Lista completa de máquinas para la planta de producción de botellas PET de bebidas carbonatadas
La construcción de una planta de producción de botellas PET de bebidas carbonatadas difiere fundamentalmente de la construcción de una línea de agua mineral, y la lista de máquinas es donde esa diferencia se hace visible por primera vez. Una bebida carbonatada contiene entre 3,5 y 4,5 volúmenes de dióxido de carbono disuelto, lo que significa que la botella final debe contener una presión interna que puede alcanzar entre 5 y 6 bares cuando el producto se calienta a 38 grados Celsius durante el transporte o el almacenamiento en un almacén. Cada máquina situada a continuación del depósito de resina está dimensionada en función de ese único hecho físico: la preforma es más pesada, las relaciones de estiramiento son más ajustadas, la presión de soplado es mayor, la geometría de la base es un petaloide de cinco pies en lugar de un perfil plano o de champán, el relleno debe trabajar bajo contrapresión en lugar de por gravedad, y la sección de embalaje debe manejar un recipiente que intenta expandirse permanentemente. Máquina YuDary, una fábrica Wanplas con más de veinte años de experiencia dedicada en máquinas de moldeo por soplado de PET, exporta a más de sesenta países y tiene más de veinte patentes en moldeo por soplado de estiramiento de recalentamiento, y la lista de equipos a continuación refleja cómo se configuran estas líneas en el campo en lugar de una lista de catálogo genérica.
La planta se entiende mejor como seis bloques conectados: tratamiento del agua, preparación del sirope, carbonatación y suministro de dióxido de carbono, soplado de botellas, llenado isobárico y tapado, y embalaje posterior. Cada bloque tiene su propia máquina crítica y su propio conjunto de unidades auxiliares que determinan silenciosamente si se alcanza o no la cifra de producción principal. Los inversores suelen presupuestar cuidadosamente la máquina de moldeo por soplado y el llenador, y luego descubren que un compresor de aire de alta presión de tamaño insuficiente, un refrigerador sin suficiente capacidad de reserva para una temperatura ambiente de 40 grados Celsius o un desaireador que no puede eliminar el oxígeno disuelto lo suficientemente bajo, limitarán la planta al 70% de la producción nominal. Las secciones que siguen recorren cada máquina en secuencia, proporcionan la lógica de dimensionamiento y las ventanas de parámetros que un ingeniero necesita para especificar cada una, y identifican dónde un pequeño cambio en las especificaciones produce un gran cambio en la calidad de las botellas, el consumo de energía o el tiempo de cambio.
¿Por qué las botellas carbonatadas cambian las especificaciones de cada máquina?
La resistencia a la presión en una botella de PET no se crea mediante la adición de material; se crea mediante la orientación. Cuando un preformo rehecho se estira axialmente por la varilla de estiramiento y luego se expande circunferencialmente por aire a alta presión, las cadenas de polímero amorfo se alinean en una estructura biaxialmente orientada con cristalinidad inducida por tensión, y es esa pared orientada la que resiste la deformación. Para el agua sin gas, la relación de estiramiento plana, es decir, la relación axial multiplicada por la relación de la circunferencia, suele mantenerse entre 8 y 10. Para las bebidas carbonatadas, el mismo cálculo se eleva a entre 10 y 14, con una relación axial de aproximadamente 2,5 a 3,0 y una relación circunferencial de 3,5 a 4,5, ya que el mayor grado de orientación es lo que proporciona resistencia a la fractura por tensión y una baja deformación volumétrica. Para lograr esos números, se necesita un preformo diseñado específicamente para la botella en lugar de un preformo de uso general, y se requiere una combinación de horno y molde que pueda mantener el intervalo de temperatura del cuerpo de manera estrecha, generalmente entre 95 y 115 grados Celsius, medidos en la superficie del preformo a la salida de la zona de igualación, con el acabado del cuello refrigerado activamente para que el hilo y el anillo de soporte permanezcan dimensionalmente estables.
La selección de resina sigue la misma lógica. Las aplicaciones carbonatadas normalmente requieren PET de grado botella con una viscosidad intrínseca de 0,80 a 0,84 decilitros por gramo, mayor que el rango de 0,76 a 0,80 común para el agua, porque las cadenas más largas mejoran la resistencia del fundido durante la inyección de la preforma y mejoran la resistencia al alargamiento en el recipiente terminado. El peso gramatical de la preforma aumenta considerablemente también. Una botella de agua de 500 mililitros se puede producir a 12 a 15 gramos, mientras que el mismo volumen en una versión carbonatada necesita de 22 a 28 gramos; una botella de 1,5 litros normalmente pesa entre 38 y 45 gramos y una de 2 litros entre 48 y 54 gramos. El acabado del cuello es casi siempre un perfil carbonatado de 28 milímetros, ya sea la versión convencional más alta o la versión corta que ahorra aproximadamente un gramo de resina por botella, y ambos deben coincidir con el caper, el alimentador de tapones y la inserción del cuello del molde de soplado. Si las preformas se moldean por inyección en la empresa en lugar de comprarlas, agregue un secador deshumidificador capaz de mantener la humedad de la resina por debajo de 50 partes por millón a 160 a 170 grados Celsius con un tiempo de residencia de cuatro a seis horas, porque la degradación hidrolítica durante la inyección disminuye permanentemente la viscosidad intrínseca y, con ella, el rendimiento a la presión de cada botella producida, lo que provoca un cambio.
