1. Postavljanje zadatka

Javio nam se pogon koji ima proizvodnu liniju za preradu i punjenje mliječnih proizvoda (mlijeko, jogurt). Linija se pere u CIP sustavu alkalnim sredstvom na bazi NaOH, uz dodatak tenzida.

Tehnolog iz pogona opisao je problem: kod CIP pranja se u nekim spremnicima ponekad stvori toliko debeli sloj pjene da se uključi zaštita od prelijevanja i CIP ciklus stane u alarmu. Pjena se ne javlja svaki put i ne uvijek u istim spremnicima – jedan dan se isti spremnik opere normalno, a drugi dan ode u alarm zbog pjene.

Rekao je i da su već isprobali nekoliko alkalnih sredstava za pranje, uključujući i „niskopjenaste“ varijante različitih dobavljača, ali broj neplaniranih zaustavljanja se bitno nije smanjio.

Zadatak je zato bio formuliran ovako: od dostupnih alkalnih sredstava odabrati ono koje se najbolje uklapa u njihov proces i liniju, te mu dodati učinkovit aditiv koji će još više smanjiti pjenjenje u CIP‑u.

 

2. Rad na projektu

Na početku smo ovaj posao uzeli kao klasičnu dijagnostiku problema s pjenom. Pretpostavili smo da će se glavni dio posla svesti na odabir optimalnog sastava alkalnog sredstva za pranje (tenzidi, lužina, dodaci) i, po potrebi, prehrambenog sredstva za uklanjanje pjene.

Ali tijekom analize uhvatio nas je jedan važan tehnološki detalj: ista otopina za pranje, koja se istovremeno dovodi u dva različita spremnika, u jednom je izazivala alarm zbog pjenjenja, dok se u drugom ponašala sasvim normalno.

To je značilo da problem vrlo vjerojatno nije samo u „krivoj kemiji“. Zato smo odlučili proći cijeli tehnološki lanac i redom provjeriti sve točke u sustavu gdje se pjena fizički može stvarati.

 

Hipoteza 1. Uvlačenje zraka na glavnoj CIP pumpi

Prvi „osumnjičeni“ bila je glavna tlačna pumpa CIP sustava. Ako pumpa povuče zrak, u kuglastu prskalicu ne ide samo otopina, nego i osjetna količina zraka, pa na izlazu dobijemo jako pjenastu smjesu.

Da provjerimo tu varijantu, pitali smo tehnologa na tom pogonu ima li situacija kada se istovremeno peru dva spremnika, a alarm zbog pjene iskoči samo na jednom.

Odgovor je bio: „Da, tako je često. Jedan se spremnik u tom trenutku napjeni i ‘padne’ na automatiku, a drugi se opere normalno.“

Iz toga smo zaključili da je ozbiljno uvlačenje zraka na glavnoj pumpi malo vjerojatno: da se pumpa redovito uvlačila zrak, pjena bi se pojavljivala u oba spremnika koje u tom trenutku napaja. Tu hipotezu smo smatrali provjerenom i maknuli je sa stola.

 

Hipoteza 2. Utjecaj položaja miješalice

Sljedeći „osumnjičeni“ bila je miješalica. Razmotrili smo varijantu u kojoj visokobrzinski mlazovi iz kuglaste CIP mlaznice udaraju u rubove lopatica ili druge dijelove miješalice. U određenom položaju rotora mlazovi se mogu razbijati o oštre bridove, jako se usitnjavati, povlačiti dodatni zrak i stvarati lokalne zone intenzivnog pjenjenja.

Tada je moguće da kod „nepovoljnog“ položaja u kojem je miješalica zaustavljena mlazovi otopine za pranje stalno pogađaju baš problematični dio lopatice i rade pjenu, a u drugom položaju – ne.

