Badanie jakości w produkcji napojów

Automatyzacja nalewania

W branży napojowej w zasadzie wszystkie etapy produkcji, od przygotowania napoju, zwykle w ramach jakiejś formy procesu wsadowego, przez jego rozlew do pojemników (które wcześniej należy umyć i osuszyć albo przedmuchać) i ich zamykanie, po kontrolę ich jakości, obecnie się automatyzuje. Dzięki temu oferta producentów automatyki dla tej gałęzi przemysłu spożywczego jest bogata. Wybór właściwego sprzętu warunkuje specyfika aplikacji.

Przykładowo kluczowe pytanie, na jakie należy sobie odpowiedzieć, wybierając nalewarką, jest to, jakimi cechami charakteryzuje się płyn, który będzie przez nią rozlewany. Trzeba się upewnić, czy można go zaliczyć do cieczy swobodnie płynących, czy może charakteryzuje go duża lepkość lub czy zawiera jakieś cząstki, może się pienić albo jest gazowany. Wybrany typ nalewarki musi być odpowiedni dla danego rodzaju płynu, inaczej nie będzie pracowała wydajnie, a nawet w ogóle może nie być w stanie rozlewać takiego napoju.

Przykładowo w nalewaniu piwa, win, soków sprawdzają się nalewarki ciśnieniowo-przelewowe, nadające się do rozlewania płynów o małej lepkości. Wyróżnia je też szybkość napełniania. Ten rodzaj nalewarek nie sprawdza się natomiast w dozowaniu gęstych płynów, na przykład miodu, w przypadku których lepiej użyć napełniarki tłokowej. Nalewarki grawitacyjne nadają się do rozlewania cieczy swobodnie płynących, o stałej lepkości, bez cząstek. Z kolei do napojów gazowanych zalecane są nalewarki przeciwciśnieniowe.

Arkadiusz Szojer

RAControls

Jak produkty do zastosowań w branży spożywczej i napojowej różnią się od pozostałych, tj. stosowanych generalnie w automatyce dyskretnej?

Najważniejsza różnica pomiędzy urządzeniami do pracy w przemyśle spożywczym, a urządzeniami standardowymi to kwestie szczelności, obudowy i materiału, z jakiego dany element jest wykonany. Przykładowo napędy liniowe wykonywane ze stali nierdzewnej typu 316 lub z dopuszczonym do przemysłu spożywczego pokryciem epoksydowym to coraz powszechniejszy standard w zakładach branży F&B, gdyż pozwala na pozbycie się nadmiernych osłon dla napędów lub siłowników.

Jacy klienci korzystają z omawianych produktów i czego poszukują? Jak wygląda rynek od strony dostawców i czym przekonywać można odbiorców?

Naszym zdaniem najlepszą drogą jest kompleksowa oferta oraz wysoka jakość produktów. Konieczność wycofania jakiejś serii jest dla producenta na tyle bolesnym problemem, że nie ma mowy o nadmiernych oszczędnościach na jakości stosowanych rozwiązań. Konkurencja na rynku F&B jest spora, ale rynek, nawet w dobie pandemii, ciągle rozwijał się i poszukiwał produktów zapewniających ciągłość oraz wysoką jakość produkcji.

Z dostarczanych rozwiązań korzystają najróżniejsze typy firm, chociaż najczęściej to użytkownik końcowy zgłasza konkretne wymagania co do odporności sprzętu. Klient przenosi te wymagania na dostawców rozwiązań, którzy ze swojej strony chcą zapewnić możliwie najlepsze rozwiązanie, którego nie trzeba będzie nadmiernie często serwisować.

Jakie są najczęstsze problemy związane z eksploatacją systemów automatyki w omawianym sektorze?

Najczęstsze problemy eksploatacyjne wynikają z warunków pracy. Niezawodność urządzeń jest w dużej mierze uzależniona od warunków otoczenia, takich jak chociażby temperatura, wilgotność powietrza w hali produkcyjnej, czy też od mycia pod wysokim ciśnieniem, często z użyciem środków żrących. Urządzenia automatyki w sektorze spożywczym powinny charakteryzować się odpowiednią odpornością lub mieć dodatkową osłonę czy obudowę. W ostatnim czasie coraz więcej klientów skłania się do pierwszego rozwiązania.

