Pionowa krajalnica do pieczonych produktów mięsnych
Procesy automatyki nigdy dotąd nie były w stanie zachować naturalnego kształtu filetów z pieczonej piersi drobiowej podczas krojenia tego produktu na cienkie plastry. Dlatego firma specjalizująca się w krajalnicach do drobiu, wprowadziła pierwsze na świecie rozwiązanie do tego zadania. Wykorzystane zostały do tego kompaktowe i higieniczne silniki liniowe LinMot wykonane ze stali nierdzewnej. Co ważne, pionowa krajalnica o wysokiej wydajności ma prostą konstrukcję, która zapewnia wysoką energooszczędność i wydajność. Krojenie mięsa nigdy nie było tak łatwe i dokładne!
“Niemal niemożliwe jest pokrojenie ugotowanego na twardo jajka nożem z zachowaniem jego kształtu” – mówi Ulrich Thielemann, założyciel firmy Food Technology Thielemann GmbH & Co. KG. “Z krajalnicą do jajek nie ma z tym żadnego problemu.”
Ten mały gadżet kuchenny stał się inspiracją do skonstruowania najnowszej maszyny w firmie Food Technology Thielemann. W taki sam sposób, w jaki jajko trzymane jest w kieszeni krajalnicy do jajek, filet z piersi kurczaka, który ma zostać pokrojony, jest umieszczany w nośniku produktu ze szczelinami na ostrza tnące. Nośnik ten służy do transportu mięsa wzdłuż przenośnika łańcuchowego do zespołu tnącego. Jednak w przeciwieństwie do krajalnicy do jaj, w tym przypadku do krojenia mięsa zamiast drutów używa się 14 ostrzy oscylacyjnych. Po opuszczeniu przenośnika nośnik produktu jest przykrywany tacą do pakowania, odwracany i podawany do maszyny pakującej w celu zgrzania. Taka sekwencja zapewnia zachowanie naturalnego kształtu piersi drobiowej podczas krojenia i pakowania, aż do momentu spożycia.
Konwencjonalne krajalnice pionowe nie potrafią sprostać zadaniu
“Mięso jest zazwyczaj krojone na paski za pomocą pionowej krajalnicy, która produkuje zapakowane porcje, jakie można znaleźć w każdym supermarkecie. Maszyny te są wyposażone w noże okrągłe, sierpowate lub oscylacyjne, ale nie nadają do tego, aby podczas krojenia nie naruszyć kształtu mięsa” – wyjaśnia Thielemann. Jak wyjaśnia ekspert w dziedzinie przetwórstwa mięsnego, nawet w połączeniu z nośnikiem produktu, w którym krojony produkt spoczywa we wgłębieniu, nie są one w stanie sprostać temu zadaniu. “Potrzeba 14 równolegle pracujących ostrzy, aby z fileta o długości 160 mm wyciąć plaster o grubości 10 mm. Przy zastosowaniu okrągłych ostrzy, które mają co najmniej 2,5 mm grubości, całkowite przesunięcie wyniosłoby 35 mm. Mięso utknęłoby między ostrzami lub zostałoby rozerwane na kawałki.”
Połączenie ostrzy kształtowych i oscylacyjnych
Thielemann uważa, że najlepszą jakość cięcia zapewniają ostrza oscylacyjne, które wykonują ruchy przypominające ruchy wyrzynarki. Niezbędny ruch liniowy można wytworzyć na wiele sposobów. Tradycyjnie ruchy liniowe w maszynach z ostrzami oscylującymi były wytwarzane przez silniki obrotowe z tarczami mimośrodowymi lub krzywkami.” Zawsze pracujemy nad sposobami optymalizacji naszych maszyn, a to oznacza, że są one prostsze i bardziej wytrzymałe” – dodaje Thielemann. “Wyobraziłem sobie rozwiązanie napędowe, które wytwarzałoby ruch liniowy bez przekładni mechanicznej.”
W prototypach projektant zamierzał zastosować silniki pneumatyczne, ale zrezygnował z nich przy pierwszym uruchomieniu ze względu na ich wady.
”Byliśmy w stanie wytworzyć niezbędny ruch liniowy za pomocą tych napędów, ale emisja hałasu przekraczająca 90 dB i zużycie sprężonego powietrza sięgające 250 litrów na minutę na siłownik były po prostu zbyt wysokie.”.
