Energieffektiv vakuumförsörjning för köttbearbetningsanläggningar

Ett integrerat förpackningskoncept som garanterar att färdiga produkter förpackas hygieniskt, pålitligt, snabbt och effektivt är en viktig komponent i den moderna produktionen av kött- och charkuteriprodukter. Därför arbetar köttbearbetningsanläggningar kontinuerligt med att optimera sina produktionsprocesser och integrera förpackningslinjerna i den övergripande processen på bästa möjliga sätt. Rätt val av vakuumgenereringssystem har en stor påverkan på driftsäkerheten och den ekonomiska effektiviteten i förpackningsprocessen. Beroende på anläggningens storlek och vilka produktionsvolymer det rör sig om finns det ett antal olika vakuumförsörjningsalternativ. Alternativen förklaras nedan och ger något att fundera över för att finna den bästa möjliga lösningen i fråga om teknik och kostnadseffektivitet.

Vakuumförpackning av kött- och charkuterivaror erbjuder en grundläggande fördel: eliminering av luft i förpackningen som drastiskt reducerar syrehalten, saktar ner aktiviteten hos syrekrävande bakterier och på så sätt väsentligt förlänger hållbarheten. Vakuumförpackning är hygieniskt och kan ge produkterna ett attraktivt utseende. Det finns ett brett utbud av vakuumförpackningsutrustning på marknaden och därför finns det en lämplig förpackningsmaskin för alla förpackningsbehov. Oberoende av konstruktion och storlek har dessa förpackningsmaskiner en sak gemensamt: för alla maskiner måste vakuum genereras för att uppfylla kraven för vakuumförpackning. Detta uppnås genom användning av en inbyggd eller separat vakuumpump. Andra alternativ är centrala vakuumförsörjningssystem som består av flera anslutna förpackningsmaskiner.

Inbyggda vakuumpumpar

Vakuumpumpen brukar vara inbyggd eller separat installerad i anslutning till en vakuumförpackningsmaskin – oavsett om det rör sig om en förpackningsmaskin med vakuumkammare, en tray sealer eller en termoformande förpackningsmaskin. Oljesmorda lamelllvakuumpumpar används nästan uteslutande för detta ändamål (fig. 1). Den här typen av vakuumpump, som specialutvecklades av Busch Vacuum Solutions för förpackningsindustrin på 1960-talet, har länge varit standarden för vakuumförpackning. Kontinuerlig vidareutveckling garanterar att dessa vakuumpumpar alltid bygger på den senaste tekniken, med miljontals exemplar i drift världen över. Den senaste generationen av dessa vakuumpumpar är optimerade ur energisynpunkt på ett sätt som ger energibesparingar på 20 procent.

Vakuumpumpen, som kan vara inbyggd eller separat installerad, är det enklaste och vanligaste sättet att generera vakuum i förpackningsprocesser. Korta rör mellan vakuumkammare, tätningsstation och vakuumpump garanterar att luften snabbt avlägsnas ur förpackningen. Större termoformande förpackningsmaskiner med höga förpackningsvolymer kan dessutom utrustas med en vakuumbooster. Högre kapacitet uppnås genom att lamellvakuumpumpar kombineras med vakuumboostrar för att reducera nedpumpningstiden. I praktiken innebär detta kortare cykeltider och därmed en större mängd förpackade produkter per tidsenhet. Om flera termoformningsmaskiner är i drift bör åtminstone en partiell centralisering av vakuumförsörjningen övervägas.

Partiell centralisering

Med partiell centralisering (fig. 2) avlägsnas lamellvakuumpumparna från själva förpackningsrummet och integreras i ett centralt förvakuumsystem för samtliga förpackningsmaskiner i ett separat rum. Torrgående, oljefria vakuumboostrar installeras direkt i förpackningsmaskinerna och ansluts till det centrala förvakuumtekniksystemet via ett rörsystem. Ett partiellt centraliserat system är alltid motiverat där två till maximalt fem termoformande förpackningsmaskiner arbetar intill varandra i samma område. Om fler förpackningsmaskiner används leder det till för höga investeringskostnader eftersom varje maskin har sin egen vakuumbooster. Detta talar för att vakuumförsörjningen bör centraliseras fullt ut.

Central vakuumförsörjning

Full centralisering av vakuumförsörjningen (fig. 3 och 4) är i regel ett ekonomiskt hållbart alternativ vid sex eller fler förpackningsmaskiner. Man kan i regel utgå från att det behövs betydligt färre vakuumpumpar för en central vakuumförsörjning jämfört med en uppsättning enskilda vakuumpumpar i direkt anslutning till förpackningslinjerna. Om vakuumförsörjningen senare byggs om från ett decentraliserat system till ett centraliserat system kan befintliga vakuumpumpar integreras i det nya, centraliserade systemet, vilket ger lägre investeringskostnader. De väsentligt lägre energikostnaderna som användningen av vakuumboostrar medför ska inte underskattas. Kylningskraven för luftkonditioneringssystemet minskar också eftersom alla vakuumpumpar placeras utanför förpackningsrummet. Detta förbättrar i sin tur den totala energiförbrukningen till förmån för ett centraliserat system.

Frånvaron av vakuumgeneratorer i produktionen och/eller förpackningsrummet eliminerar i sin tur risken för livsmedelskontaminering av oljeaerosoler. Det eliminerar dessutom behovet av att medarbetare måste beträda det hygieniskt känsliga förpackningsrummet för underhålls- eller reparationsarbeten. Renrumsförhållanden kan alltså åstadkommas i området kring förpackningslinjerna.

De enskilda förpackningskamrarna evakueras i två steg för att göra det möjligt att köra maximala taktfrekvenser på förpackningslinjerna. För att åstadkomma detta utnyttjas den kritiska tryckgradienten för snabbast möjliga evakuering.

Här krävs en robust vakuumpumpsenhet för den första evakueringen och en medelstor vakuumpumpsenhet för evakuering till förpackningstryck. Växlingsventilerna med motsvarande styrenheter är monterade på förpackningsmaskinerna. De styr övergången från grovt till medelstort vakuum

För termoformande förpackningsmaskiner tar formningsstationen sitt vakuum via en separat termoformande vakuumpumpsenhet. Detta säkerställer att de på förhand upphettade basfolierna sugs in i formen och antar önskad form.

Denna separation till olika vakuumstationer är nödvändig dels eftersom formnings- och tätningsfunktionerna körs vid olika vakuum, och dels eftersom tvåstegsevakueringen av tätningskammaren kräver betydligt lägre kapacitet. Rörledningarna fungerar som en vakuumreserv. Denna buffert är nödvändig för att behålla ett jämnt förpackningstryck även då alla förpackningsmaskiner körs med samma antal cykler.

Det centrala vakuumsystemet är helt automatiskt: det aktiverar enskilda vakuummoduler där större vakuum krävs och/eller stänger av enskilda vakuummoduler om mindre vakuum krävs. Om en vakuumpump inte håller måttet i pumpenheter med grovt, medelstort vakuum eller termoformande pumpenheter aktiveras reservpumpen automatiskt. Detta garanterar maximal driftsäkerhet för vakuumförsörjningen till förpackningsmaskinerna.

Ett centralt vakuumförsörjningssystem har en modulbaserad konstruktion, vilket innebär att enskilda moduler kan kopplas bort för underhåll. Om detta inträffar aktiveras en reservenhet automatiskt. Detta innebär att underhållsarbeten kan utföras under pågående drift utan att det påverkar förpackningsmaskinernas produktion. I det centraliserade systemet utsätts de enskilda lamellvakuumpumparna för avsevärt lägre belastningar i jämfört med de enskilda enheterna, vilket leder till utökade underhållsintervall. Det faktum att ett centraliserat system installeras utanför själva produktionsområdet underlättar också för underhållsarbeten eftersom dessa varken medför driftavbrott eller brister i hygien.

Centrala vakuumförsörjningssystem är mycket väl lämpade att integreras i driftprocessens styrsystem, vilket innebär att vakuumanläggningen kan styras och övervakas från en dator. Tecken på förestående fel identifieras enkelt och hinner åtgärdas innan maskinhaveriet är ett faktum. Nödvändiga tekniska parametrar kan hämtas permanent och trycken i vakuumledningarna visas grafiskt. Detta innebär att alla processrelaterade data kan utvärderas och arkiveras. Värdefull information förmedlas för kvalitetssäkring och reparation.

Sammanfattning

I system med två eller fler vakuumförpackningsmaskiner bör operatören eller ansvarig driftchef beakta hur vakuum genereras. Det är viktigt att komma ihåg att produktion, t.ex. med korvstoppare eller -tumlare, också kräver vakuum som kan levereras från en central vakuumförsörjning. De olika vakuumnivåerna och kapaciteterna för respektive vakuumtillämpning förutsätter att en vakuumspecialist kan analysera de faktiska förhållandena exakt för att kunna erbjuda skräddarsydda lösningar. I decennier har Dr.-Ing. K. Busch GmbH hjälpt sina kunder världen över att dimensionera och tillverka central vakuumförsörjning. Som världens största tillverkare av vakuumpumpar för förpackningsindustrin erbjuder Buschs specialister expertrådgivning och beräknar exakt vilken vakuumlösning som är den mest ekonomiskt och tekniskt hållbara i det enskilda fallet.