Costul inițial este doar unul dintre factorii care trebuie luați în considerare atunci când se analizează echipamentele de dozare a azotului lichid.

azot

Majoritatea unităților de producție caută modalități de reducere a costurilor. O economie mică la costul unui singur recipient pentru un ambalator de alimente sau băuturi se adaugă rapid la economii extraordinare, pe baza numărului de containere procesate. Utilizarea containerelor cu greutate mai mică sau reducerea costurilor cu utilitățile reprezintă metode bune de economisire.

Dar containerele cu greutate mai mică pentru produsele necarbonate se pot prăbuși atunci când sunt stivuite, cu excepția cazului în care sunt îndeplinite cerințe speciale de manipulare. Când este dozat într-un recipient, azotul lichid va oferi o anumită presiune internă, ceea ce permite containerelor să fie stivuite cu o înălțime de mai mulți paleți. Azotul gazos este un utilitar utilizat în industria alimentară și a băuturilor pentru a expulza oxigenul din produse și pentru a crește durata de valabilitate. Consumul de azot poate fi redus cu până la 80% folosind un sistem de dozare a azotului lichid în locul tunelurilor de azot gazos.

Deoarece aerul este compus din 78% azot în volum, azotul este abundent. Azotul lichid are un punct de fierbere de -320 ° F (-196 ° C) la presiunea atmosferică. Manipularea azotului lichid la presurizarea sau inertizarea recipientelor pentru alimente și băuturi pe o linie de producție reprezintă provocări. Pentru a utiliza injecția de azot lichid, o instalație de producție trebuie să aibă un vas de stocare, conducte de azot lichid și un dispozitiv de injecție capabil să măsoare cantități mici de azot lichid cu precizie și consecvență. Pentru a stoca, transfera sau injecta azot lichid, echipamentul izolat este o necesitate deoarece azotul lichid va fierbe rapid atunci când este expus la temperatura camerei.

Compararea sistemelor și a conductelor

Conductele de azot lichid trebuie să aibă o anumită izolație pentru a transfera în mod eficient azotul lichid cu o vaporizare sau o pierdere minimă. Există două tipuri de conducte de azot lichid: cu manta sub vid și cu manta fără vid. Liniile cu manta sub vid sunt mai eficiente decât liniile fără manta și funcționează fără îngheț.

Un sac de vid este un inel poziționat în jurul conductei interioare de azot lichid. Inelul evacuat reduce pierderile de căldură prin conducție și convecție la niveluri extrem de scăzute, creând o izolație interioară eficientă a conductei de azot lichid. Pompul dinamic și vidul static sunt tipuri de linii învelite în vid. Liniile de vid statice sunt de obicei evacuate de producător și sigilate pentru integritatea vidului. Acest vid se va degrada în cele din urmă, rezultând pierderi de căldură crescute și performanțe scăzute în timp. Liniile pompate dinamic utilizează o pompă de vid pe inelul de vid. Pompa de vid trebuie să funcționeze continuu, ceea ce se adaugă ușor la costurile de funcționare. Cu toate acestea, integritatea vidului se va îmbunătăți cu timpul și va dura ani de zile.

Liniile învelite pot fi țevi rigide sau flexibile. Țevile rigide trebuie dimensionate cu precizie pentru o instalare corectă într-o instalație, în timp ce liniile flexibile sunt mai ușor de instalat și permit o rutare mai versatilă. În schimb, liniile neacoperite sunt de obicei izolate cu spumă și au o pierdere de căldură de până la 20 de ori mai mare decât cea a unei linii cu manta. Au, de asemenea, un diametru exterior mai mare decât liniile cu manta. Liniile izolate cu spumă își pierd de obicei calitățile izolante pe măsură ce spuma se degradează în timp.

Evaluarea obiectivelor de producție

  • Presiuni consistente ale recipientului sau reducere constantă a oxigenului.
  • Siguranța personalului instalației.
  • Funcționare fiabilă a sistemului.
  • Costuri rezonabile de achiziție și de exploatare.

Fiecare producător are priorități diferite pentru fiecare obiectiv, dar siguranța este de obicei pe listă. Este important să ne amintim că azotul lichid devine un gaz la temperatura camerei și se extinde la 700 de ori volumul său ca un lichid. Pentru a preveni suprapresurizarea sau ruperea echipamentului, trebuie utilizate un sistem adecvat de conducte și protecția echipamentului de injecție, inclusiv supapele de siguranță. O supapă de siguranță trebuie amplasată între oricare două valve de închidere din sistem. La sistemele alimentate în rezervor în vrac, cel mai mic dispozitiv de siguranță nominal este de obicei plasat în aer liber. Dacă o supapă de siguranță de siguranță face eliberarea, este mai sigur dacă se întâmplă în aer liber, mai degrabă decât în ​​interiorul locului unde cineva ar putea fi rănit.

Majoritatea producătorilor de alimente și băuturi sunt mai interesați de dispozitivul de dozare decât de sistemul de depozitare și conducte. Echipamentul de dozare a azotului este componenta principală a unui sistem de azot lichid. Pentru o funcționare eficientă, echipamentele de injecție cu azot lichid ar trebui să fie lipsite de îngheț, sigure și capabile să îndeplinească în mod fiabil obiectivele instalației de producție pentru presiune sau specificații inerente.