Jak wyglądał rynek w kontekście pandemii COVID-19?

Branża F&B bardzo szybko dostosowała się do warunków pandemicznych i postawiła przed dostawcami nowe wymagania, takie jak zdalne serwisowanie, bezawaryjna praca, redukcja liczby przeglądów oraz minimalizacja przestojów. W związku z nimi oraz koniecznością zmiany priorytetów, klienci coraz częściej decydowali się na rozwiązania droższe, ale bardziej wydajne i niezawodne.

Jaka nalewarka będzie najlepsza?

Wybór rodzaju napełniarki wpływa również na to, czy wszystkie opakowania będą zapełniane do jednakowego poziomu, czy taką samą ilością napoju. W drugim przypadku trzeba się liczyć z tym, że poziom zapełnienia poszczególnych, na przykład butelek, może być różny. Jest to spowodowane różnicami ich wymiarów i niedokładnościami w ich wykonaniu. W przypadku przezroczystych opakowań może to sprawić, że konsument uzna niektóre z nich za niepełne.

Z drugiej strony utrzymanie jednakowego poziomu wszystkich butelek przez dolewanie, którego nie można uwzględnić w cenie produktu, może stać się źródłem strat, jeżeli opakowania, przez słabą jakość wykonania, bardzo różnią się pojemnością. Do maszyn napełniających wszystkie opakowania do jednakowego poziomu zalicza się nalewarki przelewowe, z kolei napełnianie objętościowe zapewniają nalewarki grawitacyjne.

Wybierając napełniarkę, trzeba też sprawdzić, czy sposób manipulowania opakowaniem nie spowoduje jego zniszczenia. Może do tego dojść, jeśli na przykład butelka jest wykonana z materiału nieprzystosowanego do nacisku, który będzie na niego wywierany albo jest ona za szeroka.

Ważny jest też sposób organizacji napełniarki w przestrzeni. Te liniowe sprawdzą się, jeżeli planujemy napełnianie pojemników w różnych rozmiarach. Obrotowe, które są przeważnie większe i bardziej wyspecjalizowane, są zalecane przy większej prędkości i wydajności napełniania.

Radosław Sobociński

igus

Jakie zmiany zaobserwować można w produktach do zastosowań w branży spożywczej i napojowej? Czym powinny charakteryzować się wyroby dla tego sektora?

Wprowadzane są moduły, które mają certyfikaty FDA. Przykładowo w swojej ofercie igus ma m.in. łożyska liniowe z polimerowymi wkładkami z takimi certyfikatami. Ponadto oferowane są inteligentne systemy, które monitorują swój stan i w odpowiednim momencie ostrzegają przed awarią lub zgłaszają termin prac konserwacyjnych. My również dostarczamy wkładki ślizgowe z czujnikami zużycia, które zapobiegają uszkodzeniom układów oraz całych maszyn. Wszystkie takie produkty dla branży spożywczej powinny przede wszystkim charakteryzować się m.in. odpornością na chemikalia, dzięki czemu mogą być czyszczone bez powodowania zagrożeń dla instalacji.

Kto wykonuje wdrożenia w tym sektorze? Jacy są to klienci?

Generalnie mogą być to wszyscy. Jeżeli firma ma swój dział wdrożeniowy, to realizuje aplikację sama, natomiast jeśli nie ma go, to korzysta z usług przedsiębiorstw zewnętrznych. Dla nas, jako dla dostawców, jest ważne to, aby mieć kontakt z odbiorcami końcowym, bo to oni bardzo często decydują o wyborze konkretnego rozwiązania – nawet jeśli integratorzy korzystają na co dzień z innych produktów.

Jaka była w ostatnich dwóch latach koniunktura na rynku, w szczególności w kontekście COVID-19?

