Kestävä uutto hiilidioksidilla
Oskilloivat siirtopumput
Hiilidioksidia käytetään erityisesti elintarvike-, juoma-, kosmetiikka- ja lääketeollisuudessa luonnollisten aineiden, aromien, rasvojen, öljyjen, vahojen, polymeerien, entsyymien ja väriaineiden uuttamiseen niiden ylikriittisessä fysikaalisessa tilassa. Huolimatta siitä, että hiilidioksidi on huono maine kasvihuonekaasuna, se on luonnollinen ja ympäristöystävällinen liuotin, jolla on kestävyyden kannalta etuja synteettisiin ja haitallisiin väliaineisiin, kuten n-heksaaniin nähden. Oskilloivat siirtopumput ovat ihanteellisia ylikriittiseen hiilidioksidinpoistoon.
Ylikriittinen hiilidioksidin erottaminen on yleinen käytäntö humalan jalostuksessa oluen valmistukseen. Tähän prosessiin käytetään erittäin erikoistuneita korkeapainepainepumppuja.
Pumput ja järjestelmät
Tällä prosessilla on pitkät perinteet. Yli 50 vuotta sitten tutkijat ja kehittäjät alkoivat työskennellä tämän kysymyksen parissa, ja pian kehitettiin ensimmäiset järjestelmät, esimerkiksi kofeiiniton kahvi. Kuinka saamme kofeiinin pois kahvipavusta? Hiilidioksidi puristetaan erittäin korkeassa paineessa, jolloin haluttu komponentti erottuu raaka-aineesta. Kun paine laskee, hiilidioksidi vapauttaa poistetut aineet uudelleen ja muodostuu uutetta.
Argumentit kemiallisia uuttamisprosesseja vastaan
Patogeenisten, myrkyllisten ja siten vaarallisten jälkien välttämiseksi tuotteessa on turvallisempaa jättää kaikki orgaaniset liuottimet käyttämättä. Kemiallisten liuottimien ympäristöystävällinen hävittäminen on kuitenkin monimutkaista ja aiheuttaa huomattavia kustannuksia. Tämä luo ristiriitaiset tavoitteet jokaiselle valmistajalle, joka on sitoutunut kestävään kehitykseen.
Argumentit orgaanisen liuottimen CO2 puolesta
Viime vuosina paine uuttoprosesseissa on noussut noin. 300 bar - noin 1000 bar. Tämä johtaa lyhentyneeseen käsittelyaikaan, mikä mahdollistaa tehokkaampien ainesosien valmistuksen lempeämmällä tavalla. Tämä tekee kaupallisesta käytöstä yleensä taloudellisesti tehokkaampaa ja tehokkaampaa. Kuluttajien nykyinen yleinen suuntaus biologisiin tuotteisiin tukee tätä kehitystä.
Miksi hiilidioksidin uuttoprosessi on edelleen trendi
Yksi tämän menetelmän klassinen sovellus on oluen valmistus: Alfa- ja beetahappojen selektiivinen uutto muuttaa luonnollisesti kasvaneiden humalan karvasten aineiden spektriä halutun maun mukaan. Tämän tyyppinen juoma-muotoilu voi vaikuttaa aromin, mietoen tai katkeraan oluen makuun. Humalauutteella, jossa ei ole katkeraa aineita, voidaan muodostaa trendikkäitä juomia, kuten humala-limonadi, jolla on erityiset maut. Tuloksena oleva joustavuus antaa panimoille mahdollisuuden mukautua kuluttajien suuntauksiin ja valmistaa asiakkaiden tarpeisiin räätälöityjä terveellisiä tuotteita.
Oskilloivat siirtopumput ovat ihanteellisia ylikriittiseen hiilidioksidinpoistoon.
Hiilidioksidin poiston periaate
Prosessi voidaan kuvata kolmella avainsanalla: uuttaminen, erottaminen ja kondensointi.
