1. Postavljanje zadatka

Javio nam se farmer koji uzgaja lavandu i destilira je u eterično ulje lavande na vlastitom uređaju.

U vrhuncu sezone berbe:

      • količina sirovine je vrlo velika, a razdoblje berbe je kratko;
      • u uobičajeno vrijeme, izvan vrhunca sezone, ulje je dobre kvalitete i s uobičajenim postotkom iskorištenja gotovog proizvoda;
      • međutim, u danima kada je potrebno ubrati povećanu količinu lavande, uređaj se više ne može nositi s opterećenjem.
      • Kako bi ubrzao preradu, poljoprivrednik nešto skraćuje vrijeme destilacije, ali kao kompenzaciju blago povećava dotok pare.

To dovodi do povećanja kapaciteta prerade sirovine, ali uz popratne neželjene učinke:

      • prinos ulja po kubičnom metru lavande se nešto smanjuje;
      • Prema opažanjima u radu, gornji slojevi sirovine ne otpuštaju u potpunosti ulje – nakon pražnjenja ostataka sirovine stječe se dojam da „unutra još uvijek ima ulja“;
      • istodobno donji slojevi djeluju prekomjerno obrađeno, što miris ulja čini nešto težim i manje svježim.

Zahtjev farmera glasio je:

„Može li se nešto promijeniti u tehnologiji kako bi se tijekom sezone mogla preraditi veća ukupna količina lavande, bez smanjenja prinosa ulja i njegove kvalitete, te bez kupnje novog, većeg uređaja?“

 

2. Tehnologija

Pri analizi cjelokupnog procesnog lanca „punjenje → destilacija → pražnjenje“ uočena su dva ključna problema.

      1. Značajan dio vremena trošio se ne na samu destilaciju, nego na pomoćne operacije.
        Nakon svakog ciklusa destilacije operater je morao:
        • otvoriti vrući destilacijski kotao;
        • ručno iz njega isprazniti vruću, vlažnu lavandu;
        • isprati uređaj i ponovno napuniti svježom lavandom;
        • zatvoriti uređaj i pokrenuti sljedeći ciklus destilacije.

Te operacije zauzimale su više od polovice radnog vremena, tijekom kojeg je uređaj u praksi stajao i nije obavljao destilaciju.

      1. Način raspodjele topline unutar kolone nije bio jasan, stoga je bilo potrebno identificirati moguće zone lokalnog pregrijavanja i nedovoljnog zagrijavanja te, izjednačavanjem temperaturnog profila, povećati stupanj iskorištenja ulja iz ukupnog volumena sirovine.

 

3. Predložena tehnička rješenja

3.1. Zamjenjive kasete za brzo pražnjenje

Prvi dio rada bio je usmjeren na to da se ne ubrzava normalan tijek same destilacije primjenom strožeg režima, nego da se skrati suvišno vrijeme na operacije oko nje.
Predložen je kasetni sustav za pražnjenje iskorištene lavande:

      1. Unutar kocke se spušta zavareni okvir od inox trake:
        •  po dnu je raspoređeno osam krakova koji se sastaju u sredini;
        • od ruba dna svaki se krak diže prema gore uz stijenku (nešto poput osam slova „L“);
        • na gornjim krajevima tih „L“ izvedene su ušice za hvatanje.
      2. Ta metalna kaseta umeće se u prazan destilator, a zatim se u nju odozgo puni i nabija lavanda, kao i kod uobičajenog punjenja.
      3. Gornji rub kasete smješten je nešto ispod ruba kocke i ne ometa zatvaranje poklopca.

Kako se promijenilo pražnjenje:

      1. na kraju destilacije farmer otvara poklopac kocke;
      2. odozgo dovodi jednostavan podizni mehanizam (ručnu dizalicu (talj) ili manju kransku dizalicu) s „paukom“ od čeličnih užadi;
      3. kuke se zakače za ušice na vertikalnim stupovima kasete i jednim podizanjem izvlači se cijela kaseta zajedno s iskorištenom lavandom;
      4. kaseta s lavandom spušta se u tovarni sanduk manjeg traktora i odvodi na polje;
      5. u ispražnjenu kocku odmah se spušta sljedeća, unaprijed pripremljena prazna kaseta i puni se lavandom.

Rezultati:

      • višestruko smo skratili najdulju i najsloženiju tehnološku operaciju – pražnjenje vruće, iskorištene lavande iz destilatora;
      • zahvaljujući tome uređaj znatno manje miruje tijekom faze pražnjenja;
      • farmer može preraditi veću količinu lavande po sezoni, bez promjene režima destilacije.

 

3.2. Izjednačavanje zagrijavanja i režima dovoda pare

Drugi dio rada bio je usmjeren na to da se:

      • utvrdi postoje li unutar destilatora lokalne zone pregrijavanja ili nedovoljnog zagrijavanja;
      • postigne ujednačen stupanj izdvajanja ulja iz svih slojeva utisnute lavande.