La lista completa de las máquinas de un vistazo
El siguiente cuadro agrupa la planta en sus seis bloques funcionales con las máquinas principales de cada uno. Es deliberadamente compacto; los párrafos que siguen expanden cada bloque con cifras de dimensionamiento, ventanas de parámetros y las unidades auxiliares que no aparecen en un resumen pero que deben aparecer en un pedido de compra. Lea la lista como una cadena de dependencias en lugar de una lista de compras, porque la secuencia importa: la calidad del agua establece el límite del sabor del producto, la precisión del sirope establece el límite de la consistencia del Brix, la temperatura de carbonatación establece el límite de los volúmenes de gas que se pueden lograr, la orientación de la botella establece el límite de la vida útil, y la contrapresión del relleno establece el límite de la velocidad de la línea.
| Block | Core Máquinas | [N] 23. Función |
|---|---|---|
| Sala de agua | Filtro multimedia, filtro de carbono, suavizante, ósmosis inversa, unidad ultravioleta | Producen agua de proceso tratada |
| Sala de jarabe | Disolvente de azúcar, intercambiador de calor de placas, doble filtro, tanque de dosificación | Preparar y almacenar el sirope terminado. |
| Carbonatación. | Desaireador, mezclador en línea, carbonatador, vaporizador de dióxido de carbono. | Mezclar y cargar el gas. |
| Inyección. | Cargador de preformas, máquina de moldeo por soplado y estirado con recalentamiento, enfriador, compresor de alta presión. | Moldear botellas a presión. |
| Relleno | Rellenador isobárico, tapador, alimentador de tapas y esterilizador. | Rellenar y sellar bajo presión. |
| Embalaje. | Calentador de botellas, etiquetadora, codificadora, inspectora, envasadora de plástico, paletizadora. | Finalizar, inspeccionar y paletizar. |
Dos máquinas están ausentes de ese resumen a propósito. La primera es la máquina de moldeo por inyección de preformas con su molde de preformas, refrigerador y secador, que se incluye en la lista solo si la planta opta por fabricar preformas en lugar de comprarlas; la mayoría de las nuevas plantas carbonatadas compran preformas durante los primeros dos o tres años porque el moldeo por inyección de preformas es una disciplina separada con su propia economía de herramientas y su propio carga de control de calidad. La segunda es el sistema de limpieza en el lugar, que no es opcional en absoluto, pero que sirve a la sala de agua, la sala de sirope, el andamio de carbonatación y el relleno simultáneamente y, por lo tanto, no se encuentra dentro de ningún bloque individual. Una línea carbonatada también necesita un lavado de botellas vacío en lugar de un lavado de agua completo en muchas configuraciones, ya que las botellas infladas que llegan directamente desde la máquina de moldeo por soplado a través de un transportador de aire cerrado están mucho más limpias que las botellas que han sido almacenadas y transportadas.
Tratamiento del agua y la sala de jarabe
El agua de proceso para una bebida carbonatada debe ser más que potable. La alcalinidad residual neutraliza el ácido en la bebida y altera el perfil de sabor, el cloro y la cloramina atacan los compuestos de sabor, el hierro y el manganeso provocan decoloración, y cualquier sólido en suspensión se convierte en un sitio de nucleación que hace que el producto forme espuma de forma incontrolable en el relleno. Un tren convencional comienza con un filtro de arena multimedia para eliminar las partículas superiores a aproximadamente 20 micrómetros, pasa a un filtro de carbón activado con un tiempo de contacto en lecho vacío de al menos diez minutos para eliminar el cloro libre y las sustancias orgánicas, luego a un suavizante o a una unidad de ósmosis inversa, dependiendo de la dureza del agua cruda y de las sólidos disueltos totales, y termina con un cartucho de microfiltrado de 0,2 micrómetros y un esterilizador ultravioleta dimensionado para al menos 30 milijoules por centímetro cuadrado. La alcalinidad inferior a 50 partes por millón como carbonato de calcio y los sólidos disueltos totales en el rango de 50 a 250 partes por millón son objetivos típicos para los productos carbonatados. Escalar el tren para al menos 1,3 veces la demanda de línea pico, porque una línea que produce 12.000 botellas por hora con botellas de 500 mililitros consume aproximadamente 6 metros cúbicos de agua de producto por hora, además de la demanda de enjuague y limpieza en el lugar, y una sala de agua que funciona a su límite absoluto no tiene capacidad para los ciclos de regeneración que necesita.
