Proiect Diploma [PDF]

Zitiervorschau

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor

Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iași Facultatea de Mecanică Specializarea Mașini și Instalați pentru Agricultură și Industria Alimentară

Proiect de Diplomă

Coordonator Științific: Conf.dr.ing. Balan Ovidiu Absolvent: Pașcu Ioan Nicolae

Iași 0

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor 2017

Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iași Facultatea de Mecanică Specializarea Mașini și Instalați pentru Agricultură și Industria Alimentară

Proiect de Diplomă Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor

Coordonator Științific: Conf.dr.ing. Balan Ovidiu Absolvent: Pașcu Ioan Nicolae

Iași 1

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor 2017 Rezumat

2

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor

Curpins

3

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor

Memoriu justificativ După cum zice și titlul lucrării, studiul dozării lichidelor. În prezent dozarea lichidelor reprezintă un factor foarte important pentru toate fabiricile de îmbuteliere. Datorită faptului că dozarea a evoluat foarte mult, au aparut lini de îmbuteliat automate care au înlocuit dozarea manuală, cea ce înseamnă că procesul de îmbuteliere se face într-un timp mult mai accelerat, benefic producătorilor. Dacă ne legăm de dozare în prezent toatele produsele, fie ele alimentare, nealimentare, solide, lichide, văscoase se pot doza. Fie prin dozare la nivel constant, fie prin dozare la volum constant. Dozarea are o aplicabilitate foarte mare. Atât în cadrul alimentare cât și cel nealimentar. Apare și în domeniul farmaceutic Am ales sa studiez acest domeniu deoarece este datorită faptului că este foarte vast și aflu multe lucruri interesante. De exemplu, fabrica de bere de la Sebeș are o capacitate de îmbuteliere de peste 60 000 de litri. Capacitatea de îmbuteliere pentru ambalajul de sticlă este de 30 000 de sticle pe oră, iar pentru doză este de 20 000 de doze pe ora. La noi in țară există o firmă ce produce linii automate de îmbuteliat și etichetat, Exquisite și produce linii de îmbuteliere pentru sticle si flacoane de 5500ml, 0,5-2,5L, 3-10L, 19L, instalații pentru lichide plate și carbonate, instalații de suflat pet-uri, instalații de clătit recipiente, instalații automate de etichetat, instalații de dozat semiautomate, instalații de baxat, instalații si echipamente speciale. În studierea dozării lichidelor o importanță majoară o are timpul de îmbuteliat. Deoarece timpul de umplere a unui recipient trebuie sa fie foarte scăzut, cateva secunda, pentru a nu influența negativ capacitatea de îmbuteliere. Un timp ridicat de umplere scade capacitatea de îmbuteliere. Un producător de îmbuteliat urmărește să aibă o capacitate de îmbuteliat mare pentru un profit ridicat. O problemă ce apare în majoritatea cazurilor la liniile de îmbuteliat automate și semiautomate este spațiul mare care acestea îl ocupă. Multe companii de îmbuteliat au trebuie sa își mărească spațiul pentru noile liniile de îmbuteliat automate deoarece acestea sunt mult mai mari decât cele vechi. Findcă acestea vin echipate și cu aparat de etichetat automat.

4

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor

CAPITOLUL I. INTRODUCERE

1.1 Sisteme de dozare Sistemul de dozare este un ansamblu complex de componente mecanice sau/şi pneumatice şi hidraulice, electrice, electronice etc, care realizează operaţii de dozare. În cadrul lucrării de faţă, m-am ocupat în mod special de sistemele mecanice de dozare industrială a produselor, acestea fiind cele mai utilizate în practică. În condiţiile automatizării complete s-a urmărit perfecţionarea proceselor de dozare din punct de vedere al timpului şi preciziei de dozare. Dozarea şi ambalarea pot fi realizate în flux continuu, fie că se face dozarea în ambalaj confecţionat în prealabil, pentru recipienţii metalici sau din sticlă, fie că dozarea precede, la un interval de timp foarte scurt, confecţionarea ambalajului. În diferitele operaţii cu caracter tehnologic, materiile prime şi auxiliare se introduc în cantităţi calculate şi dozate, conform reţetelor de fabricaţie. Sistemele pentru dozare pot fi: gravimetrice, volumetrice, nivelmetrice. Pentru produsele solide, în stare granulară sau pulverulentă, se utilizează de regulă dozarea gravimetrică. Maşinile sau dispozitivele de dozare care funcţionează după acest principiu, au în componenţa lor sisteme de cântărire care determină cu precizie cantitatea de produs. Pentru produsele lichide se folosesc dozatoare volumetrice. Acestea cuprind, în prealabil, un volum de produs egal cu cel al recipientului în care urmează a fi ambalat şi pe care îl eliberează în momentul umplerii. Deoarece volumul lichidelor variază în limite largi cu temperatura, modificând densitatea acestora, produsul ambalat variază cantitativ între anumite limite. Pentru ca dozarea să fie cât mai precisă, se impune ca temperatura de lucru a acestor maşini să fie constantă. Operaţia de dozare nu este independentă în procesul de fabricaţie al produselor, ci se integrează în procese tehnologice diverse, astfel încât rezultatul operaţiei nu apare distinct ci cumulat în produsul final rezultat. Ca urmare, calitatea dozării influenţează direct calitatea produsului final. Pentru definirea operaţiei de dozare sunt necesare: • cunoaşterea volumului ce urmează a fi porţionat; • stabilirea unui parametru de control; • transportarea produsului. Problema dozării este rezolvată doar dacă cele trei cerinţe sunt îndeplinite (figura 1.1). Extinderea operaţiei de dozare în viaţa modernă este vastă, aşa cum şi termenul de dozare este unul comun intrat în vocabularul curent al oamenilor, indiferent de specializarea lor. De la porţionarea manuală a diferitelor materiale (alimentare, de construcţii, chimice, etc.) şi până la dozarea ultraprecisă în atmosferă controlată a pulberilor uranice, operaţia de dozare este folosită în toate ţările lumii, în cele mai diverse domenii de activitate. În această ordine de idei, sfera sistemelor automate de dozare se află la interferenţa mai multor domenii tehnice şi ştiinţifice.

5

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor

Fig. 1.1 Procesele de dozare gravimetrice cuprind etapele de: măsurare, transport şi control.

1.2. Clasificarea sistemelor de dozare Dozarea poate fi definită ca fiind procedeul de fracţionare după o anumită regulă a unei cantităţi de material, în fracţiuni mai mici în condiţii specificate de domeniul concret de aplicaţie. Sistemele de cântărire se pot numi dispozitive de dozare, sisteme de dozare şi măsurare, compuse din ansamblurile de măsurare sau dozare şi instalaţii de dozare, denumite astfel în funcţie de materialul dozat şi gradul de compactare al acestuia, precum şi în funcţie de diferitele soluţii tehnice de dozare, bazate pe diferite principii de funcţionare . Datorită marii diversităţi de sisteme de dozare utilizate în tehnică este necesară o clasificare a acestora după mai multe criterii prin care să se poată evidenţia similitudinile şi diferenţierile dintre ele: a) după principiul de lucru şi modul de desfăşurare a procesului de dozare, sistemele de dozare pot fi: volumetrice,gravimetrice, continue şi prin porţionare. b) după starea naturală a produsului supus operaţiei de dozare: -sisteme de dozare pentru pulberi şi granule; - sisteme de dozare pentru produse individuale - sisteme de dozare pentru lichide de diferite vâscozităţi; - sisteme de dozare pentru gaze. a) după gradul de automatizare a procesului de dozare, sistemele de dozare pot fi: 6

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor -neautomate; -semiautomate; - automate.

d) după criteriul cinematic, adică în funcţie de modul de sincronizare a mişcărilor elementelor de lucru sistemele de dozare pot fi: -sisteme la care deplasarea elementelor de lucru se realizează pe o anumită traiectorie şi cu o anumită viteză sau realizează numai nişte poziţii extreme; -sisteme care urmăresc în plus şi realizarea unei anumite succesiuni de lucru a elementelor de lucru; -elementelor de lucru care realizează în plus faţă de grupele anterioare şi anumite interdependenţe funcţionale printre parametrii cinematici ai mişcărilor elementelor de lucru e) după modul de deplasare a produsului dozat şi a elementelor de lucru, clasificarea sistemelor de dozare se poate face conform schemei din figura 1.2.

Fig. 1.2. Clasificarea sistemelor de dozare după modul de deplasare a produsului dozat şi a elementelor de lucru

f) în funcţie de sistemul de comandă al mişcărilor sistemele de dozare pot fi: -cu comandă centralizată: mecanică, hidraulică, electrică, electronică, combinată; -cu comandă descentralizată (cu contacte electromagnetice); -cu comandă combinată: electromecanice, electrohidraulice.

1.2 Analiza factorilor care influenţează dozarea Comportarea materialelor în timpul procesului de dozare este influenţată de numeroşi parametri. Aceştia pot modifica funcţionarea şi productivitatea dozatoarelor. Experimentele practice şi teoretice s-au axat, în ultimii ani, pe examinarea efectelor impactului acestor parametri de influenţă asupra curgerii materialelor. Astfel s-a arătat că aceşti parametri interferează între ei, accentuându-şi influenţa asupra procesului de dozare. Studiul analizei influenţei parametrilor de 7

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor lucru asupra operaţiei de transport în funcţie de necesarul de putere s-a concretizat prin rezultate sub forma unor diagrame.

Factorii de influenţă ai procesului de dozare pot fi împărţiţi în trei grupe principale: • parametri constructivi; • parametri de lucru; • parametri legaţi de materialul dozat. Cercetările efectuate de Rehkugler G. E. , Fehlauer B. şi Ertl S. prezintă o privire de ansamblu asupra valorilor de influenţă a unor parametri. Parametrii ce pot influenţa funcţionarea dispozitivelor de dozare sunt: • debitul sau rata de dozare; • sensibilitatea; • timpul de răspuns; • temporizarea operaţiei; • caracteristica de răspuns a frecvenţei; • precizia dozării sau reproductibilitatea ei.

1.3 Aspecte generale privind sistemele de dozare pentru materialele lichide şi solide în vrac Dispozitivele de dozare care folosesc separarea volumică pentru dozarea solidelor în vrac porţionează sau transportă volume de produs din cuva de alimentare în recipienţii de ambalare sau în alte zone ale procesului tehnologic de producţie. Cantitatea extrasă este reproductibilă, iar viteza de transport poate fi reglată în concordanţă cu necesităţile de producţie. Astfel, după principiul de separare al volumelor se poate face o clasificare între sistemele de dozare volumetrice ce folosesc volume de separare definite (de exemplu dozatoare cu: disc cu cupe, piston) şi dozatoare ce dozează prin formarea de straturi de material (dozatoare cu vibraţii, cu bandă, cu caneluri) . 1.4. Ambalarea şi etichetarea a mărfurilor alimentare Ambalarea este operaţia prin care se realizează protejarea produselor în scopul păstrării calităţilor iniţiale în condiţii igienice, în timpul manipulării, transportului, depozitării şi desfacerii lor. Aceasta uşurează şi scurtează durata de aprovizionare a consumatorilor, creând posibilitatea de autoservire, de informare a consumatorilor asupra conţinutului, a modului de păstrare şi apreciere a produsului, uşurând transportul către consumatori şi prezentarea produselor într-o formă atrăgătoare. Operaţiile principale de ambalare sunt: dozarea produsului în vederea ambalării; umplerea ambalajului; închiderea ambalajului; constituirea ambalajului colectiv sau de grupare. Dintre operaţiile auxiliare de ambalare amintim: pregătirea produsului pentru ambalare; formarea ambalajului sau pregătirea lui; condiţionarea ambalajului plin. Ambalarea însumează operaţiile de aranjare a produselor în spaţii delimitate prin pereţi din diferite materiale numite ambalaje. 8

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor Ambalajele, ca însoţitori ai produselor, reprezintă corpuri confecţionate din materiale corespunzătoare având o formă potrivită, destinate a conţine produse alimentare şi nealimentare pentru îndeplinirea scopurilor menţionate anterior, precum şi pentru: facilitarea aplicarea procedeelor tehnice moderne de transport, manipulare, refrigerare, desfacere etc.; creşterea vitezei de circulaţie a produselor şi reducerea costurilor de distribuţie; asigurarea consumatorului cu produse de calitate definită şi constantă, prezentate într-o formă atrăgătoare; ridicarea valorii produselor, înainte de expedierea lor, şi eliminarea din comerţ a produselor de calitate mediocră. Datorită interacţiunilor ambalajului cu mediul ambiant (absorbţie de gaze şi umiditate, procese de coroziune şi îmbătrânire etc.) care determină modificări ale proprietăţilor acestuia nu numai la suprafaţă ci şi în profunzime, influenţând caracteristicile produsului ambalat, atât ambalajul cât şi produsul trebuie privite în ansamblu, ca un tot unitar, şi nu individual.

