O ar comprimido é amplamente utilizado em fábricas de alimentos e bebidas para equipamentos pneumáticos, máquinas de embalagem, sistemas de transporte, linhas de envase, controles de processo e outros serviços de produção. No entanto, o ar comprimido também pode transportar vapor de água, condensado líquido, óleo e partículas sólidas.
Se esses contaminantes não forem controlados adequadamente, podem contribuir para corrosão, funcionamento não confiável dos equipamentos pneumáticos, problemas de embalagem e outras questões relacionadas à qualidade do processo.
Por esse motivo, selecionar o secador de ar adequado para sistemas de ar comprimido na indústria de alimentos é uma parte importante do projeto de um sistema confiável de tratamento de ar. A questão principal não é simplesmente: “Qual é o melhor secador de ar?”. A pergunta correta é: Qual ponto de orvalho sob pressão e qual qualidade geral do ar comprimido são exigidos pela aplicação específica de processamento de alimentos?
A Lingyu fornece secadores refrigerados, secadores regenerativos por adsorção, secadores combinados e equipamentos de filtragem de precisão para purificação de ar comprimido.
Para informações específicas do setor, consulte a aplicação de ar comprimido para alimentos e bebidas da Lingyu.
O que é um secador de ar para a indústria de alimentos?
Neste artigo, um secador de ar para produção de alimentos significa um secador de ar comprimido instalado no sistema de ar da fábrica.
Sua principal função é reduzir a umidade do ar comprimido antes que o ar chegue aos equipamentos ou processos a jusante.
Isso deve ser diferenciado dos equipamentos destinados a secar superfícies de produtos alimentícios, garrafas, latas ou embalagens. Facas de ar, sopradores para secagem de superfícies, secadores de alimentos aquecidos e equipamentos de desidratação de produtos desempenham funções diferentes das dos secadores de ar comprimido.
Manter essas categorias de equipamentos separadas é importante ao especificar um sistema industrial de tratamento de ar comprimido.
Por que o controle da umidade é importante no ar comprimido de uma fábrica de alimentos
O ar ambiente contém naturalmente vapor de água.
Durante a compressão, a quantidade de água contida por metro cúbico aumenta. À medida que o ar comprimido esfria, o excesso de umidade pode se condensar em água líquida.
A umidade não controlada pode contribuir para corrosão das tubulações, redução da qualidade do processo ou do produto, problemas nos sistemas de controle e congelamento em condições adequadas de baixa temperatura.
Um secador corretamente selecionado reduz essa carga de umidade antes que o ar comprimido chegue às partes sensíveis da fábrica.
No entanto, a umidade é apenas uma parte da qualidade do ar comprimido.
O óleo e as partículas sólidas também precisam ser considerados separadamente. A secagem, a remoção de óleo e a filtragem de partículas devem, portanto, ser tratadas como etapas coordenadas, mas distintas, da purificação do ar comprimido.
Um secador de ar para a indústria de alimentos produz “ar de grau alimentício”?
Não, por si só.
Um secador de ar comprimido controla principalmente a umidade. Ele não deve ser automaticamente descrito como capaz de produzir ar higiênico, estéril, isento de óleo ou “de grau alimentício” simplesmente por estar instalado em uma fábrica de alimentos.
Dependendo da aplicação, o sistema completo de tratamento também pode exigir remoção adequada de óleo, filtragem de partículas, gerenciamento de condensado e outros controles específicos do processo.
A especificação exata da qualidade do ar depende de como o ar comprimido é utilizado e de sua interação direta, indireta ou inexistente com o produto ou com o processo de embalagem.
Por isso, o conjunto completo de tratamento de ar comprimido deve ser projetado de acordo com o requisito real no ponto de uso.
Principais tipos de secadores de ar comprimido para fábricas de alimentos e bebidas
Para o portfólio de produtos da Lingyu, as opções mais relevantes são secadores de ar refrigerados, secadores de ar por adsorção ou dessecantes e secadores combinados de refrigeração mais adsorção.
