu Packo s nasledujúcimi charakteristikami:
- Čerpadlo s vysokou účinnosťou;
- Skriňa čerpadla so spirálnym tvarom;
- uzavreté obežné koleso s 3D lopatkami.
V ďalšom kroku sme porovnali naše riešenie s bežným vírovým čerpadlom, a to v rovnakom pracovnom bode: 60 m³/h pri 7 m. Výsledkom bol nasledujúci výsledok:
Vírové obežné koleso
- Rýchlosti > 15 m/s
- Mŕtve zóny
- Veľké rozdiely v rýchlosti
- Účinnosť: 58 %
⇒ Štetcové čerpanie
Uzavreté obežné koleso
- Rýchlosti < 7 m/s
- Žiadne mŕtve zóny
- Malé kolísanie otáčok čerpadla
- Účinnosť: 75 %
⇒ Mäkké čerpanie
Z tohto testu teda rýchlo vyplynulo, že uzavreté obežné koleso dosahuje vyššiu účinnosť ako často používané vírové obežné koleso.
V štandardnom sortimente Packo ponúkame 2 čerpadlá, ktoré spĺňajú tieto vlastnosti, FP3 a MFP3. Tieto čerpadlá sa preto mohli použiť na náš test u zákazníka.
V praxi
Pri tomto výskume sme úzko spolupracovali so zákazníkom, ktorý vyrába syr ementál. Podobne ako väčšina výrobcov syrov aj oni používali vo svojom výrobnom procese vírivé čerpadlá.
Pred uskutočnením testu so spoločnosťou Packo už zákazník sám vyskúšal niekoľko vecí:
- Nastavil nižšiu a vyššiu rýchlosť čerpadla;
- Nastavenie dlhšieho a kratšieho času plnenia;
- rôzny tlak na plniacej dýze (0,25 - 0,5 bar);
- plniacu dýzu s rôznymi priemermi (17 - 22 mm).
Všetky tieto úpravy podľa očakávania nepreukázali jasné zlepšenie, v niektorých prípadoch sa pozorovalo zníženie kvality. Nižšia kvalita syra je badateľná aj podľa nasledujúcich charakteristík:
- Prítomnosť jemných častíc syreniny na rôznych miestach povrchu, ktoré spôsobujú problémy pri lisovaní mladého syra s oddelením tuhej (syreniny) a tekutej fázy (srvátky);
- nerovnomerné naplnenie formy;
- okrúhle časti syra, ktoré sú v strede tenšie ako na vonkajšej strane;
- syrové guľôčky s rôznou hmotnosťou;
- praskliny v syre.
Ciele výskumu
Aby sme mohli hovoriť o úspešnom výskume, náš klient si stanovil tieto ciele:
- Čas plnenia formy na syr približne 12-13 min;
- tlak na plniacej tryske (dávkovači) je vždy v rozmedzí 0,30-0,35 bar;
- Rovnomerné rozloženie syreniny v jednotlivých kolách syra (6, 8 a 10);
- Žiadne jemné častice syreniny;
- Rovnaká hmotnosť všetkých kolies syra (približne +/-3 kg);
- Rovnomerné plnenie (symetrické);
- Kvalita syra zodpovedá požiadavkám trhu (počet otvorov, trvanlivosť a skladovateľnosť).
Praktický test parametrov systému
Medzitým sa v priestoroch zákazníka uskutočnilo hodnotenie celého zariadenia. S cieľom určiť, ktoré čerpadlo a za akých okolností dosiahne najlepší výsledok. Aby bolo možné vykonať optimálny výber týmto spôsobom.
- Cieľový prevádzkový bod: 60 m³/h @8,6 m.
- Výber čerpadla čerpadlo Packo FP3/100-250 s nasledujúcimi charakteristikami:
- Motor 5,5 kW - 6-pólový (1000 ot./min => 700 ot./min);
- Uzavreté obežné koleso;
- účinnosť čerpadla približne 75 % v prevádzkovom bode.
Toto čerpadlo sa používalo vo výrobnom procese v syrárni a podrobilo sa rôznym testom na preskúmanie optimálnych nastavení. Je to potrebné, pretože sa používajú rôzne druhy syra (6/8/10), ktoré si vyžadujú rôzne otáčky a prevádzkové body.
Nižšie nájdete prehľad nastavení, ktoré boli testované, a aké boli konečné výsledky.
| Testovacia fáza | Konečné nastavenie | |
|
Tlak na dávkovači |
0.1 – 0.6 bar |
0.30 – 0.35 bar |
|
Čas plnenia |
9-13 minút |
12 minút |
| Rôzne rýchlosti | Different speeds | 600 až 700 RPM |
Zvládlo čerpadlo svoju úlohu dobre?
Teraz zostáva najdôležitejšia vec. Ukázal test u zákazníka pozitívne výsledky?
Po zaradení čerpadla FP3 do výrobného procesu sme zaznamenali nasledujúce výsledky:
- Žiadne ďalšie straty v dôsledku jemných častíc tvarohu;
- Symetrické syry;
- Rovnaká hmotnosť syra pri výrobe rôznych druhov syra (6, 8 a 10);
- Kvalita syra zodpovedá požiadavkám trhu (počet otvorov, trvanlivosť a skladovateľnosť;
- Veľmi nízka hladina hluku počas čerpania syreniny
- A čo je ešte lepšie, všetky tieto zmeny zabezpečili, že po 3 (!) mesiacoch sa čerpadlo vrátilo.
Dobrý výber čerpadla mal teda pozitívny vplyv na celý výrobný proces: od efektívnosti procesu až po kvalitu samotných syrov.
Kontaktujte nás a my to dokážeme aj pre váš proces.