Ensin nestemäinen CO2 jäähdytetään ja syötetään pumppuun. Raskaan puristuksen takia, paineisiin jopa 1 000 bar, CO2 kuumenee ja siirretään ylikriittiseen tilaan. Näissä olosuhteissa sillä on kaasun ja nesteen ominaisuudet ja sille on tunnusomaista ensisijaisesti sen erinomaiset liukenemiskyvyt. Ylikriittisen hiilidioksidin korkea juoksevuus antaa sen tunkeutua pienimpiin ruokahuokosiin ja poimia halutut aineet raaka-aineesta. Ylikriittinen CO2 laajennetaan sitten ja kuumennetaan. Se muuttuu takaisin kaasuksi ja haihtuu ilman jälkiä jättäen mitään muuta kuin puhdasta uutetta. Koska CO2 on inertti, se ei reagoi uutteen kanssa eikä vääristä sen ominaisuuksia.
Kaavio kaaviosta hiilidioksidin uuttojärjestelmän prosessikomponenteista, joilla voi olla erilaisia rakenteita prosessista riippuen.
Lisätietoja löydät täältä:
Vertailu oluen panimolla:
kemiallisen humalan uutto etanolilla verrattuna CO2: seen liuottimena
Vertailussa, joka ei tietenkään ole tyhjentävä, tarkastellaan joitain tuotannon, koostumuksen, puhtauden ja taloudellisen tehokkuuden tosiseikkoja. Lähtökohtana jatkuva uuttamisprosessi käyttää käymisalkoholia humalan sateenvarjojen käsittelemiseen noin lämpötilassa. 60 ° C: ssa. Kun käytetään hiilidioksidia, tätä kutsutaan eräprosessiksi, jossa liuottimena on ylikriittinen hiilidioksidi. Humalapellettejä käytetään päätuotteena. Niitä käsitellään alle 60 ° C: n lämpötiloissa ja uuttopaineilla jopa 300 bar.
Erityisen lajikkeen koostumuksesta riippuen etanoliuute sisältää kaikki katkera-aineet, kun taas CO2 mahdollistaa niin sanottujen alfa- tai beetahappojen selektiivisen uuttamisen, mikä tarkoittaa, että humalan epäspesifisiä katkera-aineita on tuskin uutteessa jälkikäteen. Prosessilla voidaan saavuttaa erittäin hyvä eristäminen torjunta-aineista, nitraateista ja raskasmetalleista, jolloin CO2-sovelluksella saavutetaan parempia arvoja. Taloudellisesta näkökulmasta hiilidioksidin uuttoprosessin tuotantokustannukset ovat hiukan korkeammat, koska humalapelletit on ensin tuotettava prosessia varten ja se on myös eräprosessi. Etanoliuutteen stabiilisuus on noin. yhden viikon hiilidioksidiuute noin. kaksi viikkoa, jolloin pakatut uutteet voivat pitää vähintään kuusi vuotta oikeassa varastointilämpötilassa.
Haaste CO2-korkeapainepumpputeknologialle
Pumpputekniikan haasteena on keskipitkä CO2, joka on kaasumainen normaaleissa ympäristöolosuhteissa. Sitä on pidettävä jatkuvasti nestemäisessä tilassa tarkkailemalla prosessiparametrejä tarkasti kavitaatiovaurioiden estämiseksi pumpussa. Huonot voiteluominaisuudet ja nestemäisen CO2: n korkea puristuvuus vaativat erityisesti kehitettyjä pumppuja, joilla on korkea prosessin luotettavuus. Erityisesti tämä tarkoittaa sitä, että pumppu on kehitettävä erityisesti CO2-käyttöä varten: Tehon pään on kyettävä kestämään korkeasta imupaineesta johtuvia sauvan voimia ja laakeripisteiden optimaalinen voitelu on varmistettava. Samaan aikaan paine nousee jopa 1000 bariin, jolloin saadaan vastaavasti korkeampi lämpötilan nousu: Tämä vaatii nesteosan tehokkaan jäähdyttämisen täyttölaatikoissa ja venttiililohkoissa olevilla jäähdytyskanavilla.
