Lista completa de máquinas para a fábrica de produção de garrafas PET de bebidas gaseificadas
A construção de uma fábrica de produção de garrafas PET de bebidas gaseificadas é fundamentalmente diferente da construção de uma linha de água mineral, e a lista de máquinas é onde essa diferença se torna visível pela primeira vez. Uma bebida gaseificada contém entre 3,5 e 4,5 volumes de dióxido de carbono dissolvido, o que significa que a garrafa final deve conter uma pressão interna que pode chegar a 5 a 6 bar quando o produto aquece para 38 graus Celsius durante o transporte ou o armazenamento em armazéns. Cada máquina abaixo do tanque de resina é dimensionada em torno desse único fato físico: a pré-forma é mais pesada, as proporções de estiramento são mais apertadas, a pressão de sopro é maior, a geometria da base é um petaloide de cinco pés em vez de um perfil plano ou champanhe, o enchimento deve funcionar sob contrapressão em vez de gravidade e a seção de embalagem deve lidar com um recipiente que está permanentemente tentando se expandir. A Máquina YuDary, uma fábrica da Wanplas com mais de vinte anos de experiência dedicada em máquinas de moldagem por sopro de PET, exporta para mais de sessenta países e possui mais de vinte patentes em moldagem por sopro de estiramento de reaquecimento, e a lista de equipamentos abaixo reflete como essas linhas são realmente configuradas no campo, em vez de uma lista de catálogo genérica.
A fábrica é melhor compreendida como seis blocos conectados: tratamento de água, preparação de xarope, carbonatação e fornecimento de dióxido de carbono, sopro de garrafas, enchimento isobárico e tampagem, e embalagem downstream. Cada bloco possui sua própria máquina crítica e seu próprio conjunto de unidades auxiliares que silenciosamente determinam se o número de produção principal é alcançado. Os investidores frequentemente orçam cuidadosamente a máquina de sopro e o enchimento, e descobrem que um compressor de ar de alta pressão inadequado, um refrigerador sem capacidade de reserva suficiente para uma temperatura ambiente de 40 graus Celsius ou um desaerador que não consegue retirar o oxigênio dissolvido em níveis suficientemente baixos irá limitar toda a fábrica em 70% da produção nominal. As seções que seguem percorrem cada máquina em sequência, fornecem a lógica de dimensionamento e as janelas de parâmetros que um engenheiro precisa especificar cada uma, e identificam onde uma pequena alteração na especificação produz uma grande alteração na qualidade das garrafas, no consumo de energia ou no tempo de mudança.
Por que as garrafas carbonatadas alteram as especificações de cada máquina
A resistência à pressão em uma garrafa de PET não é criada pela adição de material; é criada pela orientação. Quando um pré-forma aquecido é esticado axialmente pela haste de estiramento e depois expandido circunferencialmente por ar a alta pressão, as cadeias de polímero amorfas se alinham em uma estrutura biaxialmente orientada com cristalinidade induzida pela tensão, e é essa parede orientada que resiste à deformação. Para água pura, a relação de estiramento plana, que significa a relação axial multiplicada pela relação de circunferência, geralmente é mantida entre 8 e 10. Para bebidas carbonatadas, o mesmo cálculo é impulsionado para entre 10 e 14, com uma relação axial de aproximadamente 2,5 a 3,0 e uma relação de circunferência de 3,5 a 4,5, porque o maior grau de orientação é o que fornece resistência à fratura por estresse e baixa deformação volumétrica. Para alcançar esses números, é necessário um pré-forma projetado especificamente para a garrafa em vez de um pré-forma de uso geral, e é necessário uma combinação de forno e molde que possa manter a janela de temperatura do corpo de forma estreita, normalmente de 95 a 115 graus Celsius, medida na superfície do pré-forma na saída da zona de equalização, com o acabamento do gargalo ativamente refrigerado para que o fio e o anel de suporte permaneçam estáveis dimensionalmente.
A seleção do resino segue a mesma lógica. Aplicações carbonatadas normalmente exigem PET de grau de garrafa, com uma viscosidade intrínseca de 0,80 a 0,84 decilitros por grama, maior que o intervalo de 0,76 a 0,80 comum para água, porque as cadeias mais longas melhoram a resistência do fundido durante a injeção da pré-forma e melhoram a resistência à deformação no recipiente final. O peso gramatical da pré-forma aumenta drasticamente também. Uma garrafa de 500 mililitros de água ainda pode ser produzida com 12 a 15 gramas, enquanto o mesmo volume em uma versão carbonatada precisa de 22 a 28 gramas; uma garrafa de 1,5 litro normalmente fica entre 38 e 45 gramas e uma de 2 litros entre 48 e 54 gramas. O acabamento do bico é quase sempre um perfil de 28 milímetros para bebidas carbonatadas, seja a versão mais alta convencional ou a versão curta que economiza cerca de um grama de resino por garrafa, e ambos devem ser combinados com o capper, o alimentador de tampas e o inserto de bico do molde de injeção. Se as pré-formas são moldadas por injeção internamente em vez de serem compradas, adicione um secador desumidificador capaz de manter a umidade do resino abaixo de 50 partes por milhão a 160 a 170 graus Celsius, com um tempo de permanência de quatro a seis horas, porque a degradação hidrolítica durante a injeção reduz permanentemente a viscosidade intrínseca e, com isso, o desempenho de pressão de cada garrafa produzida, o que causa uma mudança.
