artikel

In-line wegen wint terrein

Algemeen

Wegen is een belangrijke processtap in het bewaken van receptuur, verpakking en kosten. Steeds snellere en nauwkeuriger productieprocessen maken het noodzakelijk in-line te wegen. Welke eisen stellen aanwezigheid van vocht, wisselende temperaturen en gewichten in verschillende ordes van grootte aan apparatuur?

Geautomatiseerde productielijnen hebben zintuigen nodig voor het bewaken en eventueel bijsturen van processen. Sensoren fungeren als ogen en oren van een productieproces. Dat geldt ook voor weegapparatuur, dat een belangrijke rol speelt bij de processtappen doseren, bewerken, vullen en verpakken. In elke processtap heeft het wegen zijn eigen problematiek, waarvoor specifieke oplossingen zijn ontwikkeld.

Hygiëne is in de voedingsmiddelenindustrie van groot belang. Uitgebreid reinigen is dan ook een standaardactiviteit. Bij in-line weegsystemen brengt dat extra problemen met zich mee. Gevoelige elektronische meetapparatuur en vocht zijn gezworen vijanden. De weegapparatuur moet goed worden beschermd of hermetisch afgesloten zonder dat die maatregelen de meetresultaten beïnvloeden. Recent zijn sensoren op de markt gebracht die speciaal voor deze omstandigheden ontwikkeld zijn. Ze zijn in roestvrij staal uitgevoerd en hermetisch dichtgelast.

Mengverhouding
Bij het doseren kan het voorkomen dat grondstoffen moeten worden gemengd waarbij de verhoudingen ver uiteen liggen. Als 100 kilo van een bepaalde grondstof aan 1 ton water moet worden toegevoegd, is dat binnen de nauwkeurigheidsmarge van het weegsysteem geen probleem als het gaat om een relatief goedkope grondstof en als de mengverhouding niet erg kritisch is voor het eindproduct. Bij toevoegingen van kleine hoeveelheden kostbare of kritische additieven is de meetonzekerheid van het weegsysteem vaak te groot. In dat geval wordt een zogenaamde voorweger, een apart kleiner weegsysteem, ingezet om de additieven te wegen voordat ze aan de grote hoeveelheid basismengsel worden toegevoegd.

Koken of koelen
Bij bewerkingen als koken of koelen kan de temperatuur het weegsysteem nadelig beïnvloeden. De sensoren en de elektronica in weegsystemen zijn weliswaar temperatuurgecompenseerd, maar eenzijdige stralingswarmte kan bijvoorbeeld leiden tot ongewenste mechanische vervormingen die het weegresultaat sterk kunnen beïnvloeden. Dit probleem kan worden opgelost door de sensoren te isoleren van de warmtebron.

Bij lage temperaturen kan condensvorming ontstaan. Die kan leiden tot isolatieproblemen, zelfs in hermetisch afgesloten sensoren. De condensatie ontstaat namelijk in de afgesloten ruimte. Condensvorming kan worden tegengaan door loze ruimtes in de sensoren te vermijden, door het creëren van ontluchtingsmogelijkheden (met het gevaar van lekkage) of in het uiterste geval door de sensoren te verwarmen.

Vullen en verpakken
Bij het vullen kan het dynamische karakter van de vulprocessen tot problemen leiden bij het nauwkeurig bepalen van het gewicht. Fabrikanten willen zo snel mogelijk het gewenste gewicht bereiken zonder in te boeten op de nauwkeurigheid. Intelligente filters in de elektronica kunnen hierbij helpen.

Bij het verpakken van meerstuksverpakkingen kan zich een probleem voordoen bij producten die individueel zeer verschillen in gewicht, zoals aardappelen. In dat geval is een normaal doseringsysteem niet meer bruikbaar. Door het toepassen van een zogenaamde meerkopscombinatieweger wordt dat probleem opgelost. Daarbij wordt het verpakkingsgewicht samengesteld uit twee of meer porties die samen het juiste gewicht maken. Een serie individuele weegkoppen wordt dan snel en nauwkeurig gevuld, waarna het besturingsysteem met een intelligent algoritme bepaalt welke combinatie van weegkoppen tot het gewenste totaalgewicht leidt.

