Zalety technologii pneumatycznej w procesie przetwórstwa mleka

314

Począwszy od systemów dojenia po urządzenia do przetwórstwa i pakowania sera — przetwórcy żywności w branży mleczarskiej przekonują się, że urządzenia pneumatyczne pomagają im działać bardziej wydajnie, elastycznie i niezawodnie. Biorąc pod uwagę wyzwania, przed którymi stoi obecnie rynek, każda zaleta ma kluczowe znaczenie: sprzęt musi działać bardziej ekonomicznie, zapewniając jednocześnie wszechstronność i zdolność do szybkiego reagowania na zmieniające się preferencje i upodobania konsumentów. Musi on również zapewniać wyższe poziomy wydajności, a jednocześnie być ekologiczny i niezawodny w działaniu podczas każdego dnia pracy.

Przedsiębiorcy wiedzą, że produkty mleczne muszą również spełniać surowe wymagania prawne, a bezpieczeństwo żywności jest ważniejsze niż kiedykolwiek wcześniej. Aby zapewnić higieniczne środowisko przetwarzania, sprzęt musi być odporny na wielokrotne zmywanie w ramach jednej z najbardziej rygorystycznych procedur zmywania w branży, w tym zmywanie za pomocą środków agresywnych — odporność tę zapewnia stopień ochrony IP69K. W przypadku samej tylko strony przetwórczej pojedynczy element sprzętu do mieszania i miksowania produktów mleczarskich może mieć ponad 40 higienicznych zaworów procesowych, które pomagają kontrolować przepływ surowych składników. Wszystkie te zawory muszą być utrzymywane w czystości, a czyszczenie nie uwzględnia nawet zużycia spowodowanego ciągłą i szybką produkcją w środowisku nowoczesnej mleczarni.

Na szczęście od dawna sprawdzone w branży rozwiązania z zakresu pneumatyki oferują zakładom przetwórstwa mleczarskiego wiele zalet — niezależnie od tego, czy mają być stosowane w celu przetwarzania żywności, pakowania w opakowania detaliczne, czy sterowania ruchem produkcyjnym. W działaniach nowoczesnych mleczarni urządzenia pneumatyczne mogą być używane w różnych zastosowaniach, wykorzystując sprężone powietrze dostępne już w instalacjach obiektu. Pneumatyka zapewnia także rozwiązania wbudowywane w celu rozwiązania wielu problemów związanych z bezpieczeństwem zakładu, pomagając przetwórcom mleczarskim w łatwy sposób zapewnić zgodność z przepisami, a jednocześnie chronić pracowników i utrzymać wysoki poziom produkcji.

Większa wydajność za te same pieniądze

W porównaniu z innymi rozwiązaniami technologia pneumatyczna zapewnia większą moc w urządzeniach o mniejszym rozmiarze — a ponadto urządzenia pneumatyczne zwykle kosztują mniej niż podzespoły elektroniczne w przeliczeniu na pojedynczy komponent. Dzięki zastosowaniu zaworów urządzenia pneumatyczne mogą być projektowane z myślą o bardzo szybkim czasie zadziałania w celu łatwej obsługi szybkich linii produkcyjnych lub szybkich sekwencji ruchu. Pneumatyczne zawory pilotowe mogą być również stosowane w całym obiekcie do uruchamiania różnych krytycznych procesów i urządzeń typu wł./wył. Również linie pakowania zyskują dzięki niewielkiej masie i wysokiej cykliczności, zapewnianymi przez pneumatykę. Urządzenia pneumatyczne idealnie nadaje się do prac w środowiskach higienicznych lub trudnych, w których wymagane jest częste zmywanie — wszystkie te czynniki przyczyniają się do zapewnienia wysokiej wydajności.

Pneumatyczny system zaworowy marki AVENTICS™ serii CL03 Clean Line zapewnia wysoki poziom modułowości i elastyczności oraz higieniczną konstrukcję odporną na żrące detergenty i chemikalia w zastosowaniach wymagających zmywania w wysokich temperaturach oraz pod wysokim ciśnieniem.