A lista completa das máquinas de uma só vista
A tabela abaixo divide a fábrica em seus seis blocos funcionais, com as máquinas principais em cada um. É deliberadamente compacta; os parágrafos que seguem expandem cada bloco com números de dimensionamento, janelas de parâmetros e as unidades auxiliares que não aparecem em um resumo, mas devem aparecer em uma ordem de compra. Leia a lista como uma cadeia de dependências, e não como uma lista de compras, porque a sequência importa: a qualidade da água define o limite para o sabor do produto, a precisão do xarope define o limite para a consistência do Brix, a temperatura de carbonatação define o limite para os volumes de gás alcançáveis, a orientação da garrafa define o limite para a vida útil e a contrapressão do enchimento define o limite para a velocidade da linha.
| Block | Máquinas centrais | Função |
|---|---|---|
| Sala de água | Filtro multimídia, filtro de carbono, amaciador, osmose reversa, unidade ultravioleta | Produzir água de processo tratada |
| Sala de xarope | Dissolver de açúcar, trocador de calor, filtro duplo, tanque de dosagem | Preparar e armazenar o xarope finalizado |
| Carbonatação | Desaerador, blender em linha, carbonatador, vaporizador de dióxido de carbono | Misturar e carregar o gás |
| Espumar | Carregador de pré-formas, máquina de moldagem por estiramento e aquecimento, refrigerador, compressor de alta pressão | Formar garrafas com pressão nominal |
| Enchimento | Enlatador isobárico, tampador, alimentador de tampas e esterilizador | Encher e selar sob pressão |
| [N] Embalagem | Aquecedor de garrafa, etiquetador, codificador, inspecção, embalador de shrink, paletizador | Finalizar, inspecionar e paletizar |
Duas máquinas estão ausentes da lista por acaso. A primeira é a máquina de moldagem por injeção de pré-formas, com seu molde de pré-forma, refrigerador e secador, que deve estar na lista apenas se a fábrica optar por fazer pré-formas em vez de comprá-las; a maioria das novas fábricas de refrigerantes compra pré-formas nos primeiros dois ou três anos, porque a moldagem por injeção de pré-formas é uma disciplina separada, com sua própria economia de ferramentas e seu próprio ônus de controle de qualidade. A segunda é o sistema de limpeza no local, que não é opcional, mas que serve a sala de água, a sala de xarope, o bloco de carbonatação e o enchimento simultaneamente e, portanto, não está dentro de nenhum bloco individual. Uma linha de refrigerantes também precisa de um limpador de garrafas vazias em vez de um limpador de água cheia em muitas configurações, uma vez que as garrafas sopradas que chegam diretamente da máquina de sopro por meio de um transportador de ar fechado são muito mais limpas do que as garrafas que foram armazenadas e transportadas.
Tratamento de água e sala de xarope
A água de processo para uma bebida carbonatada deve ser mais do que potável. A alcalinidade residual neutraliza o ácido na bebida e altera o perfil de sabor, o cloro e a cloramina atacam compostos de sabor, o ferro e o manganês causam descoloração, e qualquer sólido em suspensão se torna um local de nucleação que faz com que o produto forme espuma de forma incontrolável no enchimento. Um sistema convencional começa com um filtro de areia multimídia para remover partículas maiores que aproximadamente 20 micrometros, passa para um filtro de carvão ativado com um tempo de contato de leito vazio de pelo menos dez minutos para retirar cloro livre e compostos orgânicos, depois para um amaciador ou uma unidade de osmose inversa, dependendo da dureza da água bruta e dos sólidos dissolvidos totais, e termina com um cartucho de microfiltração de 0,2 micrometro e um esterilizador ultravioleta dimensionado para pelo menos 30 milijoules por centímetro quadrado. A alcalinidade inferior a 50 partes por milhão como carbonato de cálcio e os sólidos dissolvidos totais na faixa de 50 a 250 partes por milhão são objetivos típicos para produtos carbonatados. Dimensionar o sistema para pelo menos 1,3 vezes a demanda de linha máxima, porque uma linha de 12.000 garrafas por hora que trabalha com garrafas de 500 mililitros consome cerca de 6 metros cúbicos de água de produto por hora, além da demanda de enxágue e limpeza no local, e uma sala de água que está operando ao limite não tem capacidade para os ciclos de regeneração de que precisa.
