Poziom czy objętość?

JAKIE SĄ ZALETY METODY OPTYCZNEJ?

Rys. 2. Projektując linie pakowania, stosuje się zasadę krzywej V

W browarach wykorzystywane są również czujniki optyczne. Używa się w nich specjalnego fluorescencyjnego barwnika naniesionego na membranę, który jest oświetlony. W obecności tlenu fluorescencja barwnika zmienia się proporcjonalnie do stężenia tego gazu - im więcej tlenu, tym szybciej fluorescencja słabnie.

W pierwszej metodzie w czasie pomiaru zachodzi reakcja chemiczna, w wyniku której tlen będący przedmiotem badania jest zużywany. Dlatego by wyniki pomiaru były wiarygodne, wymagany jest stały, przynajmniej minimalny przepływ płynu. Zazwyczaj nie stanowi to problemu, dopóki linia produkcyjna pracuje. Jeżeli jednak zostanie zatrzymana, brak przepływu skutkuje zaniżonymi wartościami stężenia tlenu.

Oprócz tego czujniki amperometryczne są przeważnie przystosowane do standardowych warunków przepływu i ciśnienia, jakie występują w czasie normalnej pracy linii produkcyjnej. Nagłe, dynamiczne zmiany tych wielkości, na przykład na skutek otwierania lub zamykania zaworów, mogą powodować wibracje membrany, co również skutkuje nieprawidłowymi wynikami pomiarów.

Czujniki optyczne nie wymagają minimalnego przepływu badanego płynu. W przeciwieństwie do sensorów amperometrycznych nie mają także w ich przypadku znaczenia zmiany jego ciśnienia. Obu typów czujników można używać w instalacjach mytych na miejscu (CIP, Cleaning in Place), które zostaną opisane w kolejnych rozdziałach.

W branży napojowej używa się też sensorów, które mierzą inne wielkości, poza jakościowymi właściwościami napojów. Przedstawiamy to w ramce na przykładzie zastosowania czujników poziomu.

Nowości w zakręcarkach

Podobnie jak w przypadku innych maszyn pakujących, upowszechnienie się serwosilników w zakręcarkach zwiększyło ich wydajność, poprawiło jakość ich działania i skróciło przestoje. Zaprogramowanie od razu całej zakręcarki przez ustawienie optymalnej siły zakręcania dla danej partii produktu (nie za dużej, by uniknąć zniszczenia butelki lub zakrętki, ani nie za małej, żeby zapobiec zbyt luźnemu zakręceniu nakrętki, a w następstwie jej przeciekaniu), zamiast oddzielnego przestrajania kolejnych głowic magnetycznych, jest szybsze i wygodniejsze.

Zaletą zakręcarek z serwosilnikami jest również większa dokładność w zakresie przykładanej siły, zazwyczaj ± 0,5% (w tych z głowicami magnetycznymi typowo ±10%). Ponadto w zakręcarkach sterowanych cyfrowo można skorzystać z rozbudowanych funkcji do przeprowadzania testów kontrolnych online, które polegają na otwieraniu i zamykaniu testowych butelek i porównywaniu przyłożonych sił z wartościami zadanymi. Można je również zaprogramować tak, aby korygowały orientację zakrętek i od razu poprawiały te założone niewłaściwie.

ZADANIA DO ZAUTOMATYZOWANIA - PAKOWANIE

Gotowy napój nalewany jest do butelki, puszki albo kartonu. Pojemnik taki trzeba zamknąć, na przykład kapslem, korkiem, zakrętką lub przez zgrzanie jego brzegu. Dalej pojedyncze opakowania są umieszczane w opakowaniu zbiorczym, kartonie lub skrzynce lub zostają zafoliowane. Wszystkie te czynności są w nowoczesnych zakładach produkujących napoje zautomatyzowane.

W prawidłowo zaprojektowanej linii pakowania przestoje powinny być skutkiem wyłącznie nagłej awarii sprzętu, zmiany profilu produkcji albo planowej przerwy w produkcji. Osiągnięcie tego celu nie jest łatwe. Uwzględnić bowiem trzeba wiele czynników, które pozwolą najpierw wybrać właściwe maszyny do realizacji każdego z zadań, a później odpowiednio je ze sobą zsynchronizować.

Przykładowe kwestie to: specyfika rozlewanego napoju, różnorodność rozmiarów i kształtów opakowań, które mogą być napełniane w obrębie danej linii pakowania, różnorodność sposobów ich zamykania, możliwość użycia tych samych maszyn do napełniania nowych opakowań i tych z odzysku. Istotna jest też częstość zmian profilu produkcji.

Przenośnik usprawnił pracę browaru

W pewnym browarze, który działał już od ponad stu lat, przywiązywano dużą wagę do tradycyjnych metod produkcji. Niektóre jej etapy w związku z tym były realizowane nieefektywnie. Dotyczyło to na przykład procedury obsługi odbioru dostaw słodu, której nie zmieniono od początku istnienia tego zakładu. Co tydzień do browaru dostarczano 300 worków słodu, z których każdy ważył 50 kilogramów. Worki te pracownicy wciągali ręcznie na piętro, gdzie były opróżniane. Stamtąd zsypem słód trafiał do rozdrabniacza. Kilka lat temu zmieniono jednak dostawcę tego surowca.