Clasificarea ambalajelor (STAS 5845/1-86) [6,18,19]: a) după rolul pe care îl îndeplinesc: - ambalaje de transport, care asigură integritatea produselor în timpul manipulării, depozitării şi transportului; - ambalaje de desfacere, în care consumatorul îşi procură produsele necesare şi care cuprind date privind conţinutul, termenul de garanţie, instrucţiunile de utilizare, producătorul. b) după poziţia faţă de produsele alimentare: - ambalaje directe, care vin în contact direct cu produsul fiind, în general, confecţionate din hârtie, carton, sticlă, metal, material plastic; - ambalaje indirecte, care le protejează pe cele directe şi care sunt confecţionate din lemn, carton, material plastic; - ambalaje auxiliare (talaş, carton ondulat, spume sintetice), care fixează ambalajele directe în interiorul celor indirecte având rol de atenuare a şocurilor, a transmisiilor de căldură, de pătrundere a umidităţii. c) după modul de folosire: - refolosibile – recuperate din reţeaua de desfacere (lăzi, cutii, butoaie, sticle, saci de iută.); - nerefolosibile (pungi din hârtie sau mase plastice, cutii din carton, recipiente metalice – cutii). d) după modul de grupare: ambalaje solitare, grupate, colective; e) după sistemul de confecţionare: fixe, pliante, demontabile; f) după gradul de rigiditate: rigide, semirigide, suple; g) după funcţionalitatea ambalajelor: - ambalaje propriu-zise: lăzi, saci, cutii etc; - ambalaje – utilaje: palete, palete-lăzi; - ambalaje – mijloc de transport: bene, containere. Maşinile de dozat se pot clasifica astfel: a) după metoda de transfer a cantităţii de material în recipient: - maşini de dozat gravitaţionale; - maşini de dozat sub vid; - maşini de dozat volumetrice; - maşini de dozat mixte; 9

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor b) după proprietăţile fizico-mecanice ale materialelor: - pentru materiale solide ; - pentru materiale vâscoase; - pentru lichide cu vâscozitate mică; c) dupa modul de lucru: - dozatoare cu funcţionare continuă; - dozatoare cu funcţionare discontinuă . Funcţiile ambalajelor. Scopul principal al unui ambalaj este acela de a proteja marfa, de la fabricarea sa şi până la primirea de către consumator, precum şi de asigurare contra pierderilor şi degradării. Funcții Protecție și conservare Raționalizare

Mod de manifestare Protejează produsul față de influențele vătămătoare producătoare de pierderi cantitative și calitative. Asigură păstrarea proprietăților și valorii produsului ca marfă. Promovează și tipizează unități modulate de transport și desfacere de produse ambalate care înlesnesc operații de manipulare, transport, depozitare și distribuire a acestora.

Ambalaj Informare și promovare, vânzare Informare consumator

Promovare produs

Etichetă

Asigură reprezentarea clară și sugestivă a conținutului. Indică prețul, cantitatea de produs și termenul de valabilitate. Dă indicații privind avantajele produsului, modul de întrebuințare sau prepare, etc. -Eticheta trebuie să conțină: numele producătorului, denumirea produsului, eventual denumirea comercială. componentele în ordinea ponderii în produs, gramajul, data de fabricație și termenul de valabilitate. -Când este necesar se indică și modul de utilizare a produsului. -Forma este influențată de particularitățile constructive și tehnologice și de posibilitate de utilizare a materialului. -Culoarea este un mijloc de atragere a atenției, având și rol psihologic; pentru realizarea unei armonii este necesară folosirea a trei culori. -Grafica are rolul cel mai importatnt din punct de vedere estetic. Ilustrația unui ambalaj poate fi un desen sau o fotografie (exprimă mai fidel realitatea), întrucât înfățișează produsul și îi sugerează utilizarea și proveniența.

10

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor Educațională

-Prin intermediul etichetei se determină opțiunea pentru produs în funcție de valoara nutritivă: valoarea energetică se exprimă în kcal sau kJ, iar conținutul de vitamine în mg la 100 g produs sau raportat la o porție standard..

Tabelul 1.1 Funcțiile ambalajului și ale etichetei

Indiferent de scopul principal al ambalajului (de transport sau de prezentare şi desfacere) funcţiile sunt aceleaşi, la ambalajul de transport accentul punându-se pe funcţia de protecţie, în timp ce la ambalajul de prezentare şi desfacere accentul se pune pe funcţia de informare şi funcţia de promovare. Pe lângă cele trei funcţii amintite, ambalajele mai au şi funcţia de raţionalizare, modularea corespunzătoare în unităţi de volum, masă. Protecţia produsului ambalat trebuie realizată atât împotriva acţiunilor mecanice (prin amortizarea şocurilor şi absorbţia energiei la şoc), cât şi împotriva proceselor fizico – chimice sau a microorganismelor ce pot afecta calitatea produsului. Este necesară asigurarea sterilităţii ambalajului şi a produsului de ambalat – înainte şi în timpul umplerii (ambalare aseptică) şi etanşeitatea ambalajului pentru a elimina orice posibilitate de contact dintre produs şi mediul înconjurător. Ambalajul trebuie să reducă la minimum posibil pagubele provenite din riscurile de manipulare, încărcare, descărcare, transport, depozitare, distribuţie sau cauzate de factorii climatici, chimici, fizici, biologici etc. La unele produse (unt, margarină, grăsimi sensibile) este obligatorie protejarea împotriva acţiunii razelor solare prin ambalarea în materiale opace. Promovarea desfacerii produselor pe piaţă este ansamblul de activităţi necesare creării unui climat propice admiterii lui pe piaţă şi, de aceea, ambalajul trebuie să fie cât mai atractiv. Pentru îndeplinirea cu succes a acestei funcţii, ambalajul trebuie să atragă atenţia cumpărătorului prin formă, culoare şi grafică adecvată, să fie uşor de recunoscut, să sugereze o idee precisă despre produs. De asemenea, preambalarea mărfurilor alimentare trebuie să ţină cont de necesitatea dozării alimentelor în unităţi de masă sau de volum vandabile, de exigenţele ridicate de consumatori faţă de comoditatea în manipulare şi utilizare, precum şi faţă de nevoia de informare a acestora asupra funcţionalităţii şi condiţiilor de păstrare a produselor. Referitor la funcţia de informare, ambalajul trebuie să conţină unele informaţii asupra produsului, însuşirilor acestuia şi compoziţiei sale, cantităţii şi calităţii conţinutului, data fabricării, termenul de valabilitate etc. Marca este obligatorie, are caracter de originalitate şi atestă calitatea produsului şi recunoaşterea producătorului. Comitetul Codex pentru etichetarea produselor alimentare precizează în cuprinsul acestor recomandări: o etichetarea cuprinde totalitatea fişelor, mărcilor, imaginilor sau altor materiale descriptive scrise, imprimate, ştanţate, gravate sau aplicate pe ambalajul unei mărfi alimentare sau alăturat lui; o eticheta aplicată pe produsul preambalat nu va trebui să descrie sau să prezinte produsul alimentar într-un mod fals, înşelător, mincinos sau susceptibil de a crea o imagine eronată cu privire la caracteristicile sale sau într-o manieră capabilă să-l determine pe cumpărător sau consumator să presupună că acest produs este înrudit cu altul; o menţiunile obligatorii ale etichetei unui produs alimentar preambalat se referă la: denumire, lista ingredientelor (reprezentând toate adaosurile alimentare utilizate în fabricarea sau 11

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor prepararea unui produs alimentar şi prezente în produsul finit), conţinutul net, numele şi adresa fabricantului, ambalatorului, distribuitorului, importatorului, exportatorului sau vânzătorului, ţara de origine, datarea, lotul din care provine produsul; pe lângă acestea, aspecte privind valoarea nutritivă a produsului alimentar respectiv, precum şi alte informaţii suplimentare, cum ar fi tratamentul cu raze ionizante pentru produsele alimentare iradiate. În Romnia actele normative prevăd: o toate menţiunile etichetei trebuie să fie redactate în limba română, lizibil şi inteligibil (excepţie fac mărcile de fabrică şi de comerţ, denumirile de firme şi denumirile de produse tipice cunoscute publicului larg); o eticheta reprezintă orice material scris, imprimat, litografiat, gravat sau ilustrat, care conţine elemente de identificare a produsului şi care însoţeşte produsul când acesta este prezentat pentru vânzare sau este aderent la ambalajul acestuia; o informaţiile înscrise pe etichetă nu trebuie să-i inducă în eroare pe consumatori în privinţa caracteristicilor produsului alimentar, a naturii, identităţii, proprietăţilor, compoziţiei, calităţii durabilităţii, originii, provenienţei metodelor de fabricaţie sau în privinţa unor efecte sau proprietăţi pe care produsul nu le posedă; o etichetarea este aplicarea etichetei sau înscrierea elementelor de identificare pe produs, pe ambalajul de vânzare şi se referă la acesta; o etichetele produselor alimentare preambalate trebuie să cuprindă în mod obligatoriu următoarele elemente de identificare: denumirea produsului, numele şi adresa fabricantului, a importatorului, a distribuitorului şi a celui care ambalează produsul, termenul de valabilitate sau data durabilităţii minimale şi condiţiile de păstrare,conservare şi folosire, conţinutul net, lotul de origine sau de provenienţă (dacă omiterea acestuia ar putea crea confuzii în rândul consumatorilor), concentraţia alcoolică (pentru băuturile la care este mai mare de 1,2%), ingrediente folosite (cu unele excepţii), valoarea nutritivă şi energetică pentru produse alimentare speciale sau produse alimentare pentru sugari şi copii de vârstă mică. În prezent pe ambalajele produselor alimentare se aplică şi codul de bare care este cel mai ieftin şi simplu sistem de identificare a unui produs. El se bazează pe prezentarea printro asociere de bare închise la culoare şi spaţii libere. Există mai multe sisteme de simbolizare, dar numai codul EAN (European Article Numbering) este standardizat la noi. Acesta reprezintă un sistem de codificare cu structură precisă, format din 13 sau 8 caractere. EAN 13 conţine următoarele informaţii: - un cod de ţară format din primele trei cifre (fie codul ISO al ţării, pentru România 642, fie prefixul EAN de ţară al Organizaţiei Naţionale, pentru România 594); - un cod de producător format din următoarele patru cifre; - un cod de produs ; - o cifră de control.

Fig.1.3 Schemă de codificare a produselor ambalate

12

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor Mai conţine trei grupuri de câte două linii mai subţiri şi ceva mai lungi, care au caracter auxiliar, şi au rol de centrare în momentul citirii. Pentru citirea codului de bare există cititoare de cod care pot fi mobile sau fixe. La fiecare citire de cod, casa interoghează calculatorul la care este legat şi cititorul în legătură cu numele produsului şi preţul (asociat codului) pe care le tipăreşte pr bon şi le foloseşte şa calculul sumei de încasat. În costul produsului ambalat, costul ambalajului variază de la mai puţin de 5% din valoarea produsului până la 6…10% sau chiar 15% din acesta. Excepţie fac produsele de lux, la care costul ambalajului se poate ridica la 30…50% din costul produsului. Cele mai răspândite tehnici şi metode de ambalare a produselor alimentare se prezintă astfel: - ambalarea colectivă (gruparea mai multor unităţi de produs într-un singur ambalaj). Se aplică pe scară largă „fardelarea” pentru obţinerea unor pachete paralelipipedice paletizate de mălai, zahăr, făină, orez etc.; - ambalarea porţionată (cantitatea de produs se stabileşte pentru o singură folosire). Se pot ambala astfel: produsele neperisabile (zahăr, biscuiţi, cafea, sare) pentru care se impune păstrarea gustului şi aromei şi protecţie împotriva umidităţii şi aerului, precum şi produsele perisabile (unt, brânzeturi fermentate); - ambalarea în recipiente (sticle pentru lichide alimentare, cutii din hârtie şi carton sau din materiale complexe pentru fluide şi semifluide); - ambalarea tip aerosol (ambalarea sub presiune a produselor). Utilizarea aerosolilor în domeniul alimentar este de dată mai recentă, fiind preconizată pentru substanţe aromatizante, creme, îngheţată, sosuri, maioneze, brânzeturi topite, muştar etc.; - ambalarea sub vid (eliminarea aerului din ambalajul impermeabil la gaz în care s-a plasat produsul). Se urmăreşte suprimarea oxigenului pentru produse sensibile la acţiunea acestuia: carne, brânzeturi, mezeluri, vânat, păsări etc.; - ambalarea în atmosferă controlată (închiderea produsului într-un ambalaj impermeabil la gaz în care gazele de referinţă şi vaporii de apă au suferit modificări şi sunt controlate selectiv). Procedeul este mai puţin întâlnit în practica comercială; - ambalarea în atmosferă modificată (închiderea produsului într-un ambalaj în care atmosfera din interior este modificată). Atmosfera modificată utilizează azotul, dioxidul de carbon sau oxigenul, iar alegerea gazului protector depinde de natura produsului şi de posibilele deteriorări ale acestuia. Se foloseşte mai ales pentru produse sub formă de bucăţi, pulberi, granule (condimente, supe în pulberi, ceai, lapte praf, alimente pulverulente pentru sugari, produse refrigerate). Deşi oxigenul este evitat în procesul ambalării, poate fi utilizat drept component în amestecul gazos (de exemplu, la ambalarea cărnii are rolul de a menţine culoarea roşie specifică şi de a evita apariţia germenilor patogeni anaerobi). - ambalarea în peliculă aderentă (aplicarea pe suprafaţa produselor, prin pulverizare, a acetogliceridelor sau emulsiilor de adezivi ce formează după uscare un strat aderent, rezistent şi impermeabil). Se aplică în domeniul alimentar pentru brânzeturi. - ambalarea aseptică (introducerea unui produs sterilizat destinat comercializării într-un ambalaj sterilizat, în condiţii aseptice). Ambalarea aseptică a produselor alimentare este o tehnologie ce garantează securitatea microbiologică a alimentelor, fără ca acestea să-şi piardă calităţile nutritive şi organoleptice. Pot fi ambalate aseptic produse lactate, semipreparate culinare, băuturi, sucuri, diferite mâncăruri (îndeosebi pentru copii), precum şi alte produse care impun condiţii igienice deosebite pentru un timp de păstrare îndelungat. - ambalarea în folii contractibile (foliile contractibile „îmbracă” produsele solide de formă regulată sau neregulată, individuale sau în grupuri, ce pot fi manipulate ca o singură unitate, prin aşezarea pe o placă suport). Este o metodă de largă utilizare şi cu un ritm de dezvoltare rapid. Ca variantă, ambalarea tip „Skin” este un procedeu de ambalare sub vid, ce urmăreşte obţinerea unei 13