Da tu varijantu provjerimo bez kompliciranih mjerenja, predložili smo osoblju jednostavan pokus: ako u spremniku krene nagli rast pjene, treba napraviti kratak start–stop miješalice, da se rotor malo okrene, i pogledati hoće li se ponašanje pjene promijeniti. Po potrebi, ovu radnju ponoviti još nekoliko puta.

Test je pokazao da promjena položaja miješalice ne dovodi do vidljivog smanjenja pjene. Zabilježili smo da se ova hipoteza ne potvrđuje i prešli na sljedeći mogući izvor pjenjenja u sustavu.

 

Hipoteza 3. Pjenjenje pri udaru mlazova o površinu otopine

U spremnicima su bile ugrađene CIP kuglaste prskalice s gotovo sfernom raspodjelom otvora: mlazovi su pod različitim kutovima tukli prema gore, u sve strane i prema dolje, tako da operu poklopac, cilindrične stijenke i konusno dno. Među njima su bili i mlazovi usmjereni pod blagim kutom „gotovo prema dolje“. Jedino čega tamo nije bilo bili su otvori orijentirani točno okomito prema dolje.

Postavili smo sljedeću hipotezu. Ako se potrošena lužnata otopina iz nekog razloga ne odvodi dovoljno brzo iz spremnika, zbog stalnog dotoka razina se polako podiže.

Tada:

      • povećava se površina zrcala tekućine u donjem konusnom dijelu spremnika;
      • mlazovi koji su pri normalnoj razini tukli po stijenci ili po konusu počinju udarati direktno u površinu podignute otopine;
      • pri udaru visokobrzinskih mlazova u zrcalo tekućine nastaje intenzivno lokalno pjenjenje.

Da provjerimo ovu hipotezu, ponovno smo se obratili tehnologu u pogonu i zamolili ga da u trenutku jakog pjenjenja pogleda stvarnu razinu otopine u problematičnom spremniku, po dostupnim oznakama / pokaznom staklu.

Rezultati su potvrdili našu verziju: pokazalo se da je u izvanrednim situacijama spremnik napunjen otprilike do polovice volumena otopinom za pranje, a iznad te razine stoji masivan sloj pjene. Istovremeno, značajan dio mlazova iz kuglaste prskalice zaista pogađa ne stijenu nego direktno zrcalo tekućine i intenzivno je pjeni.

 

3. Rezultati dijagnostike

Na kraju smo utvrdili da upravo usporen odljev iz spremnika tijekom pranja podiže razinu otopine, zatim mlazovi počinju tući direktno u tekućinu i jako je pjeniti, i to je ono što u konačnici daje alarmni sloj pjene.

Pretpostavljamo da se razina u spremnicima diže zato što se u linijama odvoda CIP otopine povremeno poveća hidraulički otpor (npr. zbog djelomičnog začepljenja košarica‑filtera na pojedinim granama odvoda ili drugih lokalnih suženja), pa se gravitacijski otjecaj uspori. To dovodi do rasta razine otopine u konkretno pranom spremniku i stvara uvjete za jako pjenjenje pri udaru mlazova za pranje o površinu tekućine.

Dijagnostika je također pokazala da u toj situaciji glavni problem nije sama pjena, nego to što CIP sustav zapravo loše odrađuje posao: donji dijelovi spremnika ne peru se kako treba, jer zbog podignute razine tekućine uopće ne dolaze u zonu djelovanja mlazova za pranje.

 

4. Itogi

Pokazali smo da problem zapravo leži u hidrodinamici povratnih linija CIP otopine, a ne u samom sredstvu za pranje. Daljnju analizu uzroka povišene razine (konfiguracija pumpi, paralelni krugovi, filteri na povratu itd.) pogon je nastavio sa svojom servisnom službom za CIP opremu – sada im je bilo jasno što točno trebaju tražiti i provjeravati.

Ovaj primjer dobro pokazuje da se daleko ne rješava svaki naizgled ‘kemijski’ problem u CIP pranju kemijom.

Cijena ovog projekta bila je 2 700€.