_
B&P ENGINEERING GROUP
pl en de
INNOWACYJNE REAKTORY UV

INNOWACYJNE REAKTORY UV

Linia reaktorów UV serii XVC wykorzystywana jest do sterylizacji promieniami UV soków, koncentratów owocowych oraz wody w różnych zakresach wydajności.


Przedstawiamy nowoczesne podejście do sterylizacji, brak wpływu temperatury na właściwości organoleptyczne soków, a jednocześnie zachowanie naturalnego smaku i aromatu oraz wartości odżywczych. Brak obróbki termicznej i działania wysokiej temperatury powoduje, że produkt zachowuje naturalne sole mineralne i witaminy.

System sterylizacji UV serii XVC to najlepszy sposób, aby poradzić sobie z powyższymi wyzwaniami w przemyśle spożywczym. Technologia sterylizacji UV wykorzystuje naświetlenie promieniami UV-C jako sposób unieszkodliwiania 99,99% wszystkich szkodliwych patogenów.
Zasada działania oraz budowa serii XVC jest odmienna od tradycyjnych rozwiązań stosowanych w przemyśle spożywczym na rynku krajowym oraz zagranicznym.

Na innowacyjną konstrukcję reaktora spółka B&P Engineering posiada patent nr.: 229310, nadany przez: Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej.  

Seria XVC łączy w sobie promienniki UV-C o zwiększonej oszczędności energii elektrycznej, wysokiej sprawności oraz innowacyjną i przemyślaną konstrukcję, która optymalizuje kierunek przepływu strumienia cieczy. Nad prawidłowością procesu sterylizacji UV czuwa dedykowany układ automatyki ze specjalistycznym oprogramowaniem sterownika PLC wraz z nadzorującymi proces czujnikami.

 

Unieszkodliwienie bakterii, wirusów, grzybów, form przetrwalnikowych i pasożytów za pośrednictwem promieniowania UV jest wypróbowaną i przetestowaną metodą dezynfekcji powierzchni i cieczy. Metoda poza swoją skutecznością jest przyjazna środowisku naturalnemu. 

Rozwiązanie wykorzystuje typ promieniowania zakresu UV-C, najmocniejsze i najskuteczniejsze o długości fali λ=254 nm. Światło, takiej długości fali przy odpowiedniej dawce promieniowania powoduje dezaktywacje drożdży oraz organizmów zarodnikotwórczych, unieszkodliwienie patogenów, które stanowią główne zanieczyszczenia mikrobiologiczne produktów spożywczych.  


Emitowane światło ultrafioletowe o długości fali λ=254nm zmienia i rozrywa łańcuchy DNA mikroorganizmów, w ten sposób zapobiega dalszemu podziałowi komórek i ich rozmnażaniu. Ten sposób sterylizacji jest bezpieczny, nie wprowadza do substancji sterylizowanej żadnych innych 

dodatkowych substancji, nie zmienia smaku, ani aromatu i nie powoduje rozpadu termicznego witamin, zmiany barwy, lepkości. 

Krzywa dezaktywacji komórek dla zakresu widma świetlnego emitowanego przez lampy UV ECORAY zastosowane w reaktorze serii XVC do soków, koncentratów i wody. Źródło: http://www.xylemwatersolutions.com

 

 

Tabela 1a. Typoszereg reaktorów UV serii XVC do soków i koncentratów (standard)

 

Tabela 1b. Typoszereg reaktorów UV serii XVC-XLBX/XBX do soków, koncentratów oraz wody (standard)

 

Rysunek 3. Wymiary sterylizatora UV serii XVC-XLBX/XBX

 

01.06.2019: Aktualizacja

Z uwagi na potrzeby klientów i standardy panujące w firmach dotyczące używanych komponentów, spółka B&P Engineering wprowadza dodatkowe typy reaktorów UV do soków i koncentratów oraz reaktorów UV do soków, koncentratów oraz wody. Wprowadzone typy reaktorów XQU oraz XSP są inne od standardowych reaktorów stosowanych przez B&P Engineering. Zmiana dotyczy wyłącznie elementów zakupowych typu sensory UV i promienniki. Nie ma możliwości zmiany budowy reaktora. Każdorazowy dobór tych komponentów uzgadniany jest z klientem. Pozostałe elementy budowy są niezmienione.