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor permeabilităţi ridicate faţă de oxigen (ceea ce permite, de exemplu, păstrarea aspectului cărnii prin formarea oximioglobinei), precum şi o mai bună prezentare a produselor; - ambalarea în folii extensibile (foliile contractibile sunt concurate de foliile extensibile care pot îndeplini aceleaşi funcţii, fără a fi necesară trecerea produselor ambalate în folii, prin tunele de contracţie). Ambalajele pot fi confecţionate din carton, hârtie, lemn, metal, sticlă, ceramică, textile, materiale plastice şi materii naturale de origine vegetală sau animală. Cartonul este uşor, lesne de transportat, se imprimă fără dificultăţi şi ocupă puţin loc, dar se poate deforma în timpul transportului şi depozitării. S-au obţinut variante de carton îmbunătăţit: impermeabil şi rezistent la rupturi şi umiditate. Principalul domeniu în care s-au făcut progrese importante este cel al ambalării unor lichide alimentare (lapte, băuturi răcoritoare). Lemnul, material tradiţional, şi-a pierdut locul pe care-l ocupa ca ambalaj de transport, dar are o largă întrebuinţare în domeniul paletizării. Tabla, utilizată în special în domeniul conservelor alimentare, se pretează tot mai mult în asociere cu capace de aluminiu. Se constată o reţinere a cumpărătorilor în alegerea produselor ambalate în tablă datorită faptului că nu poate fi văzut conţinutul, cât şi impresiei că acest material dă un anumit gust produsului alimentar cu care vine în contact direct. Tabla face obiectul cercetărilor cu privire la procedeele contra coroziunii, la compatibilitatea cu alte materiale. Aluminiul este uşor şi se pretează foarte bine la imprimare. Este uşor de prelucrat şi are o largă răspândire în domeniul produselor alimentare. Sticla este inertă din punct de vedere chimic, impermeabilă, transparentă, inodoră, igienică, se spală şi se sterilizează cu uşurinţă. Continuă să fie destul de grea, este fragilă şi rezistă destul de greu la diferenţe mari de temperatură. Ca rezultat al cercetărilor intense, butelia de sticlă de 1l a scăzut în greutate de la 730g la 380g, butelia de 33 dl de la 250g la 170g, iar rezistenţa sticlei creşte constant; există perspective ca sticla să devină mai uşoară în următorii ani, în mod cert cu 10-20% şi poate chiar cu 30-50%. Foliculele celulozice favorizează, datorită porozităţii lor , un anumit schimb de umiditate între produs şi mediul înconjurător, ceea ce le face utile pentru ambalarea pâinii, a cărnii, în general a produselor proaspete. S-au creat noi materiale celulozice care răspund celor mai severe cerinţe ale ecologiştilor. Plecând exclusiv de la plante cu creştere anuală s-a creat hârtia de ambalaj ECO – ECO, care satisface exigenţele consumatorilor, prezentând o totală compatibilitate cu produsul ce se ambalează şi, în acelaşi timp, este biodegradabilă. Materialele plastice sunt uşoare şi impermeabile, tind să devină un înlocuitor al sticlei. Apariţia lor a revoluţionat industria de ambalaje a produselor alimentare, proces care continuă şi în prezent, obţinându-se noi astfel de materiale. Sunt destul de ieftine, prezintă transparenţă, stabilitate la culoare, flexibilitate şi rigiditate. Ca dezavantaje, unele materiale plastice degajă, la ardere, vapori corozivi şi încă nu s-au rezolvat problemele de sterilizare a acestora. Materiile naturale de origine vegetală sau animală pot avea funcţii de ambalaj şi de aliment (cum ar fi vafele, blaturile făinoase sau alveolele realizate prin presarea amidonului gelatinizat). Membranele naturale, constituite din tubul digestiv de după stomacul animalelor, sunt învelişurile utilizate pentru protejarea, formarea porţiilor şi crearea de aspecte specifice în cazul unor brânzeturi, preparate din carne tocată etc. Utilizarea unui singur tip de material tinde să devină ceva excepţional, deoarece pare exclus ca acesta să poată îndeplini toate exigenţele de ordin tehnic, comercial şi mai ales psihologic, care se cer unui ambalaj corespunzător. În funcţie de natura materialului suport, foliile complexe se clasifică în: - materiale complexe pe bază de carton şi hârtie; - materiale complexe pe bază de materiale plastice, 14

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor - materiale complexe pe bază de aluminiu. Cerinţele de calitate pentru foliile complexe sunt: impermeabilitate faţă de vaporii de apă şi faţă de gaze, rezistenţă mecanică, protecţie împotriva luminii, rezistenţă la acţiunea produselor agresive, rezistenţă la temperaturi înalte, etanşeitate, sudabilitate ş.a.

CAPITOLUL II. STADIUL ACTUAL AL CUNOAŞTERII ÎN DOMENIUL DOZĂRII PRODUSELOR ALIMENTARE

Pentru ca lichidul să poată fi transvazat dintr-un rezervor mai mare în altul de capacitate mai mică este necesar să fie scos aerul din recipientul de umplere pentru a permite lichidului să-i ia locul. Totodată, prin extragerea forţată a aerului din recipientul – ambalaj se crează posibilitatea transportului pneumatic al lichidului prin conductele de legătură dintre recipiente. La umplerea recipientului mic este necesar să se realizeze o astfel de dozare a lichidului încât acesta să umple corespunzător recipientul. Dozarea lichidelor este necesară în cele mai diverse domenii de activitate. Debitul de dozare depinde, în general, de viteza de deplasare a lichidului prin conducte, precum şi de diametrul conductelor. Dozarea lichidelor se realizează, de obicei, pe baza a două principii: - dozare la nivel constant – când în rezervorul de alimentare se menţine un nivel constant de lichid pe toată durata procesului de îmbuteliere, iar în recipientul de umplere se face umplerea până la acelaşi nivel pentru toate recipientele; - la volum constant – când din rezervorul de lichid (de alimentare) se preiau cantităţi de lichid egale în volum cu volumul recipientului de umplere. Principiul dozării la nivel constant se foloseşte, în general, numai pentru dozarea lichidelor, în timp ce principiul dozării la volum constant se utilizează pentru dozarea, atât a lichidelor cât şi a produselor vâscoase (gemuri, dulceţuri, îngheţate, paste de legume şi fructe, şampon, produse cosmetice şi farmaceutice etc.). Principiul dozării la volum constant constă în preluarea unui anumit volum de lichid (egal cu volumul ambalajului) dintr-un vas de alimentare sau de măsură şi trecerea lui în vasul de ambalaj. Vasul de alimentare poate avea volumul mai mare decât volumul ambalajului sau poate avea acelaşi volum cu ambalajul (vas de măsură). Dozarea şi umplerea la nivel constant se utilizează, de obicei, la umplerea buteliilor pe maşini de îmbuteliere complexe cu carusel (rezervor şi aparate de umplere cu mişcare de rotaţie) şi constă în trecerea lichidului dintr-un recipient în care se menţine nivelul constant într-un alt recipient mai mic până la atingerea unui nivel prestabilit în acesta.

15

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor

Fig.2.1. Principiul dozării la volum constant (a) şi la nivel constant (b) 1.vas de alimentare (măsură); 2.robinet cu 3 căi (supapă); 3.sesizor de nivel; 4.conductă de scos aerul din rezervor; 5.gură de alimentare recipient; 6.recipient (ambalaj); 7.centrator

Există instalaţii prevăzute cu pompe suplimentare de vacuum sau de lichid pentru crearea centralizată a posibilităţilor de transport al lichidului şi aerului extras din recipiente sau cu pompe cu plunjer şi supape adecvate de admisie – evacuare pentru fiecare cap de umplere. Instalaţiile de dozare – umplere au în componenţă un rezervor principal de lichid (tanc, container) din care lichidul este trimis spre capetele de umplere a recipientelor (buteliilor) prin diverse procedee: gravitaţional, pneumatic, sub presiune sau combinat. Instalaţiile complexe de umplere cu lichid sub vid au în componenţă o pompă centrală de vacuum utilizând trei principii principale de umplere: a. transportul pneumatic al lichidului către capetele de umplere ale instalaţiei, acesta fiind realizat cu ajutorul unei pompe de vid (aerul din ambalaje este extras vacuumatic, iar lichidul este deplasat atât sub infleunţa depresiunii cât şi a suprapresiunii aerului realizate la cele două racorduri ale pompei, fig.2.2); b. transportul combinat al lichidului către capetele de umplere, atât datorită gravitaţiei cât şi pneumatic la fel ca în primul caz (fig.2.3,a); c. transportul combinat al lichidului către capetele de umplere sub influenţa gravitaţiei, a presiunii aerului creată de o pompă de vid şi a presiunii lichidului realizată de o pompă de lichid (fig.2.3,b). Fiecare dintre principiile de umplere amintite depinde în particular de proprietăţile lichidului de umplere, de tipul recipientelor utilizate şi de posibilităţile disponibile implicate. 1.2. Instalaţiile de umplere rotative cu vacuum (fig.2.2) Au în componenţă o pompă de vid 3 care trage aerul din ambalaje (butelii) pentru a permite intrarea lichidului în acestea, capetele de umplere 1 fiind astfel construite încât să permită, pe de o parte ieşirea aerului, iar pe de altă parte admisia lichidului în butelii. Aerul extras de pompă din 16

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor ambalaje trece printr-o cameră de transfer 4 de unde o parte este evacuat în atmosferă, iar altă parte este preluat de pompă şi transportat prin conducta de aer comprimat 5 în interiorul tancului de alimentare al instalaţiei deasupra lichidului pentru a crea suprapresiunea necesară transportului şi alimentării capetelor de umplere prin conducta de lichid 9. In caz de necesitate se poate întrerupe alimentarea capetelor de umplere prin închiderea robinetului cu două căi 8 şi golirea tancului de lichid prin deschiderea robinetului de golire 6. Alimentarea tancului de lichid se face prin conducta de alimentare 7. La instalaţiile de umplere rotative care utilizează principiul combinat de transport şi alimentare “gravitaţional-vacuum” a recipientelor ambalaj (fig.2.3,a), pompa de vid introduce aerul comprimat deasupra lichidului din rezervorul principal, însă, de aici, lichidul poate ieşi pe la partea de jos a acestuia, atât gravitaţional, cât şi datorită suprapresiunii aerului transmis de pomp ă. Întreruperea alimentării capetelor de umplere se poate face de la robinetul cu două căi 8 sau de la robinetul de închidere de sub rezervor 10.

Fig.2.2. Schema unei instalaţii de umplere cu transportul lichidului sub vacuum 1.capete de umplere; 2.conducta de vacuum; 3.pompa de vacuum; 4.camera de evacuare aer; 5.conductă de aer comprimat; 6.racord de golire; 7.conducta de alimentare cu lichid; 8.robinet cu doua cai; 9.conducta de lichid; 10.robinet de închidere

În cazul instalaţiilor de umplere care folosesc principiul combinării vacuumului, al suprapresiunii şi gravitaţiei (fig.2.3,b), acestea mai au în componen ţă, pe lângă poma de vid 3 şi o pompă de lichid 11 amplasată sub rezervorul principal al instalaţiei. Lichidul ajunge gravita ţional la pompa de lichid, iar aceasta îl trimite cu presiune prin conducte către capetele de umplere 1. Totodat ă, aerul trimis cu suprapresiune de pompa de vid 3 în tancul de alimentare ajută lichidul să circule mai repede spre capetele de umplere şi spre butelii. In unele cazuri pompa de lichid 11 poate fi scurtcircuitată prin conducta de ocolire 12, lichidul trecând fie gravitaţ ional spre capetele de umplere fie sub influenţa suprapresiunii creată de pompa de vid. 17

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor Instalaţiile de umplere sub vid se folosesc, în general, pentru asigurarea unei protecţii a lichidelor sensibile la oxidări (îmbuteliere aseptică). Instalaţiile de umplere cu plunjere pot fi, de asemenea, construite în diverse variante, în funcţ ie de firma constructoare, de tipul lichidului, etc. Ele sunt prev ăzute, la fel ca şi primele, cu mai multe capete de umplere dispuse împreună cu rezervorul principal de lichid pe o masă rotativă pentru a realiza dispunerea maşinii într-un flux tehnologic continuu. In timpul unei rotaţii complete a caruselului instalaţiei se realizează aşezarea buteliei sub capul de umplere, dozarea lichidului, umplerea buteliei şi retragerea acesteia de sub capul de umplere pentru a reintra în fluxul tehnologic care continuă cu închiderea buteliei şi etichetarea acesteia. Aceste instalaţii pot fi cu piston vertical şi supapă de admisie-evacuare pentru fiecare cap de umplere cu mişcarea pe camă atât a pistoanelor cât şi a supapelor, mişcare comandată şi sincronizată cu mişcarea pe verticală a recipientelor de umplere. Instalaţiile de umplere sub vid se folosesc, în general, pentru asigurarea unei protecţii a lichidelor sensibile la oxidări (îmbuteliere aseptică). Instalaţiile de umplere cu plunjere pot fi, de asemenea, construite în diverse variante, în funcţ ie de firma constructoare, de tipul lichidului etc. Ele sunt prev ăzute, la fel ca şi primele, cu mai multe capete de umplere dispuse împreună cu rezervorul principal de lichid pe o masă rotativă pentru a realiza dispunerea maşinii într-un flux tehnologic continuu. In timpul unei rotaţii complete a caruselului instalaţiei se realizează aşezarea buteliei sub capul de umplere, dozarea lichidului, umplerea buteliei şi retragerea acesteia de sub capul de umplere pentru a reintra în fluxul tehnologic care continuă cu închiderea buteliei şi etichetarea acesteia.

Fig.2.3. Umplere vacuum -gravitaţional (a) şi prin suprapresiune -vacuum - gravitaţional (b) 1.capete de umplere; 2.conductă de vacuum; 3.pompă de vacuum; 4.cameră de evacuare aer; 5.conductă aer comprimat; 6.racord golire; 7.conductă de alimentare; 8.robinet cu două căi; 9.conductă de lichid; 10.robinet închidere; 11.pompă lichid; 12.conductă ocolire

18

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor Aceste instalaţii pot fi cu piston vertical şi supapă de admisie-evacuare pentru fiecare cap de umplere cu mişcarea pe camă atât a pistoanelor cât şi a supapelor, mişcare comandată şi sincronizată cu mişcarea pe verticală a recipientelor de umplere. Există instalaţii cu plunjere la care rolul supapelor de admisie-evacuare este preluat de robinete tip cana cu două sau trei căi sau se pot realiza plunjere cu degajări verticale (fig.4.4,b) prin intermediul cărora se realizează legătura dintre cele două vase, în anumite poziţii ale plungerelor, sau între rezervorul de lichid şi cilindrul de dozare.