La sala de sirope convierte el azúcar, el ácido, el sabor y el color en un concentrado estable a un Brix controlado. La disolución en caliente a 80 a 85 grados Celsius, seguida de enfriamiento a través de un intercambiador de calor de placas a 20 a 25 grados Celsius, es la opción más conservadora porque inverte una fracción controlada de la sacarosa y reduce el riesgo microbiológico, mientras que la disolución en frío con un mezclador de alta velocidad ahorra energía y se adapta a las plantas que utilizan azúcar líquido o edulcorantes de alta intensidad. Una sala completa comprende un tanque de disolución de azúcar con agitador, un intercambiador de calor de placas, un filtro de doble bolsa o de candela, al menos dos tanques de mezcla para que uno pueda mezclarse mientras el otro alimenta la línea, un tanque de almacenamiento de sirope terminado dimensionado para una a dos horas de producción y bombas de dosificación con medición en línea de Brix y conductividad. La precisión es más importante que la capacidad aquí: una desviación de 0,1 grados Brix en la bebida final es detectable por paneles entrenados y puede empujar un producto fuera de sus valores nutricionales declarados, por lo que las bombas de dosificación y la mezcladora que siguen deben especificarse teniendo en cuenta la repetibilidad en lugar del solo rendimiento.
Carbonatación, mezcla y suministro de dióxido de carbono
La solubilidad del dióxido de carbono en el agua aumenta a medida que disminuye la temperatura y aumenta la presión, por lo que cada plataforma de carbonatación también es un problema de refrigeración. El producto se enfría normalmente a entre 2 y 6 grados Celsius antes de inyectar el gas, ya que a 4 grados Celsius y 4 bares, el agua puede contener aproximadamente 4 volúmenes de gas en solución estable, mientras que a 20 grados Celsius, la misma presión contiene apenas la mitad de eso. El oxígeno disuelto compite por el mismo espacio físico y desestabiliza la carbonatación, por lo que un vacío o un desaireador de columna que extrae el oxígeno disuelto por debajo de 0,5 partes por millón se encuentra upstream del punto de inyección de gas. La disposición moderna es un mezclador en línea que mide el volumen de agua y sirope tratado en función del flujo de masa o del flujo magnético, comprueba el Brix resultante en línea y luego inyecta dióxido de carbono a través de un espumador o una columna compactada, todo dentro de una plataforma con su propio panel de control. El carbonatador por lotes más antiguo, con un tanque de premix separado, sigue siendo perfectamente funcional para líneas inferiores a 6.000 botellas por hora y cuesta menos comprar, pero es más lento de cambiar entre productos y menos preciso en cuanto al Brix.
El suministro de gas es un elemento de la lista de máquinas que las nuevas plantas suelen subestimar. El dióxido de carbono de calidad para bebidas, con una pureza del 99,9 por ciento, se suministra en forma líquida y se almacena en un tanque aislado a una presión de aproximadamente 18 a 20 bares, desde donde un vaporizador ambiental o eléctrico lo convierte en gas a la velocidad de flujo que requiere el carbonatador, seguido de una estación de regulación de presión y un filtro de gas final. El consumo oscila entre 5 y 7 kilogramos por cada 1.000 litros de producto carbonatado terminado, una vez se incluyen las pérdidas por ventilación, la purga contra la presión del relleno y el desplazamiento de limpieza en el lugar, lo que es significativamente mayor que la cifra teórica de disolución por sí sola. El dimensionamiento insuficiente del vaporizador produce un síntoma que parece un fallo de carbonación, pero en realidad es un fallo de suministro: los volúmenes de gas disminuyen cuando la línea funciona a toda velocidad durante más de veinte minutos, y el operador persigue los puntos de ajuste del carbonatador en lugar de la línea de escarcha en el vaporizador.
Moldeo por soplado: la máquina central de la planta
La máquina de moldeo por soplado con recalentamiento, que funciona con un proceso en dos etapas, es donde un preformado adquirido o elaborado internamente se convierte en un recipiente a presión. Los preformados se elevan mediante un cargador de tolva, se separan y orientan mediante un clasificador giratorio o de rodillos, se cuelgan en una cadena de soporte de cuello mediante sus anillos de soporte y se transportan a través de un horno de infrarrojos construido a partir de bancos de lámparas de cuarzo dispuestas en zonas, con el preformado girando continuamente para que el calor se distribuya uniformemente alrededor del perímetro. La distribución de potencia de las lámparas a través de las zonas es la principal herramienta para dar forma al perfil de temperatura axial, y es lo que permite que un preformado carbonatado de pared gruesa alcance una temperatura uniforme del cuerpo sin sobrecalentar su piel exterior. YuDa reduce la distancia entre las lámparas de calentamiento y la superficie del preformado a 38,1 milímetros, lo que aumenta la eficiencia de la radiación y reduce el consumo de electricidad del horno en más del treinta por ciento en comparación con los hornos convencionales de amplio espacio; dado que el horno suele representar entre el sesenta y el setenta por ciento del consumo total de energía del bloque de soplado, esa decisión de diseño única domina la línea de energía del presupuesto operativo. Las placas de enfriamiento del cuello y el aire forzado mantienen el acabado por debajo de la temperatura a la que se deforma el hilo, y una sección de igualación después del último banco de lámparas permite que el calor se conduzca hacia el interior para que la pared sea uniforme a lo largo de su espesor en lugar de simplemente caliente en la superficie.
