BRPI1005690B1 - Método de monitoramento da função de uma instalação de pasteurização para produtos, e instalação de pasteurização para produtos - Google Patents

Método de monitoramento da função de uma instalação de pasteurização para produtos, e instalação de pasteurização para produtos Download PDF

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Abstract

método de monitoramento da função de uma instalação de pasteurização para produtos, e instalação de pasteurização para produtos a invenção refere-se a um método para monitoramento da função de uma instalação de pasteurização e a uma instalação de pasteurização que tem um dispositivo para monitoramento da função, oferecendo uma maneira rápida e simples de detectar um mau funcionamento. para esta finalidade, é calculado o valor teórico previsto do consumo de recursos, em particular do consumo de energia e/ou de água, e o valor real é determinado, e do desvio entre o valor previsto e o valor real pode ser inferido um mau funcionamento da instalação de pasteurização.

Description

MÉTODO DE MONITORAMENTO DA FUNÇÃO DE UMA INSTALAÇÃO DE PASTEURIZAÇÃO PARA PRODUTOS, E INSTALAÇÃO DE PASTEURIZAÇÃO PARA PRODUTOS
A invenção refere-se a um método e a um dispositivo 5 para monitoramento da função de uma instalação de pasteurização.
Até agora, o consumo de energia e de água em instalações de pasteurização, tais como uma instalação de túnel de pasteurização, só era medido e gravado, e cabia ao 10 operador, no entanto, utilizar essa informação para analisar e avaliar o desempenho da instalação de pasteurização. Isto raramente era feito mais de uma ou duas vezes por ano. Além disso, cabia ao operador determinar quais valores ainda eram aceitáveis, ou quais valores possivelmente indicam um mau 15 funcionamento da instalação de pasteurização. As perdas de recursos, por exemplo, perda de energia e de água, por conseguinte, não eram avaliadas.
O objetivo da invenção consiste na apresentação de um método para monitoramento da função de uma instalação de 20 pasteurização e uma instalação de pasteurização equipada com um dispositivo correspondente para monitoramento da função, por meio do qual a função da instalação de pasteurização pode ser monitorada de modo rápido e simples e um mau funcionamento pode ser detectado precocemente.
O dispositivo de acordo com a invenção forma um sistema de advertência precoce para um possível mau funcionamento dos componentes, por meio do qual o consumo de recursos pode ser determinado e comparado a um valor teórico previsto. A invenção permite empregar um modelo matemático 30 que determina um mau funcionamento da instalação antes que um operador que tenha acumulado experiência suficiente com o consumo normal dos recursos, tais como energia e água, possa avaliar quando um consumo aumentado é causado por um
Petição 870190007343, de 23/01/2019, pág. 8/14
2/9 erro na instalação. Pela realização de acordo com a invenção, o modelo matemático pode ser utilizado para toda a instalação de pasteurização, de modo que todas as funções (importantes) que levam ao consumo aumentado de recursos, no caso de 5 falhas, possam ser monitoradas. Dessa maneira, o operador pode tomar medidas corretivas precocemente.
Com a presente invenção, é possível analisar e avaliar automaticamente o consumo atual e emitir uma mensagem de advertência assim que possa ser detectado um desvio entre 10 o valor real e o valor teórico previsto de consumo, o que geralmente é possível dentro de uma ou duas horas. Assim, o operador pode corrigir imediatamente um possível erro de um componente, evitando desse modo uma perda de recursos, tais como energia e água, por meses.
Aplicada a uma instalação de túnel de pasteurização que compreende zonas de tratamento através das quais produtos, tais como recipientes ou, tal como presumidos abaixo, frascos, passam em fileira, a temperatura atual do produto é calculada, com base em um modelo matemático para a temperatura do produto, para cada fileira de frascos na instalação de túnel de pasteurização em um intervalo dos segundos. Isto, por sua vez, é utilizado para calcular o consumo teórico de energia.
O consumo teórico de energia para cada fileira de 25 frascos é somado para todas as fileiras de frascos em cada zona da instalação de túnel de pasteurização. Isto resulta em um consumo teórico de energia, positivo ou negativo, para » cada zona. 0 consumo teórico de energia para cada zona pode ser negativo ou positivo. Se negativo, é convertido em um 30 consumo teórico de água para refrigeração. Em caso positivo, é convertido em um consumo teórico de energia para aquecimento.