A sala de xarope converte açúcar, ácido, sabor e cor em um concentrado estável a uma Brix controlada. A dissolução a quente a 80 a 85 graus Celsius, seguida de resfriamento através de um trocador de calor de placas para 20 a 25 graus Celsius, é a escolha conservadora porque inverte uma fração controlada de sacarose e reduz o risco microbiológico, enquanto a dissolução a frio com um agitador de alta intensidade economiza energia e se adapta a instalações que utilizam açúcar líquido ou adoçantes de alta intensidade. Uma sala completa compreende um tanque de dissolução de açúcar com agitador, um trocador de calor de placas, um filtro de saco duplo ou de vela, pelo menos dois tanques de mistura para que um possa ser misturado enquanto o outro alimenta a linha, um tanque de armazenamento de xarope final dimensionado para uma a duas horas de produção e bombas de dosagem com medição de Brix e condutividade em linha. A precisão é mais importante que a capacidade aqui: uma diferença de 0,1 graus Brix no líquido final é detectável por painéis treinados e pode colocar um produto fora de seus valores nutricionais declarados, portanto, as bombas de dosagem e o blender que seguem devem ser especificados com o pensamento na repetibilidade em vez do fluxo apenas.
Carbonatação, mistura e fornecimento de dióxido de carbono
A solubilidade de dióxido de carbono na água aumenta à medida que a temperatura diminui e que a pressão aumenta, o que é o motivo pelo qual cada escada de carbonatação também é um problema de refrigeração. O produto é normalmente refrigerado a 2 a 6 graus Celsius antes de ser injetado o gás, porque a 4 graus Celsius e 4 bares, a água pode manter cerca de 4 volumes de gás em solução estável, enquanto que a 20 graus Celsius, a mesma pressão mantém apenas metade disso. O oxigênio dissolvido compete pelo mesmo espaço físico e desestabiliza a carbonatação, por isso um vácuo ou um desaerador de coluna que extrai o oxigênio dissolvido abaixo de 0,5 partes por milhão fica upstream do ponto de injeção de gás. A configuração moderna é um blender em linha que mede o volume de água e xarope tratado volumetricamente em relação a uma medição de fluxo de massa ou fluxo magnético, verifica o Brix resultante em linha e, em seguida, injetar dióxido de carbono através de um espirador ou uma coluna compactada, tudo dentro de uma escada com seu próprio painel de controle. O carbonatador por lotes mais antigo, com um tanque de pré-mistura separado, ainda é perfeitamente viável para linhas abaixo de 6.000 garrafas por hora e custa menos para comprar, mas é mais lento para mudar entre produtos e menos preciso no Brix.
O fornecimento de gás em si é um item da lista de máquinas que as novas fábricas costumam subestimar. O dióxido de carbono de qualidade para bebidas, com pureza de 99,9%, é fornecido em forma líquida e armazenado em um tanque isolado a cerca de 18 a 20 bares, do qual um vaporizador ambiente ou elétrico o converte em gás na velocidade de fluxo exigida pelo carbonatador, seguido por uma estação de regulagem de pressão e um filtro de gás final. A consumo varia entre 5 e 7 quilos por 1.000 litros de produto carbonatado final, uma vez que são incluídas as perdas de ventilação, a purga de contrapressão do enchimento e o deslocamento de limpeza no local. Este consumo é significativamente maior do que a figura teórica de dissolução isolada. O subdimensionamento do vaporizador produz um sintoma que parece ser um defeito de carbonatação, mas que na verdade é um defeito de fornecimento: os volumes de gás declinam quando a linha está em velocidade máxima por mais de vinte minutos, e o operador segue os parâmetros do carbonatador em vez da linha de gelo no vaporizador.
Formação por sopro: a máquina central da fábrica
A máquina de moldagem por estiramento e recalque, que opera em um processo em duas etapas, é onde um pré-forma adquirido ou produzido internamente se transforma em um recipiente a pressão. Os pré-formas são elevados por um carregador de bandeja, separados e orientados por um separador rotativo ou de rolos, pendurados em uma cadeia de suporte de pescoço por seus anéis de suporte e transportados através de um forno infravermelho construído a partir de bancos de lâmpadas de quartzo dispostas em zonas, com o pré-forma girando continuamente para que o calor se distribua uniformemente ao redor do perímetro. A distribuição de potência das lâmpadas nas zonas é o principal instrumento para formar o perfil de temperatura axial, e é o que permite que um pré-forma carbonatado de parede espessa atinja uma temperatura uniforme do corpo sem sobreaquecer sua pele externa. A YuDa reduz a distância entre as lâmpadas de aquecimento e a superfície do pré-forma para 38,1 milímetros, o que aumenta a eficiência de radiação e reduz o consumo de eletricidade do forno em mais de trinta por cento em comparação com os fornos convencionais de grande distância; uma vez que o forno geralmente representa de sessenta a setenta por cento do consumo total de energia do bloco de sopro, essa única decisão de projeto domina a linha de energia do orçamento operacional. Placas de resfriamento do pescoço e ar forçado mantêm o acabamento abaixo da temperatura em que o fio se deforma, e uma seção de equalização após o último banco de lâmpadas permite que o calor se conduza para dentro, de modo que a parede seja uniforme em toda a sua espessura em vez de apenas quente na superfície.
