بهینه سازی انجماد انفجاری در تولید مواد غذایی

بهینه سازی انجماد انفجاری

در سال ۲۰۱۸، چین ۱۲.۶ میلیارد پوند گوشت گاو منجمد وارد کرد که تقریباً همه آن، قبل از ورود، پردازش، بسته‌بندی، روی پالت‌ها بارگیری و سپس در سلول‌های انفجاری منجمد شده بود. این فرآیند انجماد دسته‌ای، که به موجب آن از ۳۰ تا ۲۰۰ پالت در یک اتاق غول‌پیکر بارگذاری می‌شوند و برای انجماد رها می‌شوند، یکی از کم کارآمدترین روش‌ها برای حذف گرما است و در عین حال فرآیند انجماد استاندارد برای اکثر عملیات تولید مواد غذایی در سطح صنعتی است.

انجماد انفجار دسته ای نیاز به بهینه سازی دقیق تجهیزات، برق و هزینه های نیروی کار دارد. متأسفانه، هر یک از این ورودی‌ها به دلیل یک نقطه درد بحرانی به طور ناکارآمد استفاده می‌شوند. فرآیند انجماد انفجاری زمان را تلف می‌کند. در واقع، ناتوانی در تسریع چرخه های انجماد انفجار برای پاسخگویی به تقاضای رو به رشد، منبع عظیمی از ناامیدی برای متخصصان عملیاتی است که وظیفه بهبود توان عملیاتی را دارند.

این اپراتورها می‌دانند که در طول ۳۰ درصد اول چرخه انجماد، گرمای زیادی برای حذف از پالت‌ها وجود دارد که موتورخانه‌های تأسیسات نمی‌توانند دمای مکش نقطه تنظیم را حفظ کنند. این روند را کند می کند. متأسفانه، آنها همچنین می دانند که نصب ظرفیت تبرید که قرار است ۳۰ درصد از سال استفاده شود، صرفاً برای برآورده کردن آن حداکثر نیاز، منطقی نیست.

همه طرف‌ها خواهان توان تولید بیشتر هستند، اما این تمایل از نظر اقتصادی دور از دسترس است و موانع زیرساختی اساسی در این راه وجود دارد.

چرا محدودیت های ظرفیت باعث کاهش سرعت تاسیسات انجماد انفجار می شود؟

استفاده ضعیف: در اوایل چرخه انجماد انفجاری، کمپرسورها سرعت فرآیند را محدود می کنند زیرا گرمای زیادی از محصول خارج می شود که نمی توانند فشار مکش را حفظ کنند. در پایان چرخه، فرآیند توسط رسانش از طریق محصول پالت شده محدود می شود، بنابراین ظرفیت کمپرسور کمتر مورد استفاده قرار می گیرد.

اقتصاد ضعیف: در انجماد دسته ای، نصب ظرفیت کمپرسور کافی برای پاسخگویی به بارهای گرمایی اوج منجر به استفاده سالانه ضعیف از دارایی می شود زیرا آن کمپرسور تقویت کننده اضافی و دمای پایین فقط ۳۰ درصد از سال استفاده می شود. و مگر اینکه شرکت ها درایوهای سرعت متغیر گران قیمت را خریداری کنند، سیستم فشرده سازی بخار برای عملکرد بار جزئی از جریمه کارایی و تعمیر و نگهداری رنج می برد. علاوه بر این، اواپراتورهای سلول انفجاری به دلیل هزینه کمتر از اندازه هستند، بنابراین در عوض از قدرت فن اضافی برای افزایش سرعت هوا روی کویل ها استفاده می شود و هزینه سرمایه ای را به هزینه عملیاتی تغییر می دهد. ایده آل نیست.

درک ضعیف: این تصور غلط وجود دارد که جریان هوا، فاصله و بسته بندی کلید تسریع زمان یخ زدگی هستند. درست است که اگر این پارامترها بهبود یابند، گرمای بیشتری از محصول حذف می شود، اما این تنها گلوگاه انتقال حرارت را به سیستم تبرید منتقل می کند. پالت ها مقداری گرما دارند که باید از سلول انفجار حذف شود. این امر به دمای هوای پایین نیاز دارد که به دمای مکش پایین نیاز دارد که به نوبه خود نیاز به ظرفیت کافی کمپرسور دارد. جریان هوا، فاصله گذاری و بسته بندی به تنهایی کل فرآیند حذف گرما را حل نمی کند.

