fakty i mity

ARTYKUŁ SPONSOROWANY
Centralny
System
Mycia
- fakty i mity
W tym artykule chcielibyśmy odnieść się
do często podnoszonego ostatnimi czasy
zagadnienia związanego z oszczędnościami
wynikającymi z ograniczenia zużycia mediów
w procesie mycia i dezynfekcji.
Temat ten wypływa najczęściej na etapie ofertowania klientom przeróżnych nowych, „super
oszczędnych” stacji myjących zwanych satelitami.
Mówi się o „wymianie dysz w lancach na bardziej
oszczędne”, o „zmianach w konstrukcji inżektora, które pozwalają na ograniczenie zużycia wody
i chemii” itp. Takiej „wiedzy” dostarczają nam
działania marketingowe dostawców wyposażenia
myjącego; my skupmy się jednak na kwestiach
technicznych.
Przypomnijmy czym jest w teorii Centralny
System Mycia. CSM jest to rozwiązanie pozwalające
na myciu ciśnieniowym oraz precyzyjnym dozowaniu detergentów w postaci piany lub oprysku
we wszystkich pomieszczeniach produkcyjnych.
Przeznaczony jest do wszystkich gałęzi przemysłu spożywczego. Znajduje szerokie zastosowanie
w przemyśle mięsnym, mleczarskim, przetwórstwie
owocowo-warzywnym itp. Podstawą do zbudowania
systemu mycia jest zaprojektowanie i zbudowanie
sieci wodnej oraz instalacji sprężonego powietrza
według zaleceń producenta systemu.
Sercem systemu jest jednostka centralna,
która ma za zadanie zwiększenie ciśnienia wody
w instalacji wodnej niezbędnej w procesie mycia.
Jednostka centralna dobierana jest wg indywidu-
36
Rzeźnik polski
149 / 2011 r.
alnych potrzeb klienta, w zależności od wielkości
zakładu oraz cyklu produkcyjnego może pracować
od 1 do 12 punktów pracy jednocześnie. Integralną
część jednostki centralnej stanowią stacjonarne lub
mobilne punkty mycia instalowane w pomieszczeniach produkcyjnych odpowiedzialne za precyzyjne
dozowanie detergentów - mycie pianowe, spłukiwanie i dezynfekcję.
Na wstępie poczynimy jedno założenie, aby
uniknąć wdawania się w wielomiesięczne polemiki
i oskarżenia o tendencyjność, mogące pojawić się
w przypadku otwartej dyskusji z przedstawicielami
dostawców konkurencyjnych produktów myjących
- w tym artykule nie odnosimy się do żadnego,
konkretnego produktu ani stanowiska reprezentowanego przez obecnych na naszym rynku dostawców sprzętu myjącego; piszemy o założeniach
generalnych, wspólnych dla wszystkich rozwiązań
wykorzystywanych w centralnych systemach mycia
z zastosowaniem układów inżektorowych, chcąc
pokazać mechanizm działania „półprawd” przekazywanych Klientom.
Do rzeczy
Rozpoczynając „analizę” kwestii zużycia
mediów, wypada w pierwszej kolejności zidenty-
fikować te media. W przypadku procesów mycia
/ dezynfekcji są nimi:

woda

preparaty chemiczne (jeśli można je potraktować jako „medium”)

