改性大气包装的现场氮气产生
在食品和饮料行业中，产品留下生产线的那一刻，时钟开始滴定到该产品将不再可行的销售或消费。为了打击时钟，改进的大气包装（MAP）技术用于帮助维护产品的新鲜度并提高保质期。氮是公司的包装需求最具成本效益，高效，广泛使用的行业解决方案 - 无论是用于制造奶酪，咖啡，干零食食品，还是新鲜和即食（RTE）食品。地图还有助于减少污染或破坏性的机会，使产品保持在市场上更长，最终增加分配的范围（图1）。
图1：当使用适当的氮纯度时，改良的大气包装可以大大提高产品的保质期。
绝大多数制造商通过散装交货购买氮气。但是，有一个更好的，更可持续的选择：要成为自给自足，制造商可以用现场氮气发生器生产自己的氮气。这不仅消除了与批量传递和存储相关的持续成本，但它也非常安全。
如果企业尚未生产自己的氮气，则主要有三种方式将氮气供应到设施：圆柱体，露珠和散装液体罐。除了提供这些用品的成本之外，这些方法中的每一种都具有额外的成本和安全考虑因素。
用于氮气供应的气缸
高压缸是最昂贵的散装气体供应形式，并且存在许多与其使用相关的隐藏成本。
- 安全:高压钢瓶如果被碰倒或操作不当是危险的。当它们被移至或移出仓库时，需要直接监督。即使是空的，钢瓶也很重，如果它们掉下来会造成伤害。此外，如果操作不当，更换高压管线可能是危险的，当管线没有正确固定时，打开它们可能会导致爆炸性结果。
- 氮气浪费：由于逐渐下降的压力和杂质的积累，因此，物理上不可能从气缸中获得每个立方英尺。因此，当企业向天然气公司返回“空”气瓶时，它们会有效地给予大约10％的气体。
- 产品损坏/损失：如果操作员不监控气体供应水平并忘记在运行中间切换罐，则产品可能会损坏或完全丢失。没有氮气的跑步使结果相同。这是一个相当大的责任，并且通常需要额外的系统来监控。未能这样做可能会导致大量成本。
- 租赁费用：许多公司也可能支付汽缸或坦克的租金。企业应该认识到合同，以避免额外的租赁费用。
- 额外的物流成本：如果企业在偏远地区或天然气供应商的主要路线外，他们可能会熟悉不合时宜的供应所创建的问题。它通常会导致生产延迟或必须完全拒绝新业务。
杜瓦的缺点
另一种供应散装氮气的常见解决方案是将液体直接输送到设备。这种气体通常储存在杜瓦瓶中，杜瓦瓶是一种大型不锈钢容器，里面装有一定量的液氮。它们与气瓶有所有上述的问题，除了一个特别独特的问题:排气。由于液氮不断地被转化为气体，气体逸出是所有类型的气态液体存储中普遍存在的问题。因此，气体从杜瓦瓶中泄漏。因此，如果一家公司不经常使用他们的供应，它就会慢慢地被浪费掉。
供氮的散装储罐
虽然公司不必担心运营商的责任或工作场所的安全，但散装储罐有自己的一套隐性成本。
- 浓浓的:就像杜瓦瓶一样，排气也是坦克的一个主要问题。
- 安装/租赁费用：散装储罐可能相当大(它们的平均高度为10至50英尺，占地25至100平方英尺)，必须安装在设施外，这意味着它们需要相当大的面积。此外，还有每月支付的设备租金和维修费。最后，根据公司的需求，可能会收取批量送货的费用。
- 长期合同:散装供应商通常将业务融入多年合约（平均5至10年），并将提前退出，随后限制了公司寻找更好交易或解决方案的能力。
切换到现场的氮生成
最终，从散装供应到现场氮生成的主要理由是投资回报。然而，这看起来似乎非常复杂，因为天然气成本受到一系列变量的影响，这可能因状态而异。执行成本分析演示了如何进行返回的速度，并随后重新投入业务。虽然每个项目的范围都会根据业务需求而有所不同，但批量供应成本的一些典型示例，平均业务可以在图2中提供。
图2：尽管天然气成本因状态而异，但范围的项目不同，但该图表提供了用于从散装供应到现场氮生成的典型ROI。
如图2所示，运输、租金和危险品费用占年成本的很大一部分。此外，气体钢瓶或杜瓦瓶供应的前期费用不考虑任何与劳动力、存储和潜在的产品损耗有关的额外成本，当氮气供应耗尽。通过现场产氮，有机会将这些潜在损失重新用于运营改进，如建造更多的生产线，升级现有设备，甚至雇佣/培训员工。
搅拌的现场氮气发电机