A secagem por membrana de ar comprimido é uma tecnologia separada, mas não deve ser apresentada como uma categoria de produtos de secadores de ar comprimido da Lingyu sem um produto correspondente documentado.
Secadores de ar refrigerados
Um secador refrigerado resfria o ar comprimido até que o vapor de água se condense.
O processo geral é:
Pré-resfriamento → resfriamento por refrigeração → condensação → separação gás-líquido → drenagem → reaquecimento
As séries de secadores refrigerados AH e WH da Lingyu são especificadas para um ponto de orvalho sob pressão de 2–10°C em suas condições operacionais.
Para muitas aplicações gerais de ar de fábrica em instalações de alimentos e bebidas, esse nível de controle de umidade pode ser suficiente.
As aplicações típicas podem incluir equipamentos pneumáticos, máquinas de embalagem, atuadores e outros serviços nos quais o processo não exige um ponto de orvalho sob pressão abaixo de zero.
Instalações sem sistema de água de resfriamento podem considerar a linha de secadores refrigerados a ar, enquanto fábricas com infraestrutura adequada de água de resfriamento podem avaliar a linha de secadores refrigerados a água.
Quando um secador refrigerado é uma boa escolha?
Um secador refrigerado pode ser apropriado quando o PDP necessário é aproximadamente 2–10°C, quando as tubulações de ar comprimido e o ponto de uso não estarão expostos a condições que exijam um ponto de orvalho significativamente mais baixo e quando o processo não exigir uma remoção mais profunda da umidade.
Uma importante vantagem prática é que a secagem por refrigeração proporciona uma remoção eficaz da umidade em massa sem os requisitos de ar de regeneração de um secador convencional por adsorção.
Secadores de ar por adsorção
Um secador por dessecante ou adsorção é mais adequado quando o processo requer ar comprimido significativamente mais seco.
Em vez de condensar a umidade por meio de refrigeração, o ar comprimido passa por um leito de material adsorvente que captura o vapor de água residual.
O secador HH regenerativo sem aquecimento convencional da Lingyu, por exemplo, é especificado para ponto de orvalho sob pressão ≤−40°C, utiliza alumina ativada mais peneira molecular de alto desempenho e apresenta consumo médio de ar de purga de 8–14%.
Para operações de processamento de alimentos nas quais um ponto de orvalho sob pressão baixo seja realmente necessário, a linha de secadores dessecantes sem aquecimento oferece uma opção tecnológica disponível.
Toda fábrica de alimentos precisa de um secador a −40°C?
Não.
Escolher PDP de −40°C simplesmente porque parece mais limpo ou seguro pode resultar em custos desnecessários de equipamento e energia.
Um secador refrigerado pode atender plenamente a uma aplicação, enquanto outra parte da mesma fábrica pode exigir secagem por adsorção.
O PDP correto deve ser definido pela especificação real do processo.
Secadores por adsorção aquecidos e de baixa purga
Fábricas de alimentos e bebidas com maior vazão de ar ou longas horas de operação anual também podem precisar considerar o custo operacional do ar de purga.
A secagem convencional por adsorção sem aquecimento utiliza parte do ar comprimido já seco para regeneração.
A Lingyu também oferece tecnologias de regeneração com aquecimento externo, aquecimento por soprador e outras tecnologias de regeneração com menor consumo de purga. Esses sistemas podem reduzir a perda de ar comprimido utilizada na regeneração, embora possam acrescentar aquecedores, sopradores, requisitos de resfriamento e controles mais complexos.
A comparação econômica correta deve, portanto, considerar tanto a energia associada ao ar de purga quanto a energia elétrica auxiliar.
Não existe uma única tecnologia de adsorção que seja automaticamente a mais econômica para todas as fábricas de alimentos.