سه راه برای کاهش محدودیت های ظرفیت، از نظر فنی، با فشرده سازی بخار.

توقف انجماد دسته ای: انجماد مداوم و بسته بندی را پس از آن شروع کنید. بارهای حرارتی مرتبط با فریزرهای پیوسته به مراتب سازگارتر و قابل کنترل تر هستند. گفته می شود، در حالی که از نظر ترمودینامیکی کاربردی تر است، تنش های مکانیکی و پیامدهای یخ زدایی مرتبط با فریزرهای تونلی و مارپیچی وجود دارد.

از صفر شروع کنید: برای طراحی صحیح سلول های انفجاری پول خرج کنید. تیم‌های هوشمندی وجود دارند که بر روی مدل‌های پیچیده CFD جریان هوا کار می‌کنند تا مکان‌های قرارگیری پالت و اواپراتور را بررسی کنند. یک سناریوی غیر ایده آل این است که دیوارهای اطراف یک فن را با مقداری قدرت فن اضافی بکوبید و فرض کنید زمان یخ زدگی حل می شود. این فقط یک مشکل ثانویه را برطرف می کند و نمی تواند استفاده از ظرفیت کمپرسور را برطرف کند.

استقرار ظرفیت اضافی: نصب یک کمپرسور تقویت کننده فشار کم، ظرفیت فشار بالا مورد نیاز و ظرفیت کندانسور مربوطه در واقع با برآوردن بار حرارتی اوج، زمان انجماد را تسریع می کند. با این حال، آیا این فرآیند از طریق یک فرآیند مخارج سرمایه ای انجام می شود؟

چرا فشرده سازی بخار نمی تواند مسائل مربوط به انجماد انفجاری را از نظر اقتصادی حل کند؟
افزودن ظرفیت برای بهبود زمان انجماد انفجار به ندرت از نظر اقتصادی انتخاب بهینه است و بنابراین اکثر فرآیندهای مخارج سرمایه ای را با شکست مواجه می کند، به ویژه برای ارائه دهندگان خدمات انجماد انفجاری شخص ثالث که مشتریان آنها به ندرت قراردادهای بلندمدت برای تغذیه پالت های ورودی پیوسته امضا می کنند.

کمپرسورها: با فرض وجود فضای موتورخانه، یک سازمان می تواند تمام زیرساخت های اضافه شده را نصب کند تا اطمینان حاصل شود که دمای انجماد انفجار همیشه در -۴۰ درجه فارنهایت باقی می ماند. متأسفانه، این ظرفیت ممکن است تنها ۳۰ درصد از سال برای پاسخگویی به حداکثر بارهای گرمایی مورد استفاده قرار گیرد. بازپرداخت آن استفاده جذاب نخواهد بود. علاوه بر این، کل هزینه افزایش ظرفیت فشرده سازی باید در نظر گرفته شود. این شامل نه تنها یک کمپرسور تقویت کننده، بلکه افزودن هرگونه نیاز به فشرده سازی فشار بالا است.

کندانسورها و لوله‌کشی: هنگامی که ظرفیت کمپرسور حل شد، تأسیسات باید اطمینان حاصل کند که کندانسورها به اندازه کافی هستند، تمام زیرساخت‌ها مجدداً لوله‌گذاری شده‌اند و هزینه تمام زمان‌های خاموشی مربوطه محاسبه می‌شود.

اواپراتورها: اگر اواپراتورهای سلول انفجاری سطح یا سرعت هوا کافی نداشته باشند، ظرفیت موتورخانه و کندانسور کافی مفید نخواهد بود.

چرا هر پالت انجماد انفجاری تأسیسات باید ظرفیت IcePoint را برای تسریع انجماد، فوراً در نظر بگیرد.
IcePoint یک روش جدید برای تسریع انجماد انفجاری با فراهم کردن یک انفجار خنک کننده در ابتدای فرآیند انجماد انفجاری، زمانی که بیشتر مورد نیاز است، ارائه می دهد.