Na estação de sopro, a préforma é presa, a haste de estiramento desce sob controle servo, o ar de sopro prévio, a 8 a 12 bar, inicia a expansão radial enquanto a haste ainda está se movendo, e o ar de sopro final, a 35 a 40 bar, finaliza a formação e pressiona a parede contra a superfície do molde. As garrafas carbonatadas estão no topo dessa faixa de pressão porque a base petaloide precisa de alta pressão para formar seus pés completamente e evitar lajes finas entre eles. A água de resfriamento do molde, a 8 a 12 graus Celsius, circula pelas metades do corpo, enquanto a base do molde é frequentemente mantida de dois a quatro graus mais fria, uma vez que a base é a região mais espessa e mais lenta de cristalização e também a região onde as falhas de rachaduras por estresse começam. A YuDa aplica um sistema de ligação de cames que combina a abertura do molde, o bloqueio do molde e a elevação da base do molde em um único movimento coordenado acionado por um sistema servo de alta velocidade, o que reduz o tempo morto entre os ciclos e melhora a repetibilidade da força de fixação; um layout modularizado da máquina então mantém as alterações de molde e a manutenção rápidas, o que é importante em uma linha de carbonatados que opera três ou quatro formatos de garrafas. Um circuito de recuperação de ar de sopro que captura o esgoto do sopro final e o retorna à rede de baixa pressão ou para a etapa de sopro prévio reduz o consumo de ar a alta pressão em trinta a quarenta por cento e paga por si mesmo mais rápido do que quase qualquer outra opção na máquina.
| Configuração FGX YuDa | Cavidades | Saída (BPH) | Volume máximo |
|---|---|---|---|
| FGX alta velocidade | 3 | 8,000 – 9,000 | 600 ml |
| FGX alta velocidade | 4 | 10,000 – 12,000 | 600 ml |
| FGX alta velocidade | 5 | 12,500 – 15,000 | 600 ml |
| FGX alta velocidade | 6 | 15,000 | 500 ml |
| FGX grande formato | 4 | 7,000 – 8,000 | 2,000 ml |
A série FGX é a plataforma de alta velocidade, que atende a 8.000 a 15.000 garrafas por hora com uma velocidade de um molde de 2.500 a 3.000 garrafas por hora, e é a combinação natural para uma fábrica de bebidas gaseificadas que enche formatos de 330 a 600 mililitros em volumes de distribuição nacionais. Observe como a linha de formatos grandes se comporta de maneira diferente: um garrafão de 2 litros requer uma extensão maior, mais ar e mais tempo de resfriamento no molde, portanto, a velocidade por cavidade cai para cerca de 1.800 a 2.000 garrafas por hora e a maneira prática de alcançar uma alta produção em formatos grandes é ter mais cavidades em vez de ciclos mais rápidos. A potência instalada para o bloco de sopro varia de cerca de 120 quilowatts em uma máquina de três cavidades a 260 quilowatts em uma máquina de seis cavidades, com o forno dominando; o consumo real, normalmente, é de 55 a 70 por cento da potência instalada, uma vez que os fornos atingem o estado estacionário, porque as lâmpadas se modulam após o aquecimento. O monitoramento remoto é padrão, de modo que os engenheiros da sede da China podem ler os dados do controlador lógico programável de um dispositivo móvel e enviar análise de anomalias para o local do cliente antes que um problema em desenvolvimento cause interrupção do funcionamento.
| Configuração padrão YuDa | Cavidades | Saída (BPH) | Volume máximo |
|---|---|---|---|
| Totalmente automática | 1 | 1,000 – 1,500 | 2,000 ml |
| Totalmente automática | 2 | 2,000 – 3,000 | 2,000 ml |
| Totalmente automática | 4 | 4,000 – 5,000 | 600 ml |
| Totalmente automática | 6 | 6,000 – 7,000 | 600 ml |
| Semi-automático | 2 | 800 – 1,200 | 2,000 ml |
O interval de velocidade padrão totalmente automático, de 1.000 a 7.000 garrafas por hora, possui a mesma arquitetura de aquecimento e fixação da plataforma de alta velocidade, mas com um forno mais curto e menos estações, o que o torna a escolha correta para marcas carbônicas regionais, para instalações que executam muitos pequenos lotes e para linhas secundárias dedicadas a garrafas de formato grande. A série semi-automática reduz substancialmente o custo de aquisição, separando o aquecimento e o sopro em duas etapas executadas por operadores, e continua sendo um ponto de entrada sensato para uma startup que deseja provar um produto carbônico no mercado antes de se comprometer com uma linha totalmente automática, desde que o operador entenda que a consistência depende da disciplina de manuseio manual. Para instalações em que o espaço no chão é o constrangimento, a YuDa também constrói um bloco combinado de sopro, enchimento e tampagem e uma máquina de sopro, enchimento e tampagem de garrafas que forma a garrafa, a enche e aplica o tampão dentro de uma estrutura; em produtos carbônicos, o bloco combinado é mais adequado para volumes de gás mais baixos e formatos menores, enquanto produtos de cola com alta carbonatação em volumes nacionais são atendidos de forma mais robusta por uma máquina de sopro separada que alimenta um enchimento isobárico dedicado através de um transportador de ar.