Secadores combinados de refrigeração e adsorção
Quando é necessário ar comprimido muito seco, mas a carga de umidade na entrada é elevada, um secador combinado pode ser outra opção.
O processo de secagem combinado da Lingyu utiliza primeiro a refrigeração para reduzir o ar comprimido a aproximadamente 2–10°C PDP.
Grande parte da umidade de entrada e uma parte da carga de óleo são condensadas e separadas. O ar parcialmente seco passa então por um filtro de remoção de óleo antes de entrar no estágio de adsorção para uma secagem mais profunda.
O estágio de refrigeração reduz a carga de umidade que chega ao secador por adsorção, o que pode reduzir o consumo de ar de regeneração e prolongar a vida útil do dessecante.
Para aplicações que exigem tanto remoção de umidade em massa quanto um PDP final baixo, a secagem combinada por refrigeração e adsorção pode, portanto, ser considerada.
Secador refrigerado vs. secador por adsorção para processamento de alimentos
A diferença mais importante é o ponto de orvalho sob pressão necessário.
| Fator | Secador Refrigerado | Secador por Adsorção |
|---|---|---|
| Método de secagem | Resfriamento e condensação | Adsorção |
| Referência de PDP da Lingyu | 2–10°C | Depende da série; faixas de −20°C e −40°C disponíveis |
| Ar de purga | Nenhum para regeneração | Depende do tipo de regeneração |
| Complexidade do sistema | Geralmente menor | Geralmente maior |
| Mais adequado para | Controle geral da umidade | Aplicações com baixo ponto de orvalho |
| Principal questão de seleção | Temperatura e carga de refrigeração | PDP, perda de purga, energia de regeneração |
Para uma comparação mais completa das tecnologias, consulte o guia da Lingyu sobre secador de ar refrigerado vs. secador de ar por adsorção.
Por que a filtragem é importante junto com a secagem
Ar seco e ar limpo não são a mesma coisa.
Um secador trata principalmente da umidade. A filtragem de ar comprimido trata aerossóis de óleo e partículas de acordo com o grau de filtragem selecionado e a configuração do sistema.
O portfólio de filtros de precisão da série D da Lingyu inclui configurações AO, AA, AX e de carvão ativado para diferentes funções de filtragem, incluindo pré-filtragem, remoção de óleo e partículas, remoção de óleo de alta eficiência e filtragem de remoção de óleo com carvão ativado.
Quando uma aplicação exige controle adicional de óleo ou partículas, um filtro de precisão para ar comprimido deve ser considerado como parte do sistema geral de tratamento, em vez de esperar que o secador execute todas as funções de purificação.
Aplicações típicas de ar comprimido em fábricas de alimentos e bebidas
O ar comprimido pode ser utilizado em máquinas de embalagem, cilindros e atuadores pneumáticos, sistemas de transporte, equipamentos de envase, acionamento de válvulas e sistemas de controle de processo.
O nível necessário de secagem e filtragem varia conforme o ponto de uso.
Equipamentos de embalagem
As linhas de embalagem utilizam frequentemente ar comprimido para atuadores, cilindros, válvulas e automação.
A umidade no sistema pneumático pode contribuir para corrosão ou para o funcionamento não confiável dos componentes.
Se o equipamento de embalagem exigir apenas a secura convencional do ar de fábrica, a secagem por refrigeração pode ser suficiente. Processos mais sensíveis devem ser avaliados de acordo com sua especificação real de PDP.
Transporte pneumático
O ar comprimido também pode estar envolvido no transporte de pós ou outros ingredientes.
Quando o ar comprimido interage mais diretamente com o manuseio de materiais, as especificações de umidade, óleo e partículas tornam-se especialmente importantes.
Por isso, um secador, isoladamente, não deve ser automaticamente tratado como a solução completa de qualidade do ar comprimido.