Tabela 1c. Typoszereg reaktorów UV serii XQU do soków i koncentratów

 

Tabela 1d. Typoszereg reaktorów UV serii XSP do soków, koncentratów oraz wody

1. Różnorodność zastosowania promieniowania UV
Promieniowanie ultrafioletowe ma wiele zastosowań. Wykorzystane jest do dezynfekcji wody do picia, wody technologicznej ale również do niszczenia szkodliwych mikroorganizmów w innych cieczach Ponadto promieniowanie UV może być używane do sterylizacji powierzchni i sterylizacji powietrza.  
Zapewnienie zdrowej wody do picia stanowi jedno z głównych zastosowań reaktorów UV, począwszy od dezynfekcji wody pitnej dla całego miasta, po wodę dla małych gospodarstw. W wielu gałęziach przemysłu (spożywczego, chemicznego, farmaceutycznego, czy w zakładach produkujących żywność) występuje zapotrzebowanie na czystą, pozbawioną patogenów, bakterii, wirusów stabilną mikrobiologicznie wodę technologiczną. Obecnie największym rynkiem dla technik reaktorów UV jest dezynfekcja ścieków. Jest to jedyny, niezawodny sposób blokowania kanału przenoszenia wirusów, bakterii i pasożytów w łańcuchu pokarmowym, dlatego z punktu widzenia ochrony zdrowia i środowiska został zadysponowany do pracy w miejskich lub przemysłowych oczyszczalniach ścieków. 
 
Rynek spożywczy zmienia się dynamicznie, stawia nowe wyzwania i wymagania dla produktów żywnościowych. Rośnie również świadomość konsumentów, którzy oczekują produktów sprawdzonych, od znanych producentów a zarazem naturalnych, zachowujących wysokie walory smakowe i zdrowotne. 
W wyniku własnych prac badawczo rozwojowych  opracowany został patent reaktora UV i sposób sterylizacji soków, koncentratów owocowych oraz wody. Reaktor ten może być stosowany jako  element linii technologicznej produkującej soki. Reaktor B&P Engineering poprzez emisję promieniowania UV-C zabija bakterie, drożdże, algi, jaja nicienie, wirusy, grzyby. 
 
Sterylizacja produktu końcowego promieniowaniem UV-C – soku, koncentratu lub wody powoduje niezmienioną naturalną barwę, niezmienioną strukturę pod względem termicznym a jednocześnie zachowany naturalny smak, aromat owoców, witaminy i sole mineralne. 
 
Innowacyjność produktu, a zarazem jego uniwersalność otwiera możliwość sterylizacji cieczy promieniami UV w wielu branżach bez względu na jej przeznaczenie. 
 
Uniwersalność rozwiązania daje możliwość zastosowania reaktora UV:
- w formie systemu wmontowanego na stałe w istniejącą lub nowo powstałą linię do produkcji soków, koncentratów owocowych lub uzdatniania wody,
- w formie mobilnego urządzenia, jako sterylizator doraźny,
- w gospodarstwach domowych oraz budynkach użyteczności publicznej (szpitale, hotele) w celu  sterylizacji wody pitnej (eliminując potrzebę jej zagotowania). 
 
2. Zwiększona wydajność reaktora
Unikalne rozwiązanie technologiczne spółki B&P Engineering polega na odmiennym od obecnych standardów i rozwiązań na rynku podejściu do przepływu cieczy oraz sposobie i dawce promieniowania ultrafioletowego. 
Reaktory UV obecne na rynku, służące sterylizacji wody pitnej i technologicznej transportują produkt do całej komory, w której znajdują się promienniki UV. Takie rozwiązanie w przypadku cieczy nieprzeźroczystych, mętnych o dużej absorbcji promieniowania uniemożliwia zastosowanie tego sposobu sterylizacji.
W naszej konstrukcji reaktora produkt poddawany procesowi sterylizacji transportowany jest specjalnymi kanałami w kształcie pierścieni, które zlokalizowane są w osłonie ze szkła kwarcowego. Aby zwiększyć wydajność działania lamp UV stosowane są podwójne rurki ze szkła kwarcowego. Szklana kwarcowa osłona promiennika oraz obudowa zewnętrzna wykonana również ze szkła kwarcowego, tworzą cylindryczny kanał do przepływu soku lub koncentratu owocowego w formie cienkiego “filmu”, przez który przenika promieniowanie lamp UV-C. Ilość cylindrycznych kanałów jest równa ilości promienników UV. Centralną częścią sterylizatora jest promiennik UV, generujący równomierne promieniowanie oddziaływujące na 
przepływający w kanałach cylindrycznych produkt. Promieniowanie UV przenika przez przepływający produkt, rury osłonowe ze szkła kwarcowego i jest odbijane od lustrzanej powierzchni obudowy reaktora.
Ponadto unikalna konstrukcja reaktora UV wykorzystuje innowacyjny rozdzielacz strumienia, optymalizujący przepływ produktu bez względu na parametry w komorze wlotowej. 
Opatentowana konstrukcja nie pozwala na tworzenie się martwych stref podczas przepływu cieczy roboczej, a mieszanie produktu i zawirowania tworzą się w sposób kontrolowany przez odpowiednio ukształtowaną i wykonaną geometrię kanałów wlotowych. Śrubowa konstrukcja stożkowej komory wlotowej rozprowadza sterylizowany produkt do wszystkich kanałów równomiernie. Zwiększa to wydajność i równomierność pracy reaktora.
 