W ostatnich latach koniunktura była bardzo dobra. Rosła sprzedaż, ale też potrzeby rynku były coraz większe. Czynniki te, a także nastawienie producentów na produkcję masową i automatyczną sprawiają, że zamówień na części też również więcej. Jeżeli chodzi o rok 2020, to niestety był on słabszy i wszyscy odczuliśmy pandemię. Bieżące miesiące natomiast rokują dobrze, powoli są też przekraczane możliwości produkcyjne dla dostawców, co skutkuje wydłużonymi terminami dostaw dla wielu z nas. Czy to dobrze czy to źle – czas pokaże.

Badanie jakości w produkcji napojów

Kontrolę jakości w produkcji napojów przeprowadza się na wszystkich etapach, od przygotowania po pakowanie. W czasie produkcji napojów należy kontrolować ich różne parametry, od których zależy ich smak i konsystencja. Na przykład w przypadku soków ważna jest zawartość cukrów. Wpływa ona na ich smak i jest regulowana przepisami. Do badania zawartości cukru w sokach używa się refraktometrów. Przyrządy te mierzą współczynnik załamania światła, który zmienia się w zależności od typu i stężenia substancji rozpuszczonych w danym roztworze.

W przypadku piwa natomiast istotnym parametrem jest stopień jego utlenienia. W tym napoju wpływa on bowiem na jego smak oraz klarowność. W browarnictwie do pomiaru ilości tlenu rozpuszczonego używane są sensory amperometryczne. W wyniku reakcji elektrochemicznej, która zachodzi na skutek przenikania tlenu przez membranę czujnika, generowany jest prąd. Jego natężenie jest proporcjonalne do ciśnienia cząstkowego tlenu w badanej próbce.

Kontrola jakości w branży napojowej

Kontrola jakości opakowań w produkcji napojów obejmuje też ich zamknięcie. W przypadku tych, które są nakręcane na nagwintowaną szyjkę, sprawdzić trzeba, czy siła potrzebna do odkręcenia zakrętki mieści się w wymaganym przedziale. Nakrętka powinna być bowiem na tyle mocno zakręcona, by zawartość opakowania nie wypływała przez nieszczelne wieczko na zewnątrz, a jednocześnie powinna być łatwa do otwarcia. Tylko spełnienie obu tych warunków gwarantuje zadowolenie klienta, inaczej jeśli będzie musiał użyć dużej siły, żeby otworzyć butelkę może się ochlapać, podobnie jak wtedy, gdy wieczko będzie przeciekać. Sprawdzenie jakości oraz siły zamknięcia powinno odbywać się w sposób naśladujący wykonywanie czynności otwierania przez człowieka, jednocześnie zapewniając powtarzalność i niezależność wyników testu od indywidualnych cech operatora. Dlatego zadanie to automatyzuje się, wykorzystując specjalne testery. W tego typu urządzeniach butelka mocowana jest w zacisku i automatycznie otwierana. Towarzyszy temu pomiar momentu obrotowego mechanizmu odkręcającego nakrętkę. Jeśli wynik nie mieści się w przedziale tolerancji, należy wyregulować zakręcarkę w napełniarce.

Opakowania z napojami poddaje się także wielu innym testom. Przykładowo dla puszek wykonuje się testy upuszczeniowe i sprawdzające ich wytrzymałość na zniszczenie. Pierwsze badanie polega na upuszczaniu puszki na płaską powierzchnię. Powtarza się to wielokrotnie, za każdym razem zwiększając wysokość, na jaką podnoszone jest opakowanie przed jego upuszczeniem. W testach drugiego rodzaju z kolei poziom, na jaki podnoszona jest puszka, pozostaje niezmienny, natomiast spada ona za każdym razem na powierzchnię o innym nachyleniu.

Poza tym automatyzuje się również pobieranie próbek napojów, które są poddawane testom jakościowym. Ręczne wykonywanie tego zadania jest czasochłonne, zwłaszcza gdy trzeba do laboratorium dostarczyć wiele próbek. W takim przypadku warto skorzystać z automatycznego testera z możliwością próbkowania kilku butelek jednocześnie. Zwykle opakowania są podawane z taśmociągu na stanowisko, na którym ich zakrętki są przekłuwane. Do środka jest wówczas wprowadzana sonda pobierająca próbkę. Jest ona przekazywana dalej do analizatora, przeważnie podłączonego do testera.