Miljoonia välkehtiviä hymyjä

Hammastahnan ennätystuotanto vaatii massiivisia vaihdemoottoreita

EKATO, teollisuuteen räätälöityjen sekoitinten valmistaja, on yli kaksinkertaistanut suurimman UNIMIX-sarjan mallinsa koon. Näin on toteutunut maailman suurin ei-jatkuvatoiminen hammastahnan tuotantojärjestelmä. Sen kaksi sekoitinta, kumpikin teholliselta tilavuudeltaan 10 000 litraa, tuottavat tunnissa tuotteen koostumuksesta riippuen 6 000–11 000 kg hammastahnaa, mikä on yli kolminkertainen määrä aikaisempaan verrattuna. Käyttötekniikan erikoisosaaja NORD oli tukemassa uusien ennätyssuurten järjestelmien kehitystyötä.

ekato_project_challenge

UNIMIX-järjestelmät

Uusia, NORD-teollisuusvaihdemoottoreiden käyttämiä UNIMIX-järjestelmiä

Sekoitinkäytöt pikkuauton kokoisia

Tuotteen tasalaatuisuudesta riippuvainen prosessi vaatii nopeutta ja jatkuvuutta. Sekoittimen akselin radiaali- ja aksiaalikuormat ovat tuotteen viskositeetista johtuen erittäin korkeat, joten ne on huomioitava tarkoin käyttölaitteen kokoonpanossa. NORD teki määrittelyt ja toimitti kaksi 250 kilowatin moottoria, jotka teollisuusvaihteisiin yhdistettyinä tuottavat 242 000 newtonmetrin nimellisen toisiomomentin. NORD on maailmassa ainoa valmistaja, jolta saa näin suuritehoisia teollisuusvaihteita testatuissa, yksiosaisissa UNICASE-koteloissa. SK 15407 ‑tyyppiset kolmiportaiset kartiovaihteet ovat vaikuttavasta koostaan huolimatta suhteellisen kompakteja, koska UNICASE-rakenne mahdollistaa suurempia voimia sietävät kookkaat vierintälaakerit.

Tähänastista huippua

Hammastahnan tuotantolaitosten maksimikapasiteetti oli aikaisemmin 4 000–5 000 litran luokkaa ja tuotetta saatiin tunnissa ulos 2 000–3 000 litraa. Tuotanto voi olla jatkuvaa tai eräluontoista. Jatkuvalla tuotannolla saadaan suuria määriä, mutta järjestelmät eivät juuri taivu tuotemuutoksiin. Koska eri ainesosat vaativat joskus oman annostelu- ja sekoitustekniikkansa, joudutaan reseptin muuttuessa tekemään usein muutos- ja jälkisäätöjä. Haasteita tuo myös se, että epätasalaatuista hammastahnaa ei voida helposti jälkikäsitellä. Suurin haaste jatkuvatoimisissa tuotantolaitoksissa onkin varmistaa aktiivisten ainesosasten, kuten natriumfluoridin, tasainen sekoittuminen myös annostelujärjestelmiin tehtyjen muutosten jälkeen. Toisaalta tähänastisten ei-jatkuvatoimisten laitosten tuotantokapasiteettia ei voida merkittävästi kasvattaa tekemättä huomattavia muutoksia laitteistoon. Niinpä EKATOn oli erään hammastahnavalmistajan vaatimukset täyttääkseen rakennettava entistä suurempia laitoksia.

Monet maailmanlaajuisesti toimivat valmistajat haluavat keskittää tuotantokapasiteettinsa vain muutamiin paikkoihin. Hygienia- ja kosmetiikka-ala noudattelee tätä trendiä. Niinpä hammastahnan kaltaisissa tuotteissa pyritään suurempiin eräkokoihin. Kullakin tuotantolaitoksella valmistetaan myös enemmän erilaisia tuotemuunnoksia. Nykyaikaisen tehtaan on siis kyettävä tuottamaan suuria volyymeja mahdollisimman joustavasti. Nämä monimutkaiset vaatimukset täyttääkseen on Schopfheimissa, Saksan Schwarzwaldin eteläreunalla toimiva EKATO SYSTEMS kehittänyt uudenlaisen laitoksen hammastahnan eräluontoiseen tuotantoon.

Tuotannon sekoittimen rakenne

Hammastahnan tuotantojärjestelmät koostuvat periaatteessa alipaineistettavasta, sekoittimella varustetusta säiliöstä, homogenointilaitteesta ja erilaisista annostelujärjestelmistä, joilla ainesosat tuodaan prosessiin. Nestemäiset ainesosat joko mitataan ja sitten imetään alipaineella säiliöön tai ne annostellaan gravimetrisin menetelmin. Jauheet ja viskositeettia kasvattavat sakeuttimet voidaan lisätä säiliöön integroidun homogenointilaitteen avulla tai imeä ne säiliön pohjassa olevan venttiilin kautta.

Skaalaus ylöspäin vaatii monimutkaista laskentaa

Sekoittimen mittojen kasvaessa EKATOn oli määriteltävä ainesosien annostelu- ja hajaantumisajat, sekoitus- ja homogenointiajat, alipainearvot sekä sekoittimelta ja homogenointilaitteelta vaadittavat suoritusarvot.

Pitkän kokemuksensa pohjalta EKATO määritteli kutakin potkuria ja tuotteen ominaisviskositeettikäyrää kohden kertoimen ”Ne” eli Newtonin luvun. Tuotteen koostumuksen ohella yhtälö käsittää nopeuden ja läpimitan. Eksponenttien ollessa 2, 3 tai jopa 5 ovat nämä arvot erityisen tärkeitä. Näistä syistä sekoittimen ja homogenointilaitteen moottorikäyttöjen oikea konfigurointi on ratkaisevan tärkeää. NORDin piti käyttöjen toimittajana konfiguroida moottorit ja vaihteet vastaamaan EKATOn laskelmien mukaisia suoritusarvoja ja tehdä laitteista mahdollisimman energiatehokkaita ja kestäviä. Koska sekoitinkäyttö asennetaan sekoittimen päälle, on sen oltava suuresta suorituskykyvaatimuksesta huolimatta mahdollisimman kompakti.

Loppupäätelmä

Tuotannon kaksi uutta sekoitinta, joiden kummankin tehollinen tilavuus on 10 000 litraa, tuottavat enimmillään 12 000–16 000 kg hammastahnaa panoserää kohden tuotteen koostumuksesta riippuen. Tuotannon volyymi on 6 000–11 000 kg tunnissa. Tuotantokapasiteetti on siis kolmin- tai jopa nelinkertainen verrattuna aikaisempaan, suurimman laitoksen 2 000–3 000 litraan. Loppukäyttäjien tavoitteisiin ei ainoastaan päästy – ne ylitettiin. Lisäetuna rakenteiden kompaktisuus sallii tuotantotilojen käytön optimoinnin. Käyttötekniikalta odotetaan samaa kuin sekoitustekniikalta: luotettavuutta ja huoltovapautta.