Fig.2.4. Scheme de dozare a lichidelor cu cilindru de dozare şi pistoane verticale1.rezervor de lichid; 2.cilindru de dozare; 3.piston vertical; 4.plunjer;5.conductă de umplere;6.taler;7.recipient - ambalaj

Pentru dozarea şi îmbutelierea lichidelor nealimentare (ex. ulei de motor sau carburanţi lichizi) se pot utiliza instalaţii semiautomate ca cea din fig.2.5. Instalaţia semiautomată E-100 are un singur cap de dozare şi presupune alimentarea manuală de către operator. Comanda de executare a procesului de îmbuteliere este dată de operator, cu flaconul gol ce urmează a fi umplut. Operaţia de dozare se face automat, instalaţia oprindu-se automat după ce a efectuat o dozare. Procesul de dozare are loc ciclic şi anume: se aşează un recipient gol în dreptul gurii de dozare; se apasă butonul de comandă; are loc procesul de dozare în care instalaţia umple recipientul într-o doză prestabilită şi se opreşte automat, după care procesul se reia ciclic. Volumul de lichid dozat se reglează electronic din tastatura contorului programabil.

19

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor

Fig.2.5. Schema de principiu a instalaţiei semiautomate de îmbuteliat cu un cap de dozare 1.rezervor lichid; 2.conductă alimentare instalaţie; 3.masa de lucru; 4.instalatie semiautomată de îmbuteliat E100; 5.contor programabil cu afişaj digital; 6.taste de setare parametri; 7.buton pornit/oprit al instalaţiei; 8.buton de comandă al unui ciclu de dozare; 9.buton de STOP avarie; 10.suport ventil; 11.ventil de eliminare; 12.recipient

În fig.2.6 sunt prezentate ventilul de umplere al maşinilor carusel de umplere la nivel constant la presiune atmosferică şi secţiune prin capul de umplere al maşinilor de umplere izobarometrică, în cazul îmbutelierii sub presiune a lichidelor.

20

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor

9

50 60

8

7 220 6

5

4

3

2 1

80

Fig..2.6. Ventil de umplere pentru maşini de umplere la nivel constant la presiune atmosferică şi cap de umplere izobarometrică (la impregnare cu CO2) 1.con de ghidare; 2.garnitură de etanşare φ17x24x1,5; 3.bucşă; 4.ţeavă de umplere; 5.pârghie inferioară; 6.pârghie superioară; 7.distanţier; 8.arc cilindric elicoidal; 9.ţeavă cu piuliţă

21

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor În fig.2.7 este prezentată o instalaţie de dozare – umplere a lichidelor de tip carusel. Instalaţia de dozare Majestic (fig.2.7) este o instala ţie de tip carusel destinată umplerii sub vid cu lichide, calde sau reci (băuturi, inclusiv cu conţinut scăzut de alcool), a buteliilor. Instalaţia are în componenţă: o pompă de vid pentru extragerea aerului din butelii pentru a permite intrarea lichidului în acestea; capete de umplere astfel construite încât să permită ieşirea aerului şi admisia lichidului în butelie; o cameră de transfer a aerului – vidului de către pompa de vid, fie în atmosferă, fie în tancul de alimentare; tanc de alimentare care creează suprapresiunea necesară transportării şi alimentării; conducte de lichid. Cilindrul hidraulic care acţ ionează talerul de ridicare al sticlelor exercită o forţă care poate fi reglată în funcţie de tipul buteliei (sticlă, metal, plastic etc.), precum şi de înălţimea acesteia.

Fig.2.7. Instalaţie de dozare – umplere lichide de tip carusel MAJESTIC 1.arbore de antrenare a caruselului; 2.cilindru hidraulic de ridicare; 3.sistem de dozare; 4.conductă de umplere; 5.rezervor de lichid; 6.plutitor; 7.rezervor tampon de aer; 8.conductă de alimentare cu lichid; 9.conductă de evacuarea aerului; 10.butelie; 11.taler

22

P r o i e c t a r e a u n u i s t a n d p e n tr u s t u d i u l d o

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor 2.2. Maşini şi instalaţii pentru dozarea şi umplerea cu lichide Lichidele sunt alimentate continuu în interiorul utilajelor sau instalaţiilor prin conducte. Viteza de deplasare a lichidului, precum şi diametrul conductelor, determină debitul de dozare. În cazul produselor lichide care urmează a fi expediate în recipiente, dozarea este operaţia realizată în scopul umplerii recipientelor utilizate ca ambalaj. În cele mai multe cazuri, dozarea lichidelor se realizează pe linii speciale de îmbuteliere alcătuite din maşini de spălare, maşini de dozare-umplere, maşini de închidere şi maşini de etichetare, care realizează succesiv aceste operaţii. Aparatele de dozare a lichidelor funcţionează, în general, pe două principii: - la nivel constant – când în rezervorul de umplere se asigură realizarea unui nivel constant de lichid pe toată durata procesului de îmbuteliere; - la volum constant – când din rezervorul de lichid se preiau cantităţi de lichid egale în volum cu volumul unui recipient folosit ca ambalaj. Principiul dozării la nivel constant se foloseşte, în general, numai pentru dozarea lichidelor, în timp ce principiul dozării la volum constant se utilizează pentru dozarea, atât a lichidelor cât şi a produselor vâscoase (gemuri, dulceţuri, îngheţate, paste de legume şi fructe, şampon, produse cosmetice şi farmaceutice etc.). 2.2.1. Instalaţii de dozare şi umplere la volum constant Principiul dozării la volum constant constă în preluarea unui anumit volum de lichid (egal cu volumul ambalajului) dintr-un vas de alimentare sau de măsură şi trecerea lui în vasul de ambalaj. Vasul de alimentare poate avea volumul mai mare decât volumul ambalajului, în acest caz volumul dozat fiind urmărit printr-o tijă de nivel sau alt procedeu pe vasul de alimentare, sau poate avea acelaşi volum cu ambalajul (vas de măsură), în acest caz tot lichidul din vas scurgându-se în ambalaj.

Fig. 2.8. Principiul dozării la volum constant 1.vas de alimentare (măsură); 2.robinet cu 3 căi; 3.sesizor de nivel; 4.conductă de alimentare rezervor; 5.gură de alimentare recipient; 6.recipient (ambalaj).

24

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor Cu cât scurgerea lichidului este mai rapidă, cu atât capacitatea de lucru a maşinii este mai mare, în condiţii identice. In fig.a lichidul din recipientul de umplere are volum egal cu volumul de înălţime h din vasul de alimentare 1, poziţia robinetului cu trei căi fiind aceea de umplere a acestui vas dintr-un rezervor de lichid mai mare, în timp ce în fig.b volumul ambalajului este egal cu volumul vasului de măsură, poziţia robinetului cu trei căi fiind cea de golire a vasului de măsură şi de umplere a ambalajului (recipientul de umplere). Un dozator de lichid la volum constant utilizat în industria ambalării lichidelor este dozatorul volumetric cu vase de măsură etalon (căniţe) prezentat în fig. 2,9. Acest este dozator format dintr-un rezervor de alimentare 1 plin cu lichid, în care sunt amplasate câteva recipiente (căniţe) 2 care au un volum egal cu al ambalajului ce urmează să fie umplut. Recipientul 6 este ridicat de talerul 7 cu tija 8, care se deplasează în plan vertical. Presgarnitura 9 împiedică scurgerea lichidului din vasul 1. In mişcarea tijei 8 în jos, vasul de măsură 2 coboară sub acţiunea resortului 10, fiind imersat complet în lichid. Introducerea robinetului 4 din poziţia “deschis” în poziţia “închis” şi invers, se realizează printr-un limitator care modifică poziţia acestuia la mişcarea pe verticală. Pentru funcţionarea normală a dispozitivului de dozare, capătul superior al vasului de măsură 2 trebuie ridicat, la golire, cu 15-20 mm deasupra nivelului lichidului din rezervor.

Fig. 2.9. Dozator volumetric de lichid cu vase de măsură 1.rezervor de lichid; 2.vas (recipient) de măsură; 3.conductă de scurgere; 4.robinet rotativ (cana); 5. arc; 6. placă cu orificii; 7. recipient; 8. platou (taler) cu tijă; 9.presgarnitură.

25

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor 2.2.2.Instalaţii de dozare şi umplere la nivel constant Se utilizează, de obicei, la umplerea buteliilor de sticlă pe maşini de îmbuteliere complexe cu carusel (rezervor şi aparate de umplere cu mişcare de rotaţie). Schema constructivă a unui astfel de dozator este prezentată în fig.2.10.

Fig. 2.10. Schema dozatorului la nivel constant cu supapă 1.rezervor de lichid; 2.piuliţă; 3.manşon ghidat; 4.element de centrare din cauciuc; 5.conductă de eliminare a aerului; 6.supapă; 7.resort.

Gâtul buteliei de sticlă se centrează pe un element din cauciuc 4. In interiorul corpului dozatorului se află o conductă fixă 5 de eliminare a aerului din butelie, prevăzută la extremitatea de jos cu supapa 6, care se menţine închisă datorită resortului 7 ce presează manşonul 3. La ridicarea sticlei, gâtul acesteia se sprijină pe centratorul 4, ridicându-l. Supapa 6 se depărtează de scaunul său şi lichidul se scurge din rezervor în butelie, prin canalul inelar central. Nivelul lichidului din sticlă este dat de capătul inferior al conductei de eliminare a aerului 5. În figura următoare este prezentată schema unui dozator la nivel constant cu manşon de cauciuc având rolul de supapă de închidere-deschidere, la ridicarea şi coborârea buteliei.

26

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor

Fig. 2.11.Dozator la nivel constant cu supapă – manşon din cauciuc; 1.butelie; 2.taler; 3.rezervor de lichid; 4.conductă de legătură; 5.manşon din cauciuc; 6.conductă de legătură cu atmosfera; 7.proeminenţă pentru curgere laminară (antispumare).

La acest dozator, în prima fază a ridicării buteliei de către talerul maşinii de dozat se face legătura între spaţiul de aer din butelie şi cel din rezervor (cu atmosfera). In continuare, prin ridicarea la maxim a buteliei, manşonul 5 se strânge (ridică) şi permite lichidului din rezervor să se prelingă pe lângă conducta 6 în interiorul buteliei. Proeminenţa 7 de la capătul conductei 6 are rolul de a împiedica spumarea lichidului şi de a asigura o curgere laminară a acestuia pe lângă pereţii buteliei. In timp ce lichidul pătrunde în butelie, aerul din aceasta va ieşi prin interiorul conductei 6 în spaţiul de deasupra lichidului din rezervorul 3. In momentul în care nivelul lichidului în butelie atinge buza inferioară a conductei 6 curgerea se opreşte (linia a – a’), talerul cu butelia coboară, iar manşonul din cauciuc 5 se destinde aşezându-se peste proeminenţa 7 a conductei de aer, închizând astfel legătura buteliei cu rezervorul. Maşinile de dozare la nivel constant sunt alcătuite dintr-o masă rotativă prevăzută cu mai multe suporturi pentru sticle, care se deplasează pe verticală fie cu ajutorul unor came, fie hidraulic (de tip piston). Rezervorul de lichid are aceeaşi mişcare de rotaţie ca şi masa rotativă. Antrenarea lor în mişcare de rotaţie se realizează de la un motor electric montat sub masa cu pistoane, prin intermediul unui reductor. Dozarea lichidelor se efectuează prin menţinerea sticlei pe capul de umplere, o perioadă de timp în care pistoanele suport, ridicând sticla, fac legătura între interiorul sticlei şi rezervorul de lichid. In acest caz rezervorul de umpere are legătură cu atmosfera. În afară de principiile dozării la nivel constant şi la volum constant, există încercări de dozare a lichidelor la masă constantă (gravimetric), aşa cum este prezentat în fig. 2.12

27

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor

Fig. 2.12. Principiul dozării lichidelor la greutate constantă A.rezervor de nivel constant; B.valvă pneumatică; C.dispozitiv de acţionare pneumatic; D.supapă; E.duză antispumare; F.taler de cântar; G.senzor de greutate; H.controlul lichidului.

2.3.Instalaţii de dozare – umplere cu lichid a ambalajelor Pentru ca un recipient să poată fi umplut cu lichid dintr-un alt rezervor mai mai mare este necesar ca aerul din recipientul de umplere să fie scos pentru a permite lichidului să-i ia locul. Totodată, prin extragerea aerului din recipientul ambalajului se crează posibilitatea transportului pneumatic al lichidului prin conductele de legătură dintre recipiente. Instalaţiile de dozare – umplere au în componenţă un rezervor principal de lichid (tanc, container) din care lichidul este trimis spre capetele de umplere a recipientelor (buteliilor) prin diverse procedee: gravitaţional, pneumatic, sub presiune sau combinat. Există instalaţii prevăzute cu pompe suplimentare de vacuum sau de lichid pentru crearea centralizată a posibilităţilor de transport al lichidului şi aerului extras din recipiente sau cu pompe cu plunjer şi supape adecvate de admisie - evacuare pentru fiecare cap de umplere. Instalaţiile complexe de umplere cu lichid sub vid au în componenţă o pompă centrală de vacuum utilizând trei principii principale de umplere: a) transportul pneumatic al lichidului către capetele de umplere ale instalaţiei, acesta fiind realizat cu ajutorul unei pompe de vid (aerul din ambalaje este extras vacuumatic, iar lichidul este deplasat atât sub infleunţa depresiunii cât şi a suprapresiunii aerului realizate la cele două racorduri ale pompei; b) transportul combinat al lichidului către capetele de umplere, atât datorită gravitaţiei cât şi pneumatic la fel ca în primul caz; c) transportul combinat al lichidului către capetele de umplere sub influenţa gravitaţiei, a presiunii aerului creată de o pompă de vid şi a presiunii lichidului realizată de o pompă de lichid. 28

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor Fiecare dintre principiile de umplere amintite depinde în particular de proprietăţile lichidului de umplere, de tipul recipientelor utilizate şi de posibilităţile disponibile implicate. Instalaţiile de umplere rotative cu vacuum au în componenţă o pompă de vid 3 care trage aerul din ambalaje (butelii) pentru a permite intrarea lichidului în acestea, capetele de umplere 1 fiind astfel construite încât să permită, pe de o parte ieşirea aerului, iar pe de altă parte admisia lichidului în butelii. Aerul extras de pompă din ambalaje trece printr-o cameră de transfer 4 de unde o parte este evacuat în atmosferă, iar altă parte este preluat de pompă şi transportat prin conducta de aer comprimat 5 în interiorul tancului de alimentare (rezervorul principal) al instalaţiei deasupra lichidului pentru a crea suprapresiunea necesară transportului şi alimentării capetelor de umplere prin conducta de lichid 9.În caz de necesitate se poate întrerupe alimentarea capetelor de umplere prin închiderea robinetului cu două căi 8 şi golirea tancului de lichid prin deschiderea robinetului de golire 6. Alimentarea tancului de lichid se face prin conducta de alimentare 7.