En la estación de soplado, la preforma se sujeta, la varilla de estiramiento baja bajo control servo, el aire de soplado previo, a una presión de 8 a 12 bares, inicia la expansión radial mientras la varilla sigue descendiendo, y el aire de soplado final, a una presión de 35 a 40 bares, completa la formación y presiona la pared contra la superficie del molde. Las botellas carbonatadas se encuentran en el extremo superior de ese rango de presión porque la base petaloidea necesita una alta presión para formar sus pies completamente y evitar láminas delgadas entre ellos. El agua de enfriamiento del molde, a una temperatura de 8 a 12 grados Celsius, circula por las mitades del cuerpo mientras que la base del molde a menudo se mantiene dos a cuatro grados más fría, ya que la base es la región más gruesa y que cristaliza más lentamente, y también es la región donde comienzan las fallas por agrietamiento por tensión. YuDa aplica un sistema de engranajes que combina la apertura del molde, el bloqueo del molde y la elevación de la base del molde en un solo movimiento coordinado impulsado por un sistema de servos de alta velocidad, lo que reduce el tiempo muerto entre ciclos y mejora la repetibilidad de la fuerza de sujeción; un diseño modularizado de la máquina luego mantiene los cambios de molde y el mantenimiento rápidos, lo que es importante en una línea de bebidas carbonatadas que produce tres o cuatro formatos de botellas. Un circuito de recuperación de aire de soplado que captura el escape del soplado final y lo devuelve a la red de baja presión o a la etapa de soplado previo reduce el consumo de aire a alta presión en un treinta o cuarenta por ciento y se amortiza más rápido que casi cualquier otra opción en la máquina.
| Configuración de YuDa FGX | Cavidades | Rendimiento (BPH) | Volumen máximo |
|---|---|---|---|
| FGX alta velocidad | 3 | 8,000 – 9,000 | 600 ml |
| FGX alta velocidad | 4 | 10,000 – 12,000 | 600 ml |
| FGX alta velocidad | 5 | 12,500 – 15,000 | 600 ml |
| FGX alta velocidad | 6 | 15,000 | 500 ml |
| FGX formato grande | 4 | 7,000 – 8,000 | 2,000 ml |
La serie FGX es la plataforma de alta velocidad, que cubre desde 8.000 hasta 15.000 botellas por hora con una velocidad de un molde de 2.500 a 3.000 botellas por hora, y es el complemento natural para una planta de bebidas carbonatadas que rellena formatos de 330 a 600 mililitros a volúmenes de distribución nacionales. Observe cómo se comporta de manera diferente la fila de formatos grandes: una botella carbonatada de 2 litros necesita una extensión más larga, más aire y más tiempo de enfriamiento en el molde, por lo que la velocidad por cavidad cae a aproximadamente 1.800 a 2.000 botellas por hora y la forma práctica de alcanzar una alta producción en formatos grandes es tener más cavidades en lugar de ciclos más rápidos. La potencia instalada para el bloque de soplado varía entre aproximadamente 120 kilovatios en una máquina de tres cavidades y 260 kilovatios en una de seis cavidades, con el horno dominando; el consumo real, una vez que los hornos alcanzan un estado estable, suele ser del 55 al 70 por ciento de la potencia instalada, ya que las lámparas se modulan después del calentamiento. El monitoreo remoto es estándar, por lo que los ingenieros en la sede central de China pueden leer los datos del controlador de lógica programable desde un dispositivo móvil y enviar análisis de anomalías al sitio del cliente antes de que un fallo en desarrollo cause tiempo de inactividad.
