Articolo dell'esperto
Sostenibilità nella produzione alimentare: come la misura in linea può ridurre l'utilizzo energetico nei processi di evaporazione
L'evaporazione è uno dei processi con il più alto consumo energetico nell'industria alimentare e lattiero-casearia. Con l’intensificarsi della pressione per ridurre il consumo energetico e le emissioni, i produttori sono alla ricerca di nuove strategie per ottimizzare l’efficienza dei processi e i processi di evaporazione rappresentano un obiettivo prioritario. Una misura in linea affidabile svolge un ruolo importante nell'ottimizzazione di questi processi, favorendo l'eliminazione in tempo reale di molte piccole inefficienze a favore di un maggior risparmio energetico.
Perché l'efficienza dell'evaporazione è importante per la sostenibilità
Il principio fondamentale dell'evaporazione industriale non è cambiato da oltre un secolo, ma ciò che è cambiato è con quanta precisione possiamo misurare e controllare il processo. Tradizionalmente, il monitoraggio e il controllo della concentrazione sono stati effettuati tramite campionamenti manuali e regolazioni dell’operatore, ma il passaggio alla misura in linea continua può comportare una significativa riduzione dell’uso del vapore.
Per contestualizzare una riduzione di questo tipo, in un tipico impianto di latte in polvere, evaporazione ed essiccazione a spruzzo insieme possono consumare il 70% dell’energia totale di processo dell’impianto, con l’evaporazione da sola responsabile di una grande parte di questo consumo. Tuttavia, gli sforzi di ottimizzazione spesso si concentrano sui potenziamenti delle attrezzature, non su quanto precisamente venga controllata la concentrazione. Bilanciare la qualità del prodotto e l'efficienza del processo è una sfida fondamentale, che la misura in linea può aiutare ad affrontare: anche piccoli miglioramenti nella misurazione e nel controllo possono generare notevoli risparmi energetici e ridurre l'impronta di carbonio, senza compromettere la qualità del prodotto.
Come utilizzare la misura in linea per l'ottimizzazione dei processi
I sensori in linea possono misurare continuamente le concentrazioni di processo senza la necessità di campionamenti tradizionali e analisi in laboratorio. I dati continui e in tempo reale forniti dai sensori in linea consentono un controllo automatico del contenuto o della concentrazione di frazione secca, senza la necessità di regolazioni manuali o di eccesso di vapore per mitigare i rischi legati alla qualità.
In questo modo, il monitoraggio continuo in linea porta a:
- Meno perdite di prodotto
- Miglioramento della consistenza del prodotto
- Risposta più rapida alle variazioni di alimentazione
- Minore rischio di errore umano
- Consumo ottimizzato del vapore
Rispetto al campionamento manuale, la misura in linea fornisce un feedback in tempo reale che abilita la regolazione dinamica alle condizioni di alimentazione variabili, contribuendo a ottimizzare l'utilizzo di calore e vapore e a ridurre il consumo energetico. L'integrazione della misura in linea con i sistemi di controllo di processo supporta anche la manutenzione predittiva e il monitoraggio dell'efficienza. Nel complesso, la misura in linea consente ai produttori alimentari di passare dal controllo reattivo a quello proattivo, essenziale per un sistema di evaporazione sostenibile ed efficiente.
Misura in linea precisa e affidabile con le soluzioni VAISALA
La tecnologia VAISALA, come i rifrattometri da processo in linea e le soluzioni di misura dell'umidità e punto di rugiada, garantiscono affidabilità anche in ambienti di produzione alimentare complessi. I rifrattometri con attacco sanitario Vaisala Polaris™ sono certificati sia 3-A Sanitary che EHEDG, assicurando la conformità agli standard igienici e la sicurezza di utilizzo nelle applicazioni del settore alimentare e delle bevande.
L'integrazione dei rifrattometri Vaisala Polaris nel vostro processo di evaporazione consente la misura continua in linea e in tempo reale della concentrazione di Brix, frazione secca o solidi totali disciolti. I rifrattometri Vaisala possono essere installati direttamente negli ingressi, nelle uscite o nelle fasi intermedie degli evaporatori per fornire letture precise non alterate da bolle, cristalli o solidi non disciolti.
I rifrattometri di processo Vaisala Polaris sono pronti all’uso e forniti già calibrati. Grazie alla loro stabilità a lungo termine senza deriva e alle ridotte esigenze di manutenzione, non necessitano di taratura periodica e il costo del ciclo di vita è contenuto. Tutte queste caratteristiche permettono ai produttori di alimenti, latticini e bevande di mantenere un controllo preciso delle concentrazioni di processo, ottimizzando il processo di evaporazione e riducendo il consumo energetico.
Costi e consumo energetico ridotti
A titolo di esempio pratico, esaminiamo l'evaporazione nella lavorazione dei latticini. In questo processo, l'acqua viene rimossa dal latte o da altri flussi lattiero-caseari per produrre un prodotto concentrato. Le applicazioni tipiche includono la produzione di latte condensato non zuccherato o zuccherato, latte in polvere, formula per lattanti, siero di latte in polvere e lattosio in polvere. Il prodotto deve essere concentrato fino a raggiungere uno specifico contenuto di frazione secca, secondo le specifiche finali del prodotto.
Gli evaporatori sono spesso progettati come sistemi a effetto singolo o multiplo per migliorare l'efficienza energetica. Un tipico punto di installazione per il rifrattometro è all’uscita dell’evaporatore, dove può fornire agli operatori informazioni in tempo reale sul contenuto di solidi. Ulteriori rifrattometri installati prima e tra le fasi di evaporazione permettono un monitoraggio continuo e controllo delle prestazioni dell’evaporatore.
La concentrazione di solidi totali raggiunta durante l'evaporazione è critica, poiché ha un impatto diretto sulle prestazioni del successivo processo di essiccazione e sulla qualità finale del prodotto. La misura continua e in tempo reale della frazione secca permette agli operatori di regolare le condizioni di evaporazione. Se il contenuto di frazione secca supera il livello desiderato, la viscosità del latte aumenta, creando problemi di atomizzazione durante l'essiccazione. Al contrario, un contenuto di solidi troppo basso aumenta il consumo energetico della fase di essiccazione.
Principali vantaggi dell'uso di un rifrattometro da processo in linea nel processo di evaporazione:
- Qualità costante del prodotto finale e meno spreco
- Costi operativi più bassi grazie a un miglioramento dell'efficienza energetica
- Prestazioni ottimizzate dell'evaporatore
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Come la tecnologia di misura intelligente supporta la produzione alimentare a zero emissioni nette
Man mano che l'industria alimentare e delle bevande si avvicina al net-zero, il ruolo della digitalizzazione, del monitoraggio continuo e del controllo intelligente dei processi trasformerà i processi di evaporazione del futuro. Oggi, un controllo inefficiente della concentrazione spesso porta a un consumo inutile di vapore e a costi operativi più elevati nei processi di evaporazione. L'utilizzo della tecnologia di misura intelligente VAISALA può aiutare i produttori alimentari a ridurre il consumo energetico e le emissioni e, infine, a raggiungere i loro obiettivi di sostenibilità.