「如何降低馬鈴薯加工設施中消泡劑的成本」是基於 ChemFree Defoam LLC 向 PotatoPro 提供的材料。 為了清晰起見並適合 PotatoPro 平台,對原始文章的內容進行了編輯。
到目前為止,消泡化學品(消泡劑)是唯一商業上可行的泡沫控制解決方案。 因此,加工廠在設計時就考慮到了這個解決方案。
然而,隨著這些化學品價格的上漲以及人們日益關注 處理 隨著食品中添加化學物質,食品業正在重新考慮泡沫控制和預防的方法。
雖然現在可以使用非化學解決方案來控制泡沫,但也可以對現有設施進行廉價但有效的改進來解決泡沫預防問題。 這些改進可以適應現有工廠的日常維護,並且不會增加整體維護預算,甚至不會增加任何費用。
對現有設施也進行了積極的改造,以防止泡沫的產生,並獲得非常短期的回報。
對於目前處於設計階段的設施,有許多具有成本效益的設計選項,將大大減少或消除對消泡化學品的需求。
改善水運系統
當水流過設施時,其體積內夾帶的空氣會越來越多。 一旦空氣到達表面,泡沫就開始形成並生長。 泡沫成長速度隨著夾帶空氣量的增加而增加。
因此,應盡一切努力盡量減少進入加工水中的空氣。
除了夾帶的空氣之外,另外兩個物理參數也會影響泡沫的生長速率。 這些是水流的速度和流水路徑中的障礙物。 水移動的速度越快,局部起泡問題的可能性就越小。 當流動的水衝擊表面障礙物時,泡沫往往會聚集並增長。
本文介紹了由於上述一個或多個問題而導致泡沫生長的具體物理設計,以及盡量減少這些問題的建議修改。
水從管道進入水箱
輸水系統中存在的典型情況是水離開管道進入水箱。
如果湧出的水撞擊水箱中的水面(左),則會夾帶更多的空氣,從而產生更多的泡沫。但是,通過浸入管道末端,使湧出的水從水面以下排出(右) )空氣/水界面的影響大大減少對於這種情況,如果出現的水撞擊水箱中的水錶面(左),則會夾帶更多的空氣,從而產生更多的泡沫。
然而,透過將管道末端浸入水中,使出現的水從表面下方排出(右),空氣/水界面的影響將大大減少,減少或消除額外泡沫的產生。
這種改進可以透過簡單地在現有管道上添加一個延伸部分來實現,並將其浸入足夠深,以免產生不可接受的表面湍流。
水從水槽進入水箱
限制流量
理想情況下,將從水槽(“瀑布”條件)流出的水進行轉換,以便將其限制在封閉的管道中並按照前面提到的方式對其進行處理,這將是有利的。
然而,這可能是一項艱鉅的任務,部分原因是過渡到水流會產生泡沫。
水流轉變,例如方向變化、流速變化、限制增加等,常常導致不想要的湍流和更多泡沫。 因此,如果實施這種方法,需要仔細考慮設計因素。
利用湍流
控制從水槽進入水箱的加工水衝擊產生的泡沫的另一種方法是利用其進入水中時的湍流。
動亂雖然是夾帶空氣並隨後產生泡沫的來源,但也可用於控制泡沫。
通常,在處理水撞擊水箱水錶面的附近不會產生泡沫。 相反,湍流將夾帶的空氣向下帶入水體中,隨後空氣上升並以泡沫的形式出現在表面。 距離泡沫出現的衝擊區域的距離取決於處理水衝擊表面時的速度和方向。
進入衝擊區域的泡沫要么被破壞,要么被帶回水箱水中。
利用湍流,可以設計出由開放式水槽供給的罐中的泡沫水平達到平衡並保持在可接受的水平的系統。利用這種湍流描述,可以設計由開放式水槽供給的罐中的泡沫水平的系統.開放式水槽達到平衡並維持在可接受的水平。
上圖描述了這樣的配置。 這裡,進入的工藝用水的湍流具有水平速度分量,使其在水下朝水箱的另一端移動,在那裡它被轉向相反的方向。
這種反向流動完成了一個“閉環”,其中表面泡沫被驅回衝擊區域,在那裡泡沫要么被破壞,要么被帶入表面下方的湍流中……重複循環過程。