Fig. 2.13. Schema unei instalaţii de dozare–umplere cu lichid sub vid, 1.butelie de sticlă (recipient); 2.taler; 3,3’.garnituri din cauciuc; 4.placă metalică; 5.rezervoare de lichid; 6.conductă de scurgere; 7.inel de centrare; 8.pompă de vid; 9.conducte de eliminare aer; 10,11.conducte de aer; 12.conductă alimentare lichid; 13.plutitor.

La instalaţiile de umplere rotative care utilizează principiul combinat de transport şi alimentare “gravitaţional-vacuum” a recipientelor ambalaj, pompa de vid introduce, de asemenea, aerul comprimat deasupra lichidului din rezervorul principal, însă, de aici, lichidul poate ieşi pe la partea de jos a acestuia, atât gravitaţional cât şi datorită suprapresiunii aerului transmis de pompă. În cazul instalaţiilor de umplere care folosesc principiul combinării vacuumului, al suprapresiunii şi gravitaţiei, acestea mai au în componenţă, pe lângă poma de vid şi o pompă de lichid amplasată sub rezervorul principal al instalaţiei. Lichidul ajunge gravitaţional la pompa de lichid, iar aceasta îl trimite cu presiune prin conducte către capetele de umplere. Totodată, aerul trimis cu suprapresiune de pompa de vid în tancul de alimentare ajută lichidul să circule mai repede spre capetele de umplere şi spre butelii. In unele cazuri pompa de lichid poate fi scurtcircuitată prin conducta de ocolire, lichidul trecând fie gravitaţional spre capetele de umplere fie sub influenţa suprapresiunii creată de pompa de vid. 29

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor 2.4.Îmbutelierea la cald a sucurilor de fructe Pentru îmbutelierea sucurilor de fructe se practică metoda la cald deoarece astfel se împiedică fermentarea, dezvoltarea mucegaiurilor şi a microbilor. Sunt totuşi cazuri în care au loc alterări microbiologice şi chimice în buteliile cu suc umplute la cald, datorită existenţei a trei factori: condiţii microbiologice, încărcătura chimică, absorbţia de oxigen. Încărcătura termică a sucului trebuie să fie ridicată atunci când sucul conţine microorganisme rezistente la temperatură şi un număr mare de germeni. Este necesară aplicarea cu regularitate a dezinfectării şi sterilizării recipientelor de depozitare, a utilajelor şi buteliilor. Contactul cu aerul în timpul îmbutelierii provoacă oxidarea componentelor sucurilor de fructe, în general a acidului ascorbic. Se recomandă reducerea suprafeţei lichidului în contact cu aerul sau folosirea în locul aerului a dioxidului de carbon la îmbuteliere. De asemenea, trebuie să se evite spaţiul liber în gâtul buteliei. Este important să se aplice răcirea buteliilor imediat după umplere, astfel încât temperatura lor să ajungă la 35oC deoarece prezenţa în continuare a căldurii poate duce la alterări microbiologice şi chimice. În fig. 2,14 prezentată o schemă de îmbuteliere la cald a sucurilor de fructe.

Fig. 2.14.Instalaţie de îmbuteliere la cald a sucurilor de fructe 1.rezervor cu suc de fructe; 2.flotor; 3.pompă; 4.schimbător de căldură (preîncălzirea sucului – răcirea apei); 5.aparat de încălzire a apei prin circulaţia vaporilor în contracurent; 6.maşină de îmbuteliere; 7.maşină de închidere prin capsulare; 8.tunel de răcire; 9,10,11.pompe de apă caldă.

La această instalaţie, răcirea buteliilor are loc în trei trepte progresive (75 oC, 55oC, 35 C) prin stropire cu apă caldă din abundenţă câte 15 minute, în fiecare zonă. Este cunoscut faptul că buteliile din sticlă nu trebuie să fie supuse brusc unor diferenţe de temperatură mai mari de 30-35oC deoarece ele se pot sparge. Apa caldă recuperată serveşte la preîncălzirea sucului de fructe cu ajutorul unui schimbător de căldură în trei compartimente. o

30

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor In cazul sucurilor de fructe de tip juice-fruit, ambalajele pentru consum pot fi confecţionate din diverse materiale şi pot avea diverse forme constructive (cutii din carton, doze, butelii, pungi, etc.). Unele dintre acestea nu sunt sterile pentru umplere la cald sau cu sucuri preparate cu conservanţi chimici, în timp ce altele pot fi umplute la rece în condiţii aseptice. Dintre toate acestea cartonul joacă un rol important pentru ambalarea sucurilor de fructe. Pentru ambalarea în vrac a sucurilor juice-fruit, în condiţiile în care aceste sunt transportate pe distanţe mari şi foarte mari, se utilizează cel mai adesea butoaie de 200 l sau tancuri de transport. In timpul transportului concentratele sunt menţinute refrigerate la –10 … –20oC pentru citrice şi +5 … +10oC pentru mere şi graipfruit. Refrigerarea este scumpă, însă, pentru cea mai mare parte a sucurilor exotice tropicale deoarece nu pot fi concentrate în aceeaşi măsură ca şi citricele. In stare semiconcentrată şi după pasteurizare ele pot fi ambalate aseptic în vrac pe o instalaţie specială. Această instalaţie utilizează saci din material plastic laminaţi special care conţin între 20 – 1000 litri fiecare. Dacă este necesar, sacii se pun în butoaie sau cutii din carton, sunt sterili şi pot fi umpluţi printr-un dispozitiv special brevetat. Echipamentul de umplere este sterilizat cu abur atât înainte de umplere cât şi în timpul acesteia. Sacii se umplu astfel încât să nu existe nici un spaţiu liber în care aerul ar putea înrăutăţi calitatea produsului. Instalaţia este bună chiar şi pentru transportul în ţara de consum pentr ambalaje de aprovizionare – desfacere. Ciclul realizării şi dozării produsului se desfăşoară ca şi în cazul descris anterior. Deosebirea constă în faptul că rezervorul 1, împreună cu capetele de umplere şi ambalajele se rotesc în jurul axei rezervorului. La început, ambalajul 5 pătrunde sub capul de umplere 4, vine în contact cu acesta, după care se ridică împreună în timpul rotirii. Capul de umplere 4 este fixat de vasul etalon 2. În momentul în care gura de umplere a vasului etalon a ajuns mai sus de nivelul lichidului din rezervor, se deschide supapa 3 prin comprimarea arcului 7 de către opritorul 6. Prin deschiderea supapei lichidul curge din vasul etalon în ambalaj, realizându-se operaţia de umplere. După golirea vasului etalon, acesta împreună cu ambalajul coboară, se închide supapa 3 şi se face o nouă dozare. Ambalajul umplut coboară de pe capul de umplere şi pleacă mai departe la operaţia de închidere şi sigilare. Productivitatea acestor instalaţii de dozare este foarte bună şi depinde de numărul capetelor de dozare.

Fig. 2.15. Dozator rotativ cu vase etalon

O variantă a dozării lichidelor cu vase etalon este dozarea cu vas etalon reglabil. Această metodă se foloseşte la dozarea produselor lichide unde îmbutelierea nu cere o productivitate 31

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor ridicată şi unde gama de volume care se dozează este mare şi cu schimbare frecventă. Principiul metodei este foarte simplu şi este prezentat în figura 2.16.

Fig. 2.16.Dozator rotativ cu vase etalon cu volum reglabil 1.rezervor, 2.piston, 3.plunjer, 4.ventil electromagnetic, 5.ambalaj, 6.vas etalon.

Prin coborârea pistonului 2, lichidul din rezervorul 1 este trecut în vasul etalon 6. După umplerea vasului etalon reglabil, pistonul se ridică şi se deschide ventilul electromagnetic 4, şi lichidul va curge gravitaţional în ambalajul 5. După golirea vasului etalon 6, ventilul 4 se închide şi va începe o nouă dozare. Volumul vasului etalon se reglează prin coborârea sau urcarea plunjerului 3, ce va duce la scăderea sau respectiv mărirea volumului dozat. Valoarea volumului se poate determina cu relaţia: V=

 ( D2 x H - d2x h) 4

Unde: V- volumul vasului etalon reglabil; D- diametrul vasului etalon; H- înălţimea vasului etalon, iar d şi h reprezintă diametrul, respectiv, înălţimea reglabilă a vasului etalon. Datorită simplităţii, costului scăzut, a dozării precise şi a abaterilor constante de la valoarea volumului dozat, metoda îşi găseşte aplicabilitate în cadrul producţiei în serii mici, dar cu o frecvenţă mare şi variată a seriilor de fabricaţie. O altă variantă a dozării cu vas etalon reglabil este prezentată în figura 2.17.

32

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor

Fig. 2.17. Dozare cu volum reglabil

În prima fază, lichidul din rezervorul tampon 5 curge liber prin distribuitorul rotativ 4 în vasul etalon reglabil 3 până când se închide contactul electric 2. Prin închiderea contactului se acţionează un motor electric sau un electromagnet care va roti cepul distribuitorului rotativ 4, întrerupând alimentarea cu rezervorul 5 şi făcând legătura cu ambalajul 6. După golirea vasului etalon 3, cepul distribuitorului revine în poziţia iniţială, când va începe o nouă dozare. Reglarea volumului vasului etalon 3 se face prin deplasarea pe verticală în sus sau jos a supapei flotor 1 împreună cu contactele 2. Precizia dozării este bună şi soluţia se recomandă acolo unde nu se cere o productivitate mare a îmbutelierii, dar se îmbuteliază capacităţi diferite în serii mici. 2.5. Maşini şi instalaţii pentru dozarea produselor vâscoase Maşinile de dozat produse vâscoase se utilizează în cadrul liniilor de dozare şi ambalare a produselor sub formă de pastă care au o vâscozitate relativ ridicată (paste de fructe şi legume, gemuri, creme, dulceaţă, unt, margarină, pastă de carne etc.). Tipuri constructive de dozatoare pentru produse vâscoase Dozatorul cu piston orizontal AF-100 (200) este un dozator care lucrează pe principii volumetrice fiind alcătuit dintr-un cilindru de dozare orizontal 3 prevăzut cu piston de aspiraţie şi refulare 4 şi un robinet rotativ (cu două căi) 2, care realizează timpii de funcţionare ai unei pompe volumice cu piston, făcând legătura succesiv între cilindrul de dozare şi recipientul de alimentare 1 (faza de admisie) şi între cilindrul de dozare şi ambalaj (faza de evacuare) prin intermediul conductei de evacuare 5. Dozatorul cu plunjer este tot un dozator cu piston orizontal care deplasează un volum de material în corpul cilindrului de dozare egal ca mărime cu volumul recipientului de evacuare (ambalajului). Aceste dozatoare se utilizează şi la transportul produselor la aparatele de umplere a tuburilor cu paste, brânzeturi topite, pastă de tomate, margarină. 33

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor

Fig. 2.18. Dozatoare cu piston orizontal: 1.recipient de alimentare; 2.robinet rotativ; 3.cilindru de dozare; 4.piston orizontal (plunjer); 5.conductă de evacuare

Dozatorul cu pistoane verticale este un dozator care se utilizează la maşinile de dozare şi umplere rotative cu rezervor de alimentare central şi mai multe capete de umplere (aparate de dozare).

2.6. Dozatoare pentru produse solide Ambalarea produselor cunoaşte, în practică, diverse sisteme şi metode, caracterizate specifice pentru un anumit produs sau pentru o anumită gamă de produse. Astfel, pentru o gam ă variată de produse se utilizeaz ă metode şi sisteme de ambalare prin împachetare, la care ambalajul se decupează pe loc din folie (hârtie, material plastic, material complex) şi înveleşte pe toate feţele produsul sub formă de bucată. În sistemul formare – umplere – închidere se ambalează atât produse solide în stare granulară, cât şi produse lichide, păstoase sau produse solide sub formă de bucăţi, ambalajul final, format, de asemenea, din folie poate fi un ambalaj flexibil sau sub formă de caserole termoformate. Ambalarea prin împachetare este un procedeu foarte răspândit, pentru cea mai mare parte a produselor (alimentare şi nealimentare de larg consum), indiferent de starea fizică şi destinaţia acestora. Astfel, în funcţie de starea fizică a produselor care se ambalează, se disting următoarele situaţii: - ambalarea produselor solide sub formă de bucăţi (ţigări, biscuiţi, dulciuri, etc.); - ambalarea produselor solide în stare granulară şi pulverulentă (zahăr, sare, cafea, cereale, făină, etc.); - ambalarea produselor păstoase (unt, margarină, marmeladă, cosmetice, etc.); După modul cum se realizează închiderea ambalajului, se disting: - împachetare simplă; - împachetare cu lipire (cu adeziv lichid – clei, prin termosudare, combinat). 34

