A ciência da área de separação: reforçar a capacidade ou eficiência sem equipamento adicional
Atualmente, as fábricas de lacticínios enfrentam uma pressão cada vez maior para melhorar a rentabilidade e ao mesmo tempo melhorar a qualidade do produto e otimizar a eficiência dos seus processos. Até certo ponto, as tecnologias de processo evoluíram para ajudar a satisfazer estas exigências. Especialmente no que se refere à capacidade, há uma peça do equipamento que se tornou no fator limitante na linha de processo: o separador.
A solução tradicional para este desafio tem sido conceber linhas de processo com vários separadores. Mas esta abordagem tem várias desvantagens muito claras: desde despesas de capital crescentes e mais exigência para o espaço limitado da fábrica, a um aumento no consumo de energia e água que multiplica tanto os custos operacionais como a pegada ambiental. A consequência é uma necessidade cada vez maior de apoiar a procura por mais capacidade com um único separador.
O que limita a capacidade na separação?
Há vários fatores que determinam a capacidade máxima possível de um separador específico, mas o aspeto principal é a área de superfície de separação total no interior da cuba. Para melhor compreender isto, temos que considerar os primeiros separadores de lacticínios fabricados na década de 1880. Nestas máquinas básicas, uma cuba giratória criava uma força centrífuga que separava a nata do leite magro. Mas a superfície de separação era limitada à área da cuba em si, ou seja, era possível produzir apenas lotes pequenos.
A mudança ocorreu uma década mais tarde com a chegada do empilhamento de discos. Cada disco cónico de metal adiciona área de superfície para a separação no interior da cuba. Mais discos implica mais área de separação. O resultado foi que o empilhamento de discos permitiu mais capacidade que facilitou a transição para o processo de lacticínios contínuo. Estes são os motivos para a tecnologia de empilhamento de discos continuar a ser a base da separação em lacticínios mais de um século depois.
O empilhamento de discos é fundamental na área de superfície de separação no interior da cuba. Mais discos = mais área de separação.
Maior nem sempre é o melhor.
A solução deveria ser simples, certo? Se a chave é uma superfície de separação maior para aumentar a capacidade, tudo que era necessário era mais pilhas de discos. Infelizmente, a realidade é mais complexa.
Historicamente, aumentar o tamanho de uma pilha de discos tem obviamente significado aumentar o tamanho do separador, mas há um limite no tamanho que uma única peça de equipamento pode ter. Para além dos desafios de espaço de uma pegada maior, máquinas maiores e mais pesadas são mais dispendiosas de produzir e instalar. É necessário consumir mais energia para as operar à mesma velocidade dos modelos mais pequenos e também é preciso usar mais água e químicos para as limpar. E assim estamos de volta ao início, a enfrentar desafios semelhantes aos de conceber uma linha com separadores adicionais.
Fazer as perguntas certas
Por isso, para satisfazer a procura crescente de capacidade e qualidade de produto, o desafio é aumentar a quantidade total da superfície de separação, mas sem aumentar o tamanho do separador. De facto, era necessário aumentar o interior do separador para que fosse maior do que o exterior. À primeira vista, isto parece fisicamente impossível.
Ou é mesmo? Na Tetra Pak, abordámos este problema de forma diferente e em vez disso perguntámos: “como podemos adicionar mais discos a uma pilha de discos sem alterar a pegada do equipamento nem alterar significativamente o tamanho da cuba do separador?” Para responder a esta pergunta, há dois fatores importantes a considerar. O mais importante é a quantidade de espaço necessário entre cada disco na pilha e a consideração secundária é a forma da cuba do separador.
Para atender às demandas crescentes de capacidade e qualidade do produto, precisamos aumentar essencialmente o interior da separadora.
Espaçamento dos discos
Para um processo de separação de lacticínios fluido e eficiente, é fundamental assegurar um espaçamento equidistante entre cada disco na pilha de discos. Tradicionalmente, isto é feito soldando espaçadores de metal aos discos. Estes espaçadores têm sido uma forma fiável e eficaz de obter intervalos de distância uniformes entre os discos; o princípio básico do design permanece inalterado há mais de um século.
O espaçamento dos discos é a chave para a operação do separador, mas também cria um desafio de capacidade. Quanto maior for o espaço entre os discos, menos discos é possível montar na pilha, reduzindo a área de superfície de separação potencial. Embora tenham sido feitas pequenas melhorias ao longo do tempo para responder a esta questão, o método de soldadura limita inerentemente as possibilidades de aumentar o número de discos.
A solução é remover completamente os espaçadores soldados. Se, em vez disso, for usado um design com uma única peça, com os espaçadores microgravados diretamente no disco, é possível minimizar o espaço entre cada disco e manter uma distância uniforme. Isto, combinado com o potencial de fabricar discos mais finos, significa espaço adicional para os discos, sem ser necessário ter equipamento maior.
O espaçamento dos discos é a chave para a operação do separador, mas também cria um desafio de capacidade. Quanto maior o espaço, menos discos cabem na pilha.
Design da cuba
A forma da cuba do separador é outro elemento do design que não sofreu grandes mudanças ao longo de décadas. Convencionalmente, a tampa da cuba é fabricada num ângulo de 15º. Mesmo que pareça ser um detalhe menor, este ângulo pode reduzir o espaço disponível no interior da cuba e consequentemente limita ainda mais o número de discos que é possível montar no empilhamento. Ao modificar a tampa para um ângulo de 13º, é possível criar espaço adicional para uma área de superfície de separação maior – sem alterar significativamente o tamanho global do equipamento.
A modificação da tampa do recipiente permite criar espaço adicional para maior área de superfície, sem alterar a pegada do equipamento.
Aumentar a capacidade aumenta mais do que a capacidade
A área de separação não é apenas uma questão de capacidade. Também é um fator importante a considerar para melhorar o desempenho da separação.
Em aplicações com grandes exigências de qualidade de produto, como na produção de leite em pó, aumentar o número de discos permite melhorias significativas na eficiência da desnatagem sem alterar a capacidade. Também permite regular melhor a velocidade do separador de acordo com as necessidades de desempenho e capacidade, operando a velocidades reduzidas para minimizar o consumo de energia e, assim, reduzir os custos das utilidades por litro de produto vendido.
Ou seja, a capacidade é muito mais do que apenas capacidade. A área de separação adicional oferece mais flexibilidade para obter uma configuração otimizada de acordo com as exigências específicas do processo. Produzir mais do que antes, mantendo o mesmo nível de desempenho da separação – ou melhorar a eficiência operando nas capacidades atuais. Isto significa que é mais fácil produzir vários produtos numa única linha de processo, ajustando o separador conforme necessário para corresponder às características de processo exigidas.
A área de separação adicional oferece maior flexibilidade para ter uma configuração ideal de acordo com suas demandas específicas de processamento.
Como desbloquear todo o potencial da sua tecnologia de separação
Ser capaz de aproveitar completamente essa flexibilidade, no entanto, se resume a muito mais do que apenas a área de separação disponível. Aqui, você precisa considerar o design da máquina inteira.
O segredo é contar com um projeto de separadora totalmente fechado, com vedação hermética que impeça a entrada de ar durante o processamento. A tecnologia de separação hermética permite ajustar facilmente a velocidade do equipamento de acordo com suas necessidades sem correr o risco, por exemplo, de transbordamentos. Já nas máquinas semiabertas, esses ajustes exigem alterações manuais demoradas, incluindo a desconexão da tubulação e a abertura da máquina.
Para saber mais sobre como a separação hermética permite desbloquear todo o potencial do seu equipamento, explore os dois artigos abaixo.