Pneumatyka, która jest ekonomiczna w eksploatacji, obniża również koszty operacyjne dzięki zmniejszonemu zużyciu energii, wysokiej niezawodności i niskim kosztom konserwacji. Ponieważ sprężone powietrze jest zwykle dostępne w całym zakładzie mleczarskim, podłączanie większej liczby urządzeń na potrzeby nowego zastosowania zazwyczaj nie skutkuje dużymi kosztami dodatkowymi. W rzeczywistości, gdy do sprężarki podłączonych jest więcej urządzeń pneumatycznych, całkowite zapotrzebowanie jest bliższe wydajności sprężarki, dzięki czemu pneumatyka staje się bardziej efektywna. Z kolei mniejsza liczba podzespołów pneumatycznych, wykorzystująca mniejszą część wydajności sprężarki, byłaby mniej efektywna w eksploatacji.

Większa elastyczność i modułowość

Jednym z największych wyzwań, przed którymi stoi współczesny przemysł mleczarski, jest reagowanie na zmieniające się preferencje dzisiejszych konsumentów. Pojawienie się alternatywnych produktów mlecznych, takich jak mleko migdałowe czy sojowe, jeszcze bardziej komplikuje tę kwestię. Nawet w przypadku bardziej tradycyjnych produktów nabiałowych ich różnorodność gwałtownie wzrasta, powodując prawdziwą eksplozję produktów do wyboru w dziale produktów mlecznych. Tak gwałtowne zmiany w preferencjach konsumentów wymagają większej elastyczności w zakresie przetwarzania i pakowania. Technologie elektromagnetyczne i pneumatyczne, w tym zawory, zapewniają elastyczność i modułowość, których potrzebują zakłady przetwórstwa mleczarskiego, aby odpowiedzieć na te dynamiczne warunki rynkowe.

Siłownik pneumatyczny marki AVENTICS™ serii ICS

Dokładniej rzecz biorąc, urządzenia pneumatyczne umożliwiają szybką konfigurację i łatwą wymianę, co umożliwia operatorom zakładów mleczarskich możliwość modernizacji, naprawy, wymiany albo zmiany parametrów urządzeń przy minimalnych zakłóceniach. Na przykład maszyna, która obsługuje pojemniki o różnej gramaturze, może być wykonana w sposób umożliwiający szybką zmianę rozmiarów pojemników na potrzeby nowej serii produktów, a operatorzy obsługujący linie pakowania mogą również potrzebować szybkiego sposobu zmiany pojemników na jedną porcję na pojemniki o większej pojemności. W niektórych przypadkach funkcje pneumatyki mogą być automatycznie regulowane w oparciu o wymagania dla nowej serii produktów poprzez prostą zmianę parametrów w interfejsie sterownika maszyny. Ta zdolność do sprawnego przystosowywania się wraz z ograniczeniem przestojów pomaga zwiększyć ogólną wydajność produkcji.

Niektóre urządzenia pneumatyczne zapewniają jeszcze większą wszechstronność poprzez komunikację z wykorzystaniem szerokiej gamy protokołów przemysłowych, takich jak protokoły oparte na sieci Ethernet, OSI, IO-Link, Profibus i DeviceNet. W rezultacie zakłady przetwórstwa mleczarskiego mogą łatwiej korzystać z urządzeń pneumatycznych, które spełniają wymagania krajowych i międzynarodowych norm w dowolnym miejscu na świecie. A ponieważ w typowym zakładzie przetwórstwa mleczarskiego sprężone powietrze jest zwykle dostępne, przetwórcy mogą wdrożyć pneumatykę niemal w każdym miejscu w zakładzie.