Jesienią 2020 roku, z pomocą przyszła nowa linia silników SSCP przeznaczonych do stosowania w przemyśle spożywczym i farmaceutycznym. Są one wykonane ze stali nierdzewnej 1.4404 (AISI 316L), spełniają wymagania klasy ochrony IP69 i wykorzystują łożyska polimerowe zatwierdzone przez FDA.
Prosta konstrukcja maszyny z oszczędnymi silnikami liniowymi
Firma Thielemann wybrała do swojej nowej maszyny wariant PS01-23x160H-HP-SSCP-R20 (stojan) ze względu na wyjątkowo wąską obudowę i dużą siłę liniową. Łącznie siedem silników jest zamontowanych w dwóch przesuniętych względem siebie rzędach nad poziomem produktu. “Ich niewielka średnica 28 mm umożliwiła umieszczenie silników tak blisko siebie, że uzyskujemy plastry o grubości 10 mm bez żadnych połączeń” – mówi założyciel firmy. Było nawet wystarczająco dużo miejsca, aby zamontować silniki w metalowej obudowie.
Było to jednak możliwe tylko dlatego, że siła nominalna silnika wynosząca 21,5 N oraz maksymalna siła napędowa wynosząca 138 N były wystarczające, aby na każdej z wysokowydajnych prowadnic modelu PL01-12×230/190-HP-W01 można było zamontować jednocześnie dwa ostrza.
Silniki liniowe SSCP ze stali nierdzewnej są nie tylko niezwykle kompaktowe i mocne, ale mają również doskonałe właściwości termiczne. Dzięki temu firma Thielemann mogła zastosować w maszynie prosty system chłodzenia powietrzem. “Ponieważ nie ma miejsca na konwencjonalne radiatory, przez rurę instalacyjną, która częściowo otacza silniki, pompujemy sprężone powietrze o ciśnieniu 0,5 bara. Jest to wystarczające, aby utrzymać temperaturę silników poniżej 60 stopni Celsjusza podczas ciągłej pracy, przy typowej temperaturze otoczenia wynoszącej około 5 stopni w zakładach przetwórstwa mięsnego.”
60 filetów na minutę
Łatwo zauważyć ogólną wydajność maszyny: przy 20 suwach cięcia, z prędkością 8 mm na sekundę, maszyna produkuje 3600 filetów na godzinę. “To plasuje nas w najwyższej kategorii wydajności wśród krajalnic. Silniki mogłyby osiągać jeszcze większe prędkości krojenia, ale faktyczne granice wyznaczają tutaj procesy poprzedzające i następujące po krojeniu, takie jak np. pakowanie” – mówi Thielemann.
Silniki są napędzane przez siedem serwokontrolerów model C1100-GP ze zintegrowaną funkcją STO (Safe Torque Off). Obecnie nie jest planowane wprowadzenie oddzielnego sterownika z interfejsem użytkownika. Parametry napędu zostały ustawione przez inżynierów LinMot, ściśle współpracujących z firmą Thielemann, która chwali sobie jakość obsługi. “Wsparcie było wzorowe, podobnie jak w przypadku poprzedniego projektu.”
Maszyna została zaprojektowana i zbudowana w ciągu zaledwie kilku miesięcy. Pierwszym użytkownikiem maszyny jest przetwórca drobiu z Wielkiej Brytanii. Firma, która dała impuls do opracowania maszyny, rozszerzyła swoją ofertę produktów o wysokiej jakości ekologiczny produkt gotowy, którego produkcja była wcześniej niemożliwa.
Przeznaczenie maszyny jest tu oczywiste: cięcie pieczonych produktów na wyroby gotowe w branży garmażeryjnej. Thielemann jest przekonany, że potencjał rynkowy nowej maszyny jest ogromny. Krojenie mięsa to nie jedyna czynność, w której idealnie sprawdzi się urządzenie. “Liczba potencjalnych zastosowań jest praktycznie nieograniczona. Tendencja do wytwarzania wysokiej jakości produktów gotowych utrzymuje się. To działa na naszą korzyść.” Firma uczyniła z maszyny centralny punkt swojego wystąpienia na targach IFFA 2022.