| Configuración estándar de YuDa | Cavidades | Rendimiento (BPH) | Volumen máximo |
|---|---|---|---|
| Completamente automático | 1 | 1,000 – 1,500 | 2,000 ml |
| Completamente automático | 2 | 2,000 – 3,000 | 2,000 ml |
| Completamente automático | 4 | 4,000 – 5,000 | 600 ml |
| Completamente automático | 6 | 6,000 – 7,000 | 600 ml |
| Semiautomático | 2 | 800 – 1,200 | 2,000 ml |
El rango de velocidad estándar completamente automático, que va desde 1.000 a 7.000 botellas por hora, cuenta con la misma arquitectura de calentamiento y sujeción que la plataforma de alta velocidad, pero con un horno más corto y menos estaciones, lo que la convierte en la opción adecuada para marcas carbonatadas regionales, para plantas que ejecutan muchos lotes pequeños y para líneas secundarias dedicadas a botellas de formato grande. La serie semiautomática reduce considerablemente el costo de adquisición al separar el calentamiento y el soplado en dos pasos supervisados por el operador, y sigue siendo un punto de entrada razonable para una empresa emergente que quiere probar un producto carbonatado en el mercado antes de comprometerse con una línea completamente automática, siempre que el operador entienda que la consistencia depende de la disciplina de la manipulación manual. Para las plantas en las que el espacio en el suelo es el factor limitante, YuDa también construye un bloque combinado de soplado, llenado y tapado y una máquina de llenado, tapado y envasado de botellas que forma la botella, la llena y aplica el cierre dentro de un mismo recinto; en los productos carbonatados, el bloque combinado se adapta mejor a volúmenes de gas más bajos y formatos más pequeños, mientras que los productos de cola con alta carbonación a volúmenes nacionales se sirven de manera más robusta con una máquina de soplado independiente que alimenta un llenador isobárico a través de un transportador de aire.
Relleno, tapado y embalaje posterior
El llenado carbonatado es un llenado de contrapresión. El llenador rotatorio purga primero cada botella con dióxido de carbono para desplazar el aire, luego presuriza la botella hasta la misma presión que el recipiente del producto, normalmente de 3,5 a 5 bares, de modo que el líquido fluye bajo la acción de la gravedad sin romperse de la solución; solo después de una descarga controlada, la botella libera su exceso de presión y se desplaza al tapón. La temperatura del producto en la válvula se mantiene entre 2 y 6 grados Celsius por el mismo motivo de solubilidad discutido anteriormente, y el número de válvulas depende de la velocidad de la línea: una línea de 12.000 botellas por hora suele tener de 40 a 60 válvulas de llenado a una velocidad de rotación moderada en lugar de un pequeño carrusel que gira rápidamente, porque la agitación centrífuga de un líquido supersaturado provoca espuma y un bajo nivel de llenado. El tapón se combina normalmente en la misma base, aplicando un cierre de plástico de 28 milímetros a una torsión de 1,4 a 2,2 nuevostonios metros, alimentado desde un elevador de tolva a través de un clasificador de tapones y, para muchos mercados, un lavado de tapones o un esterilizador ultravioleta. La precisión de la altura de llenado de más o menos 2 milímetros y la repetibilidad del torque de cierre son las dos variables que más frecuentemente desencadenan quejas de los consumidores en los productos carbonatados, porque ambas se traducen directamente en volúmenes de gas perdidos en el estante.
Abajo del caper, la sección de embalaje maneja un recipiente frío, húmedo y presurizado. Un túnel de calentamiento de botellas que rocía agua caliente recirculada y eleva la temperatura superficial a unos pocos grados por encima del punto de rocío es efectivamente obligatorio, ya que la condensación en una botella fría impide que el adhesivo de la etiqueta se adhiera y hace que la película de contracción se arrugue. Después del calentamiento, la línea cuenta con un aplicador de etiquetas de fusión caliente o un aplicador de sleeves de contracción, un codificador de inyección o láser para la información de lote y caducidad, y una estación de inspección que verifica el nivel de llenado, la presencia de tapas y las tapas giradas, y la posición de la etiqueta, con una cinta transportadora de rechazo que elimina los fallos sin detener la línea. Un detector de fugas después del tapón es útil en las líneas de bebidas carbonatadas porque un cierre marginal no fallará inmediatamente. El embalaje final consiste en un envasador de película de contracción que produce paquetes múltiples, un embalador de cajas envolventes, o ambos, seguido de un separador o aplicador de asas en formatos grandes, un sistema de transporte con mesas de acumulación con un tamaño mínimo de noventa segundos de salida de la línea, y un apilador o paletizador robótico con un envasador de estiramiento. La acumulación es el elemento menos llamativo que determina la eficiencia real de la planta: sin ella, cada parada de diez segundos en el aplicador de etiquetas se propaga hacia atrás al llenador y hacia adelante al apilador.
