Ta instalacja suszenia rozpyłowego w Arla Foods to współczesny przykład zastosowania suszarki rozpyłowej GEA MSD.
W poszukiwaniu lepszej metody suszenia
Suszenie rozpyłowe to zasadniczo metoda przekształcania płynnego koncentratu w proszek. Suszarka rozpyla ciecz na drobne kropelki. Następnie gorące powietrze usuwa wilgoć z cząstek przemieszczających się przez komorę suszenia.
W latach 70. XX wieku powszechnie stosowano suszenie dwustopniowe: po suszeniu w komorze następowało dosuszanie w oddzielnym złożu fluidalnym — urządzeniu znajdującym się poza komorą, w którym ciepłe powietrze przepływa przez proszek ku górze, utrzymując cząstki w zawieszeniu i usuwając kolejne porcje wilgoci.
Jednak w przypadku niektórych produktów ujawniała się słabość tej metody. Zwłaszcza podczas produkcji preparatów do żywienia niemowląt, składników mlecznych i odżywczych produktów w proszku wilgotne cząstki mogły przywierać do ścian komory, tworzyć osady i wymuszać częstsze przestoje produkcyjne na czyszczenie.
W tym samym czasie w Stanach Zjednoczonych pojawiła się nowa technologia. Umożliwiała przetwarzanie produktów, które przy użyciu dotychczasowych technologii suszenia rozpyłowego były trudne lub wręcz niemożliwe do przetworzenia, a jednocześnie pozwalała uzyskiwać proszki o lepszej rozpuszczalności i sypkości. Ówczesne raporty wskazywały, że technologia ta stanowi poważne zagrożenie konkurencyjne.
Duńska firma A/S NIRO ATOMIZER, która wówczas była światowym liderem w dziedzinie suszenia rozpyłowego, a dziś należy do GEA, dostrzegła w tym wyzwaniu szansę. Zamiast bronić dotychczasowej technologii, NIRO postanowiło dostosować suszenie rozpyłowe do bardziej wymagających produktów.
„Wprowadzenie produktu do suszarki rozpyłowej nie jest trudne” — mówi Martin Skanderby, globalny kierownik ds. integracji projektów w obszarze produktów mlecznych w proszku w GEA. „Sztuka polega na tym, by wydobyć go z powrotem z suszarki z zachowaniem odpowiednich właściwości”.
Pomysł udokumentowany przez inżynierów NIRO w 1976 roku dał początek wielostopniowej suszarce MSD.
Rozwiązanie MSD
Inżynierowie NIRO zmienili miejsce, w którym odbywało się suszenie. Zintegrowali złoże fluidalne z komorą oraz dodali kolejny etap suszenia fluidalnego, aby większa część procesu suszenia mogła przebiegać poza strefą rozpylania. Jednocześnie zmienili schemat przepływu powietrza. Ta wielostopniowa zasada działania umożliwiła przetwarzanie bardziej wymagających produktów, a zarazem poprawiła właściwości uzyskiwanego proszku.
W zastosowaniach takich jak produkcja mleka w proszku instant i preparatów do żywienia niemowląt technologia ta pozwalała uzyskiwać proszki, które łatwiej mieszały się z cieczą i w niej rozpuszczały. Podstawowa idea jest prosta. MSD nie zastępuje suszenia rozpyłowego. Zmienia rozłożenie suszenia na poszczególne etapy procesu, pozwalając skuteczniej uzyskiwać produkt o wymaganych właściwościach.
Ta wczesna ilustracja suszarki rozpyłowej NIRO przedstawia podstawową zasadę działania urządzenia. Ciecz jest rozpylana wewnątrz komory, gdzie szybko ulega wysuszeniu.
Od pomysłu do przemysłu
Przekształcenie koncepcji w rozwiązanie nadające się do zastosowania przemysłowego wymagało czasu. W 1982 roku francuska mleczarnia Isigny Sainte-Mère kupiła pierwszą suszarkę NIRO MSD — sześć lat po udokumentowaniu pomysłu przez NIRO.
W miarę uruchamiania kolejnych instalacji i potwierdzania możliwości suszenia wielostopniowego tempo wdrażania tej technologii zaczęło rosnąć pod koniec lat 80. XX wieku. Inżynierowie wyszli poza rozwiązanie pierwotnego problemu procesowego i zaczęli wykazywać wartość tej koncepcji w coraz szerszym zakresie zastosowań.
Przejmując NIRO A/S, GEA zyskała również technologię suszenia rozpyłowego oraz wiedzę i doświadczenie stojące za jej opracowaniem. Rozwój MSD był kontynuowany w oparciu o pierwotną zasadę działania, z wykorzystaniem wiedzy inżynieryjnej i doświadczeń z zastosowań zdobywanych przez kolejne pokolenia specjalistów.
Znaczenie suszenia wielostopniowego stawało się coraz bardziej widoczne, gdy konkurenci zaczęli opracowywać suszarki oparte na tej samej zasadzie. To, co początkowo było odpowiedzią NIRO ATOMIZER na zagrożenie ze strony konkurencji, stawało się uznaną metodą wielostopniowego suszenia rozpyłowego i podstawą dalszego rozwoju technologii przez GEA.