In-line wegen
Traditioneel werd vooral gewogen aan het eind van het proces. In-line wegen, waarbij weegapparatuur in het productieproces is geïntegreerd en het wegen tijdens het lopende productieproces plaatsvindt, heeft als voordeel dat sneller kan worden ingegrepen. Dat heeft een hogere productiviteit en minder uitval tot gevolg. In de food zijn enkele typische toepassingen van in-line wegen het vullen van flessen, het in-line doseren in een automatische productielijn en de in-line controle van de weging.

Het vullen van flessen werd traditioneel voornamelijk op volume gedaan, maar gravimetrisch vullen (op gewicht) wint steeds meer terrein. Gravimetrische vulprocessen hebben vooral voordelen bij schuimende producten en aseptische afvulprocessen. Bij schuimvorming biedt volumetrisch vullen geen goede nauwkeurigheid. Wegen heeft geen last van deze producteigenschap. Bij aseptisch afvullen is het voordeel van wegen dat er, in tegenstelling tot volumemeting, geen contact is tussen het product en de meetapparatuur.

Om het vulproces zo snel mogelijk te laten verlopen en het gewenste resultaat binnen aangegeven toleranties te realiseren, is het noodzakelijk de grofstroom (om snel te vullen) zo lang mogelijk te laten doorlopen met zo weinig mogelijk fijnstroom (om nauwkeurig te vullen) en naval (dat deel van het product, dat nog in de lucht hangt bij het stoppen van de vulcyclus). Intelligente, zelfoptimerende elektronica kan hierbij helpen. De procesparameters voor grof- en fijnstroom worden daarmee automatisch aangepast als de stromingseigenschappen van het product daarom vragen.

Voorverpakt
Bij voorverpakte versgoederen is het voor supermarkten niet alleen van belang dat de verpakkingen het juiste gewicht aangeven, maar ook dat de verpakkingen onderling zo min mogelijk in gewicht van elkaar verschillen. Dat voorkomt dat consumenten producten gaan uitzoeken op gewicht. In dit geval is in-line doseren een uitkomst, omdat deze methode het mogelijk maakt om op het gewenste gewicht te sturen. Bij weging achteraf is het alleen mogelijk om vast te stellen dat niet alle verpakkingen even zwaar zijn.

Doseren en controleren
Het doel van in-line doseren is om, zonder de lopende band te stoppen, zo nauwkeurig mogelijk het gewicht van een op de band gestort product te bepalen en te besturen. Door het dynamische karakter van het proces en de snelheid moet intelligente elektronica de machinetrillingen en de mechanische verstoringen door het product zelf compenseren zonder de nauwkeurigheid van de gewichtsbepaling nadelig te beïnvloeden.

Een in-line controleweger is niet wezenlijk verschillend van de traditionele controleweger aan het einde van een proces, maar het grote voordeel is dat de snelheid bij in-line wegen wordt bepaald door het proces en niet door het weegsysteem. De snelheid van het productieproces is doorgaans aanzienlijk hoger dan bij de traditionele of-line wegers. Een nadeel is dat het in-line weegsysteem meer wordt beïnvloed door het productieproces vanwege de integratie. Deze storingen en afwijkingen moeten net als bij in-line doseren worden weggefilterd. Het grote voordeel van in-line wegen is de hogere automatiseringsgraad en de vroegtijdige signalering van eventuele fouten, zodat sneller kan worden ingegrepen. Het resulteert in minder uitval, terwijl het eindproduct een betere kwaliteit krijgt. Mogelijk kan dat zelfs een hogere prijs opleveren.

Reageer op dit artikel