چابک است: توانایی افزایش یک سیستم ۲۸ TR تا ۱۴۰ TR با ظرفیت -۴۰ درجه فارنهایت به این معنی است که IcePoint می‌تواند فوراً ظرفیتی را برای مدیریت هر قله بار گرمایی فراهم کند. IcePoint به طور خودکار ظرفیت اضافی را ذخیره می کند تا در زمانی که بیشتر به آن نیاز است، آن را به فرآیند تزریق کند. این بدان معنی است که فشار مکش با دمای پایین همیشه به دست خواهد آمد .

مورد استفاده قرار می گیرد: با نوسانات ورودی پالت، IcePoint به صورت عملیاتی تنظیم می شود. از IcePoint به‌عنوان تقویت‌کننده در دوره‌های اوج ورودی یا به‌عنوان ظرفیت پایه در هنگام کاهش ورودی‌ها استفاده کنید.

بسته بندی شده است: از خرابی و هزینه یک بازسازی کامل موتورخانه جلوگیری کنید. اسکیدهای IcePoint را در خارج از تأسیسات نصب کنید و به A) یک مبدل حرارتی صفحه ای با چسب انتشار در موتورخانه یا ب) یک نگهدارنده هوای آب نمک روی سقف لوله کنید.

این یک افزایش دهنده درآمد است: COP بالاتری نسبت به سیستم های آمونیاکی ۲ مرحله ای دارد، از ناکارآمدی بار جزئی رنج نمی برد و هزینه های تقاضا در روزهای گرم تابستان را می توان کاهش داد و در عین حال رطوبت را نیز کنترل کرد. اما مهم‌تر از همه، مشتریان زمان‌های چرخه انفجار را با اجتناب از افزایش دمای هوای سلول انفجاری کاهش می‌دهند، که منجر به منجمد شدن پالت‌های اضافی سالانه می‌شود که درآمد خط بالایی را افزایش می‌دهد.

بهینه سازی انجماد انفجاری به ظرفیت تبرید چابک نیاز دارد.

واردات گوشت گاو چینی برای تأکید بر الف) بزرگی انجماد انفجاری که در سطح جهانی رخ می دهد و ب) اهمیتی که در اقتصاد تجارت جهانی غذا بازی می کند برجسته شده است. با این حال، چه گوشت گاو، مرغ، گوشت خوک، غذاهای دریایی، میوه یا سایر محصولات غذایی آن، زمان زیادی که برای فریز کردن محصول مصرف می‌کند، همچنان یک مبارزه گسترده در صنعت است. مثلا:

صرف نظر از محصول پالت شده، فشار مکش همچنان از ۰ psig به ۲۵ psig در طول ۳۰ درصد اول سیکل انفجار افزایش می یابد، حتی اگر کمپرسورهای موتورخانه کاملاً بارگذاری شوند.
در حالی که پالت ها در گوشه ای از سلول انفجاری به دلیل دریافت ۴۰ درصد جریان هوا کمتر، منتظر یخ زدن هستند، کمپرسورها در حالت بیکار یا نیمه بارگذاری کار می کنند.
و پروژه‌های مقاوم‌سازی برای متعادل کردن جریان هوای سلول‌های انفجاری موجود، همراه با افزودن کمپرسورهای جدید، همگی در تلاش برای کاهش زمان چرخه و فریز کردن محصولات بیشتر، پیشنهاد خواهند شد.

متأسفانه، همه این پروژه ها رد خواهند شد زیرا بازپرداخت بیش از ۵ سال امکان پذیر نیست.

در نهایت، تنها راه برای از بین بردن محدودیت زمانی، از نظر اقتصادی، تامین مقدار دقیق تبرید مورد نیاز در زمان مورد نیاز است. ظرفیت IcePoint این منبع را فراهم می‌کند و به انفجار آن پالت‌های گوشت گاو در ۱۰ درصد زمان کمتر کمک می‌کند. افزایش ۱۰ درصدی حاصله در توان عملیاتی سالیانه یک افزایش غیر ضروری در سودآوری با بازپرداخت برتر ۲ ساله یا کمتر است.

این مقاله چقدر برای شما مفید بود؟
[کل: ۰ میانگین: ۰]

اشتراک گذاری در

دیدگاهتان را بنویسید

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

پنج + هجده =

خدمات اکستراکول