I dag upplever mejerier ökad press att höja avkastningen och samtidigt förbättra produktkvaliteten och optimera effektiviteten i sina processer. I viss mån har processteknikerna utvecklats för att hjälpa dem att tillgodose de här kraven. Men i synnerhet när det gäller kapacitet har en viss utrustning blivit en begränsande faktor på processlinjen: separatorn.
Den traditionella lösningen på utmaningen har varit att konstruera processlinjer med flera separatorer. Men det här är naturligtvis en lösning med uppenbara nackdelar: allt från galopperande kapitalutgifter och större utrymmesbehov i en begränsad fabrik till att öka energi- och vattenförbrukningen, vilket ökar både driftkostnaderna och belastningen på miljön. Till följd av detta är behovet större än någonsin att tillgodose högre kapacitetsbehov med en enda separator.
Vad är det som begränsar kapaciteten vid separering?
Flera faktorer avgör den maximala möjliga kapaciteten i en viss separator, men en viktig aspekt är den totala tillgängliga separeringsytan inuti kulan. För att förstå detta bättre kan det underlätta att tänka på de allra första mejeriseparatorerna, som tillverkades på 1880-talet. På de här enkla maskinerna skapade en roterande kula en centrifugalkraft som separerade grädde från skummjölk. Separeringsytan var dock begränsad till ytan i själva kulan, vilket innebar att det bara gick att producera små batcher i taget.
Förändringen kom i samband med att skivstapeln uppfanns tio år senare. Varje konformad metallskiva skapar ytterligare separeringsyta inuti kulan. Fler skivor innebär större separeringsyta. Som resultat möjliggjorde skivstaplarna högre kapaciteter, vilket i slutändan skulle leda till övergången till kontinuerlig beredning i mejerier. Det här är förklaringen till att skivstapeltekniken fortfarande utgör hjärtat i mejeriseparering, över hundra år senare.
Skivstapeln är helt central för separeringsytan inuti kulan. Fler skivor innebär större separeringsyta.
Historiskt sett innebar en större skivstapel att man också behövde utöka storleken på själva separatorn. Men det finns en gräns för hur stor en enda utrustning kan bli. Förutom de utrymmesproblem som en större uppställningsyta skapar är också större och tyngre maskiner dyrare att producera och installera. Det krävs mer ström för att driva dem i samma hastighet som mindre modeller, och det går åt mer vatten och kemikalier för att rengöra dem. Med andra ord är vi tillbaka på ruta ett, och utmaningarna är ungefär desamma om vi utformar en linje med fler separatorer.
Ställa rätt frågor
För att tillgodose ökade krav på kapacitet och produktkvalitet är utmaningen därför att utöka den totala separeringsytan, men utan att själva separatorn blir större. I princip behöver vi göra separatorns insida större än utsidan. Vid en första anblick låter det som fysiskt omöjligt.
Eller är det verkligen det? På Tetra Pak har vi tagit oss an problemet på ett annat sätt, genom att i stället fråga oss själva: ”Hur kan vi lägga till fler skivor i en skivstapel utan att utöka utrustningens uppställningsyta eller göra betydande förändringar i storleken på separatorkulan?” För att besvara den här frågan behöver vi ta hänsyn till två viktiga faktorer. Den allra viktigaste är hur mycket utrymme som krävs mellan skivorna i stapeln, och en andra sak att tänka på är formen på separatorkulan.
För att tillgodose ökade krav på kapacitet och produktkvalitet behöver vi i princip göra separatorns insida större än utsidan.
Avståndet mellan skivor
För att skapa en smidig och effektiv separeringsprocess för mejerier är det viktigt att avståndet mellan alla skivor i skivstapeln är exakt lika stort. Traditionellt har detta åstadkommits genom att svetsa fast metalldistanser på skivorna. Distanserna har varit ett tillförlitligt och effektivt sätt att skapa enhetliga avstånd mellan skivorna, och den grundläggande designprincipen har varit densamma i över hundra år.
Avståndet är med andra ord avgörande för att separatorn ska fungera, men skapar också ett kapacitetsproblem. Ju större avståndet är mellan skivorna, desto färre skivor får plats i stapeln – vilket minskar den potentiella separeringsytan. Genom åren har man visserligen gjort vissa mindre förbättringar för att lösa problemet, men svetsmetoden begränsar av naturliga skäl möjligheterna att utöka antalet skivor.
Lösningen är att ta bort de svetsade distanserna helt och hållet. Genom att i stället använda en design i ett stycke, där distanserna mikropräglas direkt på skivan, går det att minimera avståndet mellan skivorna och samtidigt bibehålla ett jämnt avstånd. Detta, tillsammans med möjligheten att tillverka tunnare skivor, innebär mer plats för skivor utan att utrustningen behöver göras större.
Skivavståndet är med andra ord avgörande för att separatorn ska fungera, men skapar också ett kapacitetsproblem. Ju större avstånd, desto färre skivor får plats i stapeln.
Kuldesign
Formen på separatorkulan är en annan del av konstruktionen som inte har förändrat särskilt mycket genom åren. Konventionellt brukar kulans huv tillverkas med 15° vinkel. Det kan tyckas som en obetydlig detalj, men den här vinkeln kan faktiskt minska det tillgängliga utrymmet i kulan och därmed ytterligare begränsa antalet skivor som får plats i stapeln. Genom att modifiera huven så att den får 13° vinkel i stället går det att skapa mer plats för en större separeringsyta – utan att ändra storleken på själva utrustningen i någon större utsträckning.
Genom att modifiera kulans huv går det att skapa mer plats för en större separeringsyta – utan att ändra uppställningsytan för själva utrustningen.
I tillämpningar med krav på hög produktkvalitet, exempelvis mjölkpulverproduktion, kan fler skivor leda till betydligt bättre renskumning med samma kapacitet. Det går också att anpassa separatorns hastighet utifrån prestanda- och kapacitetsbehoven. Du kan till exempel köra den långsammare för att minimera energiförbrukningen och därmed sänka nyttjandekostnader per liter såld produkt.
Med andra ord handlar kapacitet om mer än bara kapacitet. Med en större separeringsyta får du ökad flexibilitet att skapa en optimal konfiguration utifrån dina specifika processkrav. Du kan antingen producera mer än tidigare med samma separeringsprestanda – eller höja effektiviteten och köra med samma kapacitet. Det innebär att du enklare kan producera flera produkter på en enda processlinje, genom att bara anpassa separatorn så mycket som behövs för att uppnå de processegenskaper som krävs.
Med en större separeringsyta får du ökad flexibilitet att skapa en optimal konfiguration utifrån dina specifika processkrav.
Frigör den fulla potentialen för din separeringsteknik
Förmågan att kunna utnyttja den flexibiliteten fullt ut handlar dock om betydligt mer än enbart tillgänglig separeringsyta. Här behöver du ta hänsyn till hela maskinkonstruktionen.
Det viktiga är att du har en fullständigt tät separatordesign med hermetiska tätningar, som förhindrar att luft tränger in under beredningen. Med tillgång till hermetisk separeringsteknik kan du enkelt anpassa hastigheten på utrustningen efter aktuella behov, utan att riskera exempelvis överflöde. Med halvöppna maskiner, å andra sidan, kräver den här sortens ändringar tidskrävande, manuella justeringar då man bland annat måste koppla från rör och öppna maskinen.
Om du vill lära dig mer om hur hermetisk separering ger dig möjlighet att frigöra den fulla potentialen för din utrustning, läs de två artiklarna nedan.