Koska joitain komponentteja ei voida jäähdyttää suoraan, on tärkeää mukauttaa materiaalit ja rakenne siten, että syntyvästä puristuslämmöstä imeytyy mahdollisimman vähän. Koska hiilidioksidi altistetaan vuorotellen puristukselle ja laajenemiselle, on välttämätöntä minimoida tai välttää lämpötilan nousua ja siitä aiheutuvia häviöitä.
Toinen avainsana tässä on tyhjennystilan optimointi pumpun nesteosassa: Optimointi varmistaa aina korkean tilavuustehokkuuden. Tästä tilavuushyötysuhteesta tulee yhä tärkeämpi nousevan prosessointipaineen takia. Tilavuushyötysuhde vaikuttaa virtausnopeuteen ja siten koko pumpun toimintaan.
Erityisesti erittäin korkeilla paineilla, jopa 1 000 bar: iin saakka, malli, jolla on optimoitu kuollut tilavuus nesteosassa, on ratkaisevan tärkeä pumpun yleisen toiminnan kannalta. Väärin suunnitellut nestemäiset päätykomponentit eivät voi vain aiheuttaa pumpun lopettamisen pumppaamisen, vaan myös vain puristaa ja laajentua tyhjentämättä väliaineen haluttua tilavuutta.
CO2-korkeapainepumpputekniikka käytössä
Korkean paineen mäntäpumput, jotka on mukautettu tällaisiin erityisiin haasteisiin, ovat erityisen sopivia käytettäviksi hiilidioksidin erotuksessa. Tätä varten pumppujen fluidiosa suunniteltiin uudelleen ja integroitiin useisiin erilaisiin todistettuihin korkeapainepainepumppuihin, jotka on räätälöity kullekin mallille. Pumppuja käytetään maailmanlaajuisesti moniin erilaisiin hiilidioksidinpoistoprosesseihin monilla eri teollisuudenaloilla, mukaan luettuna pilottijärjestelmä tomaattien väriaineiden ja aromien hiilidioksidin erottamiseksi.
Uuttavia aineita on valtava, joten korkean paineen männän pumpun tarkat parametrit ja siten tarkka suunnittelu on määriteltävä erikseen hankkeen suunnitteluvaiheessa. Yleinen lausunto siitä, mikä pumppu on järjestelmässä oikea, ei yksinkertaisesti ole mahdollista. Kaikissa pumpuissa yhdistyvät vankka ja kompakti muotoilu innovatiiviseen ja joustavaan tekniikkaan, joka täyttää kaikki huipputekniikan tuotantoteknologian vaatimukset koon, painon ja energiatehokkuuden suhteen. Kuvatun korkean paineen männän pumpun toiminnallisella suunnittelulla saavutetaan yli 90% mekaaninen hyötysuhde, mikä tarkoittaa, että se tarjoaa optimaalisen energiatehokkuuden ja kestävyyden.
Järjestelmäkonsepti pumpun suunnittelussa
Tämän päivän asiakkaiden tarpeiden täyttämiseksi tarvitaan järjestelmäkonsepti, joka sisältää plug-and-play-ratkaisut myös pumpun suunnittelussa: asiakkaat haluavat pumppuihin täydellisen käyttö- ja ohjausyksikön, joka koostuu pienikokoisesta taajuusmuuttajalaitteesta, asynkronisesta kolmesta -faasimoottori ja ohjaus- ja käyttöyksikkö (katso kuva 3). Ilmajäähdytteinen asynkroninen kolmivaiheinen IE3-moottori soveltuu nopeuden jatkuvaan säätämiseen taajuusmuuttajan kautta ja ajaa mäntäpumppua vaaditulla toiminta-alueella. Taajuusmuuttajat seuraavat moottorin lämpötilaa, virtaa ja nopeutta.
