The science of separation area: verhoog de capaciteit of efficiëntie zonder dat er extra apparatuur nodig is
Melkveebedrijven staan tegenwoordig onder toenemende druk om de melkopbrengst te verbeteren en tegelijkertijd de productkwaliteit te verhogen en de efficiëntie van hun processen te optimaliseren. In zekere mate zijn de verwerkingstechnologieën verder ontwikkeld om aan deze eisen te kunnen voldoen. Maar vooral wat de capaciteit betreft, is één apparaat een knelpunt geworden in de productielijn: de separator.
De traditionele oplossing voor dit probleem was het ontwerpen van productielijnen met meerdere separators. Deze aanpak heeft echter een aantal duidelijke nadelen: van sterk stijgende kapitaaluitgaven en hogere eisen aan de beperkte fabrieksruimte tot een toename van het energie- en waterverbruik, waardoor zowel de operationele kosten als de ecologische voetafdruk aanzienlijk toenemen. Daardoor is er meer dan ooit behoefte aan ondersteuning van hogere capaciteitsbehoeften binnen één enkele separator.
Wat beperkt de scheidingscapaciteit?
Er zijn meerdere factoren die de maximaal haalbare capaciteit van een bepaalde separator bepalen, maar een cruciaal aspect is het totale beschikbare scheidingsoppervlak binnenin de kom. Om dit beter te begrijpen, is het nuttig om eens te kijken naar de allereerste melkseparators die in de jaren 1880 werden vervaardigd. In deze eenvoudige machines zorgde een ronddraaiende kom voor centrifugale kracht, waardoor room en magere melk van elkaar werden gescheiden. Het scheidingsoppervlak bleef echter beperkt tot het oppervlak van de kom zelf, waardoor er telkens slechts kleine hoeveelheden konden worden geproduceerd.
De verandering kwam met de komst van de schijvenstapel, een decennium later. Elke kegelvormige metalen schijf zorgt voor extra oppervlakte voor de scheiding in de kom. Meer schijven betekenen meer scheidingsruimte. Daardoor maakten schijfstapels grotere capaciteiten mogelijk, wat uiteindelijk zou leiden tot de overgang naar continue zuivelverwerking. Om deze redenen vormt de schijvenstapeltechnologie ruim een eeuw later nog steeds het hart van de zuivelscheiding.
De schijvenstapel is bepalend voor het scheidingsoppervlak in de kom. Meer schijven = meer scheidingsruimte.
Groter is niet altijd beter
De oplossing zou toch eenvoudig moeten zijn, nietwaar? Als een groter scheidingsoppervlak de sleutel is tot grotere capaciteiten, dan hebben we alleen maar grotere schijvenstapels nodig. Helaas is de werkelijkheid ingewikkelder.
In het verleden betekende het vergroten van een schijvenstapel natuurlijk ook dat de separator zelf groter moest worden, maar er is een grens aan hoe groot één enkel apparaat kan worden. Naast de ruimteproblemen die een grotere voetafdruk met zich meebrengt, zijn grotere en zwaardere machines duurder om te produceren en te installeren. Er is meer vermogen nodig om ze op dezelfde snelheid te laten draaien als kleinere modellen, en er is meer water en meer chemicaliën nodig om ze schoon te maken. We zijn dus weer terug bij af en staan voor dezelfde uitdagingen als bij het ontwerpen van een lijn met extra separators.
De juiste vragen stellen
Om aan de toenemende eisen op het gebied van capaciteit en productkwaliteit te voldoen, is het daarom de uitdaging om het totale scheidingsoppervlak te vergroten, zonder de afmetingen van de separator zelf te vergroten. In feite moeten we de binnenkant van de separator groter maken dan de buitenkant ervan. Op het eerste gezicht lijkt dit fysiek onmogelijk. Of toch niet?
Bij Tetra Pak hebben we dit probleem op een andere manier aangepakt en ons in plaats daarvan afgevraagd: “Hoe kunnen we meer schijven aan een schijvenstapel toevoegen zonder de voetafdruk van de apparatuur te vergroten of de afmetingen van de separatorkom ingrijpend te wijzigen?” Om deze vraag te beantwoorden, moet rekening worden gehouden met twee belangrijke factoren. Het belangrijkste is de benodigde ruimte tussen elke schijf in de stapel, en een tweede aandachtspunt is de vorm van de separatorkom.
Om aan de toenemende eisen op het gebied van capaciteit en productkwaliteit te voldoen, moeten we in feite de binnenkant van de separator groter maken dan de buitenkant.
Afstand tussen de schijven
Voor een soepel en efficiënt scheidingsproces van zuivelproducten is het van cruciaal belang dat er een gelijke afstand wordt aangehouden tussen elke schijf in de schijvenstapel. Traditioneel gebeurt dit door metalen afstandhouders op de schijven te lassen. Deze afstandhouders zijn altijd een betrouwbare en doeltreffende manier geweest om gelijkmatige afstanden tussen de schijven te waarborgen, en het basisontwerpprincipe is al meer dan een eeuw ongewijzigd gebleven.