Enchimento, tampagem e embalagem downstream
O enchimento carbonatado é enchimento de contrapressão. O enchimento rotativo primeiro purga cada garrafa com dióxido de carbono para dispor o ar, e depois pressuriza a garrafa para a mesma pressão do tanque do produto, normalmente de 3,5 a 5 bar, para que o líquido flua sob gravidade sem sair da solução; só depois de um despressurização controlado, a garrafa libera sua pressão excessiva e segue para o tampão. A temperatura do produto na válvula é mantida entre 2 e 6 graus Celsius, pela mesma razão de solubilidade discutida anteriormente, e o número de válvulas segue da velocidade da linha: uma linha de 12.000 garrafas por hora normalmente possui de 40 a 60 válvulas de enchimento a uma velocidade de rotação modesta, em vez de um pequeno carrossel girando rápido, porque a agitação centrífuga de um líquido supersaturado causa formação de espuma e enchimento insuficiente. O tampão normalmente é combinado na mesma base, aplicando um tampão de plástico de 28 milímetros a uma torque de 1,4 a 2,2 novos-tons metros, alimentado a partir de um elevador de hopper através de um separador de tampões e, para muitos mercados, um limpador de tampões ou esterilizador ultravioleta. A precisão da altura de enchimento de mais ou menos 2 milímetros e a repetibilidade do torque de fechamento são as duas variáveis que mais frequentemente desencadeiam reclamações dos consumidores em produtos carbonatados, porque ambas se traduzem diretamente em volumes de gás perdidos na prateleira.
Abaixo do capotador, a seção de embalagem trata um recipiente pressurizado, frio e úmido. Um túnel de aquecimento de garrafas que pulveriza água quente recirculada e eleva a temperatura da superfície para alguns graus acima do ponto de condensação é efetivamente obrigatório, uma vez que a condensação em um garrafa fria impede que o adesivo da etiqueta se ligue e faz com que a película de encolhimento se arque. Após o aquecimento, a linha possui um aplicador de etiquetas de filme quente ou de rolos, um codificador de jato de tinta ou laser para informações de lote e validade e uma estação de inspeção que verifica o nível de enchimento, a presença do tampão e os tampões virados, e a posição da etiqueta, com um transportador de rejeição que remove falhas sem parar a linha. Um inspeção de garrafas vazias pertence ao fluxo acima do enchimento e um detector de vazamentos após o tampão é útil em linhas de bebidas gaseificadas, porque uma fechadura marginal não falhará imediatamente. O empacotamento final é uma embalagem de filme de encolhimento que produz embalagens multipack, um empacotador de caixas envolventes ou ambos, seguido por um divisor ou aplicador de alças em formatos grandes, um sistema de transporte com mesas de acumulação dimensionadas para pelo menos noventa segundos de saída da linha e um empacotador de camadas ou robótico com uma película esticável. A acumulação é o elemento menos glamuroso que determina a eficiência real da fábrica: sem ela, cada parada de dez segundos no aplicador de etiquetas se propaga para trás ao enchimento e para frente ao empacotador de paletes.
