Ničí vás také vaše čerpadlo?
Poznámka: tato případová studie platí pouze pro tvrdé sýry.
O tom, co je správné čerpadlo v procesu výroby tvrdých sýrů, panují tvrdohlavé předsudky. Pokud tyto předsudky nejsou správné, výrobci sýrů ze svého procesu nevytěží maximum. A to jak pro efektivitu procesu, tak pro kvalitu výrobku.
Proto jsme zkoumali, zda jsou tyto předsudky pravdivé, a to ve spolupráci s výrobcem ementálských sýrů.
Současně jsme se také pokusili vyřešit častý problém v procesu výroby tvrdých sýrů. Při výrobě tvrdých sýrů často vzniká nežádoucí vedlejší produkt, a to drobné tvarohové částice.
Tomuto vedlejšímu produktu je žádoucí se vyhnout, protože má negativní vliv na kvalitu sýra a následně na výnosy výrobce sýra. Jde o to, že čím více tohoto vedlejšího produktu (tvarohových drobků) se vyrobí, tím méně hlavního produktu (vlastního sýra) zůstane.
Jednou z hlavních příčin vzniku jemné sýřeniny je příliš hrubé čerpání produktu. Není proto divu, že volba čerpadla hraje významnou roli v prevenci vzniku sýřenin.
Na konkrétním příkladu z praxe bychom rádi ukázali, jak správný výběr čerpadla tento problém řeší a zároveň zvyšuje kvalitu a efektivitu procesu.
Aktuální vize na trhu
V současné době se při výrobě tvrdých sýrů používají asi 4 různé typy čerpadel:
- Monotypové čerpadlo
- Sinusové čerpadlo
- Lalokové čerpadlo
- Vírové čerpadlo (odstředivé čerpadlo s vírovým oběžným kolem)
Obecně se předpokládá, že vírová čerpadla a laloková čerpadla jsou nejlepšími čerpadly, která zabraňují vzniku jemných částic sýřeniny. Podívejme se na tyto 2 typy čerpadel blíže.
Za prvé, laloková čerpadla. Jejich výhodou je, že pracují pomalu a málo škodí, nevýhodou je však jejich poměrně vysoká cena (zejména u velkých průtoků vyšších než 50 m³/h). Navíc potřebují i samostatné čerpadlo CIP (CIP = čištění na místě).
Za druhé, vírová čerpadla, to je typ odstředivých čerpadel se zapuštěným oběžným kolem (vírovým oběžným kolem), které má rovné lopatky, a tělesem čerpadla, které je zcela kulaté (obrázek 1).
Předpokládá se, že zapuštěné oběžné kolo zajišťuje, že tvaroh neprochází "skrz" oběžné kolo, a proto se méně poškozuje než běžné oběžné kolo.
Jsou však tyto předpoklady správné, nebo se jedná o předsudky?
Možné alternativy?
Je vířivé čerpadlo skutečně nejlepším řešením tohoto problému? Při řešení této otázky jsme měli na paměti následující:
"Čerpadlo s nejvyšší možnou účinností zajistí plynulejší čerpání média a tím i menší poškození tvarohu."
Abychom dospěli k alternativě, použili jsme náš systém CFD (= Computational Fluid Dynamics). Tento software umožňuje simulovat médium v čerpadle. Což nám poskytlo možnost zlepšit následující body:
- Snížení turbulence;
- zvýšení účinnosti
- Což bude mít za následek celkově jemnější čerpání média.
Tato studie nás přivedla k čerpadlu Packo s následujícími vlastnostmi:
- Čerpadlo s vysokou účinností;
- Těleso čerpadla se spirálovým tvarem;
- uzavřené oběžné kolo s 3D lopatkami.
V dalším kroku jsme porovnali naše řešení s obvyklým vírovým čerpadlem, a to ve stejném pracovním bodě: 60 m³/h při výšce 7 m. To přineslo následující výsledek:
Vírové oběžné kolo
- Rychlosti > 15 m/s
- Mrtvé zóny
- Velké kolísání rychlosti
- Účinnost: 58 %
⇒ Kartáčové čerpání
Uzavřené oběžné kolo
- Rychlosti < 7 m/s
- Žádné mrtvé zóny
- Malé kolísání otáček čerpadla
- Účinnost: 75 %
⇒ Měkké čerpání
Z tohoto testu tedy rychle vyplynulo, že uzavřené oběžné kolo dosahuje vyšší účinnosti než často používané vírové oběžné kolo.