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor Ca materiale de ambalaj pentru împachetare se pot utiliza: hârtia de ambalaj, celofanul, foiţa de staniol, folii şi filme din material plastic, etc. Ambalarea prin împachetare sau învelire (wrapping) constă în înfăşurarea foliei peste produs sau o matriţă care să dea forma produsului, împăturirea capetelor şi lipirea sau sudarea acestora. Împachetarea se poate realiza manual sau mecanic cu ajutorul maşinilor automate de ambalare. Există mai multe variante de realizare a înfăşurării, în funcţie de forma şi dimensiunile produsului dar, principial, ele sunt asemănătoare In fig.2.19. – fig.2.20 sunt prezentate câteva modalităţi şi principii de ambalare a produselor prin împachetare: a. La împachetarea prin pliere progresivă cu un capăt blocat, ambalajul se înfăşoară sub formă de tub în jurul produsului (fig.2.19,a), marginile laterale ale acestuia petrecându-se la partea de jos, după care se pliaz ă partea din spate 1 în lateral, peste produs, ordinea de pliere a marginilor de capăt ale ambalajului (foii) fiind cele din figură. Există diverse variaţii ale acestui principiu în care pliurile executate se suprapun parţial. Cele mai utilizate materiale de ambalaj sunt hârtia, hârtia cerată şi celofanul. Sigilarea pachetului format se face prin termosudare sau cu etichete de capăt peste pliurile suprapuse. Pot fi obţinute diferite tipodimensiuni cu minimum de schimbări de echipament. b. La împachetarea prin plierea capetelor în două părţi (fig.2.19,b), tubul format şi îmbinat prin înfăşurarea foii în jurul produsului se pliază mai întâi pe marginile opuse 1 şi 2, iar apoi pe marginile 3 şi 4 (în sens opus). La produsele subţiri şi plate (sau pe suport plat, tipărit sau netipărit), capetele pliurilor pot fi răsfrânte şi în acelaşi sens, sub ambalaj. Sigilarea se realizează prin termosudare sau lipire cu adeziv sau etichete. Prin această metodă poate fi ambalată toată gama de pachete cu formă pătrată sau dreptunghiulară, echipamentele de lucru putând fi utilizate pentru mai multe tipodimensiuni. Ca material de ambalaj se foloseşte hârtie sau folie transparentă din material plastic. c. În cazul împachetării cu pliu final dedesubt (tip caramea) (fig.2.19,c), tubul format prin înfăşurare este îmbinat prin suprapunerea celor două margini laterale. Ordinea de executare a pliurilor de la capete este cea prezentată în figură. Ultimul pliu (cel de jos, nr.4) este îndoit sub pachet, lăsând suprafaţa de sus a pachetului liberă. La această metodă, produsele sunt uşor de împachetat şi despachetat. Pachetele formate pot rămâne nesigilate sau pot fi sigilate prin termosudare. Maşinile care lucrează pe acest principiu de ambalare pot să împacheteze diverse produse cu mici variaţii în grosime.

35

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor

Fig.2.19. Principii de împachetare a produselor sub formă de bucăţi a.împachetare prin pliere progresivă cu un capăt blocat; b.împachetare prin plierea capetelor în două părţi; c.împachetare cu pliu final dedesubt (tip caramea).

d. La împachetarea cu pliere laterală în matriţă (tip zar) (fig.2.20,a), prin împingerea produsului către foaie şi intrarea împreună în matriţă, foaia se pliază după cele patru feţe laterale. Colţurile pliurilor sunt îndoite apoi pe feţele opuse 1 şi 2, în ordinea din figură (3 şi 4), după care pliurile rezultate sunt îndoite pe muchiile verticale din faţă (ordinea 5 şi 6). Ultimele pliuri sunt îndoite după muchiile orizontale din faţă (7 şi 8). Pot fi împachetate şi produse de formă cilindrică, prima pliere 1 făcându-se în partea superioară. Forma tubului este dată prin îndoirea marginilor 2 şi 3 în jurul produsului, după care închiderea completă se face prin îndoirea pliurilor 4 şi 5. Sigilarea ambalajului se poate face prin termosudare sau prin etichete de capăt, aşa cum este indicat în figură. e. Împachetarea cu pliere în matriţă sub produs (controlată sau modificată) (fig.5.2,b). Ambalajul se îndoaie în form ă de U întors peste produs. Colţul 1 se pliază în jos, urmând apoi părţile opuse 2 şi 3 care se împăturesc şi se suprapun acoperind capetele produsului. După aceasta se pliază marginile 4 şi 5, iar apoi 6 şi 7 cu suprapunere, sub produs. La ambalarea controlată, ambalajul împreună cu produsul se introduc în matriţă pentru a se o realiza îndoirile de la ambele capete ale pachetului realizate la un unghi de 45 . Matriţa de împachetare modificată se utilizează în cazul foliei de plastic pentru că aceasta nu poate fi controlată ca celofanul. Matriţa este similară cu cea de la ambalarea prin împachetare în două 36

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor părţi dar are toate dispozitivele de sudare prin încălzire la partea inferioară creând posibilitatea de vizualizare a produsului pe la partea superioar ă şi prin părţile laterale. Produsele astfel ambalate pot rămâne nesigilate sau se pot sigila prin termosudare.

Fig.2.20. Principii de împachetare a produselor sub formă de bucăţi (continuare) a.împachetare cu pliere laterală în matriţă (tip zar); b.împachetare cu pliere în matriţă sub produs; c.împachetare tip pachet de ţigarete

f. La împachetarea tip pachet de ţigarete (fig.2.20,c), produsul se împinge central pe foaia de ambalaj formând un U orizontal. Se pliază mai întâi capetele r ămase în afară în ordinea 1, 2 şi 3, dup ă care se fac împăturirile 4 şi 5, urmate de 6 şi 7 pe faţa laterală liberă. Există variante la care marginile laterale sunt mai întâi suprapuse şi apoi are loc îndoirea sub form ă de triunghi la ambele capete. La acest procedeu de ambalare, există controlul deplin al foii sau foliei în timpul împachet ării, viteza de lucru a maşinii este relativ mare, iar contorizarea se realizează uşor. Pot fi ambalate astfel, pachete de ţigări, bomboane, zahăr candel, produse farmaceutice, etc., prin unirea mai multor repere la un loc. Pentru ambalare se folosesc: hârtie termosudabilă, hârtie cerată, folie din plastic, celofan, care se pot termosuda sau lipi cu adeziv. Există şi alte sisteme de ambalare prin împachetare, în funcţie de tipul şi forma produsului de ambalat, precum şi în funcţie de construcţia maşinii. Produsele sub formă de past ă (unt, margarină, etc.) pot fi ambalate prin împachetare în matriţă pe maşini cu flux liniar sau de tip carusel (cu mişcare de rotaţie). Procesul de lucru al maşinilor cu flux liniar (fig.2.21) are următoarele operaţii de bază: formarea şi pregătirea ambalajului (A,B,C,D); dozarea (poziţiile (I,II,III,IV); închiderea ambalajului (poziţiile IV,V,VI,VII). Hârtia de ambalaj se derulează de pe bobina 15 prin 37

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor intermediul frânei 14, a rolei 26 şi reazemului 16, fiind acţionată de roţ ile 18 şi 24 până la poziţia D, unde cu ajutorul cuţitelor 19 şi 23 are loc tăierea unor bucăţi de hârtie necesară formării unui pachet. Sub ac ţiunea coordonată a rolelor 23 şi 17 are loc inscripţionarea datelor de pe ambalaj, care se poate face prin tip ărire sau înţepare cu un set de ace. Datorită rolei 20, şi sistemului de pârghii 21-22 folia de ambalaj trece apoi în poziţia IV în vederea formării pachetului. Cantitatea de past ă ce urmeaz ă a fi împachetată ajunge în poziţia IV, parcurgând etapele intermediare I, II, III. Produsul sub formă de pastă, provenit din fluxul tehnologic de fabricaţie, este transportat (periodic sau continuu) în buncărul de alimentare 2 de unde prin rotirea melcului 3 este introdus în camera specială de dozare practicată în placa rotitoare 5. Prin rotirea sa, placa 5 transferă doza de material în poziţia II de unde pistonul 4 o transferă mecanismului 11 (pozi ţia III), materialul ajungând apoi în poziţia IV. De aici, pistonul 12 preia doza de material şi o împinge în camera 6 de formare a pachetului. La cursa de ridicare a pistonului, hârtia de ambalaj 13 este antrenată odată cu doza de material, după care urmează formarea şi închiderea complet ă a pachetului cu ajutorul unui sistem de pârghii cu acţ iune sincronă (poziţia V). In poziţiile VI şi VII pachetul este uşor tasat astfel încât să capete o formă estetică adecvată comercializării.

Fig.2.21. Maşină automată cu flux liniar de împachetare a produselor păstoase

2.7. Ambalarea în sistemul formare – umplere – închidere se poate realiza atât pe instalaţii cu flux vertical cât şi cu flux orizontal, materialul de ambalaj prezentându-se iniţia ca un material flexibil termosudabil (folie de material plastic, material complex, hârtie termosudabilă, etc.). Instalaţiile cu flux vertical se utilizează atât la ambalarea produselor lichide, cât şi a celor solide (granulare sau pulverulente), chiar şi sub formă de bucăţi mici (mai multe în pachet), având în componenţă aparate de dozare corespunzătoare. În fig.2.22 este prezentată schema unei instalaţii de ambalare cu flux vertical de formare – umplere –închidere a lichidelor alimentare.

38

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor

Fig.2.22. Schema unei instalaţii cu flux vertical de formare – umplere – închidere în pungi din materiale flexibile termosudabile 1.rezervor de lichid; 2.indicator de nivel; 3.supapă electrocomandată; 4.conductă de umplere ambalaj; 5.rolă cu folie (film); 6.bandă de frânare; 7.folie din material flexibil termosudabil; 8.piesă formare tub; 9.tub format; 10.cap de sudare longitudinală; 11.capete de sudare transversală; 12.bandă de evacuare ambalaje pline; 13.pungă cu lichid ambalat; 14.benzi antrenare folie

Rezervorul de lichid 1 poate fi prevăzut cu plutitor de nivel şi ventil sau cu două traductoare de nivel (pentru nivelul inferior şi superior). La evacuarea (descărcarea) lichidului din rezervor în pungă, rezervorul este prevăzut cu o supapă (ventil) 3 comandată de capetele de sudare transversală 11. Transformarea foliei 7 din film în tub se realizează cu ajutorul unei piese speciale 8 peste care trece filmul din material plastic. Se pot utiliza materiale plastice de tip PEJD, BOPP, PCV, materiale complexe, folie de aluminiu, cu grosimea de 0,02 – 0,1 mm. Sudarea longitudinală a tubului se realizează cu ajutorul capului de sudare 10 prin termopresare, acesta fiind de tip bară sau de tip role. Antrenarea tubului se poate face fie cu ajutorul unor benzi 14 ce sunt cuplate intermitent (la formarea continuă a ambalajelor), fie chiar de capetele de sudare transversală (la formarea intermitentă) care au în acest caz, pe lângă mişcarea de apropiere şi o mişcare pe verticală de sus în jos. Separarea ambalajelor pline închise de cele care urmează a fi umplute se face cu o lamă tăietoare sau cu fir cald. Mişcările alternative ale capetelor de sudare transversale sau longitudinale sunt realizate pneumatic, hidraulic sau chiar mecanic. Parametrii regimului de lucru al unei astfel de instalaţii sunt: dimensiunile pungii care se formează; volumul de lichid dozat; viteza de antrenare (tragere) a foliei (care depinde de productivitatea impusă a maşinii); timpul şi temperatura de sudare a foliei (care depind de natura foliei, grosimea şi proprietăţile fizico-mecanice ale foliei); viteza (timpul) de apropiere şi depărtare a capetelor de sudare.

39

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor Ambalarea pe maşini de formare – umplere – închidere cu flux orizontal, se utilizează, în special, pentru ambalarea produselor sub formă de bucăţi mai mari şi mai puţin pentru produse granulare sau pulverulente.

Fig.2.23. Maşină de ambalat în ambalaje flexibile BMF 100 1.rolă de film; 2.produsele de ambalat; 3.role de tragere, încălzire şi presare; 4.dispozitiv de tăiere; 5.produsul ambalat; 6.bandă transportoare

În acest caz, cu ajutorul unei piese de formă specială se formează un tub cu secţiune rectangular ă prin împăturirea foliei pe lungime, maşinile cu flux orizontal realizând aceleaşi operaţii ca maşinile cu flux vertical: formarea ambalajului, umplerea cu produs, închiderea longitudinală a ambalajului, închiderea şi separarea transversală a produselor ambalate, numai că tragerea foliei se face într-un plan orizontal. Materialul de ambalare, sub form ă de folie, se derulează de pe o bobină (rolă) aşezată fie deasupra planului de formare – umplere - închidere, fie dedesubt (fig.2.32). Cu ajutorul unei piese de formare se realizează un tub care se închide longitudinal în jurul produsului, urmând ca sudarea longitudinală să aibă loc după ce produsul se află deja în tub. Unitatea de închidere longitudinală este alcătuită din: role de tragere, dispozitiv de încălzire a marginilor foliei şi role de presare în vederea sudării. Alimentarea cu produse a maşinii se poate realiza pe direcţia fluxului de formare şi sudare sau pe o direcţie perpendicular ă pe aceasta, cu ajutorul unui transportor cu raclete. Împingerea produsului în tubul format se efectuează chiar la formarea acestuia, de către racletele transportorului de alimentare sau cu ajutorul unui piston pneumatic. Închiderea transversală a pachetelor (pungilor) se efectuează, de obicei, cu ajutorul a două fălci de sudare cu mişcare de rotaţie, dar poate fi realizată şi cu capete de sudare de tip bară cu mişcare alternativă (du-te – vino) care realizează şi tragerea foliei peste piesa de formare a tubului. Formarea orizontală a pachetelor asigură un bun raport între volumul produsului de ambalat şi mărimea ambalajului, maşinile prezentând o construcţie relativ simplă, iar materialul de ambalaj poate fi atât folie din material plastic, cât şi materiale complexe sau 40

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor hârtie înnobilată termosudabilă. Productivitatea unei maşini poate varia între 40–600 pachete/min, modificarea dimensiunilor ambalajului făcându-se cu uşurinţă.