Jatkuva nopeuden / paineen säätö asynkroniselle kolmivaihemoottorille aikaansaadaan liitetyllä, ilmajäähdytteisellä taajuusmuuttaja (FC) pienikokoisella yksiköllä, jolla on erilaiset laaja-alaiset jännitteet ja nimellinen energiatehokkuus vähintään 97%. FC-yksikkö on täysin valmis kytkettäväksi. Se koostuu kuormankatkaisimesta turvallista irrotusta varten, virta- ja moottoriyhteydelle, tehoelektroniikasta, ohjaus- ja valvontayksiköstä, EMC-tulonsuodattimesta ja FC-näytöstä intuitiivisella valikon navigoinnilla kaikille FC-toiminnoille. Sitä voidaan tarvittaessa mukauttaa asiakkaan vaatimuksiin. Yksittäistä, luotettavaa ja mukavaa pumpun käyttö-, valvonta- ja ohjaussovellusta varten voidaan käyttää esimerkiksi ylimääräistä pientä koteloa, jossa on integroitu S7-vikasuojattu PLC. Tämä mahdollistaa räätälöinnin vastaamaan sovelluskohtaisia ja asiakaskohtaisia turvallisuustoimintoja ja vaatimuksia.
Korkeapaineinen mäntäpumppuyksikkö CO2-käyttöä varten kompakti yksikkö taajuusmuuttajalla, moottorilla ja ohjaus / käyttöyksiköllä
Näyttö, toiminta ja parametrisointi paikan päällä voidaan suorittaa kätevällä kosketusnäytöllä, jossa on intuitiivinen valikkovalikko - esim. Parametrien / asetusarvojen asettamiseksi ja todellisen arvon / asetusarvon, virheen ja tilan sekä pumpun ja moottorin tietojen näyttämiseksi. Hienovaraiset ja analogiset signaalit tai väylärajapinnat (Profinet-standardi) toimivat yhteyden muodostamiseksi korkeamman tason ohjaimeen.
Suuri valikoima sovelluksia lupaavalle orgaaniselle liuottimelle
Elintarvike-, ravintolisä-, kosmetiikka- ja lääketeollisuudessa voidaan havaita lukemattomia sovelluksia: korkealaatuisten öljyjen, vahojen, uutteiden, väriaineiden ja vaikuttavien aineiden uuttamisen kysyntä kasvaa jatkuvasti. Luonnolliset aineet voidaan puhdistaa uuttamalla orgaanisella CO2: lla monin eri tavoin: esimerkiksi poistamalla rasva ja öljy, tuoksut ja aromit, aktiiviset aineet tai haitalliset aineet. Raaka-aineet ovat lääkekasveja sekä tavallisia kasviaineita - kuten levät, hedelmät ja vihannekset, marjat, yrtit ja mausteet, siemenet, viljat ja pähkinät. Tämä prosessi voi olla hyödyllinen haitallisten aineiden erottamiseksi saastuneista raaka-aineista.
Räätälöidyt pumput
moniin prosesseihin
Periaatteessa 'uutolla' tarkoitetaan tietyn aineen poistamista päätuotteesta ja sen toimittamista sen puhtaassa muodossa uutetun aineen käyttämiseksi jatkokäsittelyyn. Raaka-aineiden suuri valikoima vaatii myös vastaavan variaation prosesseissa, jolloin sopivat parametrit on määriteltävä kullakin tapaa luonnollisten aineiden optimaalisen erottamisen mahdollistamiseksi.
Muokattujen ja standardisoitujen käyttö- ja ohjausyksiköiden käyttö ja suunnittelu ovat perusta sellaisille teknisesti kehittyneille korkeapaineisille CO2-pumppusovelluksille, joilla on huomattavat vaatimukset prosessin luotettavuudelle ja henkilökohtaiselle turvallisuudelle. Kaikki järjestelmän osat on mukautettava prosessiin, toimintaan, turvallisuuteen ja sovellukseen energiatehokkuuden ja järjestelmän saatavuuden suhteen. Nykyaikaisella ja kestävällä valmistustavalla pyritään optimaaliseen kokonaistehokkuuteen ja tehokkaaseen rakenteeseen pienikokoisena, ottaen huomioon prosessin ja kulumisen optimointi - mukaan lukien koko pumppuyksikön instrumentti- ja prosessitietojen seuranta.