Za to je:

      1. u kocku dodan jednostavan servisni priključak kroz koji su u unutrašnjost kocke uvedeni vodiči privremeno ugrađenih temperaturnih sondi;
      2. pri punjenju lavande sonde su raspoređene na dvije visinske razine (u srednjoj i gornjoj zoni sloja). Dodatno je jedna sonda postavljena u donjoj zoni, a jedna na izlazu pare;
      3.  Tijekom destilacije izmjereno je kako se u stvarnim uvjetima zagrijavaju slojevi lavande pri tipskom punjenju sirovine i pri različitim režimima dovoda pare.

 

Utvrđeno je sljedeće:

      • na onoj strani na kojoj je operator punio i nabijao lavandu, temperatura po visini raste sporije nego na suprotnoj strani, pa je kao posljedica toga izdvajanje ulja iz gornjih slojeva nedovoljno;
      • s nasuprotne strane uočava se pregrijavanje, pri čemu se iz lavande dodatno izdvajaju „teški frakcijski repovi“ koji pogoršavaju miris ulja.

Upravo su zbog toga nastajali sljedeći učinci:

      • nedovoljno izdvajanje ulja iz gornjih slojeva pri ubrzanom režimu rada;
      • dojam „pregrijanog“ donjeg dijela sloja i nestabilna kvaliteta proizvoda od šarže do šarže.

 

Mi smo korigirali način slaganja i zbijanja lavande.
Farmer i njegov pomoćnik razumjeli su da lavandu treba rasporediti ravnomjerno po cijeloj površini destilatora i tome su težili.
Međutim, u praksi je pomoćnik uvijek punio i nabijao lavandu s jedne strane kocke – na strani gdje je imao radnu platformu i lak pristup. Trudio se rasporediti sirovinu ravnomjerno, ali je u stvarnim uvjetima jače nabijao sa svoje strane, pa je na strani radne platforme sloj lavande bio gušći nego nasuprot.
Na temelju rezultata ispitivanja zajedno s pomoćnikom smo razradili potrebu da se kocki pri punjenju prilazi s različitih strana kako bi se gustoća sloja lavande rasporedila po cijelom presjeku.
Ponovljene destilacije s temperaturnim sondama pokazale su da su temperaturni profili sa svih strana kocke postali gotovo jednaki.

 

Mi smo odabrali blagi i učinkovit režim zagrijavanja.
Na temelju istih mjerenja odredili smo pri kojoj razini dovoda pare i koliko vremena treba trajati:

      • faza prethodnog zagrijavanja lavande
      • faza destilacije.

Te tehničke podatke preveli smo u jednostavno pravilo:

      • kod tipskog punjenja prvih N minuta držati ograničen dovod pare (umjereno zagrijavanje), dok se srednja i gornja zona sloja ne zagriju do potrebne temperature;
      • nakon toga prijeći u osnovni režim, bez pokušaja „uštedjeti vrijeme“ agresivnijom obradom parom.

Komplet temperaturnih sondi ostao je kod farmera kao dijagnostički alat:

      • može ih ponovno koristiti na početku sezone za provjeru rada kocke;
      • pri promjeni radnika koji pune kocku;
      • ako se ponovno počne mijenjati prinos ili kvaliteta ulja.

U svakodnevnom radu farmer više ne ugrađuje temperaturne sonde, već se oslanja na uhodano vrijeme i snagu grijanja pri standardnom punjenju.

 

4. Ishod za farmu

Nakon uvođenja ove dvije promjene:

      1. Učinkovitost postrojenja porasla je zato što:
        • aparat manje miruje između ciklusa destilacije;
        • fizički težak i „vruć” istovar više nije usko grlo procesa.
      2. Stupanj izdvajanja ulja iz lavande povećao se čak i u odnosu na njegov početni blagi režim, a ne samo u odnosu na forsirani:
        • slaganje lavande postalo je ravnomjernije;
        • zagrijavanje po visini sloja postalo je ujednačenije;
        • gornji slojevi više ne ostaju sustavno nedovoljno ispražnjeni po ulju.
      3. Kvaliteta ulja i ponovljivost procesa postale su stabilnije
        •  praktički su nestale serije u kojima je ulje imalo lošiju kvalitetu zato što je ovaj put trebalo jače gurati parom;
        •  kod stalnih kupaca poraslo je povjerenje u stabilnost kvalitete ulja.

Ključna točka: zadatak „stići preraditi više lavande” uspjeli smo riješiti ne pojačavanjem režima i „istiskivanjem do kraja”, nego zahvaljujući:

      • izbacivanju suvišne, teške faze iz proizvodnog ciklusa;
      • pažljivom podešavanju načina na koji se sloj lavande zagrijava unutar postojećeg kotla.

 

5. Naš pristup i cijena usluge

Na farmi je bilo vrlo lijepo, a posao farmera je bio vrlo težak, pa je cijena projekta iznosila samo 1000€.
Svjesno držimo cijenu ovakvih inženjerskih usluga za manja gospodarstva na minimalnoj razini: farmeri koji rade u proizvodnji zajedno s obitelji jednostavno nemaju resurse za plaćanje velikih inženjerskih projekata.
Važno nam je da manja gospodarstva mogu raditi tehnološki i održivo, čak i ako si ne mogu priuštiti „tvorničke” budžete.
Djelomično zato ovaj primjer opisujemo tako detaljno: računamo na to da će i drugi farmeri moći preuzeti ove ideje i unaprijediti svoju opremu samostalno.