sprężone powietrze

energia elektryczna
Należy też pamiętać w tym kontekście o często
pomijanym składniku kosztów, jakim jest nakład
pracy ludzkiej.
Przedstawiona przeze nas kolejność wyliczania
mediów jest celowa - nie odzwierciedla ona ich
faktycznego udziału w łącznych kosztach mycia,
lecz częstotliwość występowania w rozmowach
z Klientami.
Zacznijmy więc od wody
Powszechna jest opinia, że zużycie wody można ograniczyć poprzez bliżej nieokreślone modyfikacje układu inżektorowego oraz wymianę dyszy
w lancy spłukującej na mniejszą niż stosowana we
wcześniejszych modelach.
Pierwsza część powyższego twierdzenia jest
z gruntu fałszywa, gdyż woda pobierana w procesie
spłukiwania prowadzona jest obejściem układu in-
ARTYKUŁ SPONSOROWANY
żektorowego (tzw. „bypassem”), aby do minimum
zredukować straty ciśnienia w trakcie przepływu
przez satelitę. Konstrukcja inżektora nie ma więc
żadnego wpływu na zmniejszenie zużycia wody.
Czym innym jest wymiana dyszy. Zastosowanie
mniejszej dyszy z pewnością ogranicza chwilowe zużycie wody, czyli jej pobór w jednostce
czasu wyrażony w litrach/minutę lub metrach
sześciennych/godzinę. Nie musi to jednak oznaczać zmniejszenia całkowitego zużycia wody
w ramach procesu mycia, liczonego w metrach
sześciennych, które stanowi pozycję kosztową!
Oto przykład: w przypadku rozwiązania stosowanego przez naszą firmę, wymiana standardowej
dyszy spłukującej „1530” o wydatku wody ok.
30 l/min (dotyczy zastosowania w CSM, przy
ciśnieniu wody ok. 20 bar) na mniejszą („oszczędzającą wodę”) oznaczoną jako „1525” (wydatek
wody ok. 25 l/min przy założeniach jw.) uzyskujemy spadek chwilowego zużycia wody o ok. 5
litrów/minutę!
To bardzo dużo, jednak takie podejście do
zagadnienia mycia jest przykładem propagowania
„półprawd”, o których wspomnieliśmy wcześniej.
Drugą stroną medalu jest bowiem ryzyko wydłużenia czasu mycia, skutkiem czego całkowite
zużycie wody będzie takie samo jak przy użyciu
dyszy „1530”, a może nawet większe. Wydłużenie
czasu mycia będzie miało jeszcze jeden, niestety
rzadko uwzględniany przez handlowców skutek
- wzrost nakładu pracy ludzkiej, generujący dodatkowy wzrost kosztu mycia.
Użyliśmy wcześniej sformułowania „ryzyko
wydłużenia czasu mycia”, gdyż w praktyce czas
mycia pozostaje niezmienny i ograniczenie zużycia
wody odbywa się to kosztem jakości mycia. Skoro
można ograniczyć chwilowe zużycie wody do 25
l/min, to dlaczego nie pójść dalej i nie ograniczyć
go do 20 l/min, albo do 15 l/min? Dysponujemy
przecież całą paletą dysz spłukujących…
W tym momencie dochodzimy do istoty
problemu. Ilość wody wydostającej się z dyszy,
w powiązaniu z jej ciśnieniem, decyduje o energii
strumienia cieczy, która ma bezpośredni wpływ na
efektywność spłukiwania. Wzrost wartości któregokolwiek z parametrów (wydatku wody lub
ciśnienia) powoduje zwiększenie energii, a tym
samym wzrost efektywności; obniżenie ilości wody
lub ciśnienia skutkuje utratą energii, a tym samym
mniejszą efektywnością. W prosty sposób nasuwa
się więc rozwiązanie, polegające na ograniczeniu
chwilowego zużycia wody kosztem wzrostu jej
ciśnienia, co teoretycznie powinno pozwolić na
utrzymanie efektywności mycia, jednak doświadczenia z systemami wysokociśnieniowymi pokazują, że zbyt wysokie ciśnienie strumienia wody prowadzi do rozbryzgiwania zabrudzeń i do wtórnego
zanieczyszczania umytych wcześniej powierzchni
sąsiadujących, nie wspominając już o ryzyku uszkodzeń mechanicznych mytych powierzchni.
Czy oznacza to, że nie należy szukać rozwiązań pozwalających na ograniczenie zużycia wody?
Zdecydowanie nie! Jednak każdy przypadek należy rozpatrywać indywidualnie, analizując rodzaj
i wielkość zabrudzeń mytych powierzchni, biorąc
pod uwagę jeden z bardzo ważnych, a często pomijanych elementów - możliwość i jakość wstępnego
oczyszczenia powierzchni z „grubych” zanieczyszczeń przed przystąpieniem do spłukiwania. Nie
bez znaczenia jest też pochodzenie zanieczyszczeń
- inaczej wygląda sytuacja w przypadku wielu działów zakładu przetwórczego, gdzie bez większych
obaw o jakość procesu mycia możemy zdecydować
o zmianie wielkości dysz na mniejsze, a inaczej
w przypadku ubojni drobiu, gdzie na pewnych
etapach produkcji ograniczenie energii strumienia
wody może wręcz uniemożliwić poprawne zrealizowanie procesu mycia. W drugim przypadku
(ubojnia) pierwsze spłukiwanie (wstępne) wymaga
większej energii strumienia wody niż spłukiwanie
w drugim etapie, polegające na usuwaniu piany
po procesie mycia zasadniczego. Rozwiązaniem
faktycznie wpływającym na ograniczenie ilości
zużywanej wody w ujęciu całościowym mogłoby
okazać się zastosowanie dwóch osobnych lanc,
różniących się wielkością zainstalowanej dyszy,
a tym samym chwilowym wydatkiem wody.
Niezależnie od powyższego warto co jakiś
czas dokonać wymiany dysz na nowe, które nie
są wypracowane.
Wpływ konstrukcji układu inżektorowego na
ilość zużywanych preparatów myjących / dezynfekujących i wody to kolejny obszar będący przedmiotem licznych nadużyć w zakresie prezentowania
wspomnianych wcześniej „półprawd”.
Na początek musimy przyjąć jedno, ale bardzo ważne założenie - analizując wielkość zużycia
preparatu myjącego / dezynfekującego mamy do
czynienia ze sprawnym, poprawnie działającym
układem inżektorowym, zapewniającym nam możliwość uzyskiwania w sposób powtarzalny założonego wcześniej, stosownego do potrzeb stężenia
preparatu w generowanym roztworze. Pomijamy
kwestię zmiany lepkości preparatu w czasie wynikającą np. ze zmiany temperatury otoczenia,
czy kwestię utraty przez preparat przydatności
do użycia (niekontrolowane rozcieńczenie wodą,
krystalizacja itp.).
Przy powyższym założeniu jedynymi czynnikami mającymi wpływ na wartość zużycia dozowanego preparatu mają:

Stopień skoncentrowania preparatu.

Zadane stężenie preparatu w roztworze,
wynikające z jego skuteczności w konkretnym zastosowaniu.
Czym innym jest chwilowe zużycie preparatu
wyrażone np. w mililitrach/minutę. Ta wartość jest
ściśle związana z ilością wody przepływającej przez
układ inżektorowy, gdyż zużycie preparatu jest
wprost proporcjonalne do ilości zużytej wody.
Czy jednak wykorzystanie tej fragmentarycznej wiedzy upoważnia nas do stwierdzenia, że
ograniczenie wydatku wody poprzez zastosowanie
w inżektorze dysz o mniejszej średnicy prowadzi
do „ograniczenia zużycia chemii na zakładzie”?
Oto przykład:
Do pokrycia pianą powierzchni 200 metrów
kwadratowych potrzeba ok. 500 litrów piany.
Dla uproszczenia przyjmijmy, że do wytworzenia tej piany potrzeba ok. 50 litrów wody, 1000 mililitrów preparatu myjącego i ok. 450 litrów sprężonego powietrza. Załóżmy też, że wydatek chwilowy
dysz zainstalowanych wewnątrz inżektora wynosi
10 litrów wody/minutę, czyli proces wytworzenia
500 litrów piany zajmuje ok. 5 minut.
Co stanie się gdy wymieniając dysze w inżektorze na mniejsze ograniczymy chwilowe zużycie
wody do 8 l/min i ponownie uruchomimy inżektor
zachowując długość trwania procesu pianowania równą 5 minut? Odpowiedź jest prosta:
1. Chwilowe zużycie preparatu myjącego
spadnie z 200 ml/min do poziomu 160 ml/min,
czyli całkowite zużycie preparatu myjącego wyniesie 800 mililitrów
2. Chwilowe zużycie sprężonego powietrza
spadnie z 90 l/min do poziomu 72 l/min, czyli
całkowite zużycie sprężonego powietrza wyniesie
360 litrów.
Czy zanotowaliśmy oszczędność w zużyciu
mediów? Pod kątem zużycia chwilowego - tak, co
obrazują powyższe wyliczenia, jednak patrząc pod
kątem procesu mycia - nie, ponieważ w założonym
czasie 5 minut wytworzymy zaledwie 400 litrów
gotowej piany, która nie pozwala na skuteczne
pokrycie pianą założonej na wstępie powierzchni
200 metrów kwadratowych. Analogicznie powierzchnia zakładu wymagająca mycia jest stałą.
Ograniczenie wydajności urządzenia inżektorowego poprzez zmniejszenie ilości przepływającej wody
przełoży się więc na wydłużenie czasu potrzebnego
do zapianowania mytych powierzchni, co skutkować będzie wzrostem nakładu pracy ludzkiej
a raczej odbije się niekorzystnie na jakości czy efektywności procesu mycia gdyż nie możemy pozwolić
sobie na wydłużenie procesu mycia.
Dla zobrazowania udziału wody wykorzystywanej na etapie mycia pianowego w stosunku
do całkowitej ilości wody zużywanej w procesie
mycia i dezynfekcji przytoczymy krótką definicję
piany: „Piana jest to układ koloidalny składający
się z pęcherzyków gazu rozproszonych w cieczy.
Powstawaniu piany sprzyja obecność substancji powierzchniowo czynnych rozpuszczonych w cieczy,
np. detergentów. W skład piany myjącej (stężenie
chemii 2%) wchodzą: powietrze (90%), woda
(9,8%) i środek chemiczny (0,2%)”.
Rzeźnik polski
149 / 2011 r.
37
ARTYKUŁ SPONSOROWANY
Bez prowadzenia skomplikowanych obliczeń
wystarczy zestawić wszystkie powyższe dane dotyczące zużycia chwilowego wody na etapie mycia
pianowego z rzeczywistymi czasami trwania poszczególnych faz procesu mycia zakładu by zrozumieć, że problem zużycia wody w marginalnym
stopniu dotyczy procesu pianowania.
Kwestia zużycia sprężonego powietrza po
części została omówiona powyżej, przy okazji
analizy zużycia preparatów myjących. Problemy