Servicios, aire comprimido y refrigeración
| Utilidad. | Deber a 12,000 BPH | Nota |
|---|---|---|
| Aire a alta presión, 40 bar | 7.0 – 8.5 Nm3/min | Baja con recuperación de aire |
| Aire a baja presión, 8 bar | 2.0 – 2.5 Nm3/min | Válvulas, transporte, tapón |
| Agua enfriada, 8 12 °C | 90 – 110 kW | Moldes y enfriamiento del cuello. |
| Glicol, 2 C. | 150 – 200 kW | Enfriamiento del producto y carbonatación. |
| Energía, bloque de soplado. | 180 – 260 kW installed | Hornos dominan la carga. |
| Dióxido de carbono. | 5 – 7 kg per 1,000 L | 99,9 por ciento de calidad para bebidas. |
El sistema de aire a alta presión es la segunda máquina más cara de la planta, después de la máquina de soplado y el relleno, y merece la misma disciplina de especificaciones. Un compresor de pistón sin aceite o lubricado con aceite de cuatro etapas que suministra 40 bares es la solución estándar, dimensionada en base al cálculo de que cada botella carbonatada de 500 mililitros consume aproximadamente 25 a 30 litros normales de aire a alta presión una vez se tienen en cuenta el volumen muerto de la máquina y las pérdidas de las válvulas. Siempre especifique un receptor de al menos 2 metros cúbicos a presión de trabajo para absorber la pulsación del ciclo de soplado, un secador refrigerado o desecante que reduce el punto de rocío de la presión a al menos menos 20 grados Celsius, y una cadena de filtración hasta 0,01 micrómetro con carbón activado en la etapa final, ya que el aire que toca el interior de un recipiente de alimentos es un medio de contacto con los alimentos. El enfriamiento se divide en dos circuitos por una buena razón: el enfriamiento del molde quiere agua a 8 a 12 grados Celsius con un flujo alto y una estabilidad de temperatura moderada, mientras que el enfriamiento del producto quiere un circuito de glicol a aproximadamente 2 grados Celsius, y combinarlos obliga a que un circuito funcione a la temperatura incorrecta. En condiciones ambientales superiores a 35 grados Celsius, añadir entre el 15 y el 20 por ciento a la capacidad nominal del refrigerador, y preferir un refrigerador refrigerado con una torre de enfriamiento frente a un equipo refrigerado por aire cuando el agua esté disponible, porque el margen de eficiencia se amplía exactamente cuando la planta está más ocupada.
La demanda eléctrica total para una planta carbonatada completa de 12,000 botellas por hora, que incluye el tratamiento del agua, la sala de sirope, los enfriadores, los compresores, el soplado, el llenado y el envasado, suele situarse entre 750 y 1,000 kilovatios de capacidad instalada con un consumo medido que oscila entre 30 y 45 kilovatios hora por 1,000 botellas para formatos de 500 mililitros. Esa cifra es la forma honesta de comparar las opciones de inversión, porque una máquina con un precio de compra más bajo y un horno con un amplio intervalo puede consumir suficiente electricidad adicional como para anular el ahorro inicial en dos o tres años de operación en dos turnos. Utilizando un índice de costos en el que una línea carbonatada automática de gama media se establece en 100 puntos básicos, el bloque de soplado suele representar entre 22 y 28 puntos, el monobloque de llenado y tapado 25 a 32 puntos, el tratamiento del agua y el sirope 12 a 16 puntos, los servicios públicos, incluidos los compresores y los enfriadores, 14 a 18 puntos, y el envasado y el transporte el resto. La intensidad relativa del costo operativo es alta para la electricidad, media para el dióxido de carbono y el agua, y baja para las piezas de repuesto en una línea bien mantenida, y la variable controlable más grande en todos ellos es la estabilidad de la temperatura de las preformas.
Elegir la configuración adecuada de la máquina
| Requisito | Botella | Recomendado Máquina YuDa |
|---|---|---|
| Prueba de mercado, costo de entrada más bajo | 1.5 L carbonated | Semi-automático de dos cavidades |
| 1,000 – 1,500 BPH startup | 500 ml carbonated | Unicavidad automática completa |
| Marca regional de 3.000 BPH | 1,5 L y 2 L | Dos cavidades totalmente automáticas |
| 6,000 – 7,000 BPH | 500 ml carbonated | Seis cavidades totalmente automáticas |
| 10,000 – 12,000 BPH | 330 – 600 ml | FGX cuatro cavidades de alta velocidad |
| Volumen nacional de 15.000 BPH | 500 ml carbonated | FGX de cinco o seis cavidades |
La selección comienza con la botella, no con la máquina. Proporcione el volumen objetivo, los volúmenes de gas previstos, el acabado del cuello, el peso en gramos y la longitud de la preforma, la producción requerida en botellas por hora, el número de formatos que se deben producir en la misma máquina y la temperatura ambiente de la planta, y la configuración sigue casi determinísticamente. Dos reglas prácticas ahorran dinero en esta etapa. En primer lugar, dimensionar la máquina de soplado entre un diez y un quince por ciento por encima del relleno, en lugar de ajustarlas exactamente, porque el transportador de aire entre ellos actúa como un amortiguador y una máquina de soplado ligeramente más rápida mantiene el relleno saturado a través de paradas menores; una máquina de soplado que funciona como el cuello de botella se empujará más allá de su ventana de horno cómoda y la calidad de las botellas se desviará. En segundo lugar, decida la familia de formatos antes de realizar el pedido, ya que una máquina optimizada para botellas de 330 a 600 mililitros y una optimizada para botellas de 1,5 a 2 litros difieren en el desplazamiento de sujeción del molde, la longitud del rodillo de estiramiento, la longitud del horno y el consumo de aire, y la retrofijación de una máquina de formato pequeño para ejecutar formatos grandes más tarde cuesta mucho más que especificar una máquina de doble capacidad desde el principio. Cuando una planta necesita realmente ambas familias a volumen, dos máquinas dedicadas casi siempre superan a una máquina de compromiso en cuanto a producción total y tiempo de cambio.