Zawór pneumatyczny marki ASCO™ serii 290

W związku z tym, że branża kieruje się w stronę coraz większej akceptacji i preferencji w zakresie technologii pneumatycznej, zakłady przetwórstwa mleczarskiego mogą szybciej reagować na zmieniające się preferencje konsumentów, szybciej rozpoczynać produkcję i skracać czas wprowadzania produktu na rynek. Przetwórcy w branży mleczarskiej wdrażają rozwiązania pneumatyczne w swoich zakładach, skracając przy tym czas rozruchu i zmniejszając liczbę potrzebnych szkoleń przy wprowadzeniu nowego sprzętu. Coraz większa wiedza pracowników zakładów mleczarskich w tym zakresie pozwoliła na rozpowszechnienie tego rozwiązania w branży. Projektanci urządzeń określają specyfikację rozwiązań pneumatycznych łatwiej niż kiedykolwiek wcześniej, pomagając producentom OEM urządzeń mleczarskich spełniać wymagania użytkowników końcowych dotyczące maszyn, które są szybsze i wydajniejsze.

Ograniczenie przestojów oraz wymogów w zakresie konserwacji

Urządzenia pneumatyczne projektowane docelowo do użytku w środowiskach produkcyjnych mają długą żywotność — zazwyczaj wytrzymują miliony cykli z dużą szybkością zadziałania. Urządzenia pneumatyczne są pozbawione niektórych złożoności związanych z innymi technologiami, dzięki czemu zapewniają bardziej niezawodną pracę przy ograniczonych przestojach. Są one również łatwiejsze w naprawie, ponieważ urządzenia te wymagają po prostu czystego powietrza — wszystkie te rozwiązania pomagają uniknąć kosztownych przestojów poprzez dostarczanie zakładom przetwórstwa mleczarskiego urządzeń, które są zarówno niezawodne, jak i łatwe w konserwacji.

Na tym jednak nie kończą się zalety pneumatyki. Wykorzystując nowe możliwości Przemysłowego Internetu rzeczy (IIoT), urządzenia brzegowe mogą gromadzić dane z systemu pneumatycznego w celu identyfikacji wycieków, monitorowania zużycia energii i powietrza oraz obliczania okresu żywotności lub czasu działania podzespołu pneumatycznego. Może to pomóc technikom konserwacji przewidzieć na przykład, że amortyzator na końcu siłownika może ulec zniszczeniu, tylko poprzez obserwację wzrostu prędkości jego skoku. Mając wiedzę dotyczącą tego, który sprzęt będzie wymagał konserwacji, zanim nastąpi awaria, może pomóc inżynierom zakładu uniknąć nieplanowanych przestojów maszyn, co pozwala jeszcze bardziej obniżyć koszty.

Wyższy poziom higieny zakładu

Urządzenia pneumatyczne są idealne do pracy w miejscach, w których często ma miejsce zmywanie — a to właśnie ten proces jest potrzebny do zapewnienia zgodności urządzeń do przetwórstwa mleczarskiego z normami higienicznymi, np. 3-A SanitaryStandards Inc. (3-A SSI) w USA i EHEDG (Europejska Grupa Inżynierii Higienicznej i Projektowania) w Europie. Norma 3-A jest szczególnie rygorystyczna. Zgodnie z tą normą obszary mokre nie mogą być siedliskiem patogenów ani bakterii. Warunek ten wymaga z kolei zastosowania uszczelnień, które w wysokim stopniu nadają się do czyszczenia i wytrzymują działanie wysokich temperatur oraz środków żrących. Uszczelnienia nie mogą mieć rowków ani szczelin, a maksymalna dopuszczalna chropowatość powierzchni nie może przekraczać 0,8 mikrometra.

W zastosowaniach ze zmywaniem w wysokich temperaturach i pod wysokim ciśnieniem, takich jak te wymagane przez normę 3-A, pneumatyczne kierunkowe zawory regulacyjne mogą być zaprojektowane w wykonaniu higienicznym, które będzie odporne na agresywne detergenty i chemikalia przy zachowaniu wysokiego stopnia uniwersalności. Do zastosowań związanych z pakowaniem w opakowania wtórne lub transportem, które wymagają jedynie odkurzenia lub lekkiego przepłukania, firmy takie jak Emerson mogą dostarczać siłowniki pneumatyczne zgodne z normami FDA, NSF, ISO 6431, ISO 15552 i ISO 21287 oraz charakteryzujące się czystym profilem, aby zminimalizować potencjalne obszary kieszeni, w których mogą gromadzić się brud i zanieczyszczenia.

