Fyysikoiden kehittämällä ultraäänimenetelmällä pestään tuotantolaitoksia

Fysiikan professori Edward Hæggströmin johtama tutkimusryhmä on kehittänyt Helsingin yliopistossa ultraäänimenetelmän, joka hyödyntää lääketieteellisestä tekniikasta tuttuja ultraäänikenttien ohjaustekniikoita, tietokonepohjaista mallinnusta ja erilaisia ultraäänipesutekniikoita.

Menetelmä perustuu ohjattavaan tehoultraääneen, joka mahdollistaa teollisten, nestekiertoisten tuotantolaitteistojen, kuten putkistojen ja lämmönvaihtimien, puhdistamisen ilman, että tuotantoprosessi täytyy keskeyttää. Menetelmää luonnontieteiden kampuksella Kumpulassa tuotteistanut Timo Rauhala työskentelee nykyisin projektipäällikkönä Altum Technologies -yrityksessä.

Hän kertoo, että ultraäänellä, ääniaalloilla, syntyvät paineiskut irrottavat lian ja epäpuhtaudet. Uudessa menetelmässä ultraäänilähettimet kiinnitetään suoraan puhdistettavaan tuotantolaitteistoon. Lähettimet ovat irrotettavissa ja asennettavissa uudelleen.

Usean lähettimen avulla ultraäänikenttää voidaan ohjata tuotantolaitteen sisällä ja kohdentaa puhdistus tarkalleen haluttuihin kohtiin. Tätä takia menetelmässä käytetään paljon laskentakapasiteettia vaativaa mallinnusta.

Käyttömahdollisuuksia elintarviketehtaissa

Puhdistaminen on teollisuudessa aina kallis ja iso operaatio. Esimerkiksi meriteollisuudessa puhdistetaan suodattimia, isoja säiliöitä, putkistoja ja merivesilämmönvaihtimia. Menetelmä kiinnostanee myös kaivos-, öljy-, sellu-, paperi-, kemian- ja laivanrakennus- ja elintarviketeollisuutta.

Menetelmässä puhdistaminen saadaan aikaan kohdistamalla korkeatehoinen ultraäänikenttä likaantuneen rakenteen sisällä olevaan nesteeseen.

− Puhdistuspistettä voidaan siirtää rakenteen sisällä, jolloin puhdistus kohdistuu juuri sinne, missä sitä eniten tarvitaan. Ultraäänilähteenä toimivat ulkoisesti asennettavat anturit, joiden sijoittelu päätetään tapauskohtaisesti. Puhdistus perustuu ultraäänen tuottamaan painevaihteluun, tarkentaa Altum Technologiesin kaupallinen johtaja Esteban Soto.

Hän kertoo, että menetelmä on ainutlaatuinen ja soveltuu kaikkien nestettä sisältävien rakenteiden puhdistamiseen.

− Lisäksi rakenteen sisällä olevan nesteen ominaisuuksiin kyetään vaikuttamaan: muun muassa estämään biologinen kasvu nesteessä tai vahvistamaan kemikaalien reaktiivisuutta. Järjestelmän voi asentaa käytännössä lähes kaikkiin geometrioihin (putket, säiliöt, lämmönvaihtimet) ja sekä metalleihin että komposiittirakenteisiin. Ratkaisu soveltuu kaikille aloille, joilla kärsitään nesteissä tapahtuvasta likaantumisesta tai jotka etsivät ratkaisuja tehostaa nesteitä sisältäviä tuotantoprosesseja, Soto selvittää.

Hän tähdentää, että ultraäänimenetelmä on lähtökohtaisesti rakennettu puhdistamaan likaantuneita tuotantolaitteita.

− Elintarviketeollisuudessa tehoultraäänellä voi tehdä vaikka mitä, kuten aktivoida ja kiihdyttää entsyymireaktioita ja fermentaatiota nestemäisissä elintarvikkeissa tai sekoittaa ja homogenoida muun muassa jauheita ja nesteitä, Soto täsmentää.

Monenlaisia käyttökohteita maailmanlaajuisesti

Esteban Soto kertoo, että patentoitu järjestelmä soveltuu monenlaisiin käyttökohteisiin.

− Pelkästään lämmönvaihtimien likaantuminen aiheuttaa maailmanlaajuisesti noin 200 miljardin euron menetykset vuosittain. Pilottiasiakkaallamme on merivesipintalauhduttimet, jotka likaantuvat biologisesta kasvustosta noin kolmessa kuukaudessa. Koska tuotantoa ei kannata pysäyttää pintalauhduttimien takia, asiakas häviää energiatehokkuuden laskussa satoja tuhansia euroja vuodessa. Ultraääniratkaisulla pintalauhduttimet saadaan puhdistettua ilman tuotannon pysäytystä, Soto kertoo.

Elintarviketeollisuuden tuotantolaitokset käyttävät prosessien lauhdutukseen ja viilentämiseen jäähdytysjärjestelmiä, jotka koostuvat yleensä putkistoista, säiliöistä ja lämmönvaihtimista. Ne likaantuvat muun muassa biologisen kasvun tai esimerkiksi rasvan vuoksi.

− Lauhdutustornivedet voivat sisältää ei-toivottuja bakteereja, jotka voivat pesiytyä esimerkiksi säiliön pohjan anaerobiseen ympäristöön. Ultraääni voidaan ohjata myös säiliön pohjalle, jolloin päästään tappamaan sekä bakteerit että poistamaan biofilmit, eikä työntekijän tarvitse mennä säiliön sisään tekemään puhdistusta, Soto kertoo.