De afstand is dus van cruciaal belang voor de werking van de scheider, maar vormt tegelijkertijd een uitdaging voor de capaciteit. Hoe groter de ruimte tussen de afzonderlijke schijven, hoe minder schijven je in de stapel kunt plaatsen, waardoor het potentiële scheidingsoppervlak kleiner wordt. Hoewel er in de loop der tijd kleine verbeteringen zijn doorgevoerd om dit probleem aan te pakken, beperkt de lasmethode inherent de mogelijkheden om het aantal schijven te vergroten.
De oplossing is om de gelaste afstandhouders volledig te verwijderen. Door in plaats daarvan gebruik te maken van een ontwerp uit één stuk met afstandhouders die rechtstreeks in de schijf zijn microgepreegd, is het mogelijk om de ruimte tussen de afzonderlijke schijven tot een minimum te beperken en tegelijkertijd de afstand gelijkmatig te houden. Dit, in combinatie met de mogelijkheid om dunnere schijven te produceren, zorgt voor extra ruimte voor schijven zonder dat er grotere apparatuur nodig is.
De afstand tussen de schijven is cruciaal voor de werking van de scheider, maar vormt tegelijkertijd een uitdaging voor de capaciteit. Bij een grotere ruimte passen er minder schijven in de stapel.
Komontwerp
De vorm van de separatorkom is nog een ander ontwerpelement dat in de afgelopen decennia nauwelijks is veranderd. Gewoonlijk wordt de rand van de kom onder een hoek van 15° vervaardigd. Hoewel dit op het eerste gezicht een onbeduidend detail lijkt, kan deze hoek de beschikbare ruimte in de kom verkleinen en daardoor het aantal schijven dat je in de stapel kunt plaatsen nog verder beperken. Door de kap in plaats daarvan aan te passen met een hoek van 13°, kan extra ruimte worden gecreëerd voor een groter scheidingsoppervlak, zonder de totale afmetingen van de installatie wezenlijk te wijzigen.
Door de kap van de kom aan te passen, kan extra ruimte worden gecreëerd voor een groter oppervlak, zonder dat de voetafdruk van de installatie verandert.
Een toename van de capaciteit leidt tot meer dan alleen een toename van de capaciteit
De scheidingsruimte is niet alleen een kwestie van capaciteit. Het is ook een belangrijke factor waarmee rekening moet worden gehouden als het gaat om het verbeteren van de scheidingsprestaties.
Bij toepassingen waar hoge eisen aan de productkwaliteit worden gesteld, zoals bij de productie van melkpoeder, leidt een toename van het aantal schijven tot aanzienlijke verbeteringen in de afscheidingsefficiëntie bij gelijkblijvende capaciteiten. U kunt de snelheid van de scheider ook beter afstemmen op de vereiste prestaties en capaciteit, door op lagere snelheden te draaien om het energieverbruik te minimaliseren en zo de energiekosten per verkochte liter product te verlagen.
Met andere woorden: bij capaciteit gaat het om meer dan alleen maar capaciteit. Dankzij de extra scheidingsruimte beschikt u over meer flexibiliteit om een optimale opstelling te realiseren die is afgestemd op uw specifieke verwerkingsbehoeften. Produceer meer dan voorheen met behoud van dezelfde scheidingsprestaties – of verbeter de efficiëntie bij het draaien op de huidige capaciteiten. Dit betekent dat u gemakkelijker meerdere producten op één verwerkingslijn kunt produceren, waarbij u de scheider naar behoefte kunt aanpassen aan de vereiste verwerkingskenmerken.
Dankzij de extra scheidingsruimte beschik je over meer flexibiliteit om een optimale opstelling te realiseren die is afgestemd op jouw specifieke verwerkingsbehoeften.
Het volledige potentieel van je scheidingstechnologie benutten
Om ten volle van die flexibiliteit te kunnen profiteren, is echter veel meer nodig dan alleen de beschikbare scheidingsruimte. Hier moet je rekening houden met het ontwerp van de hele machine.
Het komt erop aan dat de separator volledig gesloten is en voorzien is van hermetische afdichtingen die voorkomen dat er tijdens de verwerking lucht binnendringt. Dankzij de hermetische scheidingstechnologie kun je de snelheid van de apparatuur eenvoudig aanpassen aan je behoeften, zonder dat je bijvoorbeeld het risico loopt op overloop. Bij halfopen machines daarentegen zouden deze aanpassingen tijdrovende handmatige ingrepen vereisen, waarbij de leidingen moeten worden losgekoppeld en de machine moet worden geopend.
Lees de twee onderstaande artikelen voor meer informatie over hoe je dankzij hermetische scheiding het volledige potentieel van je apparatuur kunt benutten.