Zawory załączane elektrycznie zwykle wymagają zmiany konstrukcji lub muszą być umieszczone w obudowie w celu spełnienia tych samych wymagań dotyczących zmywania. Zwiększa to koszty i zajmuje cenne miejsce na podłodze, dlatego też zawory te nie są powszechnie stosowane w obszarze przetwórczym zakładu spożywczego lub mleczarskiego.  Urządzenia pneumatyczne mogą mieć higieniczną konstrukcję, co pozwala zapewnić bezpieczeństwo konsumentów przy jednoczesnym zwiększeniu przewagi konkurencyjnej.

Większe bezpieczeństwo i zgodność z przepisami w zakładzie

Bezpieczeństwo zakładu powinno być przedmiotem zainteresowania każdego przedsiębiorcy, nie wyłączając zakładów przetwórstwa mleczarskiego. Sprężone powietrze stosowane w urządzeniach pneumatycznych ma nieodłączne zalety związane z bezpieczeństwem w porównaniu z innymi technologiami zasilania, a jego instalacja może być rozbudowana w całym zakładzie przetwórczym. Skalowalne i strefowe podejście firmy Emerson do bezpieczeństwa pozwala na przykład na odizolowanie nawet trzech stref bezpieczeństwa w maszynie za pomocą jednego zespołu pneumatycznego. Zblocze zaworowe może być skonfigurowane tak, aby odcinało powietrze pilotowe i zasilanie urządzeń do poziomu jednego operatora, pozostawiając pozostałą część systemu w eksploatacji. Zgodnie z tym podejściem w obrębie maszyny można odizolować do trzech stref bezpieczeństwa przy użyciu jednego zespołu pneumatycznego. Zapewnienie funkcji bezpieczeństwa strefowego pomaga projektantom spełnić wymogi dyrektywy maszynowej 2006/42/WE, a tym samym zapewnić zgodność z normami ISO 13849-1 oraz ISO 13849-2. Zmniejsza to również liczbę podzespołów systemu bezpieczeństwa nawet o 35%, wymaga mniej połączeń i oszczędza cenne miejsce w obrębie urządzenia i kolektora.

Przejście na rozwiązania pneumatyczne

Zastosowanie pneumatyki może pomóc w optymalizacji procesu produkcji i pakowania przy jednoczesnym zachowaniu najwyższego poziomu niezawodności, elastyczności i jakości. Urządzenia pneumatyczne są w stanie wytrzymać nawet najcięższe warunki i zapewniają dłuższą żywotność dzięki prostej konstrukcji i ograniczonej liczbie podzespołów wewnętrznych. Główne zawory i siłowniki, które są elastyczne zarówno w obsłudze, jak i funkcjonowaniu, są zawarte w standardowej wersji, a części zamienne są dostępne u wielu dystrybutorów. Systemy pneumatyczne są łatwe w projektowaniu, a ich podzespoły można łatwo konfigurować. To właśnie czysta technologia sprawia, że jest to idealne rozwiązanie do sanitarnych zastosowań w przemyśle spożywczym, szczególnie w porównaniu ze smarowanymi podzespołami mechanicznymi lub rozwiązaniami hydraulicznymi. Być może właśnie, dlatego producenci produktów mleczarskich coraz częściej stają się producentami OEM, integratorami i ekspertami w dziedzinie automatyki, aby zintegrować rozwiązania pneumatyczne i zmaksymalizować swoją przewagę konkurencyjną.

Autor: Amit Patel, Kierownik ds. marketingu produktów Fluid Control &Pneumatics segmentu Food &Beverage w Emerson

Obrazek wyróżniający:

Pneumatyka oferuje wiele korzyści dla zakładów mleczarskich, w tym czystość, modułowość, niezawodność, wydajność, niskie koszty, bezpieczeństwo pracowników, wszechstronność oraz możliwość rozbudowy w przyszłości.