2.8. Dozatoare gravimetrice. Sisteme de cântărire mecanice de pe liniile de sortat şi ambalat legume - fructe Pregătirea produselor şi materialelor pentru desfacerea pe piaţă sau pentru livrare ca materie primă în alte industrii prelucr ătoare presupune efectuarea unor operaţii de dozare şi ambalare a acestora. Utilizarea metodelor şi tehnologiilor de dozare automată aduce cu sine o cre ştere a eficienţei economice şi are un impact imediat asupra evidenţei materialelor livrate, creşterea cantităţii şi calităţii produselor, dar şi uşurarea şi calitatea ambalării. Dozarea automat ă este un proces prin care se elimină intervenţia factorului uman din operaţ ia propriu – zisă de dozare cât şi simplificarea operaţiilor ulterioare de prelucrare, afişare şi finalizare a rezultatelor obţinute prin dozare. Dispozitivele de dozare automată sunt soluţii tehnice ingenioase ce cuprind domenii, atât din mecanică, cât şi din electronică, şi sunt caracterizate printr-o precizie şi sensibilitate înaltă. Dozarea gravimetrică automată presupune existenţa unor dispozitive speciale, monitorizarea procesului de dozare şi asigurarea unei precizii ridicate dată de domeniul în care funcţionează dozatorul. S-au conceput astfel diverse elemente de cântărire care să poată transforma for ţa de greutate a masei materialului dozat într-un semnal electric proporţional cu masa materialului. Aceste semnale sunt preluate de sistemul de asistare a funcţiilor dozatorului şi, dacă este nevoie sunt afişate, înregistrate şi corectate prin bucla de reacţie inversă a sistemului. Dozatoarele gravimetrice asigură o precizie relativ ridicată (eroare 1-5%), indiferent de gradul de omogenitate al produsului, însă, sunt mai complicate din punct de vedere constructiv decât dozatoarele volumetrice. Dozatoarele gravimetrice pot fi cu funcţionare discontinuă (cântărind porţiile de material livrat) şi cu funcţionare continuă (măsurând debitul masic al fluxului de material livrat). În cadrul procesului de dozare, operaţia principală o constituie cântărirea. Principalele sisteme de cântărire sunt prezentate în fig.3.1. Ele pot fi mecanice, electronice sau mixte. Sistemele mecanice de cântărire sunt mai ieftine şi se utilizează în cazul capacităţilor reduse de lucru, atunci când este nevoie de un singur cântar. Caracteristicile maşinilor de dozat gravimetric (prin cântărire) sunt determinate în principal de tipul şi caracteristicile dispozitivelor de cântărire, care sunt definite de precizia cerută şi de condiţiile de folosire. Putem distinge următoarele tipuri de celule de cântărire: --celule de cântărire pentru măsurători foarte precise, cu timp de reacţie foarte scurt şi cu o precizie peste 10-5 (industria farmaceutică); -celule de cântărire pentru măsurători în industrie sau în comerţ, a căror calibrare este verificată la intervale de 2–3 ani şi care asigură abateri maxime de 10-3 – 10-4.

41

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor

Fig.2.24. Sisteme de cântărire: mecanic (a); electronic (b); combinat (c) 1.buncar (pâlnie); 2.mecanism de suspendare; 3.cantar; 4.doze tensometrice; 5.aparatura de afişare, înregistrare si reglare

Sunt cunoscute diferite metode de convertire a deplasării şi deformaţiei într-o mărime electrică proporţională, cum ar fi: metode capacitive, inductive, rezistive, etc. Alte metode de măsurare a greutăţii se bazează pe influenţele aduse de aceasta asupra unor efecte electrice sau neelectrice, cum sunt cele giroscopice sau electromagnetice. În fig.3.2 sunt prezentate schemele de principiu utilizate la dispozitivele de cântărire obişnuite.

Fig.2.25. Scheme de principiu ale unor dispozitive de cântărire a – dispozitiv de cântărire mecanic (1.platformă mecanică; 2.transmisie şi afişare mecanică); b– dispozitiv de cântărire electromecanic (1.platformă mecanică ; 2.celulă electronică de cântărire; 3.procesator de semnal electronic şi afişare); c – dispozitiv de cântărire electronic (1.celulă electronică de cântarire; 2.generator de câmp magnetic; 3.bobină); d – dispozitiv de cântărire pneumatic sau hidraulic(1.platforma de încărcare pneumatică sau hidraulică; 2.celulă de cântărire, pneumatică sau hidraulică; 3.regulator de presiune; 4.aparat manometric de afişare) G – greutatea măsurată; A – semnal de ieşire afişat (valoarea greutăţii)

Dozatoarele discontinue de tip gravimetric realizează por ţionarea materialelor sau produselor în cantităţi de greutăţi stabilite, numite doze sau porţii. Metodele de baz ă de dozare gravimetrică discontinuă a materialelor în vrac (granulare, pulverulente) sunt prezentate schematizat în fig.2.26. Aceste sisteme funcţionează în flux cu echipamente de alimentare cu material şi echipamente de preluare a materialului dozat în vederea ambalării. Dozatoarele gravimetrice cu funcţionare continuă sunt impuse de procesele tehnologice moderne care necesită elemente de măsură şi control precise. Acestea combină procesul de extragere a materialului şi transferul acestuia într-un alimentator etanş de formă simplă. 42

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor

Fig.2.26. Sisteme de dozare gravimetrică discontinuă a materialelor în vrac a – cu adăugare (introducere) de material (1.buncă r pentru material; 2.celul ă de cântărire; 3.dispozitiv de golirea dozei de material; 4.dispozitiv de deschidere şi închidere a alimentării cu material în vederea dozării); b – cu sustragere de material (1.buncăr pentru material; 2.celulă de cântărire; 3.melc transportor al dozei de material; 4.motor de antrenare al melcului transportor)

Dozatorul gravimetric cu melc (fig.2.27) dozează materialul din buncărul de alimentare prin intermediul unui traductor de greutate montat pe buncăr. Pentru a realiza o dozare uniformă prin asigurarea unei curgeri cu debit cât mai uniform, este necesară evitarea compactării materialului şi formării bolţilor statice la orificiul de evacuare, precum şi asigurarea unei curgeri de mas ă a materialului in interiorul buncărului astfel că acesta trebuie s ă fie prevăzut cu agitator acţionat de un motor electric M1 ce uşurează umplerea melcului cu material. Melcul este acţionat de un motor electric M2 conectat la sistemul de reglare automată a dozării. Turaţia motorului electric M 2 este reglată în funcţie de valoarea dozei de referinţă pentru sistemul de reglare automată.

43

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor Fig.2.27. Schema funcţională a dozatoarelor gravimetrice cu melc (a) şi cu bandă (b)

Pentru fiecare doză se stabileşte astfel un număr de turaţii necesar pentru obţinerea ei. Alimentarea cu material în buncăr este discontinuă şi se realizează la depăşirea unui nivel minim în buncăr, indicat fie de un senzor de nivel electronic sau optic fie estimat pe baza senzorului de cântărire a buncărului. Dozatorul cu funcţionare continuă cu extragere de material (fig.2.28,a) extrage materialul de dozat din buncărul de alimentare 2 cu transportorul cu melc 1, acestea fiind prevăzute cu legături flexibile în zonele de evacuare respectiv de intrare a materialului. Buncărul se află suspendat pe sistemul de cântărire 3. Dispozitivul de reumplere 4 este prevăzut cu o clapetă de închidere 5 care asigură umplerea buncărului 2 până la un nivel maxim de greutate Gmax. Celula de cântărire 6 m ăsoară greutatea buncărului 2 cu un interval de eşantionare de ordinul fracţiunilor de secundă ş i comandă corespunzător elementele de execuţie reprezentate de motoarele electrice ale transportoarelor elicoidale de la baza buncărelor, asigurând dozarea dorită a materialului.

Fig.2.28. Schema unei instalaţii de automatizare a unui dozator continuu cu melc, cu sustragere de material (a) şi a unui dozator cu placă deflectoare (b) A – dispozitiv de dozare; B – dispozitiv de cântărire; C – sistem de control al dozării; D – sistem pentru acţionarea dozatorului. 1.dispozitiv de dozare; 2.buncăr de alimentare; 3.sistem de cântărire; 4.dispozitiv de reumplere a buncărului; 5.organ (clapet ă) de închidere; 6.celulă de cântărire; 7.dispozitiv de calcul (diferenţiere) al semnalului de scădere a greutăţii buncărului; 8.sistem de control al dozatorului; 9.dispozitiv de stabilire a valorii de intrare (referinţă); 10.sistem de reglare a motorului electric; 11.motor electric de antrenare a melcului; 12.traductor pentru măsurarea turaţiilor

44

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor

Când dispozitivul de reumplere 4 este oprit şi se închide supapa 5, dispozitivul de calcul (prin diferenţiere) 7, stabileşte debitul de material. Prin compararea valorii date de sistemul de control al dozatorului 8 cu valoarea stabilită ca referinţă (introdusă de utilizator) prin intermediul interfeţei utilizator 9, sistemul de reglare 10 va regla sistemul de antrenare 11, aşa încât debitul de dozare stabilit să fie menţinut cât mai aproape (cu o eroare acceptabilă) de valoarea impusă la referinţă prin 9. Traductorul de turaţie 12 transmite un semnal sistemului de reglare 10 al motorului electric 11, pentru reglarea turaţiei necesare. La atingerea nivelului minim în buncăr Gmin dozatorul 4 este acţionat cu o turaţie constantă şi se reumple buncărul 2 până la obţinerea nivelului maxim Gmax. După stabilizarea sistemului de cântărire 3 se reîncepe dozarea gravimetrică. În timpul reumplerii se calculează cantitatea totală a debitului de dozare. De regulă, se pot efectua 10–20 reumpleri pe oră, iar timpul de reumplere nu trebuie să depăşească mai mult de 20% din timpul total de dozare. Frecvenţa reumplerilor afectează uşor precizia globală a sistemului. Dozatorul cu bandă (fig.2.27,b) realizează alimentarea cu material discontinuu similar cu alimentarea dozatorului cu melc sau continuu dacă materialul ajunge pe banda de transport direct din buncărul de depozitare. Controlul dozatorului se realizează cu un traductor de greutate poziţionat pe rolele de susţinere a benzii şi un traductor de măsurare a vitezei de transport a benzii. Valoarea greutăţii G este transmisă de către senzorul de cântărire şi indicată conform cu debitul de material dorit, iar sistemul va transmite o turaţie conformă motorului electric M pentru antrenarea benzii. Dozatorul cu placă deflectoare (fig.2.28,b) alimentează materialul cu ajutorul unui melc transportor şi direcţionează curgerea materialului pe o placă de deviere pe care este montat un traductor de greutate. Acesta sesizează greutatea fluxului de material deviat de placa deflectoare, iar sistemul de control reglează valorile în funcţie de semnalul primit, mărind sau micşorând viteza melcului. Dozatorul rotativ cu evacuare centrifugală (fig.2.29,a), func ţionează similar cu dozatorul cu placă deflectoare alimentarea materialului realizându-se prin intermediul unei ecluze acţionată de un motor electric cu turaţie reglabilă în funcţie de greutatea dorită care este măsurată cu traductorul de greutate montat pe o tijă care susţine prin intermediul unui rulment rotorul centrifugal de evacuare a materialului

45

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor Fig.2.29. Schema funcţională a dozatorului cu evacuare centrifugală (a) şi a unei instalaţii de însăcuire cu doze tensometrice (b)

Dozarea automată masică realizează dozarea şi pentru materiale deosebit de corozive cu diferite caracteristici reologice, asigurând o precizie bună chiar şi pentru debite mici de câteva grame până la 30 kg/h şi având o durată mare de funcţionare bună. Instalaţia de însăcuire prezentată în fig.2.29,b se poate utiliza in orice domeniu unde este necesară însăcuirea în saci de 25...70 kg, a materialelor granulare sau pulverulente. Echipamentul are unitate centrală cu microprocesor. Cântărirea se realizează pe 3 celule de sarcină. Se poate lucra în regim local sau la distanţă. In cazul întreruperilor accidentale ale tensiunii de alimentare, datele se salveaz ă şi se memorează. Acţionarea este pneumatică. Dozarea se realizează în pâlnia de cântărire prin intermediul unui şnec cu viteza reglabilă şi a unei clapete. La cerere, echipamentul mecanic se poate construi din inox alimentar. Se utilizează în domenii, cum ar fi: industria chimică; industria alimentară; industria materialelor de construcţii, industria cimentului, etc. Cântarul pentru lădiţe face parte din categoria sistemelor de cântărire şi este utilizat pe liniile tehnologice de sortare şi ambalare a legumelor şi fructelor în stare proaspătă. Schema funcţională a acestui dozator este prezentată în fig.2.30. Principiul de funcţionare este următorul: operatorii de pe linia tehnologică de ambalare în lădiţe, aşează o lădiţă pe placa orizontală a cântarului şi încep umplerea acesteia cu fructe sau legume (bucată cu bucată). La începutul umplerii, pârghia 8 a contactului electric menţine becul 9 (de culoare verde) aprins datorită tensiunii din arcul 5 care păstrează şi contactul pârghiei inferioare a paralelogramului deformabil cu opritorul superior 4. La umplerea definitivă a lădiţei (cu o abatere de câteva grame constituind, de fapt, greutatea minimă a unui fruct), tensiunea resortului 5 (reglată pentru greutatea maximă a unei lădiţe prin mecanismul şurub-piuliţă 6) este depăşită şi mecanismul paralelogram 3 se deformează făcând ca pârghia de comandă 7 să apese asupra pârghiei contactului electric 8, stingând becul 9 de culoare verde şi închizând circuitul becului 10 (de culoare roşie) care se va aprinde. Pentru păstrarea paralelogramului deformabil în limitele greutăţ ii unei lădiţe pline şi pentru a micşora solicitarea resortului 5, pe suportul cântarului este prevăzut opritorul inferior 4’.

Fig.2.30. Schema constructivă şi funcţională a cântarului pentru lădiţe 1.suport vertical; 2.placă de aşezare a lădiţei; 3.paralelogram deformabil; 4,4’.opritoare; 5.resort de reglare a greutăţii lădiţei; 6.mecanism şurub-piuliţă de reglare; 7.pârghie de comandă; 8.contact electric; 9,10.becuri de culori diferite pentru sesizarea umplerii lădiţei.

