Maszyny specjalistyczne
Maszyny tego rodzaju dostępne są w wersji zautomatyzowanej i półautomatycznej. Klasyfikuje się je także na przeznaczone dla określonych branż i o uniwersalnym zastosowaniu.
Przykład pierwszych to maszyny projektowane na potrzeby przemysłu rybnego. Takimi są automaty do filetowania. Ich komponentem są ostrza wycinające kręgosłup i żebra. Następny krok stanowi usunięcie ości. Celem jest wyjęcie jak największej ich liczby, bez uszkadzania struktury mięsa i jednocześnie z maksymalną wydajnością. W przykładowej realizacji filety są transportowane na przenośniku, ułożone skórą do dołu, a głowica próżniowa usuwa z nich ości. Parametry jej pracy i prędkość przesuwu transportera w maszynach tego rodzaju zostają dobrane pod kątem specyfiki układu kostnego konkretnych gatunków ryb, ale są przestrajalne. Przeważnie filety, z których maszynowo usunięto ości, dodatkowo kontroluje pod tym kątem personel.
Są też dostępne maszyny przeznaczone dla konkretnych gatunków ryb, które nie usuwają ości, ale je tną na krótkie, bezpieczne w razie połknięcia, kawałki. Na efektywność tego procesu ma wpływ gęstość nacięć (typowo co kilka milimetrów). Ich głębokość powinna być tak dobrana, żeby w czasie cięcia nie została uszkodzona skóra filetu, jeżeli wymaga tego wyrób końcowy.
Jak działa nalewarka?
Kolejnym przykładem są nalewarki wykorzystywane w branży napojowej. W produkcji piwa, win i soków popularne są te ciśnieniowo-przelewowe, które sprawdzają się w dozowaniu głównie płynów o małej lepkości. Ich zaletą jest duża szybkość napełniania. Ten typ nalewarki nie nadaje się jednak do dozowania gęstych płynów. W takim przypadku lepiej jest użyć napełniarki tłokowej.
Maszyny te odmierzają i dozują produkty o swobodnym przepływie, czyli rzadkie i średnio gęste ciecze. W ich działaniu wyróżnia się cztery etapy. W pierwszym nalewarka jest aktywowana przez system nadrzędny. Powoduje to otwarcie zaworu, którym produkt płynie z zasobnika do cylindra. Na skutek przesuwania się tłoka płyn jest zasysany. Po napełnieniu cylindra otwiera się zawór, którym produkt jest wtłaczany do dyszy. Powrót tłoka do pozycji wyjściowej wymusza przepływ płynu do głowicy i dalej do pojemnika.
Ilość produktu w każdym cyklu pobierana ze zbiornika i wtłaczana do opakowań zależy od średnicy wewnętrznej cylindra i długości skoku tłoka. Im większy cylinder, tym więcej płynu można w nim jednorazowo zmieścić. Ilość produktu wtłaczaną do pojemnika da się regulować, zmniejszając lub zwiększając długość skoku tłoka. Do kontroli jego położenia używane są zazwyczaj przełączniki zbliżeniowe.
Tabletkarki
Na potrzeby przemysłu farmaceutycznego projektuje się z kolei m.in. tabletkarki. To maszyny, w których proszki stanowiące mieszaninę substancji leczniczych oraz wypełniaczy są sprasowywane i formowane do postaci krążka.
Wyróżnia się dwa ich typy: z pojedynczym wykrojnikiem i prasy wielostanowiskowe (rotacyjne). Ich główne komponenty to: para stempli, górny i dolny, oraz matryca. W pierwszych dolny stempel pozostaje zwykle nieruchomy, zaś górny wywiera siłę w celu uformowania tabletki. W rotacyjnych poruszają się zarówno górny, jak i dolny stempel. Zależnie od wzoru stempla i kształtu matrycy tabletki mogą mieć różne kształty oraz wymiary. Oprócz stempli ściskających mieszankę tabletkową i matrycy, w obrębie której krążek jest formowany, częściami tabletkarek z pojedynczym wykrojnikiem są: zbiornik z granulatem i jego dozownik. Z kolei maszyny rotacyjne wyposażone są dodatkowo w: mechanizm rozprowadzający masę tabletkową do poszczególnych wnęk matrycy, rolki dociskowe usuwające jej nadmiar, zbierak, który przekierowuje tabletki wyrzucone z matrycy przez dolne stemple do rynny wyładowczej.
Automatyzacja mieszania
Przykład maszyn o uniwersalnym zastosowaniu, używanych w wielu gałęziach branży spożywczej i w przemyśle farmaceutycznym, stanowią automaty do mieszania. Zadanie to automatyzuje się, aby uzyskać jednorodną mieszankę o wymaganej konsystencji. W zależności od tego, w jakiej postaci występują składniki mieszaniny, wyróżnić można: mieszalniki (ciecze), mieszarki (suche proszki), zagniatarki (gęste pasty i ciasta).
W mieszaniu płynów zwykle najlepiej sprawdzają się automaty z mieszadłami śmigłowymi. W tego typu mieszalnikach ważne jest, żeby nie dopuszczać do powstawania regularności w przepływie, takich jak ruch okrężny cieczy, negatywnie wpływających na stopień wymieszania składników. W celu ich przełamania w ściany mieszalników wbudowuje się przegrody, albo śmigło montowane jest asymetrycznie.