Industrias de aplicación y productos finales
Las bebidas gaseosas carbonatadas son el extremo más exigente de un rango de aplicaciones mucho más amplio al que sirve la misma familia de equipos. Las bebidas gaseosas de tipo cola y cítricas con volúmenes de gas de 3,8 a 4,2 se encuentran en la parte superior del requisito de presión, seguidas por el agua carbonatada y el tónico con volúmenes de 4,0 a 4,5 en formatos más pequeños, las bebidas gaseosas con sabor y las bebidas energéticas con volúmenes de 2,5 a 3,5, y los envases de cerveza o bebidas a base de malta que incluyen consideraciones de barrera contra el oxígeno y la luz, además de la presión. Por debajo de este nivel, las mismas máquinas de llenado producen botellas de agua sin gas, botellas de jugo y té para líneas de llenado caliente o asépticas, envases de aceite comestible, botellas de productos lácteos y yogur, y envases para productos químicos y cosméticos diarios, como champú, detergente líquido y tóner. El contacto con alimentos y bebidas trae consigo su propio marco de cumplimiento en lugar de uno puramente mecánico: la resina PET y los envases finales se evalúan comúnmente según la norma FDA 21 CFR 177.1630 en los Estados Unidos, el Reglamento UE 10/2011 en Europa y GB 4806.6 en China, mientras que las máquinas se suministran con marcado CE y se fabrican bajo sistemas de calidad ISO 9001. La verificación a nivel de botella suele cubrir la presión de ruptura, la fractura por estrés ambiental con un enjuague cáustico y una prueba de estabilidad térmica en la que las botellas presurizadas se mantienen a 38 grados Celsius durante 24 horas y se comprueban para detectar una expansión volumétrica inferior al tres por ciento sin pérdida de espacio libre.
La consecuencia práctica para un propietario de la planta es que la lista de máquinas debe elegirse en función del producto más amplio que la planta tiene intención de vender en un plazo de cinco años, y no el más estrecho que lanzará. Una planta que especifica para agua sin gas y luego añade una línea de productos carbonatados descubre que el inventario de preformas, el equipo de acabado de cuello, el diseño de la válvula de llenado y, a menudo, el compresor de alta presión deben reemplazarse, mientras que una planta que especifica para productos carbonatados puede producir agua sin gas con el mismo equipo a una presión de soplado más baja y preformas más ligeras sin necesidad de cambiar el hardware. Esbarato especificar hacia arriba; especificar hacia abajo no lo es.
Diseño, puesta en marcha y soporte posventa
El diseño de la planta para una línea de gaseado sigue un camino de producto recto con los servicios en el perímetro. Una planta de 12.000 botellas por hora ocupa generalmente de 800 a 1.200 metros cuadrados para la sala de producción, con la sala de agua y la sala de sirope en un área separada y higienicamente terminada, la sala del compresor y el refrigerador aislada para el ruido y el calor, y la máquina de soplado ubicada de manera que su transportador de aire llegue al llenador con una suave subida y sin cambios bruscos de dirección. Permita una carga de piso de al menos 1.000 kilogramos por metro cuadrado debajo de la máquina de soplado y el llenador, una altura clara de 4,5 a 6 metros para el transportador de aire y el acceso del grúa del almacén, ventilación ambiental dimensionada para eliminar el calor de la estufa y el compresor, y tranchas de drenaje debajo del llenador y el calentador. Deje un pasillo de mantenimiento de al menos 1,2 metros en el lado de cambio de moldes de la máquina de soplado; los diseños que ahorran espacio al estrechar ese pasillo pagan por ello en cada cambio de turno durante la vida de la planta. La instalación de servicios, la distribución de energía trifásica, la tubería de aire comprimido en acero inoxidable o aluminio en lugar de acero carbono y un plan de drenaje de piso deben estar resueltos antes de que se envíen las máquinas, razón por la cual se preparan los dibujos de diseño en paralelo con la fabricación en lugar de después de la entrega.
Cada máquina YuDa se monta y se prueba con preformas antes de salir de fábrica, por lo que el cliente recibe botellas de muestra sopladas y parámetros de proceso registrados en lugar de una máquina que solo se ha comprobado eléctricamente. Wanplas respalda cada instalación con los compromisos de servicio del grupo compartidos en todas sus fábricas: ingenieros en el sitio para la instalación y la puesta en marcha, formación para operadores y mantenimiento sobre el producto y la preforma del cliente, 500 USD de piezas de repuesto gratuitas cada año, reemplazo gratuito de las piezas que fallan dentro del período de garantía, una garantía de transporte y una garantía de capacidad de producción que vincula el contrato al número de producción en lugar de a un número de catálogo. El monitoreo remoto permite a los ingenieros de la sede inspeccionar los datos del controlador y las tendencias del proceso sin viajar, lo que resuelve la mayoría de los problemas de parámetros y sensores en cuestión de horas en lugar de días. Wanplas también mantiene una política de fábrica abierta, por lo que los clientes están invitados a recorrer el piso de montaje, ver cómo se construye su propia máquina y ejecutar producción de prueba con sus propias preformas y moldes antes del envío.