Utilidades, Ar Comprimido e Refrigeração
| Utilidade | Dever em 12.000 BPH | Nota |
|---|---|---|
| Ar de alta pressão, 40 bar | 7.0 – 8.5 Nm3/min | Baixo com recuperação de ar |
| Ar de baixa pressão, 8 bar | 2.0 – 2.5 Nm3/min | Válvulas, condução, cappers |
| Água gelada, 8 a 12 °C | 90 – 110 kW | Moldes e resfriamento do gargalo |
| Glicol, 2 C | 150 – 200 kW | Resfriamento do produto e carbonatação |
| Energia, bloco de sopro | 180 – 260 kW installed | Fornos dominam a carga |
| Dióxido de carbono | 5 – 7 kg per 1,000 L | 99,9 por cento de grau de bebida |
O sistema de ar a alta pressão é a segunda máquina mais cara na fábrica, depois da máquina de sopro e do enchimento, e merece a mesma disciplina de especificação. Um compressor de pistão sem óleo ou lubrificado a óleo, com quatro estágios, que fornece 40 bares, é a solução padrão, dimensionada com base no cálculo de que cada garrafa de refrigerante de 500 mililitros consome cerca de 25 a 30 litros normais de ar a alta pressão, uma vez que são contados o volume morto da máquina e as perdas das válvulas. Sempre especifique um receptor de pelo menos 2 metros cúbicos à pressão de trabalho para absorver a pulsação do ciclo de sopro, um secador refrigerado ou desumidificador que traz o ponto de condensação da pressão para pelo menos menos 20 graus Celsius e uma série de filtragem até 0,01 micrometro com carbono ativado no estágio final, uma vez que o ar que toca o interior de um recipiente de alimentos é um meio de contato com alimentos. O resfriamento é dividido em dois circuitos por uma boa razão: o resfriamento do molde quer água a 8 a 12 graus Celsius com alto fluxo e modesta estabilidade de temperatura, enquanto o resfriamento do produto quer um circuito de glicol a cerca de 2 graus Celsius, e combiná-los força um circuito a funcionar na temperatura errada. Em condições ambientais acima de 35 graus Celsius, adicione de quinze a vinte por cento à capacidade nominal do chiller, e prefira um chiller refrigerado a água com uma torre de resfriamento a um equipamento refrigerado a ar quando a água estiver disponível, porque a diferença de eficiência aumenta exatamente quando a fábrica está mais ocupada.
A demanda elétrica total para uma instalação de gaseificação completa de 12.000 garrafas por hora, incluindo tratamento de água, sala de xarope, chillers, compressores, sopro, enchimento e embalagem, normalmente oscila entre 750 e 1.000 quilowatts de capacidade instalada, com consumo medido na faixa de 30 a 45 quilowatt-horas por 1.000 garrafas para formatos de 500 mililitros. Esse número é a maneira honesta de comparar as opções de investimento, porque uma máquina com um preço de compra mais baixo e um forno com intervalo amplo pode consumir energia suficiente para anular o ganho inicial dentro de dois a três anos de operação em dois turnos. Utilizando um índice de custo em que uma linha automática completa de gaseificação de médio alcance é definida em 100 pontos básicos, o bloco de sopro geralmente representa de 22 a 28 pontos, o monobloco de enchimento e lacre 25 a 32 pontos, o tratamento de água e o xarope 12 a 16 pontos, os utilitários, incluindo compressores e chillers, 14 a 18 pontos, e a embalagem e a transportação o restante. A intensidade relativa do custo operacional é Alta para eletricidade, Média para dióxido de carbono e água e Baixa para peças de reposição em uma linha bem mantida, e a variável controlável única em todos eles é a estabilidade da temperatura da pré-forma.
Escolhendo a configuração adequada da máquina
| Requisito | Garrafa | Máquina YuDa recomendada |
|---|---|---|
| Teste de mercado, menor custo de entrada | 1.5 L carbonated | Semi-automático de duas cavidades |
| 1,000 – 1,500 BPH startup | 500 ml carbonated | Automático completo de uma cavidade |
| Marca regional de 3.000 BPH | 1.5 L and 2 L | Automático completo de duas cavidades |
| 6,000 – 7,000 BPH | 500 ml carbonated | Automático completo de seis cavidades |
| 10,000 – 12,000 BPH | 330 – 600 ml | FGX quatro cavidades alta velocidade |
| 15.000 BPH de volume nacional | 500 ml carbonated | FGX cinco ou seis cavidades |
A seleção começa com a garrafa, não com a máquina. Forneça o volume almejado, os volumes de gás pretendidos, o acabamento do gargalo, o peso e a extensão da préforma, a produção desejada em garrafas por hora, o número de formatos a serem produzidos na mesma máquina e a temperatura ambiente da fábrica, e a configuração segue quase deterministicamente. Dois princípios práticos economizam dinheiro nesta fase. Primeiro, dimensionar a máquina de sopro de dez a quinze por cento acima do enchimento, em vez de adequá-los exatamente, porque o transportador de ar entre eles funciona como um buffer e uma máquina de sopro um pouco mais rápida mantém o enchimento saturado através de pequenas paradas; uma máquina de sopro que funciona como o gargalo será empurrada para além da sua janela de conforto do forno e a qualidade da garrafa tenderá a variar. Em segundo lugar, decidir a família de formatos antes de encomendar, uma vez que uma máquina otimizada para garrafas de 330 a 600 mililitros e uma otimizada para garrafas de 1,5 a 2 litros diferem em estrado de fixação do molde, comprimento da barra de estiramento, comprimento do forno e consumo de ar, e a retrofitação de uma máquina de formato pequeno para executar formatos grandes mais tarde custa muito mais do que especificar uma máquina de dupla capacidade no início. Quando uma fábrica realmente precisa de ambas as famílias em volume, duas máquinas dedicadas quase sempre superam uma máquina de compromisso em termos de produção total e de tempo de mudança.
