Energie-efficiënte vacuümvoorziening voor vleesverwerkingsfabrieken

Een geïntegreerd verpakkingsconcept dat een hygiënische, betrouwbare, snelle en efficiënte verpakking van producten garandeert, vormt een belangrijk onderdeel in de moderne productie van vlees- en worstproducten. Daarom werken innovatieve vleesverwerkingsfabrieken continu aan het optimaliseren van hun productieprocessen en om hun verpakkingslijnen op de best mogelijke manier in het algemene proces te integreren. Het kiezen van de juiste vacuümgeneratiesystemen beïnvloedt de operationele betrouwbaarheid en de economische efficiëntie van het verpakkingsproces aanzienlijk. Afhankelijk van de grootte van de fabriek en de productiehoeveelheden zijn er enkele opties wat betreft de vacuümvoorziening. Deze alternatieven worden hieronder nader besproken en vormen stof tot nadenken om de beste oplossing te vinden met betrekking tot technologie en kosteneffectiviteit.

Het vacuümverpakken van vlees- en worstproducten biedt een fundamenteel voordeel: doordat de lucht uit de verpakkingen onttrokken wordt, neemt het zuurstofgehalte drastisch af. Dit vertraagt de activiteit van bacteriën die zuurstof nodig hebben en verlengt de houdbaarheid aanzienlijk. Daarnaast is vacuümverpakken hygiënisch en kunnen producten hierdoor op een aantrekkelijke manier gepresenteerd worden. Er zijn tal van vacuümverpakkingsmachines verkrijgbaar op de markt, zodat er altijd een geschikte verpakkingsmachine is die aan al uw verpakkingseisen voldoet. Los van het ontwerp of het formaat hebben al deze verpakkingsmachines één ding gemeen: voor alle machines moet er vacuüm gegenereerd worden om aan de eisen voor vacuümverpakken te voldoen. Dit kan via een geïntegreerde of een aparte vacuümpomp gerealiseerd worden. Andere alternatieven zijn centrale vacuümvoorzieningssystemen waaraan meerdere verpakkingsmachines zijn aangesloten.

Geïntegreerde vacuümpomp

Normaal gesproken is de vacuümpomp geïntegreerd of als aparte pomp in de directe omgeving van de vacuümverpakkingsmachine opgesteld – of dit nu een verpakkingsmachine met vacuümkamer, een tray sealer of een thermoformingverpakkingsmachine is. Er worden voor dit doel bijna altijd oliegesmeerde draaischuifvacuümpompen gebruikt (afb. 1). Dit type vacuümpomp, speciaal ontwikkeld voor de verpakkingsindustrie door Busch Vacuum Solutions in de jaren 60, is al lange tijd de standaard in het vacuümverpakken. Er worden over de hele wereld miljoenen van deze vacuümpompen gebruikt en een voortdurende ontwikkeling waarborgt dat deze altijd state of the art zijn. De nieuwste generatie vacuümpompen is geoptimaliseerd waardoor er 20% op energie bespaard kan worden.

De vacuümpomp, ofwel geïntegreerd ofwel apart opgesteld bij de verpakkingsmachine, is de meest eenvoudige en meestgebruikte manier om vacuüm te genereren voor het verpakkingsproces. Korte buizen tussen de vacuümkamer, het sealingstation en de vacuümpomp garanderen dat de lucht snel uit de verpakking wordt onttrokken. Grotere thermoformingverpakkingsmachines met hoge verpakkingsvolumes kunnen ook met een vacuümbooster uitgerust worden. Door draaischuifvacuümpompen met vacuümboosters te combineren, kunnen er hogere snelheden bereikt worden, waardoor de evacuatietijd beperkt blijft. In de praktijk betekent dit kortere cyclustijden en dus meer verpakte producten per tijdseenheid. Als er meerdere thermoformingmachines worden gebruikt, is centralisering van de vacuümvoorziening zeker het overwegen waard.

Gedeeltelijke centralisering

Met gedeeltelijke centralisering (afb. 2) worden draaischuifvacuümpompen uit de werkelijke verpakkingsruimte verwijderd en geïntegreerd in een centraal prevacuümsysteem voor alle verpakkingsmachines in een aparte ruimte. Droge, olievrije vacuümboosters worden direct in de verpakkingsmachines geïnstalleerd en met een buizensysteem aangesloten op het centrale prevacuümsysteem. Een gedeeltelijk gecentraliseerd systeem is altijd zinvol als twee tot maximaal vijf thermoformingverpakkingsmachines in een gebied dicht bij elkaar staan. Als er meer verpakkingsmachines worden gebuikt, zijn de investeringskosten te hoog vanwege de vacuümboosters in de individuele machines. In dit geval wordt het aanbevolen om de vacuümvoorziening volledig te centraliseren.

Centrale vacuümvoorziening

Volledige centralisatie van de vacuümvoorziening (afb. 3 en 4) is normaal gesproken een economisch haalbare optie als er zes of meer verpakkingsmachines gebruikt worden. Meestal kan er zonder problemen worden aangenomen dat voor een centrale vacuümvoorziening aanzienlijk minder vacuümpompen nodig zijn dan voor het opzetten van individuele vacuümpompen direct naast de verpakkingslijnen. Als de vacuümvoorziening vervolgens van een gedecentraliseerd naar een gecentraliseerd systeem wordt omgezet, kunnen bestaande vacuümpompen in het nieuwe gecentraliseerde systeem worden geïntegreerd, waardoor er op investeringskosten bespaard kan worden. De aanzienlijk lagere energiekosten bij gebruik van vacuümboosters mogen niet onderschat worden. Ook de koelbehoeften voor het airconditioningsysteem nemen af vanwege het feit dat alle vacuümpompen zich buiten de verpakkingsruimte bevinden. Dit verbetert op zijn beurt het totale energieverbruik ten gunste van een gecentraliseerd systeem.

Doordat er zich geen vacuümpompen meer in de productie- en/of verpakkingsruimte bevinden, bestaat er geen gevaar meer voor voedselverontreiniging door de uitstoot van olie-aerosols. Ook hoeft niemand meer de hygiënisch gevoelige verpakkingsruimte te betreden voor onderhoud of reparatiewerkzaamheden. Dit zorgt ervoor dat er cleanroomvoorwaarden in de omgeving rondom de verpakkingslijnen worden gecreëerd.

De individuele verpakkingskamers worden in twee fasen geëvacueerd om maximale cyclusfrequenties op de verpakkingslijnen mogelijk te maken. Hiervoor wordt de kritische drukgradiënt gebruikt om zo de snelst mogelijke evacuatie te bereiken.

Dit vereist een grofvacuümpomp voor de initiële evacuatie en een fijnvacuümpomp voor de evacuatie naar verpakkingsdruk. De omkeerkleppen met bijbehorende bedieningseenheden worden aan de verpakkingsmachines bevestigd. Deze sturen de overgang van grof- naar fijnvacuüm aan.

Voor thermoformingverpakkingsmachines wordt het vormstation via een aparte thermoformingvacuümpomp van vacuüm voorzien. Dit zorgt ervoor dat de eerder verwarmde basisfolies in de trayvorm worden gezogen en de gewenste vorm aannemen.

Aan de ene kant is deze scheiding in verschillende vacuümstations noodzakelijk omdat de vormings- en afdichtingsfuncties met verschillende vacuüms werken, aan de andere kant is er een aanzienlijk lagere pompsnelheid vereist voor de tweetraps evacuatie van de afdichtkamer. De buizen dienen als vacuümbuffer. Deze is noodzakelijk om de verpakkingsdruk op een constant niveau te houden, zelfs wanneer alle verpakkingsmachines met hetzelfde aantal cycli draaien.

Het centrale vacuümsysteem is vol automatisch: het activeert individuele vacuümmodules als er een groter vacuüm is vereist en/of schakelt vacuümmodules uit als er een kleiner vacuüm is vereist. Als een vacuümpomp in de grof-, fijn- of thermoformingmachines het laat afweten, wordt de reservepomp automatisch ingeschakeld. Dit waarborgt een maximale operationele betrouwbaarheid voor de vacuümvoorziening van de verpakkingsmachines.

Een centrale vacuümvoorziening is modulair ontworpen, waardoor individuele modules losgekoppeld kunnen worden voor onderhoud. Als dit gebeurt, wordt er automatisch een reservepomp ingeschakeld. Dit houdt in dat onderhoudswerkzaamheden zelfs tijdens bedrijf uitgevoerd kunnen worden, zonder dat de productie-output van de verpakkingsmachines wordt beïnvloed. In het centrale systeem worden de individuele draaischuifvacuümpompen aan aanzienlijk lagere belastingen blootgesteld ten opzichte van de individuele pompen. Dit houdt in dat onderhoudsintervallen worden verlengd. Doordat het centrale systeem buiten het productiegebied wordt geïnstalleerd, leiden onderhoudswerkzaamheden niet tot onderbrekingen van operationele processen of tot schendingen van de hygiëneregels.

Centrale vacuümvoorzieningssystemen zijn ideaal voor de integratie in het operationele procesbesturingssysteem, wat inhoudt dat het vacuümsysteem vanaf een computer aangestuurd en bewaakt kan worden. Eventuele aanduidingen van dreigende storingen kunnen gemakkelijk worden geïdentificeerd en verholpen voordat de machines uitvallen. De benodigde technische parameters kunnen permanent worden opgeroepen en de druk in de vacuümlijnen wordt in een grafiek weergegeven. Hierdoor kunnen alle procesgerelateerde gegevens geëvalueerd en gearchiveerd worden. Waardevolle informatie wordt naar de kwaliteitsborgings- en reparatieafdelingen verzonden.

Samenvatting

In systemen met twee of meer vacuümverpakkingsmachines is het belangrijk voor de operator of het verantwoordelijke hoofd van operations om rekening te houden met de manier waarop vacuüm wordt gegenereerd. Hij of zij moet niet vergeten dat de productie, bijv. met worstvullers of tumblers, ook vacuüm vereist dat eveneens vanuit een centrale vacuümvoorziening kan worden toegevoerd. Vanwege de verschillende vacuümniveaus en pompsnelheden voor de verschillende vacuümtoepassingen is het nodig een vacuümspecialist de actuele situatie nauwkeurig te laten analyseren en zo maatwerk oplossingen te bieden. Al tientallen jaren heeft Dr. Ing. K. Busch GmbH zijn klanten over de hele wereld ondersteund bij het ontwerpen en produceren van centrale vacuümvoorzieningen. Als ’s werelds grootste fabrikant van vacuümpompen voor de verpakkingsindustrie bieden specialisten van Busch deskundig advies en berekenen ze nauwkeurig welke vacuümoplossing de meest economische en technisch haalbare oplossing is voor elke afzonderlijke situatie.