O consumo teórico de água e de energia resultante
3/9 para cada zona é então, em cada caso, comparado ao consumo medido de água e de energia nesta zona determinada. Se o consumo real de água ou de energia for mais alto do que o consumo teórico, uma mensagem de alarme é exibida ou gerada.
Isto permite que o operador detecte um mau funcionamento potencial dos componentes ou uma falha de material muito mais cedo do que é possível durante o procedimento normal. Geralmente, uma estimativa da água e da energia de uma instalação de pasteurização é monitorada e 10 analisada uma vez a cada dois a três meses. Isto indica um consumo de água ou de energia que é muito alto em relação a um longo período antes de o problema ser detectado e sua causa é encontrada e pode ser eliminada.
Pela presente invenção, a instalação de 15 pasteurização resulta em um dispositivo por meio do qual o consumo excessivo de energia e de água pode ser detectado em um dia, e contramedidas apropriadas podem ser tomadas para evitar uma perda prolongada de energia e de água.
A seguir, as medidas do consumo de energia e de 20 água serão descritas em detalhes, seguidas pelo cálculo do valor teórico previsto de consumo.
Medidas do valor real do consumo de energia consumo de energia real é medido por dispositivos de medição apropriados por meio da vazão volumétrica e da 25 diferença de temperatura em um sistema alimentador e trocador de calor central (CHESS). 0 consumo total de energia é calculado por:
(1) Qh = mCp dTq onde m é o fluxo de massa no sistema trocador de 30 calor, Cp é a capacidade térmica da água, dT a diferença de temperatura no sistema trocador de calor ego desempenho do trocador de calor no sistema trocador de calor.
Se for dada a energia total real, ela deve ser distribuída às zonas individuais. O fluxo total é a soma do fluxo das zonas individuais, predeterminado por:
(2) FTotai = Σ(ίί vi (pi) = m onde F é o fluxo total, fi é o fluxo máximo da válvula de resfriamento da zona examinada i, Vi é a abertura da válvula de resfriamento da zona i (entre 0 e 1) e φ é o fator de construção da válvula determinada na zona i, dependendo da situação no sistema de água.
fluxo da zona individual é então descoberto por:
(3) fi = Frotal (Vi (pi)/ Z(Vi (Pi)
A energia total é então distribuída às zonas individuais por:
(4) qi = QHÍí/FTotai
Medida do consumo real de água
O valor real do consumo real de água é medido pelo medidor de fluxo no canal de água fresca. Este fluxo total é distribuído às zonas individuais por:
(5) fi = FTotal (Vi (pi)/ Z(Vi (pi)
Cálculo do valor teórico previsto do consumo de energia
O valor teórico previsto do consumo de energia consiste de três partes: a energia uada pelos produtos, a perda de energia para o ambiente e a perda de energia entre as zonas.
Energia usada pelos produtos
Para cada etapa do procedimento, o consumo de energia por um produto é calculado pela diferença de energia entre a temperatura medida pelo dispositivo de medição de temperatura antes e depois (Tconteúdo e TCOnteúdo anterior) · Uma vez que o tempo de segundo, o fluxo calculado por:
(6) Qp cada etapa de procedimento de um produto pode facilmente ciclo para de energia ser — mpCp (TConteúdo Tconteúdo anterior) o qual deve, por sua vez, ser multiplicado pelo número de produtos que estão na instalação lado a lado:
(7) „ _ DPb”dec>Z x
---π em que Dp é o diâmetro dos produtos, b a largura de tratamento do pasteurizador, npiataformas o número de plataformas e θ a densidade aparente ou fator de volume.
Isto deve ser compilado para todos os produtos em cada zona:
(8) QP ι Zona — ΣΩ ρη
Fileiras na zona e para o consumo de energia total como uma soma de todas as fileiras de produtos:
( 9) Qp ι TOT
MaxAUZ
Uma informação importante que é necessária para que o cálculo esteja correto é o fator de volume ou a densidade aparente, respectivamente. Por conseguinte, uma medida do número de produtos que entram na instalação de pasteurização 20 deve ser realizada. Isto pode ser feito por um contador de produtos na entrada da instalação de pasteurização ou ao utilizar a velocidade do carregador a montante da instalação de pasteurização como um sinal do tempo de deslocamento para a própria instalação de pasteurização.