Idea, która nie przestała się rozwijać
Inżynier z początkowego okresu rozwoju MSD nadal rozpoznałby geometrię współczesnej komory suszenia i zrozumiał zasadę jej działania. Jednak urządzenia wykorzystujące tę znaną mu koncepcję świadczyłyby o nieustannym rozwoju.
Jednym z przykładów jest rozprowadzanie powietrza. Udoskonalenia w rozprowadzaniu powietrza, czyli sposobie doprowadzania gorącego powietrza do suszarki, pomogły ograniczyć powstawanie osadów, a tym samym zwiększyć wydajność. Wraz ze zmianą wymagań produkcyjnych rozwijały się również rozwiązania w zakresie higieny pracy instalacji, automatyzacji i sterowania procesem. Nowoczesne systemy umożliwiają pracę przez całą dobę, siedem dni w tygodniu, a postępy w aglomeracji i granulacji, czyli procesach tworzenia większych, bardziej porowatych cząstek proszku, zapewniają kolejne możliwości kształtowania jego właściwości.
Narzędzia cyfrowe, takie jak GEA OptiPartner, wspomagają dziś ciągłą optymalizację procesów, wykorzystując dane procesowe w czasie rzeczywistym, aby pomagać w utrzymaniu optymalnych warunków produkcji. Dzisiejsze narzędzia byłyby niewyobrażalne dla inżynierów z 1976 roku, ale ich cel byłby im dobrze znany: zrozumieć proces i wykorzystać tę wiedzę do poprawy jego wydajności.
Suszenie rozpyłowe wymaga znacznych ilości energii, dlatego efektywność energetyczna ma znaczenie przez cały okres eksploatacji instalacji. W odpowiednich zastosowaniach MSD może pracować przy niższych temperaturach wylotowych, co oznacza, że większa część suszenia odbywa się w złożach fluidalnych, a nie w samej komorze suszenia. Odzysk ciepła i optymalizacja procesu w szerszym zakresie zapewniają dodatkowe możliwości. GEA AddCool rozwija to podejście, wykorzystując technologię wysokotemperaturowych pomp ciepła do odzysku i ponownego wykorzystania ciepła odpadowego, co pomaga ograniczyć zużycie energii oraz zależność od paliw kopalnych.
50 lat MSD
1976
NIRO dokumentuje pierwotną koncepcję MSD.
1982
Pierwsza suszarka NIRO MSD zostaje sprzedana mleczarni Isigny Sainte-Mère we Francji.
Koniec lat 80. XX wieku
Tempo wdrażania technologii rośnie, gdy suszenie wielostopniowe sprawdza się w praktyce produkcyjnej.
Początek XXI wieku
Udoskonalenia w rozprowadzaniu powietrza dodatkowo ograniczają powstawanie osadów i zwiększają wydajność.
Dziś
Pierwotna zasada działania jest nadal rozwijana dzięki postępom w zakresie higieny, produkcji ciągłej, automatyzacji, aglomeracji i cyfrowej optymalizacji procesów.
Pięćdziesiąt lat zdobywania doświadczeń
Doświadczenia z eksploatacji instalacji w dużej mierze kształtowały rozwój MSD. Każda instalacja ma własne ograniczenia, a usunięcie jednego wąskiego gardła może ujawnić kolejne. Te wyzwania wskazują inżynierom GEA, które elementy procesu wymagają udoskonalenia.
Wymiana wiedzy odbywa się w obu kierunkach. GEA wnosi doświadczenie zdobyte przy pracy z różnymi produktami, zastosowaniami i instalacjami, a klienci szczegółowo znają działanie własnych zakładów. Połączenie tych perspektyw może ujawnić możliwości ograniczenia powstawania osadów, wydłużenia okresów produkcji lub usprawnienia sterowania.
Zgromadzone doświadczenie pozwala również ocenić, kiedy nie należy rekomendować MSD. Różne produkty, wymagane wydajności i warunki eksploatacji mogą wymagać innej technologii, a czasem wystarczy prostsze rozwiązanie.
Dziś doświadczenie to wykracza już poza samą suszarkę. Dzięki połączeniu wiedzy specjalistycznej w zakresie procesów i mediów firma GEA może zoptymalizować suszarkę jako część kompletnej linii produkcyjnej. Chodzi tu zarówno o wybór i wdrażanie odpowiedniej technologii, jak i o jej stały rozwój.
W pierwszych latach istnienia MSD członkowie zespołu rysowali plany odręcznie.
Kolejne pokolenia inżynierów
Ciągłość historii MSD ma wymiar zarówno ludzki, jak i techniczny. Niektórzy członkowie obecnego zespołu GEA rozpoczynali karierę u boku inżynierów, którzy opracowali pierwszą wersję MSD. Pamiętają ludzi, którzy głęboko wierzyli w swoje dzieło i ciężko pracowali, by przekonać innych, że pomysł był słuszny.
Ich przekonanie okazało się uzasadnione. Podejście, które promowali, zadomowiło się w produkcji przemysłowej i znajdowało kolejne zastosowania jeszcze długo po zakończeniu ich początkowych prac.
Pierwsza suszarka MSD wyznacza początek tej historii, a nie jej koniec. Od 1976 roku narzędzia zmieniły się diametralnie, ale podejście pozostaje to samo: zrozumieć problem, wykorzystać wiedzę inżynieryjną i nieustannie doskonalić rozwiązania.