Indústrias de aplicação e produtos finais
As bebidas gaseificadas são o extremo mais exigente de uma gama de aplicações muito mais ampla que a mesma família de equipamentos atende. As bebidas gaseificadas de tipo cola e com sabor cítrico, com volumes de gás entre 3,8 e 4,2, estão no topo da exigência de pressão, seguidas por água gaseificada e tônico, em formatos menores, com volumes entre 4,0 e 4,5, bebidas gaseificadas com sabor e bebidas energéticas, com volumes entre 2,5 e 3,5, e recipientes para bebidas de malte ou cerveja, que adicionam considerações de barreira à luz e à oxigênio, além da pressão. Abaixo desse nível, as mesmas máquinas de injeção produzem garrafas de água sem gás, garrafas de suco e chá para linhas de enchimento quente ou asepticas, recipientes para óleo comestível, garrafas de laticínios e iogurte, e recipientes para produtos químicos e cosméticos diários, como shampoo, detergente líquido e toner. O contato com alimentos e bebidas traz sua própria estrutura de conformidade, em vez de uma estrutura puramente mecânica: a resina PET e os recipientes acabados são frequentemente avaliados de acordo com o FDA 21 CFR 177.1630 nos Estados Unidos, o Regulamento UE 10/2011 na Europa e o GB 4806.6 na China, enquanto as próprias máquinas são fornecidas com marcação CE e construídas sob sistemas de qualidade ISO 9001. A verificação no nível da garrafa geralmente cobre a pressão de ruptura, o rachamento por estresse ambiental com um imersão em substância caustica e um teste de estabilidade térmica em que as garrafas pressurizadas são mantidas a 38 graus Celsius por 24 horas e verificadas quanto à expansão volumétrica inferior a cerca de três por cento, sem perda do espaço livre.
A consequência prática para o proprietário da fábrica é que a lista de máquinas deve ser escolhida contra o produto mais amplo que a fábrica pretende vender nos próximos cinco anos, e não o mais estreito que lançará. Uma fábrica que especifica para água sem gás e depois adiciona uma linha de gaseificação descobre que o inventário de pré-formas, a ferramentaria de acabamento do gargalo, o projeto da válvula de enchimento e, muitas vezes, o compressor de alta pressão precisam ser substituídos, enquanto uma fábrica que especifica para produtos gaseificados pode produzir água sem gás no mesmo equipamento a uma pressão de sopro mais baixa e com pré-formas mais leves, sem nenhuma alteração de hardware. Especificar para cima é barato; especificar para baixo não é.
Layout, Comissionamento e Apoio Pós-Venda
O layout de uma linha de gaseificação segue um caminho de produto reto, com utilidades no perímetro. Uma fábrica de 12.000 garrafas por hora normalmente ocupa de 800 a 1.200 metros quadrados para a sala de produção, com a sala de água e a sala de xarope em uma área separada e higienicamente acabada, a sala de compressor e chiller isolada para ruído e calor, e a máquina de sopro posicionada de modo que seu transportador de ar chegue ao enchimento com uma elevação suave e sem mudanças bruscas de direção. Permita uma carga de piso de pelo menos 1.000 quilogramas por metro quadrado sob a máquina de sopro e o enchimento, uma altura clara de 4,5 a 6 metros para o transportador de ar e acesso à guincho do armazém, ventilação ambiente dimensionada para remover o calor de rejeição do forno e do compressor, e trançamentos de drenagem sob o enchimento e o aquecedor. Deixe um corredor de manutenção de pelo menos 1,2 metros no lado da mudança de moldes da máquina de sopro; layouts que economizam espaço no chão estreitando esse corredor pagam por isso em cada mudança durante toda a vida da fábrica. A preparação de desenhos de layout em paralelo com a fabricação, em vez de após a entrega, é por isso que a distribuição de energia trifásica, a tubulação de ar comprimido em aço inoxidável ou alumínio em vez de aço carbono, e um plano de drenagem de piso devem ser definidos antes das máquinas serem enviadas.
Cada máquina YuDa é montada e testada com pré-formas antes de sair da fábrica, portanto, o cliente recebe garrafas de amostra sopradas e parâmetros de processo registrados, em vez de uma máquina que tenha sido apenas verificada elétricamente. A Wanplas apoia cada instalação com os compromissos de serviço do grupo compartilhados em todas as suas fábricas: engenheiros no local para instalação e comissionamento, treinamento de operadores e manutenção no produto e pré-forma do cliente, US$ 500 de peças de reposição gratuitas todos os anos, substituição gratuita de peças que falhem durante o período de garantia, garantia de transporte e garantia de capacidade de produção que vincula o contrato ao número de produção em vez de a um número do catálogo. O monitoramento remoto permite que os engenheiros da sede inspecionem os dados do controlador e as tendências do processo sem viajar, o que resolve a maioria dos problemas de parâmetros e sensores em horas, em vez de dias. A Wanplas também mantém uma política de fábrica aberta, para que os clientes sejam bem-vindos a percorrer o chão de montagem, assistir à construção da própria máquina e executar produção experimental com suas próprias pré-formas e moldes antes do envio.