3. Dowolna konfiguracja - praca równoległa i szeregowa reaktorów UV
W zależności od potrzeb możliwa jest równoległa lub szeregowa  praca reaktorów UV dla zwiększenia ogólnej wydajności układu za zachowaniem takiej samej dawki promieniowania. Takie rozwiązanie może być stosowane dla produktów o wyższych lepkościach dynamicznych, pozwala dostosować wydajność procesu sterylizacji w zależności od potrzeb (np. wydajności napełniarki). 
 
 
Rysunek 4. Podłączenie równoległe sterylizatorów UV dla zapewnienia ciągłej pracy napełniarki butelek
 
Rysunek 5. Przykład konfiguracji szeregowej połączenia reaktorów UV
 
Podłączenie szeregowe reaktorów jest stosowane w celu osiągnięcia wysokiej dawki promieniowania UV oraz zwiększeniu prędkość przepływu przez sterylizator.
 
4. Energochłonność
Podczas konstruowania reaktora UV do soków, koncentratów owocowych oraz wody inżynierowie B&P Engineering zwrócili szczególną uwagę na obniżenie zużycia energii elektrycznej przy jednoczesnym utrzymaniu takiej samej dawki promieniowania. Szczególny nacisk został położony na jakość, dokładność  wykonania i wykończenia powierzchni wewnątrz reaktora UV. Oprócz tego 
w czasie rzeczywistym jest dokonywany pomiar natężenia promieniowania UV i dla zapewnienia takiej samej dawki promieniowania regulowana jest moc lub prędkość przepływu produktu przez reaktor.
 
Elektro polerowanie
Reaktor UV do soków, koncentratów oraz wody  jest  szlifowany i polerowany  celem uzyskania niskiej chropowatości powierzchni wewnętrznej Ra<0,4µm oraz Ra<0,1µm, mającej kontakt z produktem. 
Dodatkowo w celu nadania powierzchni wewnętrznej struktury lustra odbijającej światło i potęgującej efekt naświetlania lampami UV generator przechodzi proces elektro polerowania. Technologia elektro polerowania jest przeprowadzana w specjalnych roztworach kwaśnych. Jest to obróbka ubytkowa elektroerozyjna, powoduje dodatkowo obniżenie parametru Ra, wygładzenie, nabłyszczenie powierzchni ale również taka powierzchnia jest bardziej odporna na korozję, łatwiejsza w utrzy
maniu czystości. Wpływa to pozytywnie na promieniowanie UV które jest odbijane od obudowy wewnętrznej. Przenikanie promieni ultrafioletowych pomiędzy kanałami którymi płynie produkt oraz odbicia ich od powierzchni elektro polerowanej powoduje ograniczenie zużycia energii liczonej na jednostkę wysterylizowanego produktu. 
 
Sensor UV
W celu ciągłego monitoringu przebiegu procesu sterylizacji w sterylizatorze jest zamontowany sensor natężenia promieniowania UV. Czujnik ten pracuje w układzie sprzężenia zwrotnego z mocą emitowanego promieniowania przez promienniki i wydajnością pompy tłoczącej produkt. Zaprogramowany algorytm w sterowniku PLC realizuje dostosowanie przepływ soku w czasie rzeczywistym do natężenia promieniowania UV emitowanego przez promienniki. Zabezpiecza on przed łatwymi i niepotrzebnymi stratami energii elektrycznej - nawet do 10% w czasie pracy, bez obniżania wydajności sterylizacji. 
 
Czujnik ten w połączeniu ze zjawiskiem doświetlania poprzez elektro polerowane powierzchnie wewnętrzne obudowy wpływa na obniżenie zużycia energii. W efekcie prowadzi to do około 20% oszczędności energetycznej w stosunku do reaktorów UV z wewnętrzną powierzchnią matową i bez regulacji natężenia promieniowania i przepływu. 
 