46

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor Pe liniile tehnologice de sortare şi ambalare a fructelor şi legumelor se utilizează sisteme de cântărire – dozare din cele mai diverse, atât din punct de vedere constructiv cât şi din punct de vedere funcţional. Vătămările mecanice ale fructelor şi legumelor în timpul sortării pe maşini care au în componenţă sisteme de sortare dup ă masa individuală a fructelor şi legumelor sunt mult mai reduse comparativ cu cele de pe maşinile de sortare după dimensiuni. Sortarea după masa individuală se efectuează pe maşini speciale care au o mare diversitate constructivă, dar a căror parte principală o reprezintă sistemul de cântărire care realizează separarea produselor pe principiul cântăririi individuale a acestora. Sistemul de sortare cu cântar mobil de tip MOBA de fabricaţie olandeză, care se foloseşte pentru sortarea castraveţilor de seră, este prezentat schematic în fig.2.31.

Fig.2.31. Schema constructivă şi funcţională a sistemului de sortare cu cântar mobil de tip MOBA 1.suport; 2.mecanism de tip paralelogram deformabil; 3.cupă suport pentru fructe sau legume; 4.contragreutate; 4’.limitator de poziţie a contragreutăţ ii; 5.mecanism de zăvorâre; 5’.tijă de comandă; 6.arc elicoidal; 7.contragreutăţile cupei; 8.suport fix; 9.opritor de comandă a descărcării cupei; 10,11.căi de rulare; 12.lanţ; 13.role de sprijin; 14.amortizor hidraulic

Sortarea fructelor şi legumelor după masa individuală a acestora se realizează pe principiul cântăririi individuale a fiecărui element din mulţimea considerată şi descărcarea sistemului de cântărire care este ataşat unui sistem de transport, în zonele corespunzătoare fracţiilor considerate, de unde aceste fracţii se colectează în vederea ambalării. Sistemul de cântărire MOBA este alcătuit dintr-un mecanism paralelogram deformabil 2, pe care se montează articulat cupa 3 pentru aşezarea legumei sau fructului, mecanismul de zăvorâre 5 al descărcării cupei, arcul elicoidal 6 de revenire în poziţia inţială a tijei de comandă, contragreutatea 4 a mecanismului de cântărire, suportul fix 8 al opritorului 9 de comandă a descărcării cupei, atunci când masa din cup ă corespunde fracţiei respective, amortizorul hidraulic 14 al oscilaţ iilor sistemului de alimentare a produselor şi un limitator de poziţie 4’ a contragreutăţii 4. 47

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor

Aceste componente se află montate pe un suport 1 prin care se fixează elementul de cântărire pe sistemul de transport al maşinii format din lanţul 12, rolele de sprijin 13 şi căile de rulare 10 şi 11. Parametrii funcţionali principali ai sistemului de cântărire sunt: înălţimea H1 de montare a opritorilor, grosimea h a opritorilor, timpul de amortizare, timpul de cântărire, viteza de deplasare a elementelor de cântărire în timpul lucrului maşinii, sensibilitatea de cântărire şi precizia de cântărire. Înălţimea H1 a opritorilor corespunde limitei inferioare a masei fracţiei respective, iar grosimea h a opritorilor corespunde domeniului de variaţie m a masei produselor fracţiei. Timpul de cântărire tc este durata din momentul aliment ării cupei cu produsul de cântărit, până în momentul stabilizării poziţiei tijei 5’ de comandă a descărcării cupei. Sensibilitatea şi precizia de cântărire se pot determina experimental, folosind o trusă de greutăţi cu greutăţi cunoscute. Dozatoarele gravimetrice cu sistem de cântărire mecanic (fig.2.32) se compun, în general, dintr-un recipient suspendat pe cuţite de cântar şi pârghii, care se poate echilibra cu ajutorul unui sistem de comparaţie (cu braţ variabil sau cu unghi variabil).

Fig.2.32. Sisteme de cântărire mecanice, cu braţ variabil (a) şi cu unghi variabil (b)

Notaţiile utilizate în fig.2.32 reprezintă:

– greutatea recipientului de material;

– greutatea sistemului de comparare; G – greutatea materialului din recipient;

,

,

,

– lungimea de calcul a pârghiilor sistemului de suspendare, respective de comparare. Urmărind figura, se poate scrie că momentul de comparare

este egal cu: (2.1)

de unde rezultă că forţa F aplicată sistemului este: (2.2) 48

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor Conform aceleiaşi scheme, momentul indicat de sistemul de comparare Mi poate fi calculat cu relaţia: (2.3)

Forţa F preluată de sistemul de cântărire, este egală, în acest caz ,cu: (2.4) Egalând expresiile forţei F, din cele două relaţii, rezultă la echilibru, greutatea materialului care trebuie dozat: (2.5)

de unde se obţine că:

deoarece L1, L2, L3 = constant, deci, pentru diverse greutăţi

ale materialului din buncăr se obţin (se citesc) lungimi diferite ale braţului greutăţii sistemului de comparare

.

Pentru sistemul de comparaţie cu unghi variabil, momentul indicat este egal cu: (2.6) de unde rezultă greutatea materialului G care trebuie dozată: (2.7)

În acest caz, greutatea materialului din buncăr este dată de valoarea unghiului α pe care-l face braţul sistemului de comparare cu orizontala. Acest braţ este legat rigid cu axul de rotaţie al sistemului care se roteşte diferit în funcţie de greutatea materialului din buncăr: G = f(α). Majoritatea dozatoarelor cu sisteme de cântărire mecanice au astăzi sistem de comparaţie cu unghi variabil, prevăzut cu sisteme de amplificare a unghiului α, care poate fi citit în gradaţii proporţionale pe un cadran circular, direct în unităţi de masă. În fig.2.33 este prezentat schematic dozatorul model Independenţa - Sibiu, prevăzut cu sistem de comparare cu unghi variabil. Dozatorul este format dintr-un recipient de dozare 1, alimentat pe la partea superioară cu ajutorul unui transportor elicoidal 10, care este pus în func ţiune la comanda operatorului, dar 49

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor se opreşte automat atunci când sistemul de comparaţie este echilibrat de greutatea materialului din recipient. În momentul evacuării materialului prin deschiderea clapetei 7, de la partea de jos a recipientului, la partea superioară a acestuia se formează o depresiune, care antreneaz ă prin conducta de legătură 8, aerul din secţiunea inelară 9, formată prin dublarea tubului de evacuare. Prin aceasta se împiedică prăfuirea mediului înconjur ător. Pentru dozarea alternativă a două cantităţi de materiale diferite, aparatul se dotează cu două traductoare de poziţie şi două butoane de comand ă. O golire sigură a recipientului se asigură atunci când aparatul este dotat cu un sistem de vibrare a tremiei de evacuare. Dozatorul se utilizează, în principal, pentru dozarea cantităţii de făină pe fluxurile tehnologice de panificaţie.

Fig.2.33. Schema constructivă a dozatorului Independenţa - Sibiu 1.recipient de dozare; 2.tub flexibil de legătură (ciorap); 3,4.pârghiile sistemului de dozare; 5.cuplaj de legătură; 6.sistem de comparaţie; 7.clapeta de evacuare;8.conducta de legătură; 9.secţiune inelară; 10.extractor de celulă; 11.puncte de sprijin ale recipientului

50

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor

Capitolul III. STAND PENTRU DETERMINAREA TIMPULUI DE CURGERE A LICHIDELOR

Lucrarea de laborator presupunea urmatoarele scheme de standurii.

51

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor Fig.3.1 Schema standului de laborator cu cap de umplere la nivel constant 1. cadru de susţinere, 2. rezervor de lichid, 3. ventilul de umplere la nivel constant, 4. pârghia de comandă a umplerii, 5. pârghie, 6. pârghie, 7. camă, 8. taler, 9. bara împingător, 10. ghidaje, 11. palpator, 12. ţeavă de umplere

Standul este alcătuit dintr-un cadru de susţinere (1) pe care se află amplasat un rezervor de lichid (2) prevăzut cu ventilul de umplere la nivel constant (3) care este piesa mobilă principală care asigură pătrunderea lichidului în butelie. Pârghia de comandă a umplerii (4) este acţionată cu manual prin pârghia (5). La acţionarea manuală a pârghiei, aceasta se roteşte faţă de articulaţia (6), iar prin intermediul camei (7), aflată la capătul pârghiei, se comandă mişcarea de translaţie a talerului (8), care este încastrat în bara împingător (9) şi susţinut centrat pe ventilul de umplere prin intermediul ghidajelor (10). Tija împingător a talerului este prevăzută în zona de contact a acesteia cu cama de comandă, cu un palpator (11), care permite mişcarea de rotaţie în jurul propriei axe centrale (paralelă cu baza standului), ajutând astfel la transmiterea uşoară a mişcării de la camă la tijă. La angajarea mişcării în sensul umplerii recipientului, butelia aşezată cu baza pe taler, se mişcă în sus spre ventilul de umplere fiind centrată pe acesta prin intermediului unui inel de centrare. Prin împingere se realizează etanşarea gurii buteliei pe un element din cauciuc, se deschide supapa din vârful conductei de golire şi se iniţiază scurgerea lichidului din rezervor în butelie. După trecerea unui anumit interval de timp, în care lichidul se scurge din rezervor prin ţeava de umplere (12) către ventil, se obţine umplerea buteliei. După umplere, pârghia acţionată prin mânerul (5) este readusă la poziţia iniţială, iar datorită mişcării descendente a buteliei, ventilul se închide sub influenţa resortului de revenire şi alimentarea cu lichid încetează. În acest moment, operaţia de dozare –umplere se consideră încheiată. Pentru maşinile de dozare-umplere cu lichid, în exploatare se urmăresc, în general, următoarele caracteristic tehnice: capacitatea de lucru (recipiente/h); numărul capetelor de umplere; tipul procesului de dozare (la nivel constant sau la volum constant); capacitatea buteliilor (l); presiunea nominală în rezervorul (tancul de lichid) de alimentare (N/m2); puterea motorului electric de acţionare (kW); masa (kg) şi dimensiunile de gabarit ale maşinii. În fig.3.2 este prezentată schema funcţională a sistemului hidraulic cu două recipiente utilizat în cadrul lucrării de laborator.

52

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor

Fig.3.2 Schema funcţională a sistemului hidraulic pentru dozarea lichidelor

Acesta este format dintr-un rezervor cu diametrul . În rezervor intră debitul presiunea de alimentare este

prin robinetul

, montat pe conducta de intrare în care

. Presiunea hidrostatică la fundul rezervorului

. Din rezervor prin robinetul presiunea este

în care se găseşte apă la nivelul

, iese un debit

printr-o conductă în care

.

Debitul de ieşire

din robinetul

în care se găseşte apă la nivelul

este intrarea

în rezervorul cu diametrul

. În rezervor intră debitul

pe conducta de intrare în care presiunea de alimentare este fundul rezervorului

prin robinetul

, montat

. Presiunea hidrostatică la

. Ieşirea din rezervorul cu diametrul

este

, prin

intermediul robinetului . Lângă rezervoare se află indicatoarele de nivel de lichid, prevăzute cu riglă gradată pentru citirea acestuia. Robinetele reprezintă rezistenţe hidraulice şi pot fi înlocuite cu duze de evacuare calibrate, de lungimi diferite. Asigurarea unui debit impus , stabil, la ieşirea din robinetul din rezervorul inferior, în care se află un nivel de lichid

, se realizează prin utilizarea unui rezervor

tampon superior în care există un anumit nivel de lichid 53

cu rolul de a compensa pentru o

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor variaţie dată a debitului de intrare în rezervorul superior. Echiparea standului se poate face şi cu duze calibrate sau conducte, montate pe fundul rezervoarelor care pot avea diverse orificii de evacuare, precum şi diverse lungimi, acestea înlocuind rezistenţa hidraulică corespunzătoare robinetelor înlocuite, şi/sau . Robinetul are rolul de pornire sau întrerupere a alimentării cu lichid. Pentru realizarea modelului sistemului hidraulic, se consideră pe rând fiecare rezervor în parte. Variabilele primare pentru sistemele hidraulice sunt: presiunea, masa şi debitul masic. Pentru orice vas care conţine o anumită masă de fluid M, rata de modificare a masei trebuie să fie egală cu rata totală de admisie a masei , din care se scade rata de evacuare a masei . În descrierea stării de echilibru dinamic al sistemului se utilizează bilanţul de mase. (3.1) Masa fluidului este calculată în funcţie de densitate cu relaţia , unde ρ este densitatea lichidului, iar V – volumul ocupat de lichid în vas. Pentru un fluid incompresibil densitatea ρ este constantă, astfel că: (3.2) Pentru un vas cu suprafaţa S, masa M de lichid se obţine cu relaţia: (3.3) Dacă vom considera o curgere laminară a lichidului, putem exprima debitul masic de ieşire,

., care este dependent de presiunea hidrostatică de la fundul vasului astfel:

(3.4) în care R este rezistenţa la curgere a lichidului. Dacă se cunoaşte debitul masic de intrare Qi (ca funcţie de timp) şi se doreşte estimarea comportării sistemului în funcţie de înălţimea H a lichidului, se poate scrie:

(3.5)

rezultă

Se introduce astfel debitul volumic de intrare 54

(3.6)

.

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor Dacă se consideră că temperatura şi densitatea lichidului sunt constante, bilanţul de mase se transformă în bilanţ de volume. Variaţia volumului de lichid din rezervor intrare

şi cel de ieşire

reprezintă diferenţa dintre debitul de

. Ecuaţia diferenţială pentru bilanţul de volume este:

(3.7) din care se explicitează nivelul H al lichidului:

]

unde: S este aria secţiunii rezervorului cilindric –

;

rezervor –

;

– debitul de intrare în

–debitul de ieşire din rezervor ;

– coeficienţi de rezistenţă ai robinetelor

şi

(3.8)

şi

.

Aceşti coeficienţi pot fi calculaţi cu relaţiile:

(3.9)

(3.10)

unde :

şi

sunt coeficienţii de debit ai robinetelor

Presiunea hidrostatică la fundul rezervorului

şi

.

se poate calcula cu relaţia: [bar]

55

(3.11)

Proiectarea unui stand pentru studiul dozării lichidelor

Fig.3.3 Schema standului 1.bazin 2. bazin 3.bazin 4.furtun 5. cadru

56