Preguntas frecuentes
¿Puede una máquina de botellas de agua fabricar botellas carbonatadas?
Normalmente, sin modificaciones. Las botellas carbonatadas necesitan una presión de soplado final de 35 a 40 bares, un molde de base petaloide, un horno de calentamiento más largo para preformas más pesadas y ratios de estiramiento plano más altos. Una máquina especificada para agua sin gas a 25 a 30 bares producirá botellas que superan una primera inspección visual y luego fallan en las pruebas de estabilidad térmica o de agrietamiento por tensión. Especifique para uso con bebidas carbonatadas y ejecute agua en la misma máquina, nunca al revés.
¿Qué presión de soplado necesitan las botellas de PET carbonatadas?
El soplado previo a 8 a 12 bares y el soplado final a 35 a 40 bares son los intervalos normales, con el extremo superior utilizado para formatos grandes y para bases petaloides profundas. El compresor de alta presión debe mantener esa presión bajo la demanda pulsante del ciclo de soplado, por lo que un receptor de al menos 2 metros cúbicos y un punto de rocío de menos 20 grados Celsius o mejor forman parte de la especificación en lugar de ser extras opcionales.
¿Cuán pesado es un preform carbonatado de 500 ml?
Normalmente, 22 a 28 gramos, frente a 12 a 15 gramos para una botella de agua corriente del mismo volumen. Una botella de 1,5 litros con gas carbonatado pesa de 38 a 45 gramos y una de 2 litros de 48 a 54 gramos. El aligeramiento por debajo de esos rangos es posible solo con una geometría de base optimizada, resina de viscosidad intrínseca más alta y un control de proceso estricto, y siempre debe validarse mediante pruebas de rotura y de deformación lenta, en lugar de por su apariencia.
¿Qué acabado para el cuello se adapta a las bebidas carbonatadas?
Un perfil carbonatado de 28 milímetros es el valor predeterminado de la industria, disponible en una versión convencionalmente más alta y en una versión corta que ahorra aproximadamente un gramo de resina por botella. La elección debe ser coherente en el suministro de preformas, los insertos del cuello del molde de soplado, el centrado de la válvula de relleno, el portaobjetos del caper y el suministro de cierre. Cambiar el acabado del cuello más adelante es un proyecto de herramientas en varias máquinas, no un simple cambio de pieza.
¿Cuánto tiempo tarda un cambio de moldes?
En una máquina automática modularizada, un equipo de dos personas entrenados cambia un conjunto de moldes de cuatro cavidades en aproximadamente 45 a 90 minutos, incluyendo el ajuste del varillaje, el ajuste de la altura del molde base y la comprobación del primer artículo. Los cambios de formato que también alteran la longitud del preform o el acabado del cuello tardan más tiempo porque es necesario volver a configurar los perfiles de la lámpara del horno y los ajustes de la distancia entre las cadenas. La forma más eficaz de acortar el proceso es mantener un segundo conjunto de moldes precalentado y prellenado.
¿Es necesario un calentador de botellas después del llenado en frío?
Sí, en casi todas las líneas de bebidas carbonatadas. El producto sale del llenador a una temperatura de 2 a 6 grados Celsius, por lo que se forma condensación en la pared de la botella inmediatamente y evita que el adhesivo de etiqueta de fusión caliente se adhiera y que la película de contracción se establezca de forma limpia. Un túnel más cálido que eleva la temperatura de la superficie por encima del punto de rocío ambiental resuelve ambos problemas y también reduce el estrés en el sello del cierre antes del paletizado.
Construya su línea carbonatada con YuDa
Una planta de botellas PET carbonatadas es un sistema, y su especificación más débil establece su producción real. Si comparte el volumen objetivo de las botellas y los volúmenes de gas, el peso gramatical de las preformas y el acabado del cuello, el número de botellas por hora, el número de formatos que planea ejecutar y la temperatura ambiente de la planta y la potencia disponible, los ingenieros de YuDa devolverán una lista completa de máquinas con el número de cavidades, la configuración del horno, la carga del compresor y del chiller, las cargas de utilidades y un diseño de la planta escalado que se adapte a su edificio. Envíe una botella de muestra o un dibujo y el equipo realizará una prueba de soplado con sus propias preformas antes de fabricar nada, o arreglará una visita a la fábrica para ver una línea comparable en producción y inspeccionar la calidad de la construcción de primera mano. Máquina YuDary, una fábrica de Wanplas, ha dedicado más de veinte años al moldeo por soplado de PET, y esa concentración es lo que convierte una lista de máquinas en una planta que cumple sus números.