Equipamentos de envase e processamento
Válvulas e atuadores pneumáticos utilizados próximos a equipamentos de envase e produção podem se beneficiar de níveis controlados de umidade, pois o condensado líquido pode interferir na operação pneumática confiável.
A seleção do secador deve ser baseada no PDP necessário e no padrão de tratamento exigido para esse uso específico do ar.
Ar de serviço da fábrica
Uma grande fábrica de alimentos pode ter uma quantidade significativa de ar de serviço geral que nunca entra em contato direto com os alimentos.
Essas cargas podem não exigir a mesma especificação de tratamento de ar que os pontos de uso sensíveis ao processo.
Segmentar o sistema de ar comprimido de acordo com os requisitos reais de qualidade pode, portanto, evitar o tratamento desnecessário de cada metro cúbico de ar de acordo com a especificação mais exigente.
Secagem de ar comprimido vs. secagem da superfície de garrafas e latas
Um secador industrial de ar comprimido remove vapor de água do ar comprimido.
Uma faca de ar ou um soprador para secagem de superfícies remove água líquida da superfície de um objeto ou produto alimentício.
Eles resolvem problemas diferentes.
Se uma linha de envase precisa de ar comprimido seco para controle pneumático e também necessita de uma faca de ar para remover água das garrafas antes da rotulagem, esses são dois sistemas distintos.
A secagem de garrafas, secagem de latas, secagem de frutas e vegetais e secagem com faca de ar não devem, portanto, ser tratadas como funções de um secador de ar comprimido.
Um secador de ar comprimido aumenta a vida útil dos alimentos?
Um secador de ar comprimido não deve ser tratado como um sistema geral de extensão da vida útil dos alimentos.
A relação entre a umidade do ar comprimido e a vida útil depende de o ar comprimido interagir com o produto, com o ambiente de embalagem, com as condições do processo e com muitas outras variáveis.
Um secador pode ajudar a fornecer a condição de umidade exigida por um processo especificado. Isso é diferente de afirmar que a instalação de um secador de ar comprimido aumenta diretamente a vida útil dos alimentos.
O mesmo se aplica às alegações sobre prevenção do crescimento microbiano. Esses resultados dependem do sistema mais amplo de processamento de alimentos e higiene.
Considerações sobre HACCP, ISO 22000 e FDA
O tratamento de ar comprimido deve ser projetado de acordo com os requisitos aplicáveis de qualidade, higiene, regulamentação e processo do fabricante de alimentos.
O uso de um determinado secador não estabelece, por si só, conformidade com HACCP, ISO 22000, requisitos da FDA ou outro sistema de qualidade alimentar.
A conformidade depende da instalação completa, da documentação, dos procedimentos operacionais e da especificação de qualidade do ar exigida, e não apenas do secador.
Os secadores da Lingyu são “de grau alimentício” ou higiênicos por padrão?
Uma designação genérica de “secador de grau alimentício” não deve ser aplicada automaticamente a todos os secadores de ar comprimido utilizados em uma fábrica de alimentos.
Configurações específicas de equipamentos podem incluir tratamento anticorrosivo ou materiais adequados para determinadas aplicações alimentícias ou farmacêuticas, mas essas características não devem ser generalizadas para todos os secadores refrigerados, por adsorção, com soprador ou HOC.
Quando a construção dos materiais ou a certificação forem importantes, os materiais exigidos, o padrão de tratamento e as condições de qualidade do ar devem ser especificados durante a seleção do equipamento e confirmados para o modelo e projeto específicos.
Principais fatores ao escolher um secador de ar para uma fábrica de alimentos
O “melhor” secador deve ser selecionado com base nos requisitos operacionais reais, e não apenas no nome do setor.
Os fatores importantes incluem ponto de orvalho sob pressão necessário, vazão máxima de ar comprimido, pressão de entrada, temperatura de entrada, temperatura ambiente, limites de óleo e partículas, interação direta ou indireta com o processo, estágios de filtragem necessários, perda de carga permitida, consumo de ar de purga, consumo de energia, horas anuais de operação, capacidade de manutenção e requisitos aplicáveis de qualidade e higiene da instalação.