Perda de energia para o ambiente
Para cada zona, a perda de energia para o ambiente é calculada por:
(10) Ql = kAz(Tz-Tenv) em que k significa o coeficiente de transferência de calor para o ambiente, Tz a temperatura na zona, Tenv a
6/9 temperatura do ambiente e Az a área da zona.
valor deve ser adicionado para todas as zonas para obter a perda de energia total do pasteurizador por:
(11) Qlztot = Sql
AZ
A informação mais importante aqui é a existência de uma medição da temperatura ambiente que deve ser realizada por meio de um dispositivo de medição de temperatura.
Perda de energia para as zonas adjacentes
A perda de energia para as zonas adjacentes é calculada pelo coeficiente de transferência de calor entre as zonas e a diferença de temperatura de determinada zona com respeito à zona anterior e com respeito à próxima zona, determinada por um dispositivo de medição de temperatura, por:
(12) Qn = kNAN (Tz-i-Tz)+RnAn (Tz-Tz+i) onde kN é o coeficiente de transferência de calor entre as zonas, Tz é a temperatura da zona e AN é a área de transferência de calor entre as zonas (área de seção transversal).
Isto deve ser somado para todas as zonas para obter a perda de energia total da instalação de pasteurização por:
(13) Qn/τοτ = ςΩν
AZ
Consumo de energia total das zonas
O consumo de energia total de cada zona é a soma do consumo de energia total, tal como calculado acima:
(14) Qz/tot = Qp+Ql+Qn
Cálculo do valor teórico previsto do consumo de água
Se o consumo de energia total de uma zona for negativo, este energia de resfriamento é convertida em consumo de água fresca. Este consumo é aproximado pela diferença de temperatura entre a zona a ser resfriada e a
7/9 temperatura da água fresca multiplicada pela capacidade térmica da água para obter a proporção de água necessária para fornecer o valor requerido pelo consumo de energia negativo para refrigerar:
(15) máguafresca=Qz,τοτ/ (CpdT)
Comparação entre o valor teórico previsto e o valor real do consumo de energia
Para analisar o estado de operação atual do pasteurizador, o consumo de energia real de cada zona é 10 comparado com o valor teórico previsto do consumo de energia desta zona. Se a diferença for maior do que uma porcentagem predeterminada por um período predeterminado, um alarme é emitido.
Se esta análise for realizada no nível da zona, o 15 operador tem uma indicação da localização do problema.
Exemplos de restauração de erros
Se uma determinada zona consumir muita energia em comparação com o valor teórico previsto, isso pode ser a indicação de um dos problemas a seguir:
0 -A válvula de resfriamento na mesma zona (se for uma zona de pasteurização) ou na zona regenerativa correspondente (se for uma zona regenerativa) pode vazar. A inserção adicional de água fria que não é detectada pelo sistema é neutralizada por um maior consumo de energia desta 25 zona.
- Pode haver uma mistura de água entre a zona e sua zona adjacente (mais fria). A inserção adicional de água fria que não é detectada pelo sistema é neutralizada por um maior consumo de energia desta zona.
0 Se uma determinada zona consumir muita água para resfriar em comparação com o valor teórico previsto, isso pode ser a indicação de um dos problemas a seguir:
- A válvula de aquecimento na mesma zona (se for
8/9 uma zona de pasteurização) ou na zona regenerativa correspondente (se for uma zona regenerativa) pode vazar. A inserção adicional de água quente que não é detectada pelo sistema é neutralizada por um maior consumo de água para resfriar esta zona.
- Pode haver uma mistura de água entre a zona e sua zona adjacente (mais quente). A inserção adicional de água quente que não é detectada pelo sistema é neutralizada por um maior consumo de água para resfriar esta zona.
Em uma escala de instalação total, o valor real do consumo de energia total também pode ser utilizado para descobrir um problema se esse valor for comparado com o valor teórico previsto do consumo de energia.
Se o consumo de energia real do pasteurizador completo for mais alto do que o valor teórico previsto do consumo de energia total, isso pode ser uma indicação de um dos problemas a seguir:
- 0 trocador de calor fica obstruído e não pode garantir o fluxo desejado através do sistema.
Ocorre um problema estrutural no sistema tamponador do pasteurizador, e há uma mistura de água no sistema tamponador.