Ve standardním sortimentu Packo nabízíme 2 čerpadla, která tyto vlastnosti splňují, FP3 a MFP3. Tato čerpadla proto mohla být použita pro náš test u zákazníka.
V praxi
Při tomto výzkumu jsme úzce spolupracovali se zákazníkem, který vyrábí sýr ementál. Stejně jako většina výrobců sýrů i oni používali ve svém výrobním procesu vířivá čerpadla.
Než byl proveden test se společností Packo, zákazník již sám vyzkoušel řadu věcí:
- Nastavil nižší a vyšší otáčky čerpadla;
- Nastavení delší a kratší doby plnění;
- různý tlak na plnicí trysce (0,25 - 0,5 baru);
- plnicí trysku s různými průměry (17 - 22 mm).
Všechny tyto úpravy neprokázaly podle očekávání žádné zřetelné zlepšení, v některých případech bylo pozorováno snížení kvality. Nižší kvalita sýra je patrná také podle následujících charakteristik:
- Přítomnost jemných částic sýřeniny na různých místech povrchu, které způsobují problémy při lisování mladého sýra s oddělením pevné (sýřeniny) a tekuté fáze (syrovátky);
- nerovnoměrné plnění formy;
- Sýrová kola, která jsou uprostřed tenčí než na vnější straně;
- sýrové bochníky s různou hmotností;
- praskliny v sýru.
Výzkumné cíle
Aby bylo možné hovořit o úspěšném cvičení, stanovil si náš klient následující cíle:
- Doba plnění sýrové formy cca 12-13 min;
- tlak na plnicí trysce (dávkovači) se vždy pohybuje v rozmezí 0,30-0,35 bar;
- rovnoměrné rozložení sýřeniny v jednotlivých kolech sýra (6, 8 a 10);
- Žádné drobné zbytky sýřeniny;
- Stejná hmotnost všech sýrových kol (cca +/-3 kg);
- konzistentní náplň (symetrická);
- Kvalita sýra odpovídá požadavkům trhu (počet otvorů, trvanlivost a skladovatelnost).
Praktická zkouška parametrů systému
Mezitím proběhlo vyhodnocení celého zařízení u zákazníka. Aby se zjistilo, které čerpadlo a za jakých okolností dosáhne nejlepšího výsledku. Aby bylo možné tímto způsobem provést optimální výběr.
- Cílový provozní bod: 60 m³/h @8,6 m.
- Výběr čerpadla čerpadlo Packo FP3/100-250 s následujícími charakteristikami:
- Motor o výkonu 5,5 kW - 6-pólový (1000 ot./min => 700 ot./min);
- Uzavřené oběžné kolo;
- Účinnost čerpadla přibližně 75 % v provozním bodě.
Toto čerpadlo bylo použito ve výrobním procesu v sýrárně a podrobeno různým testům za účelem zkoumání optimálního nastavení. To je nezbytné, protože se používají různé druhy sýrů (6/8/10), které vyžadují různé otáčky a provozní body.
Níže najdete přehled nastavení, která byla testována, a jaké byly konečné výsledky.
| Testovací fáze | Konečné nastavení | |
|
Tlak na dávkovači |
0.1 – 0.6 bar |
0.30 – 0.35 bar |
|
Doba plnění |
9-13 minut |
12 minut |
| Rychlost čerpadla | Různé rychlosti | 600 až 700 RPM |
Poradilo si čerpadlo dobře?
Nyní zbývá to nejdůležitější. Ukázal test u zákazníka pozitivní výsledky?
Po zařazení čerpadla FP3 do výrobního procesu jsme zaznamenali následující výsledky:
- Žádné další ztráty v důsledku drobných nečistot z tvarohu;
- Symetrické sýry;
- Stejná hmotnost sýra při výrobě různých sýrových kol (6, 8 a 10);
- Kvalita sýrů odpovídá požadavkům trhu (počet otvorů, trvanlivost a skladovatelnost;
- Velmi nízká hladina hluku při čerpání sýřeniny
- A co víc, všechny tyto změny zajistily, že po 3 (!) měsících se čerpadlo vrátilo.
Dobrý výběr čerpadla měl tedy pozitivní dopad na celý výrobní proces: od efektivity procesu až po kvalitu samotných sýrů.
Obraťte se na nás a my to dokážeme i pro váš proces.