pojawiające się na zakładach częściej dotyczą jakości powietrza dostarczanego do punktów mycia
(wysokie zawilgocenie, zaolejenie powietrza) lub
jego parametrów (dostępne ciśnienie).
Ostatnim, jednak w naszej ocenie jednym
z najważniejszych gdyż systematycznie zwiększającym swój udział elementem składowym kosztów
mycia jest zużycie energii elektrycznej. Temat jest
bardzo szeroki, stąd skupimy się w naszym artykule jedynie na zasygnalizowaniu najważniejszych
aspektów związanych z eksploatacją jednostki pompowej, stanowiącej „serce” centralnego systemu
mycia.
Najważniejszym jest właściwy dobór wielkości
jednostki pompowej do rzeczywistych potrzeb instalacji myjącej. Dotyczy to zarówno generowanego
ciśnienia, jak i wydatku pompy. Na tym etapie
skupmy się na wydatku, wyrażanym w metrach
sześciennych / godzinę.
Dobór pompy powinien uwzględniać zarówno
maksymalny projektowany wydatek instalacji, wynikający z ilości pracujących równolegle punktów
mycia, ale również wydatek minimalny, mogący
występować przez dłuższy okres czasu. Dla zobrazowania problemu załączam charakterystyki
pracy pompy.
Charakterystyka nr 1 obrazuje pracę typowej jednostki pompowej na bazie pompy CR536 współpracującej z czterema uruchomionymi
równolegle punktami mycia, każdy o wydajności
1,5 m3/h.
Charakterystyka nr 2 obrazuje pracę tej samej
jednostki pompowej współpracującej z zaledwie
jednym punktem mycia o wydajności 1,5 m3/h.
Pragniemy zwrócić uwagę na wartość P1,
oznaczającą wartość mocy elektrycznej pobieranej przez pompę z sieci. W drugim przypadku
pompa zużywa niemal połowę mocy potrzebnej
czterem pracującym równolegle punktom mycia,
zapewniając jednak przepływ zaledwie na poziomie
25%. Zestawienie to doskonale obrazuje straty
energii generowane przez pompę pracującą w stanie niepełnego obciążenia - energia elektryczna
przemieniana w energię wody bezproduktywnie
zużywana jest na pokonywanie oporów tłoczenia, w tym przypadku w znacznej mierze oporów
wewnętrznych pompy. Nadmienić tu należy, że
w dłuższej perspektywie czasowej praca pompy
w takich warunkach, szczególnie jeśli pompowana
38
Rzeźnik polski
149 / 2011 r.
rys. 1. charakterystyka 1.
rys. 2. charakterystyka 2.
rys. 3. charakterystyka 1.1.
rys. 4. charakterystyka 1.2.
woda nie jest wodą zimną, przyczynia się do jej
przyspieszonego zużycia.
Jak można zoptymalizować zużycie energii
w opisanym powyżej przypadku? Rozwiązaniem
jest zastosowanie wyposażenie pompy w przemiennik częstotliwości (zwany potocznie
„falownikiem”).
Wpływ falownika na zużycie energii przez
pompę CR5-36 w warunkach identycznych jak
opisane powyżej, obrazują charakterystyki nr 1.1
i 1.2. Porównanie wartości P1 pokazuje oszczędność zużycia energii spowodowaną zastosowaniem
przemiennika.
Stosowanie przemienników częstotliwości
pozwala również na uzyskanie dodatkowych, bardzo istotnych korzyści w zakresie funkcjonowania
instalacji elektrycznej i hydraulicznej:

ograniczenie wartości prądu rozruchowego do wartości nie przekraczających
prądu znamionowego silnika,


częściowa lub całkowita eliminacja uderzeń hydraulicznych występujących w instalacji w momencie startu i zatrzymania
pompy,
ustabilizowanie ciśnienia w instalacji
na zadanym poziomie, niezależnie od
ilości pracujących równolegle punktów
mycia.
CID LINES POLSKA
ul. Świerkowa 20,
Niepruszewo, 64-320 Buk
tel. +48 61 896 81 90,
fax +48 61 896 81 93
[email protected], www.cidlines.pl