Perguntas frequentes
Pode uma máquina de garrafas de água produzir garrafas carbonatadas?
Geralmente não sem modificação. Garrafas carbonatadas precisam de pressão final de sopro de 35 a 40 bar, um molde de base petaloide, um forno de aquecimento mais longo para pré-moldes mais pesados e maiores índices de estiramento plano. Uma máquina especificada para água sem gás a 25 a 30 bar produzirá garrafas que passam em uma primeira verificação visual e depois falham nos testes de estabilidade térmica ou de rachaduras por tensão. Especifique para uso com bebidas carbonatadas e execute água na mesma máquina, nunca o contrário.
Qual a pressão de sopro necessária para garrafas PET carbonatadas?
A pré-ventilação a 8 a 12 bares e a ventilação final a 35 a 40 bares são as janelas normais, sendo que o limite superior é utilizado para formatos grandes e para bases petaloides profundas. O compressor de alta pressão deve manter essa pressão sob a demanda pulsante do ciclo de ventilação, razão pela qual um receptor de pelo menos 2 metros cúbicos e um ponto de condensação de menos 20 graus Celsius ou melhor fazem parte da especificação e não de extras opcionais.
Quanto pesa uma pré-forma carbonatada de 500 ml?
Normalmente 22 a 28 gramas, contra 12 a 15 gramas para uma garrafa de água sem gás do mesmo volume. Uma garrafa de 1,5 litro com gás carbonatado pesa de 38 a 45 gramas e uma de 2 litros pesa de 48 a 54 gramas. O emagrecimento abaixo desses intervalos é possível apenas com uma geometria base otimizada, resina de viscosidade intrínseca mais alta e controle de processo rigoroso, e deve sempre ser validado por testes de ruptura e crepimento, em vez de apenas pela aparência.
Qual acabamento para o gargalo é adequado para bebidas gaseificadas?
Um perfil carbonatado de 28 milímetros é o padrão da indústria, disponível em uma versão mais alta convencional e uma versão curta que economiza cerca de um grama de resina por garrafa. A escolha deve ser consistente em relação ao fornecimento de pré-moldes, inserções de gargalo de moldagem por sopro, centragem da válvula de enchimento, chuck do capador e fornecimento de fechamento. Alterar o acabamento do gargalo mais tarde é um projeto de ferramentas em várias máquinas, e não uma simples troca de peças.
Quanto tempo leva uma mudança de moldes?
Em uma máquina automática modularizada, uma equipe treinada de duas pessoas troca um conjunto de moldes de quatro cavidades em cerca de 45 a 90 minutos, incluindo ajuste da haste de estiramento, definição da altura do molde de base e a verificação do primeiro artigo. As alterações de formato que também alteram a extensão do pré-forma ou o acabamento do pescoço levam mais tempo porque os perfis das lâmpadas do forno e as configurações da distância entre as cadeias devem ser redefinidos. Manter um segundo conjunto de moldes pré-aquecido e pré-injetado é a maneira mais eficaz de reduzir o processo.
É necessário um aquecedor de garrafa após o enchimento frio?
Sim, em quase todas as linhas de gaseificação. O produto sai do enchimento a 2 a 6 graus Celsius, o que faz com que a condensação se forme imediatamente na parede da garrafa e impeça o adesivo de etiqueta de fusão quente de aderir e a película de contração de se fixar de forma limpa. Um túnel mais quente, elevando a temperatura da superfície acima do ponto de névoa ambiente, resolve ambos os problemas e também reduz o estresse na vedação do tampo antes da paletização.
Crie sua linha carbonatada com a YuDa
Uma fábrica de garrafas PET carbonatadas é um sistema e sua especificação mais fraca define sua produção real. Se você compartilhar o volume de garrafas alvo e os volumes de gás, o peso gramatical do pré-forma e o acabamento do gargalo, o número de garrafas por hora, o número de formatos que você pretende executar e a temperatura ambiente da fábrica e a potência disponível, os engenheiros da YuDa retornarão uma lista completa de máquinas com o número de cavidades, a configuração do forno, a carga do compressor e do chiller, as cargas de utilidade e um layout da fábrica escalado para se adequar ao seu edifício. Envie uma amostra de garrafa ou um desenho e a equipe executará o sopro de ensaio com seus próprios pré-formas antes de qualquer coisa ser fabricada, ou organize uma visita à fábrica para assistir a uma linha comparável em produção e inspecionar a qualidade da construção primeiro mão. A Máquina YuDary, uma fábrica da Wanplas, passou mais de vinte anos apenas na moldagem por sopro de garrafas PET, e esse foco é o que transforma uma lista de máquinas em uma fábrica que atinge seus números.