W przypadku mieszarek proszków celem jest przemieszczenie sekcji cząstek względem siebie. Tego typu urządzenia wyposaża się np. w mieszadła wstęgowe, których przeciwskrętne wstęgi, obracając się na wale, przesuwają warstwy proszków w przeciwnych kierunkach.
Zagniatarki past i ciast wyróżniają się większą mocą i zaawansowanymi rozwiązaniami w zakresie odprowadzania ciepła, które w dużych ilościach wydziela się podczas ugniatania zwykle gęstych i lepkich wsadów. Mieszadło ma w nich zwykle kształt litery S. Jego zadaniem jest przemieszczanie, dzielenie i zgniatanie wsadu.
Jak się produkuje maseczki?
Maszyny specjalistyczne pracują jako samodzielne urządzenia, zastępujące personel w konkretnych zadaniach albo są komponentami ciągów technologicznych. Przykład to linia produkcji maseczek jednorazowych.
Na jej pierwszym stanowisku łączy się ze sobą różne materiały. Maseczki składają się typowo z trzech warstw różniących się właściwościami. Zewnętrzne zapewniają wytrzymałość i komfort noszenia, zaś środkowa ma właściwości filtrujące zarazki. Częścią linii produkcyjnej są ich podajniki, ustawione względem siebie w taki sposób, by rozwijane z bel materiały się na siebie nakładały. Na kolejne stanowisko podawane są już jako jedna, trzywarstwowa wstęga.
Ta jest następnie w specjalnej maszynie składana w "harmonijkę". Powstałe w ten sposób plisy umożliwiają dopasowanie maski do twarzy. Z rolki rozwijany jest również mostek na nos, który, tak jak brzegi maseczki, jest przymocowywany w zgrzewarce ultradźwiękowej.
W urządzeniach tych wykorzystuje się falę ultradźwiękową, która wzbudza cząsteczki zgrzewanych materiałów do drgań. To z kolei powoduje ich nagrzewanie się na skutek tarcia. W miejscu styku zgrzewane materiały topią się i wiążą ze sobą. Po ostygnięciu połączenie to się utrwala.
Po zgrzaniu brzegów maski muszą zostać przycięte do odpowiedniego rozmiaru. Ostatnim krokiem jest przymocowanie, również ultradźwiękowo, pętelek do zakładania za uszy.
Monika Korzeniowska
igus
Jakie nowe technologie w zakresie maszyn i rozwiązań wkroczyły w ostatnich latach do branż spożywczej i medycznej?
Pojawiły się nowe rozwiązania, które łączą wysoką wydajność z wymogami dotyczącymi czystości i higieny. Produkty firmy igus oferują opcje bezsmarowne, eliminujące ryzyko zanieczyszczenia produktów podczas ich obróbki. Jedną z nowości jest trybocoating, czyli powlekanie metalowych elementów materiałem ślizgowym iglidur IC-05PF. Jest on zgodny z FDA i EU 10/2011. Dzięki tej technologii komponenty spełniają najwyższe normy higieniczne, zyskując znakomite właściwości ślizgowe, co jest istotne w produkcji m.in. sera czy produktów mięsnych.
Na jakie trendy rozwojowe warto zwrócić uwagę?
W ostatnich latach widać wyraźny rozwój ekologicznych, bezsmarownych i możliwych do recyclingu technologii w zastosowaniach, które wymagają dużej precyzji i niezawodności. W tym aspekcie warto zwrócić uwagę na wykorzystanie w transporterach bezsmarownych polimerowych wkładów łożyskowych igubal wraz z oprawami kołnierzowymi lub stojakowymi, które idealnie zastępują tradycyjne metalowe łożyska UCP/UCF (wymagające smarowania), a których konstrukcja pozwala na zastosowanie ich w wymagających warunkach produkcji żywności. Dodatkowo, zaślepki igubal zapewniają pełną szczelność układu, co w produkcji spożywczej czy farmaceutycznej ma kluczowe znaczenie w kontekście higieny i łatwości czyszczenia.
Jakie rozwiązania w dziedzinie robotyki i automatyki są najbardziej obiecujące pod kątem zapewnienia czystości procesów?
Bardzo obiecującym rozwiązaniem są stoły liniowe drylin, połączone z przekładniami drygear Apiro. Ta technologia umożliwia precyzyjną regulację band i formatów w produkcji, przy minimalnym zużyciu energii i braku potrzeby smarowania, co znacznie ogranicza ryzyko zanieczyszczenia i ułatwia utrzymanie higieny. Stoły liniowe drylin wyróżniają się prostą konstrukcją, odporną na działanie wilgoci, co czyni je idealnym rozwiązaniem w branży spożywczej, gdzie czystość i łatwość czyszczenia mają kluczowe znaczenie. Dodatkowo, przekładnie drygear Apiro oferują możliwość precyzyjnego i łatwego ustawiania maszyn, co pozwala na znaczne skrócenie czasu dostosowania linii produkcyjnej do zmieniających się formatów opakowań.