Okazało się wówczas, że nowa firma dostarcza słód w workach ważących po 25 kilogramów każdy. Choć dzięki temu pracownikom łatwiej było je wciągać na piętro, zwiększenie ich liczby do 600 ponad dwukrotnie wydłużyło czas, jaki był dotychczas poświęcany na rozładowanie dostawy. Choć już wcześniej zadanie to nie było realizowane efektywnie, dopiero po zmianie dostawcy słodu, w związku z opóźnieniami w produkcji tym spowodowanymi, podjęto decyzję o jego zautomatyzowaniu. Projekt ten zrealizowano kompleksowo.

Ręczną wciągarkę zastąpiono przenośnikiem aero-mechanicznym, do którego wsypywana jest tylko taka ilość słodu, jaka jest na danym etapie produkcji wymagana. Do rozładowywania worków z palet dostawcy i ich przewozu na stanowisko załadunku przenośnika albo do magazynu są natomiast używane wózki widłowe. Uzupełnienie wyposażenia browaru o te urządzenia usprawniło produkcję i znacząco odciążyło pracowników.

JAKA NALEWARKA BĘDZIE NAJLEPSZA?

W skład linii pakowania napojów, na przykład butelkowanych, wchodzą przeważnie takie stanowiska jak: depaletyzacji pustych opakowań, płukania butelek, ich napełniania, kapslowania, naklejania na nie etykiet, pakowania w kartony oraz paletyzacji tych opakowań zbiorczych. Centralnym punktem linii pakowania jest maszyna, która napełnia butelki.

Rodzaj napełniarki determinuje specyfika rozlewanego płynu, głównie jego lepkość. W przemyśle napojowym, zwłaszcza wśród producentów piwa, win oraz soków, popularne są nalewarki ciśnieniowo-przelewowe. Sprawdzają się one w dozowaniu głównie płynów o małej lepkości. Ich zaletą jest także duża szybkość napełniania. Ten typ nalewarki nie sprawdzi się natomiast w dozowaniu gęstych płynów, na przykład miodu. W ich przypadku lepiej jest użyć napełniarki tłokowej.

Ważne jest również to, czy dozowany napój jest gazowany. Jeśli tak, linię butelkowania powinno się wyposażyć w nalewarkę przeciwciśnieniową. Maszyna ta przed napełnieniem butelki usuwa z niej powietrze. Dzięki temu w czasie butelkowania nie zmienia się stopnia nagazowania napoju.

POZIOM CZY OBJĘTOŚĆ?

Oprócz sposobu napełniania butelek istotnym zagadnieniem jest też kwestia zagwarantowania odpowiedniej ilości cieczy. Należy rozróżnić dwie sytuacje - zapewniania takiego samego poziomu napoju w kolejnych pojemnikach oraz takiej samej ilości (objętości) płynu. Pierwszy sposób jest preferowany w przemyśle napojowym i na przykład przez producentów płynnych środków czyszczących, gdyż klienci często przy wyborze konkretnego opakowania sugerują się poziomem jego napełnienia.

Wybierając nalewarkę, która odmierza dokładnie jednakową ilość płynu, trzeba się liczyć z tym, że poziom zapełnienia poszczególnych opakowań może być różny. Może to być spowodowane m.in. różnicami ich wymiarów i niedokładnościami w ich wykonaniu. Maszyny tego typu z reguły więcej kosztują. Początkowo większa inwestycja w przypadku, gdy maszyna będzie używana do dozowania droższych napojów, może się jednak szybko zwrócić.

Istotne jest też, by wybierając napełniarkę, sprawdzić, czy sposób, w jaki manipuluje ona opakowaniem, nie spowoduje jego zniszczenia. Może do tego dojść, jeśli na przykład butelka jest wykonana z materiału, który nie jest przystosowany do nacisku, jaki będzie na niego wywierany albo jest zbyt szeroka.

Materiały wykorzystywane w urządzeniach do produkcji napojów

Wybierając wyposażenie linii produkcyjnej w branży napojowej, należy się upewnić, że elementy, które będą miały kontakt z żywnością, wykonano z materiałów dopuszczonych do użytku w produkcji spożywczej. Są to m.in. stal nierdzewna, tytan, platyna i złoto, a w pewnych zastosowaniach miedź oraz aluminium.

Zaletą stali nierdzewnej jest odporność na korozję. Tytan cechuje wytrzymałość mechaniczna i odporność na korozję, zwłaszcza w środowisku kwasowym. Wykonuje się z niego elementy stykające się z produktami o dużej zawartości kwasów oraz soli, na przykład sokami cytrusowymi i pomidorowymi.

Wadą tytanu, platyny i złota jest cena. Miedzi nie należy natomiast używać tam, gdzie może mieć kontakt z kwasami, które mogą ją wypłukać. Z aluminium wykonuje się lekkie elementy. Jego wadą jest niska odporność na korozję, a dłużej używane może pękać. Powierzchnie aluminiowe łatwo uszkodzić podczas mycia i dezynfekcji, gdy używa się utleniaczy. Dlatego w przemyśle spożywczym aluminium zazwyczaj jest powlekane powłokami, przeważnie z PTFE lub teflonu.

Elementy linii produkcyjnych napojów nie powinny zawierać elementów ze szkła, które mogą się w trakcie użytkowania stłuc. Części wykonane z tego materiału należy odpowiednio zabezpieczyć, na przykład obudową z nietłukącego się materiału.