Promienniki serii ECORAY
Jednym z ważnych elementów reaktora UV są promienniki. W wyniku prac badawczo – rozwojowych w naszych reaktorach są używane promienniki amalgamatowe niskoprężne serii ECORAY, ponieważ wykazują wysoką trwałość i sprawność promieniowania w zakresie UV-C. Sprawność energetyczna tych promienników wynosi około 41%. Najefektywniejsza sterylizacja mikroorganizmów następuje w zakresie długości fali λ=245-265nm. Sterylizator wyposażony jest w promienniki niskociśnieniowe o zakresie promieniowania UV-C, gdzie prawie całość promieniowania emitowana jest w paśmie 254 nm, co świadczy o najbardziej efektywnym doborze promienników. 
Dodatkowo, w celu zmniejszenia energochłonności, zastosowane zostają wysoko wydajne i wysokosprawne promienniki serii ECORAY oraz stateczniki o krótkim czasie nagrzewania i szybkim  uzyskaniu pełnej mocy promieniowania. Ze względu na przeznaczenie pokryte są powłoką spowalniającą tempo starzenia, co pozwala na długotrwałe, bezproblemowe działanie. 
Seria ECORAY w stosunku do konkurencji pozwala na niższe zużycie energii przy takiej samej mocy wyjściowej.  

 

Rysunek 6. Porównanie mocy promienników UV wykonanych w technologii tradycyjnej i ECORAY
Źródło: http://www.xylemwatersolutions.com

Technologia sterylizacji reaktora UV do soków, koncentratów oraz wody będzie prowadzona w niskiej temperaturze, w zakresie od 10oC do 50oC. Dzięki temu zużycie energii również będzie zredukowane, nie jest wymagane podgrzewanie produktu do temperatury sterylizacji powyżej 110oC.
Rysunek 7. Promiennik UV serii ECORAY
Źródło: http://www.xylemwatersolutions.com
 
5. Sterylność
Obecnie produkowane na rynku reaktory UV budowane są ze stali o gatunkach 304 i 316, których odporność korozyjna spada podczas pracy w temperaturze 50-60oC. Praca w podwyższonej temperaturze w połączeniu z kwaśnym lub zasadowym środowiskiem wpływa na przyśpieszenie  korozji chemicznej a także międzykrystalicznej i naprężeniowej, co znacząco obniża czas życia reaktorów. Dlatego, głównym materiałem konstrukcyjnym zastosowanym w budowie wysokowydajnych i zaawansowanych technologicznie reaktorów UV do soków, koncentratów oraz wody jest stal nierdzewna kwasoodporna AISI 316Ti oraz stale Duplex. Stal AISI 316Ti jest stalą nierdzewną kwasoodporną austenityczną, szczególnie odporną na związki takie jak chlorki, bromki, fluorki. Stale austenityczne i stale Duplex posiadają walory użytkowe takie jak wysoka odporność korozyjna na korozję naprężeniową, międzykrystaliczną, chemiczną w roztworach wodnych, oraz obojętność chemiczną w środowiskach kwaśnych i alkaicznych. Zastosowanie stali Duplex, która ma dwa razy większą wytrzymałość mechaniczną od stali nierdzewnych austenitycznych w gatunku AISI 304  pozwala na uzyskanie mniejszej masy całego reaktora przy tej samej funkcjonalności i wytrzymałości. Zastosowanie tego rodzaju stali gwarantuje długoterminowe użytkowanie bez konieczności napraw przestojowych oraz w znaczący sposób wydłuży jego żywotność.
 
6. Żywotność 
Budowa reaktora UV oraz właściwy dobór komponentów pozwala na szacowanie okresu żywotności reaktora UV B&P Engineering na minimum 144 miesiące. Dotychczasowe standardy światowe reaktorów UV oscylowały wokół 120 miesięcznej żywotności, co stawia B&P Engineering na 1 stopniu podium w skali produkcji reaktorów UV, z ok. 20% przewagą żywotności nad konkurencją. 

 

 
 
 

Technologia B&P Engineering dezynfekcji soków i koncentratów owocowych promieniami UV charakteryzuje się, tym że sok (koncentrat owocowy lub woda) wtłaczany jest do stożkowej komory reaktora. Następnie poprzez innowacyjny dyfuzor produkt rozprowadzany jest w postaci strumienia cieczy do komór szczelinowych i przepływa laminarnie w postaci cienkiego filmu produktu. Następnie przepływając produkt poddawany jest dezynfekcji poprzez naświetlanie promieniami z promienników UV.

 

Promienie UV przenikają przez produkt,  oraz odbijają się od lustrzanej wewnętrznej powierzchni reaktora dodatkowo naświetlając produkt podany sterylizacji. Dla wybranych substancji z góry określono minimalną dawkę promieniowania UV, z uwzględnieniem klarowności produktu. Dawka ta może być zmieniana w zależności od potrzeb i jest regulowana mocą emisyjną promienników oraz prędkością przepływu produktu przez reaktor UV.

Skontaktuj się ze specjalistą

Wypełnij formularz

Imię i nazwisko
Adres email
Preferowany sposób kontaktu
    

Telefon kontaktowy
Wiadomość
Załącz plik (max: 64Mb)