Exemplos de uso
A Figura 1 mostra o consumo total de energia registrado em comparação com o valor previsto de consumo. Durante a operação normal, o resultado mostra uma boa harmonia entre o valor teórico previsto (1) do consumo de energia indicado em uma linha tracejada, calculado pelo método da presente invenção, e o valor real (2) do consumo de energia representado por uma linha contínua.
A Figura 2 mostra o exemplo de como uma falta de harmonia entre o consumo teórico (1) e o real (2) pode ser utilizada para representar um alarme que mostra ao operador
9/9 onde procurar no sistema por possíveis erros de componentes. Na Figura 2 são representadas as relações para uma zona, onde é determinado que na parte direita do diagrama o consumo de energia medido aumenta em comparação com o valor teórico 5 previsto.
Em vez ou além da representação gráfica por curvas de acordo com a Figura 2, também pode ser empregado um gráfico de colunas em que os desvios são representados, por exemplo, como uma coluna, e a superação dos valores previstos 10 é indicada em vermelho.
Conclusão
Ao calcular e comparar o consumo de energia e de água teórico das zonas individuais e da instalação de pasteurização completa, é gerado um modelo de alerta precoce 15 para uma possível falha dos componentes. Isto pode reduzir drasticamente as perdas de energia e de água da instalação do túnel de pasteurização enquanto o operador recebe um de alerta direto indicando que algo não está em ordem.
Em vez de esperar vários meses antes de a 20 estimativa de energia e de água ser analisada e comparada com períodos anteriores, o problema pode ser percebido e localizado no mesmo dia de sua ocorrência, minimizando desse modo a perda de energia e de água.

Claims (8)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. MÉTODO DE MONITORAMENTO DA FUNÇÃO DE UMA INSTALAÇÃO DE PASTEURIZAÇÃO PARA PRODUTOS, tais como recipientes ou frascos, onde é calculado um valor teórico previsto de um consumo de energia e/ou de água, caracterizado pelo valor real do consumo de energia e/ou água ser determinado, e a partir do desvio entre o valor previsto e o valor real, um mau funcionamento da instalação de pasteurização é concluído,
    em que o consumo de energia teórico esperado é calculado at ravés da absorção de energia de cada produto e do consumo de energia para o meio ambiente e/ou a perda de energia entre zonas do tratamento de pasteurização, em que o valor real do consumo de energia é determinado através da vazão volumétrica e da diferença de
    temperatura no sistema trocador de calor principal, em que se um consumo total de energia de uma zona a ser resfriada é negativo, o valor teórico esperado do consumo de água é calculado através da diferença de temperatura entre a zona a ser resfriada e a temperatura da água fresca multiplicada pela capacidade térmica da água, e em que o valor real do consumo de água é determinado medindo-se a vazão volumétrica em um suprimento de água fresca.
  2. 2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação
    1, caracterizado pelo tratamento do produto ser dividido em diversas zonas, e o valor real valor previsto são tratados com relação às zonas.
  3. 3. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou
    2, caracterizado pelo valor teórico previsto de consumo de energia ser calculado através da temperatura do produto, onde a temperatura do produto é
    Petição 870190047965, de 22/05/2019, pág. 5/9
    2/2 detectada pela combinação da temperatura de pelo menos uma zona com o parâmetro de transferência de calor a ser predeterminado.
  4. 4. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo valor teórico previsto de consumo de água ser calculado por meio da diferença de temperatura entre os produtos a ser resfriados e a temperatura da água fresca.
  5. 5. INSTALAÇÃO DE PASTEURIZAÇÃO PARA PRODUTOS, caracterizada por um dispositivo para monitoramento da função para praticar o método conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 4, em que o dispositivo compreende um dispositivo de medição para determinar a vazão de volume e a diferença de temperatura através do sistema trocador de calor principal.
  6. 6. INSTALAÇÃO DE PASTEURIZAÇÃO, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo dispositivo compreender um dispositivo de medição de temperatura para determinar a temperatura de um produto.
  7. 7. INSTALAÇÃO DE PASTEURIZAÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 ou 6, caracterizado pelo dispositivo compreender um dispositivo de medição de temperatura para o ambiente da instalação de pasteurização.
  8. 8. INSTALAÇÃO DE PASTEURIZAÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 7, caracterizado pelo dispositivo compreender um dispositivo de medição da temperatura da água fresca.
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Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 18/02/2010, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS. (CO) 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 18/02/2010, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS