Ipari digitalizálás az élelmiszeriparban

3D-s tervezőrendszer a jobb termékekért

Az élelmiszeripar ezen ágazata is kellően összetett, több funkciós berendezésekre tart igényt, amely a fejlesztőket és a gyártókat is kihívások elé állítja. Olyan műszaki követelményeknek és előírásoknak kell megfelelni, ami tervezéskor nagy odafigyelést igényel. Ha megvizsgáljuk a tároláshoz tartozó gépsorokat, akkor láthatjuk, hogy nem csak méreteiben, hanem komplexitásukban is nagy szórást tapasztalunk. Egy tisztítóberendezés horganyzott lemezből, fából, acél szelvényekből és különböző általános gépépítő elemekből áll, amelyeknek magas üzembiztonsággal kell dolgozniuk, ugyanakkor a karbantartást is könnyen el kell tudni végezni rajtuk. Ezek a gépek olyan poros közegben üzemelnek, amelyek egyedi megoldásokat és költségesebb alkatrészek alkalmazását kívánják meg a gyártótól. Egy tároló siló esetében a nagyméretek miatt nagyobb alapanyag mennyiségre van szükség, de a szilárdságtani viselkedés is kritikus lehet. Ha kenyérkészítés folyamataiban lévő gépeket nézzük meg, akkor a zárt, szennyeződésmentes működés az egyik legalapvetőbb feltétel, de az egyik leginkább használt alapanyag itt is a rozsdamenetes acél. A géptervezésnél olyan szempontokat is figyelembe kell venni, mint a könnyű tisztíthatóság, ergonomikus üzemeltethetőség és életvédelmi szempontból is kifogástalan berendezéseket kell fejleszteni és gyártani. Az üzemeltetés költsége mindenre kihatással van, így a gépgyártók energiahatékony berendezések fejlesztésének irányába mozdultak el.

3D-s tervezés előnyei

Az élelmiszer ipari gépgyártók és fejlesztők csak korszerű tervezési módszerekkel tudnak versenyképes berendezéseket készíteni. Jellemzően telepítési terv is szükséges a kivitelezés során, amelyre használhatóak a 2d-s rajzok, előtervek, de ezek akár a 3D-s modellekre is cserélhetőek szemelőt tartva a jobb átláthatóságot, kiküszöbölve az összeépítési hibákat, félreértéseket. A projekt előtervi fázisában készíthető renderelt 3D-s látványterv vagy bejárási útvonal, amellyel a leendő megrendelő döntési helyzetét könnyíthető meg. A drága alapanyagok miatt minden egyes megtakarított kg-nak jelentősége van, amely 3D-s tervezőrendszer használatával könnyen megoldható, hisz alkatrészeinket végeselemes vizsgálatnak vethetjük alá, valamint tömeg is alapján optimalizálhatjuk. A felhasznált alkatrészek egy meghatározó hányada lemezalkatrész, amelyek technológiahelyesen lemodellezhetőek és legyárthatóak a terítékrajzoknak és a technológiai paramétereknek köszönhetően.

Digitális prototípusok a hibák elkerüléséért

A virtuális prototípusokon funkcionális vizsgálatokat végezhetünk, amelyekkel csökkenthető a hibás tervezési elgondolás, a környezeti hatás. A gépészeti tervezőrendszernek köszönhetően olyan automatizmusok állnak a rendelkezéseinkre, amelyekkel az ismétlődő alkatrészeket, kötőelemeket gyorsan az új pozíciójukba helyezhetjük, hogy teljes tervdokumentáció álljon a rendelkezésünkre. A gyártási és szerelési dokumentáció a 3D-s modellezés és összeszerelés következménye, a műhelyrajzok a digitális modellek vetített méretezett nézetei, amelyek támogatják a szakrajzi előírásokat, szabványokat, de rugalmasak a belső előírások szerinti rajzkészítés kialakításban is. A célmoduloknak köszönhetően egy csőtervezési feladat sem komoly kihívás, de térbeli tartószerkezet létrehozása is gyorsan és hatékonyan elvégezhető. Az interneten fellelhető gyártók digitális modelljeit (motorok, hajtóművek, stb…) közvetve vagy közvetlenül beépíthetőek a terveinkbe.

Adatkezelés adatbázis alapon

A tervezés és gyártás során keletkező digitális adatok összefoghatóak és rendezhetőek termékadat kezelő rendszerekben (PDM), amelyen keresztül a vállalat naprakész információval rendelkezhet az egyes projektek állapotáról és a következő szükséges lépésekről. A digitális ipar felé való elmozdulás egyik indukálója, hogy a költséghatékony gyártás, amely a 3D-s modellezésen alapul, mert itt keletkeznek azok az adatok, amelyek később átalakulnak kézzel fogható termékké.

Teendők az élelmiszeriparban

A betakarítást követően tisztázódik, hogy a búza felhasználása takarmányként, élelmiszerként vagy vetőmagként fog megtörténni, de az országban termett búzából jut exportra is és egyéb ipari célokra. A letárolás vagy felhasználás helyén egy mennyiségi mérlegelés és egy minőségi átvétel is történik, ami alapján besorolják a búzát sikértartalom és sütőipari érték alapján:

  • Javító minőségű búza
  • Malmi 1-es búza
  • Malmi 2-es búza
  • Takarmány búza

A tárolás 14,5%-os nedvességtartalom alatt végezhető el, ellenkező esetben szárításra van szükség, amit tisztítás kell, hogy megelőzze. A betakarított szemes termény tartalmazhat fajidegen magvakat, törött, fejletlen szemeket, valamint különböző eredetű szennyeződéseket.

Egy korszerű tisztítógéppel szembeni elvárások:

  • Masszív, erős fémváz, amely biztosítja a rostaszekrény kiváló, nagyság szerint történő szelektáló munkáját.
  • Az adagolás fokozatmentesen szabályozható legyen. Az adagoló függönyszerűen vezesse be a magvakat a rostafelületre, ezáltal csökkentve az anyagesés sebességét és javítva az előszívó szél hatékonyságát.
  • Nagy felületű különböző dőlésszögű rostasíkokkal kell, hogy rendelkezzen
  • Hatékony elő- és utószélrendszerrel, amelynek tökéletesen össze kell hangolva lennie a rosták által végzett munkájával. A hatékony szélmunkát a porleválasztó ciklon tetején elhelyezett ventilátorral biztosítják.

A biztonságos, hosszú távú tárolás elengedhetetlen feltétele a gabona szárítása. A technológiai gépsorba beillesztett szárító folyamatos üzemű szárítást végez, melynek során a szárított termény nedvességtartalma eléri a biztonságos tárolásra alkalmas szintet, ez az egyik leg energia igényesebb folyamat.

A szárítást követően a tárolás történhet silótömbökben vagy silótornyokban, ahová serleges felvonók segítségével történik a gabona felhúzatása. Amennyiben a malomhoz tartozó silókban történik a tárolás, akkor nincs szükség közúti szállítmányozásra, ellenkező esetben igen.

A következő lépés, már a koptatás, aminek a feladata az őrlésre való előkészítés. Ehhez a folyamathoz nedves és száraz felülettisztítás tartozik, amely rosták, szelelőrosták, tarárok, szeparátorok és szélszekrények segítségével történik, de egyes folyamatok, már korábban elvégzésre kerülhettek a tisztítás folyamán. A koptatott szemeket kondicionálni kell, ami az őrlésre alkalmas optimális nedvességtartalom beállítását jelenti, ami nedvesítést és az azt követő pihentetést jelenti.

Az őrlés két műveletet tartalmaz az aprítást (gabonaszem feltárása) és az osztályozást (őrlemények szétválasztása. Az aprítás hengerszékek segítségével valósul meg, amely egymással különböző kerületi sebességgel szembeforgó sima vagy rovátkolt hengereket jelent. Az osztályozás eszközei a sziták, ahol több, különböző lyukméretű szitabetét együttes használatával jönnek létre az őrleménycsoportok vagy frakciók. A durva anyagok koptatják leginkább a bevonatot, ezért kivételük a szitálás elején történjen. A finom anyagokat (lisztek, dercék, darák: célfrakciók) átesésként nyerjük, míg az utolsó kereteken biztonságos a frakcionálás (finomdara, derce), mert ezek a frakciók aránylag távol eső mérettartományúak. A darát és a dercét is tisztítani kell, de más olyan kiegészítő folyamatok is beiktathatóak, mint az őrleményverés, dercebontás.

A malomipar fő termékei a lisztek, míg a melléktermékek korpák, csírák, takarmány őrlemények.

Búzaliszt típusok szemcseméret szerint:

  • sima lisztek (~125 μm): BL-55, BL-80, BL-112
  • fogós lisztek: nagyobb szemcseméretű őrlemények
  • 1x fogós: 125-200μm BF 51
  • 2x fogós: 160-360μm: BFF-55
  • 3x fogós: 450-1250μm: AD 200-400μm: TL-50

A liszt tárolása történhet zsákokban vagy ömlesztve, ami egyben meghatározza a szállítóeszköz típusát is. Nagy mennyiségű ömlesztett liszt szállítása tartálykocsikban történik, ahonnan a lefejtés lehet gravitációs vagy pneumatikus úton a kitárolás helyén, ami ebben az esetben a péküzemek, kenyérgyárak.

A lisztet elő kell készíteni, ami előmelegítést, keverést (több liszt típus használatakor), szitálást, mérést és a víz hőmérsékletének a beállítását jelenti.

A jó kenyér sütése jó tészta készítésével kezdődik, amely készülhet közvetett (kovászos) és közvetlen eljárással. Tésztát folytonos vagy szakaszos működésű dagasztógépekben állítják elő, amelyek nélkülözhetetlenek az iparszerű termeléshez. A tésztaérés a dagasztás utáni szakaszban következik be, amit négy részre lehet bontani: osztás, alakítás, kelesztés, sütés.

Az első fázis az osztás, ahol 1kg kenyérhez megközelítőleg 1,15 kg tészta szükséges.
Az alakítás a külső és belső tulajdonságokra van hatással, ami lehet gömbölyítés (zsemle, cipó), hosszformázás (zsúrkenyér, franciakenyér), sodrás (kifli, sósrúd) vagy fonás (kalács, briós). Ezek a műveletek elvégezhetők kézzel és géppel egyaránt.

A kelesztés célja az összetömörített tésztadarabok fellazítása és a sikérszerkezet kialakítása. Ez a művelet 30-70 percet vesz igénybe, 32-35°C történik 75-85%-os páratartalom mellett a kelesztő berendezésben. A kenyereken lévő bevágás célja, hogy ki tudjon jönni a víz a héj repedése nélkül, míg a nedvesítés hatására karamellizált aranybarna, ropogós héj keletkezik.

A sütés fázisában a térfogat megnő, kialakul a bélzet és a héj. A sütőtér hőmérséklete 260-280 °C és pékárutól függően 15-75 perc. Műszaki szempontból megkülönböztetünk szakaszos és folyamatos üzemű kemencéket. A készterméket ki kell tárolni és a leellenőrizni az átsültséget, ha minőségileg megfelel, akkor a hűtés után a csomagolás és az értékesítési helyre való kiszállítás következik.