Uma fábrica de alimentos pode, portanto, utilizar diferentes níveis de tratamento de ar dentro da mesma instalação.
O ponto de orvalho sob pressão deve orientar a primeira decisão
Uma pergunta inicial útil para a seleção é:
A aplicação precisa de aproximadamente 2–10°C PDP ou de um ar significativamente mais seco, como −20°C ou −40°C?
Se 2–10°C forem suficientes, a secagem por refrigeração costuma ser o ponto de partida lógico.
Se o processo realmente exigir um PDP mais baixo, a secagem por adsorção deve ser considerada.
Se for necessário um PDP final baixo juntamente com uma elevada carga de umidade na entrada, um secador combinado de refrigeração mais adsorção pode ser apropriado.
Essa abordagem é mais útil do que simplesmente chamar uma tecnologia de “melhor secador de ar para a indústria de alimentos”.
Energia e custo do ciclo de vida
O preço de compra do secador não deve ser o único fator econômico.
Para secadores refrigerados, o consumo de eletricidade e a perda de carga são importantes.
Para secadores por adsorção, o cálculo pode incluir adicionalmente a perda de ar de purga, a potência dos aquecedores, a potência dos sopradores, os requisitos de resfriamento e a manutenção do dessecante.
Portanto, o secador mais econômico é aquele que atende à especificação de qualidade do ar necessária com um custo de ciclo de vida adequado, e não necessariamente a máquina com o menor ponto de orvalho.
Requisitos de manutenção
Os secadores de ar comprimido de uma fábrica de alimentos exigem a mesma disciplina básica de manutenção técnica que os secadores utilizados em outros sistemas industriais.
Para unidades refrigeradas, isso inclui trocadores de calor, separadores de condensado, drenos automáticos, sistemas de refrigeração e controles.
Para secadores por adsorção, a manutenção pode incluir a condição do dessecante, válvulas, filtros, sistemas de purga, aquecedores ou sopradores, silenciadores e monitoramento do ponto de orvalho, dependendo da configuração.
Os filtros de precisão também devem ser mantidos de acordo com a pressão diferencial, a condição de contaminação e as recomendações de serviço aplicáveis.
Um tratamento confiável depende da manutenção de todo o sistema em condições adequadas de operação.
Conclusão
O melhor secador de ar para sistemas de ar comprimido na indústria de alimentos não é determinado simplesmente pela escolha da tecnologia mais seca possível.
Para ar de serviço geral e muitas aplicações pneumáticas, um secador refrigerado que forneça aproximadamente 2–10°C PDP pode ser suficiente.
Para aplicações sensíveis à umidade que exigem pontos de orvalho significativamente mais baixos, um secador regenerativo por dessecante pode proporcionar uma secagem mais profunda. A série HH sem aquecimento da Lingyu, por exemplo, é especificada para ≤−40°C PDP, com alumina ativada mais peneira molecular de alto desempenho e 8–14% de consumo médio de ar de purga.
Quando um ponto de orvalho final baixo e uma elevada carga de umidade ocorrem simultaneamente, a secagem combinada por refrigeração e adsorção pode reduzir a carga de umidade aplicada ao estágio de adsorção.
O mais importante é que a secagem, a remoção de óleo e a filtragem de partículas sejam tratadas como partes separadas, porém coordenadas, da purificação do ar comprimido.
O sistema correto de ar comprimido para alimentos e bebidas deve, portanto, ser selecionado com base no PDP necessário, vazão de ar, temperatura, limites de contaminação, requisitos no ponto de uso, perda de carga, consumo de energia, filtragem e custo do ciclo de vida, em vez de depender de uma designação genérica de “secador de grau alimentício”.