Fiabilitatea este importantă pe o linie de producție în care pierderile sunt calculate în câteva minute de nefuncționare. Un dispozitiv de dozare a azotului lichid va avea nevoie de ceva timp de pornire dintr-o stare de temperatură a camerei, deoarece toate suprafețele interne trebuie răcite la temperaturi de azot lichid. Ca și în cazul oricărui echipament cu azot lichid, trebuie respectate procedurile de operare, deoarece există pericolul contaminării echipamentului cu umiditate. Umiditatea este cel mai mare dușman al suprafețelor reci ale echipamentelor cu azot lichid. Este nevoie doar de o cantitate mică pentru a îngheța echipamentul intern. O unitate de calitate va funcționa continuu (fie inactiv sau dozat) fără a fi depășită de contaminarea cu umezeală sau îngheț. Reglajele echipamentului, cum ar fi schimbarea duzelor pentru diferite dimensiuni ale containerelor și întreținerea trebuie să poată fi finalizate fără contaminarea umezelii sau timpii de oprire lungi. Fiecare instalație de producție are specificații diferite pentru livrarea azotului lichid. Unele aplicații necesită ca azotul lichid să fie livrat aseptic. Într-un astfel de caz, unitatea de dozare trebuie să poată fi sterilizată.

Rezultatele consecvente ale presurizării sau inertizării sunt importante pentru întreaga operațiune. O sticlă de apă cu prea puțină presiune se poate prăbuși atunci când este stivuită sau nu este etichetată corespunzător. O sticlă cu presiune prea mare ar putea exploda atunci când este depozitată în portbagajul unei mașini din cauza efectelor de temperatură. Produsele inerte s-ar putea oxida sau strica dacă doza de azot lichid era prea mică; o doză prea mare pe un produs inert poate provoca blocarea liniei de producție de un recipient suprapresurizat. Injecția de azot poate fi realizată prin dozarea recipientelor individuale sau cu un flux constant de azot lichid. Oricare dintre metode poate produce rezultate consistente.

Azotul lichid va fierbe rapid odată ce este introdus într-un recipient. Prin urmare, este important să controlați eficient azotul lichid înainte de dozare. O sticlă tipică de polietilen tereftalat (PET) de 18 fl oz (600 ml) cu un spațiu de 1 fl oz (30 ml) și specificația de presiune de 17 psig va avea nevoie de aproximativ 0,001411 oz (0,04 g) de azot lichid. Doza de azot lichid va fierbe și se va extinde la 1,163 fl oz (34,4 ml) de azot gaz la temperatura camerei după ce recipientul este sigilat. Adăugați 1,163 fl oz de gaz la un volum sigilat de 1 fl oz și ajungeți la 17 psig.

Un alt aspect de luat în considerare sunt nivelurile consistente de umplere a containerelor. Dacă spațiul frontal al containerului variază deoarece nivelurile de umplere sunt extrem de diferite, presiunile finale ale sticlei vor fi, de asemenea, extrem de diferite. De exemplu, să presupunem că sticla menționată anterior avea o umplere de 18 fl oz cu un spațiu de 1 fl oz, iar următoarea sticlă de pe linia de producție avea o umplere de 18,3 fl oz (610 ml) cu un spațiu 0,6 fl oz (20 ml) . Ambele sticle primesc o încărcare de 0,001411 oz de azot lichid. Dozarea de azot lichid este consecventă; totuși, în conformitate cu legile de bază privind gazele, presiunea finală a sticlei pe umplutura de 18 oz este de 17 psig, iar sticla cu o umplutură de 18,3 oz are o presiune finală de 25,5 psig. Mulți factori determină acuratețea presiunii finale a sticlei pe lângă precizia echipamentului de dozare. Acestea includ consistența volumului containerului și închideri bune de etanșare. Toți factorii trebuie abordați pentru rezultate bune.

Costurile reprezintă o preocupare critică pentru producători. Este important să rețineți că prețul inițial de achiziție, costurile de instalare și costurile de operare trebuie luate în considerare în comun. În afara vaselor cisterne de stocare în vrac sunt mai scumpe de obținut decât micile dewar portabile, dar azotul lichid costă mult mai puțin în vrac decât dewars. Procesul de schimbare se adaugă, de asemenea, la costul ascuns al utilizării dewar - un dewar de 41,6 gal (160 l) va dura de obicei o schimbare de 8 ore pe o linie de producție.

Tubulatura este un alt domeniu în care procesoarele încearcă să economisească bani. Majoritatea producătorilor pot realiza o țeavă izolată cu spumă relativ ieftină. Cu toate acestea, luați în considerare cât de mult azot lichid se pierde pe parcursul unui an cu o conductă izolată cu spumă. Costurile de achiziție și instalare sunt mai mari pentru un sistem cu manta de vid, dar rata de pierdere redusă datorită izolației superioare face ca costurile de funcționare să fie mai mici decât în ​​cazul unui sistem izolat cu spumă. Un dispozitiv ieftin de injectare a azotului lichid izolat cu spumă nu este o afacere dacă apar perioade de nefuncționare datorate unui dispozitiv de dozare înghețat.

Unele dispozitive de dozare necesită o perioadă de decongelare de până la 24 de ore după utilizare. Timpii de pornire și de oprire sunt, de asemenea, factori importanți de luat în considerare la calcularea costurilor de operare a sistemului de injecție a azotului lichid.

Atunci când se ia în considerare dozarea azotului lichid pe o linie de producție, este necesar să se analizeze mulți factori. Costul inițial este doar o mică parte a puzzle-ului. Majoritatea instalațiilor de producție care iau în considerare utilizarea azotului lichid au nevoie de informații și instruire adecvate pentru a avea succes și ar trebui să consulte un producător de echipamente de dozare a azotului lichid înainte de a lua o decizie finală.