6° Presentazione del workshop finale del progetto NPFP Omogeneizzatore "digitale" per latte e derivati Sito web del progetto: www.npfp.it

1. «Omogeneizzatore "digitale" per latte e derivati
Ing. Leonardo Maggi
GEA Mechanical Equipment Italia SpA

2. NPFP 2
GEA GROUP
Il Gruppo GEA è leader mondiale nella produzione di macchinari e impianti di
processo, fornendo sempre soluzioni tecnologicamente avanzate e ad alta efficienza
energetica
Dairy Farming Dairy
Processing
Food Beverages

3. NPFP 3
Processo di omogeneizzazione
Rottura cellulare
Riduzione di fibre in fibrille
Dispersione di solidi in fase liquida
Emulsioni
L’omogeneizzatore può essere usato per…

4. NPFP 4
Scopo del progetto
- Efficienza di omogeneizzazione e modelli predittivi
- Monitoraggio in continuo del processo di
omogeneizzazione
- Incremento dell’ efficienza della macchina
- Risparmio energetico
- Incremento della vita utile dei componenti

5. NPFP 5
Approccio al progetto - CFD
Analisi CFD:
E’ stato utilizzato il software Ansys-CFX al fine di determinare i
parametri in grado di descrivere l’effetto di omogeneizzazione
Validazione dei dati:
Le analisi ottenute con il software di simulazione CFD sono
state validate a seguito della comparazione con dati reali di
laboratorio.
Stato dell’arte e limiti dell’analisi numerica:
Sono stati raggiunti buoni risultati con l’analisi
computazionale, ma in alcuni casi sono richiesti ancora tempi
di calcolo troppo elevati.

6. NPFP 6
Approccio al progetto - CFD
X-Valve – Simulazione dell’efficienza

7. NPFP 7
Approccio al progetto - CFD
Andamento della pressione sul piano XY

8. NPFP 8
Project approach - CFD
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
0 1 2 3 4 5 6
Frequency
Particle size (µm)
Measured Values vs. CFD-PBE
DIAMETRI INGRESSO
SPERIMENTALI
DIAMETRI USCITA
SPERIMENTALI
DIAMETRI OUTPUT 2°
STADIO - CFD-PBE

9. NPFP 9
Sistema di monitoraggio Real Time
Primo step del progetto:
Comparare diverse tecnologie per verificare l’accuratezza dei
risultati restituiti
Secondo step del progetto :
Definire la tecnologia in grado di garantire il miglior
compromesso costo/beneficio
Terzo step del progetto :
Test e controllo dei risultati e definizione dei parametri
strettamente necessari per l’analisi

10. NPFP 10
Tecnologie disponibili
Misura indiretta:
Definizioni di parametri misurabili utili alla definizione
dell’efficienza di omogeneizzazione
Misura diretta:
Utilizzo di apparecchiature in grado di restituire in tempo
reale le immagini i grado di fornire le dimensioni reali delle
particelle

11. NPFP 11
Tecnologie a valore aggiunto
Condiderata la complessità dell’analisi occorre:
- Definire il minor numero di parametri atti a caratterizzare
l’efficienza di omogeneizzazione
- Ridurre il più possibile i tempi di calcolo del sistema in
tempo reale
- Conservare la paternità del progetto e del brevetto
- Coprire l’intero range richiesto dai differenti prodotti
trattati

12. NPFP 12
Tecnologie disponibili
- Fra le varie tecnologie analizzate quella agli ultrasuoni
sembra essere la più promettente
- La combinazione fra parametri misurabili con gli
ultrasuoni ed altre grandezze “classiche” offre il maggior
dettaglio di analisi
- La tecnologia agli ultrasuoni permette di caratterizzare i
parametri strettamente necessari all’analisi
- Il sistema è in grado di restituire un confronto immediato
fra risultato reale e risultato atteso

13. NPFP 13
Tecnologia agli ultrasuoni
Una promettente tecnologia
1480
1485
1490
1495
1500
1505
1510
1515
1520
1525
1530
1535
1540
1545
1550
1555
1560
15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75
SoundVelocity[m/s]
Temperature [°C]
Sound Velocity VS Temperature
Prova 3
Prova 2
Prova 1
Prova 4

14. NPFP 14
Tecnologia agli ultrasuoni
Una promettente tecnologia
y = -0,0234x2 + 2,9897x + 1467,2
R² = 0,9969
y = -0,0209x2 + 2,684x + 1475,8
R² = 0,9973
y = -0,0219x2 + 2,8013x + 1472
R² = 0,9973
y = -0,0218x2 + 2,7923x + 1472,2
R² = 0,997
y = -0,0216x2 + 2,771x + 1472,7
R² = 0,998
1558
1560
1562
1564
55 60 65
SoundVelocity[m/s]
Temperature [°C]
All products: "Sound Velocity" vs "Temperature"
GEA - Latte NON omogeneizzato GEA - Latte omogeneizzato 100 bar
GEA - Latte omogeneizzato 150 bar GEA - Latte omogeneizzato 200 bar
GEA - Latte omogeneizzato 250 bar Poli. (GEA - Latte NON omogeneizzato)
Poli. (GEA - Latte omogeneizzato 100 bar) Poli. (GEA - Latte omogeneizzato 150 bar)
Poli. (GEA - Latte omogeneizzato 200 bar) Poli. (GEA - Latte omogeneizzato 250 bar)

15. NPFP 15
Tecnologia agli ultrasuoni
Una promettente tecnologia
Prototipo
E’ stato realizzato un prototipo in grado di
misurare simultaneamente diversi
parametri.
Una descrizione completa non è
possibile in quanto protetto da segreto
industriale.
Lo sviluppo del prototipo ha previsto sia
la parte hardware che software, con uno
speciale software dedicato

16. NPFP 16
Tecnologia agli ultrasuoni
Una promettente tecnologia

17. NPFP 17
Tecnologia agli ultrasuoni
Una promettente tecnologia
Teoria dell’impedenza

18. NPFP 18
Sviluppi futuri
Sviluppo del design futuro in grado di garantire una installazione
plug&play
Incrementare l’affidabilità del software
Riduzione dei costi
Includere lo strumento all’intero di un più ambizioso progetto di
omogeneizzatore intelligente

19. NPFP 19
Grazie per l’attenzione!
www.npfp.it
Partecipanti all’attività di ricerca
• Leonardo Maggi, Massimiliano
Benassi, Silvia Grasselli, Michele
Manfredi
• Paolo Casoli, Marco Silvestri,
Elena Vittadini