水槽和露天排水溝的水
提高流速
與緩慢移動或靜止的水中相比,泡沫在快速移動的水中更難生長。 排水溝和水槽的坡度應根據周圍環境合理設置。
物理障礙
無論水流速度如何,隨水輸送的任何水平的表面泡沫都將很容易黏附到水流路徑中的障礙物上。 當水繼續流過時,迎面而來的表面泡沫將附著在已經存在的泡沫上,形成一個泡沫不斷增長的區域。
理想情況下,應清除障礙物。 如果不可能,可以採用平滑的流線型引流,使水能夠「滑過」障礙物而不粘附在障礙物上(如上所示)食品加工設施中常見兩種類型的障礙物:
- 「硬」障礙
這些指的是物理對象,例如管道、水槽不連續性和表面不規則性。 一旦確定,理想的解決方案就是簡單地移除這些障礙物。
知道這並不總是合理的,解決該問題的第二種方法是引入平滑的流線型導流,使水可以「滑過」障礙物,而不會黏附在障礙物上,如上圖所示。
正確設計的範例 封閉管道常見的硬障礙是水從管道流入排水溝(通常是地漏)。 此輸入通常等於或接近 90o,這意味著入口水流直接撞擊排水管壁。 這會導致湍流和更多泡沫的產生。
此外,它還會對排水管中的水流產生「軟」障礙(見下文)。 引入排水管的水應始終盡可能平行於排水方向進入,並與流動的排水方向相同。
正確設計的範例 明溝(天溝) - 「軟」障礙
- 泡沫: 軟障礙物的一種類型是泡沫本身。 泡沫沉積物成為泡沫生長的「種子」。 接觸的泡沫很容易粘附在其上,特別是當泡沫靜止時。
解決方案是防止這些「種子」的形成……其方法就是本文的主題。 - 水說: 第二個軟障礙物是水。 當流動的水遇到其他來源的水時,就會發生湍流——添加空氣並產生泡沫。
根據流動動力學,任一來源的流動都會減慢,這也可能有助於產生額外的泡沫。
為了最大限度地減少這種障礙,建議採用與封閉管道或開放溝槽所示相同的設計標準。 - 碎屑: 另一種被歸類為「軟」的障礙物是碎片。 食品加工殘渣經常聚集在水槽中,尤其是排水溝。
通常透過增加排水管中水流的速度來緩解這個問題。 在可能的情況下增加音調。
其他方法包括插入高衝擊力噴嘴,將水(最好是再循環水)沿水流方向引向碎片。
- 泡沫: 軟障礙物的一種類型是泡沫本身。 泡沫沉積物成為泡沫生長的「種子」。 接觸的泡沫很容易粘附在其上,特別是當泡沫靜止時。
排水蓋
排水蓋可以幫助減少泡沫。 它們可用於局部發泡區域,並將泡棉引導至其他區域進行後續處理。
有多種材料可用於此目的,包括聚氯乙烯、聚氨酯和矽酮材料。
消泡分配系統
在整個食品加工產業中,將消泡化學品注入閉環水輸送系統的一個位置是很常見的。 此迴路通常由幾個潛在的發泡區域組成,即多個槽、水槽、清洗台、澱粉回收區域等。
通常,注入每個迴路的消泡劑的量是在消泡劑和幫浦所在的中心位置控制的。
雖然這樣的分配系統似乎運作高效,但它過度使用消泡劑,因此浪費金錢。
有幾個原因:
- 首先,迴路中每個區域的消泡需求都會有所不同,這必然意味著化學物質被浪費——對於一個區域足夠的消泡劑對於其他區域來說是殺傷力過大的。
- 其次,消泡劑也被浪費了,因為當化學物質遠離注射點時,其效果會減弱。
這是由於迴路中大量的水稀釋了抗泡化學品、抗泡化學品粘附在迴路內的產品上以及抗泡劑的性能隨著時間的推移而下降。
明智地分散一些消泡注入點,可以大大增強消泡效果:
“把藥放在疼痛的地方。”
結論
對現有食品加工設施的實體設備進行合理改造和/或將這些改造納入新設施的設計中將顯著減少與使用消泡化學品相關的費用。
此外,透過將這些改進與最近可用的非化學泡沫破壞方法相結合,化學成本將減少…可能為零。