氮气发生器没有什么新鲜事：然而，制造业的一般意识一直很低，因此，现场氮气发生器尚未达到高水平的市场渗透。此外，近年来，涉及的技术显着提出，大多数对氮生成的看法是过期的。
对于食品和饮料部门，用于氮素产生的主要技术是压力摆动吸附（PSA），它以相对简单的方式工作。每个发电机由填充到双压容器中的碳分子筛（CMS）材料组成。压缩空气被送入这些血管，并且由于分子尺寸，筛子吸附氧气，同时允许氮气通过。随着氧气在血管中产生氧气，它通过压缩循环和减压（因此，压力摆动）吹扫。
氮气发生器有各种形状和大小，但它们都需要压缩空气来运转。一个完全独立的系统包括一个空气压缩机，过滤和干燥系统，饲料进入氮发生器。然而，在这方面的投资可能是不必要的，因为发电机可以从现有的压缩空气系统运行。就流量而言，氮气产生系统包括一个发生器和一个缓冲槽。随着发电机的循环，缓冲槽确保氮气流量不会影响下游。
图3：自含氮产生系统包括进料到氮气发生器的空气压缩机，过滤和干燥系统。
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用于氮素产生的适当压缩空气纯化
压缩空气质量对于现场现场氮气发生器的适当操作至关重要。例如，峰值工业I流氮气发生器需要压缩空气会议，符合ISO 8573-1：2010年1.2.1类规范（如图4所示）。这意味着在进入发电机之前，必须通过两级过滤系统过滤压缩空气，以除去几乎所有的颗粒，以及碳过滤器以除去任何油蒸汽。本说明书还需要使用干燥剂干燥器将空气干燥至-40°F露点。只要有干净，干燥压缩空气被提供给发电机，它可以在没有监控的情况下有效地运行。但是，不符合这些规格可能导致设备寿命减少和降低性能。
图4:Peak Industrial公司的现场氮气发生器需要满足ISO 8573-1:2010 1.2.1类规范的压缩空气。
键氮规格：流速，纯度和压力
为了开发出业务的氮生成系统，有三种规格点需要：流速，纯度和压力。简化术语，最终用户需要知道使用了多少氮，所需水平，并且下游所需的输送压力。
在食品和饮料行业，大多数应用是低压(低于100 psig，或接近大气压)，要求纯度水平介于99和99.99%之间(如图1所示)。包装设备将调节适合其自身操作的气体压力。纯度要求取决于产品类型(平均99.9%就足够了——纯度要求越高，所需压缩空气的数量就越多，从而增加成本)。流量也会根据设备和生产要求而变化。要确定需要什么，咨询包装设备制造商通常是最好的开始。
安装，基础设施和分配
氮气发生器厂家不同，安装空间和基础设施也不同。在过去，像双塔氮气发生器这样的设备需要超过20英尺的天花板，单是尺寸就会让公司放弃考虑这项技术。然而，随着时间的推移，单位的大小发生了巨大的变化。
峰值工业的I-Flow发电机高于6英尺的高度，并且是模块化的设计，这意味着它们可以用额外的CMS列扩展或使用多个单位并行工作（图5）。这允许以低成本和集成的增长灵活性，而无需重大更改工作空间。此外，在大多数情况下，在来自发电机的基础设施或氮气分布方面没有特殊要求（即它将使用现有的配送线），并且在公司的规格之外没有必要特殊材料。
图5：峰值工业I流氮气发生器是模块化的，并且系统可以使用多个单位并行工作。
为什么投资现场制氮是有意义的
本文所涉及的信息有助于证明，现场氮气发生器是为生产设施提供氮气的最具成本效益和可持续的方法。他们可以提供任何水平的流量，压力和纯度。虽然初始资本投资可能略高于批量交付，但投资将在6至18个月内收回成本(平均)。这样的投资不仅将持续的供应成本对公司底线的影响降到最低，而且还有助于采取措施实现自给自足。
有关更多信息，请联系Beal Industrial，电话：1-866-647-1649，电子邮件：marketing@peakindustrial.com或者访问www.peakindustrial.com.。
要了解更多关于氮生成的信息，请访问www.aperbestpractics.com/technology/air-治疗。
