Więcej szamponu, mniej odpadów

FLOWave wyraźnie oddziela etapy produkcji od siebie

W produkcji kosmetyków, podobnie jak w sektorze farmaceutycznym, biotechnologicznym czy spożywczym, należy przestrzegać ścisłych wytycznych dotyczących jakości i higieny. Dlatego pomieszczenia produkcyjne muszą być regularnie czyszczone przy zmianie partii lub produktów. Równocześnie jednak proces produkcyjny powinien przebiegać jak najbardziej efektywnie. Przepływomierze, które szybko i z dużą dokładnością rozpoznają zmianę medium, otwierają tu znaczne możliwości optymalizacji, ponieważ można za ich pomocą precyzyjnie rozróżnić produkt, medium czyszczące oraz ich fazy mieszania. Pozwala to na wyraźne oddzielenie od siebie etapów produkcji i ograniczenie ilości braków, np. przy produkcji wysokiej jakości szamponów.

Przepływomierz Inline pracuje na zasadzie opatentowanej metody SAW (Surface Acoustic Waves) i niezawodnie wykrywa zmianę medium. Zaletą tej metody jest brak instalacji lub zwężeń, a zatem brak martwych przestrzeni w rurze pomiarowej.

Potencjał optymalizacji przy transferze produktów

W Bielefeld Dr. Kurt Wolff GmbH & Co.KG wytwarza na centralnej linii produkcyjnej różne szampony, które są znane np. pod nazwami handlowymi Alpecin i Plantur. Po produkcji są one tymczasowo składowane w czterech zbiornikach do następującego procesu napełniania.

Przy każdej zmianie produktu rury muszą zostać wyczyszczone i zdezynfekowane. Do szamponu nie powinny jednak przedostawać się resztki wody, gdyż prowadziłoby to do utraty jakości. Jednak po każdej fazie czyszczenia w rurach nieuchronnie zawsze pozostają resztki wody. Dlatego do tej pory trzeba było usuwać pierwsze sekundy transferu. Na końcu transferu do zbiorników magazynowych następuje również taka faza mieszania. Aby resztki produktu, które pozostały w przewodach przed kolejnym czyszczeniem, mogły być w dużym stopniu wykorzystane, były one wypychane zimną wodą. Pierwsza część była wtedy transportowana do zbiorników magazynowych, znacznie większa reszta trafiała ponownie do utylizacji.

„Dostrzegliśmy potencjał optymalizacji w transferze z instalacji produkcyjnej do zbiorników magazynowych. Dzieje się tak dlatego, że fazy mieszania produktu i wody występują tu dwukrotnie, co wcześniej powodowało sporo odrzutów. Tak więc sporo produktu zostało utracone w obu fazach mieszania, ponieważ w przeszłości musieliśmy pracować z szacunkowymi wartościami czasu, które nie dotyczyły w równym stopniu każdego produktu. Naszym celem było zaoszczędzenie litrów odpadów i niepotrzebnie wysokich kosztów oczyszczania ścieków w przyszłości”.

Nils Gorowicz, Inżynier produkcji w firmie Dr. Kurt Wolff

Czujnik przepływu, temperatury i współczynnika gęstości

Poszukiwano zatem czujnika, który mógłby wykryć fazy mieszania na początku i na końcu transferu — tj. przy każdej zmianie produktu przed czyszczeniem i po czyszczeniu — z wysoką powtarzalnością w ciągu milisekund oraz przy mediach o różnych lepkościach. Jednocześnie musi nadawać się do zastosowań higienicznych i nie może być uszkodzony przez składniki szamponów lub środków czyszczących. Dodatkowym czynnikiem komplikującym był fakt, że nie wolno było zmieniać struktury istniejącej, stosunkowo nowej instalacji. Czujnik powinien więc znaleźć miejsce w przewodach rurowych bez wpływu na warunki płynowe. 

Producenci szamponów z Bielefeld znaleźli w portfolio produktów firmy Bürkert dokładnie to, czego szukali. Wybór padł na przepływomierz FLOWave. Działa on według innowacyjnej metody SAW (Surface Acoustic Waves), czyli wykorzystuje prędkość propagacji akustycznych fal powierzchniowych w cieczach. Dzięki tej technologii system pomiarowy nie wymaga żadnych elementów czujnikowych w rurze pomiarowej. Takie rozwiązanie ma kilka zalet: Brak elementów w rurze pomiarowej nie oznacza ani wycieków, ani niezgodności materiałowych, ani konserwacji, nie ma też spadku ciśnienia, a czyszczenie jest proste. W tym procesie czujnik zachowuje się jak kawałek rury. Wykonany jest z wysokiej jakości stali nierdzewnej, nie ma martwych przestrzeni i spełnione są wszystkie wymogi higieniczne. Potwierdza to szereg certyfikatów takich jak ASME BPE czy EHEDG. Czujnik może określić znacznie więcej niż natężenie przepływu z dokładnością do 0,4% wartości mierzonej. Mierzy jednocześnie temperaturę oraz współczynnik gęstości ośrodka. Dzięki temu można niezawodnie odróżnić, czy w przewodzie znajduje się szampon czy woda. Czujnik dokonuje pomiaru wyjątkowo szybko. Odstęp pomiędzy pomiarami wynosi zaledwie kilka ms, a odtwarzalność jest niezwykle wysoka i wynosi 0,2%.

Dobra współpraca, łatwa instalacja i nieskomplikowany rozruch

Ale przepływomierz SAW sprawdza się nie tylko pod względem technicznym.

Firma Bürkert była obecna na miejscu i aktywnie wspierała proces zarówno w fazie testowej, jak i przy rozruchu. Projekt został zrealizowany szybko, a współpraca przebiegała bezproblemowo. Początkowe problemy z połączeniem sieciowym zostały szybko rozwiązane przez zespół serwisowy firmy Bürkert podczas rozruchu na miejscu. Przekaźnik FLOWave jest oparty na platformie elektronicznej EDIP (Efficient Device Integration Platform), która umożliwia łączenie w sieć z innymi urządzeniami firmy Bürkert, tworząc inteligentny system. Umożliwia to połączenie Profinet czterech przepływomierzy przez wspólną bramę sieciową (ME43) . To nie tylko ułatwiło integrację z istniejącym systemem, ale także uprościło obsługę urządzeń. Ponieważ brama sieciowa posiada zintegrowany serwer internetowy, zasadniczo możliwy jest także dostęp zdalny poprzez OPC UA.

Instalacja tak prosta jak kawałek przewodu rurowego

Niewielkie wymiary i niska waga pozwalają na nieskomplikowaną instalację FLOWave. Przy szerokości nominalnej 50 mm przepływomierz waży tylko około 3,5 kilograma, czyli niewiele więcej niż kawałek rury o tym samym rozmiarze. Dzięki temu jest łatwy do zainstalowania przez jedną osobę. Pozycja montażowa jest dowolna, dzięki czemu wyświetlacz może być łatwo ustawiony, a przepływomierz jest łatwo dostępny do konfiguracji podczas rozruchu. Podczas bieżącej eksploatacji przepływomierz SAW zużywa niewiele energii.

Przepływomierz Inline FLOWave (po lewej) i brama sieciowa ME43 (po prawej), która obsługuje wszystkie popularne protokoły Industrial Ethernet lub interfejsy fieldbus.