Vàlvula magnètica de nau espacial que s’utilitza per omplir begudes

Els carrusels moderns d’ompliment de begudes ja són miracles d’automatització, normalment capaços d’omplir centenars d’ampolles, llaunes o cartrons per minut. Però aquests sistemes complexos estan optimitzats per a lots de producció grans i individuals. Mentrestant, el mercat avança.

“Visiteu qualsevol supermercat avui i veureu una gran varietat de begudes diferents, des de begudes energètiques fins a aigües aromatitzades”, explica Wolfgang Teichmann, director general de Tecnologia KTW.

“Però els sistemes d’ompliment tradicionals no són capaços de mantenir-se de forma eficient amb aquesta cartera de productes ampliada. Canviar entre omplir diferents productes requereix un temps d’inactivitat prolongat perquè les canonades s’assequin i es netegin, perquè els fabricants no volen que els restes de sabors contaminin el següent lot.

“En canvi, el nostre objectiu ha estat crear una solució on es poguessin utilitzar menys vàlvules de dosificació més ràpides per lliurar els sabors com a concentrat al final del procés d’ompliment, fent els sistemes més flexibles i eficients energèticament i reduint significativament el temps i recursos perduts durant la neteja “.

L’objectiu era dissenyar una solució més eficient i sostenible. Per fer-ho possible, KTW ha fet ús de la tecnologia espacial: una vàlvula de precisió de reacció ràpida que, inusualment, només té una part mòbil: una bola que es troba en un “seient de la vàlvula”, mantenint la vàlvula tancada fins que es mou amb un camp magnètic a obriu-lo en un mil·lèsim de segon o mil·lisegon.

Basat en la seva tecnologia ‘SmartValve’, el sistema de dosificació de precisió d’alta velocitat de KTW pot proporcionar dosis increïblement precises d’entre 0,1 i 3,0 ml, que normalment s’utilitzen per afegir sabor a un “líquid base” precomplert com l’aigua i dissenyat especialment per minimitzar les esquitxades malgastadores. . La tecnologia de vàlvules és a més la tecnologia base per a diverses solucions industrials, fabricades per KTW, per augmentar l’eficiència i reduir les emissions, pesticides o residus.

De fet, la vàlvula magnètica va ser dissenyada originalment amb aquest propòsit per l’enginyer espacial Dietmar Neuhaus del Centre Aeroespacial Alemany, DLR. El seu objectiu era aconseguir una maniobrabilitat de precisió dels satèl·lits mitjançant “propulsors de gas fred”, on s’alliberen petites quantitats de gas per guanyar moviment, com deixar anar un globus. La idea es va proposar inicialment per al Rosetta de naus espacials Philae lander, tot i que al final es va seleccionar un mètode alternatiu.

“Aquest disseny de vàlvules té una sèrie d’avantatges respecte als dissenys tradicionals, inclosos els que tenen molles”, explica Dietmar Neuhaus. “Amb només una part mòbil, té un cicle de vida molt llarg. La seva funció de commutació directa significa que reacciona extremadament ràpidament al senyal entrant i és molt precisa en la dosi que proporciona “.

Amb l’ajut de EurA, un dels corredors de tecnologia de l’ESA a Alemanya, KTW va desenvolupar la idea d’utilitzar i desenvolupar més la tecnologia de vàlvules. Posteriorment es va donar suport al seu desenvolupament mitjançant un Projecte de demostració de transferència de tecnologia de l’ESA.

Wolfgang Teichmann afegeix: “En un sistema de dosificació típic de begudes, normalment tindríeu un carrusel amb moltes vàlvules (sovint més de cent) per omplir els envasos amb el líquid final, mentre que amb la nostra solució només necessiteu una a tres vàlvules que proporcionin microdoses. del concentrat al final de la línia. La velocitat i la precisió són vitals; podem omplir fins a 120.000 llaunes per hora.

“La longevitat també és important en la indústria del farciment. Normalment, les vàlvules tenen una vida útil curta, mentre que les nostres vàlvules, amb només una part mòbil, han demostrat que duren més de 10.000 milions de dosis i requereixen menys manteniment. I quan se’n necessita alguna, la solució és ràpida i senzilla, trigant minuts en lloc de les setmanes necessàries per a una reparació estàndard del sistema. Simplement es tracta d’intercanviar la bola i el seient de la vàlvula ”.

El sistema de dosificació de precisió d’alta velocitat de KTW es pot integrar dins d’un sistema de producció existent o implementar-lo de forma autònoma.

“Com a empresa, estem motivats per augmentar l’eficiència, reduir els residus i augmentar la sostenibilitat, seguint el nostre eslògan ‘SpaceTech 4 Planet Earth”, assenyala Wolfgang Teichmann. “Així, per exemple, el nostre sistema d’estalvi de flux d’aire permet als usuaris estalviar fins a un 90% del seu ús d’aire comprimit: la indústria alemanya gasta 4.500 milions en utilitzar aire comprimit anualment, que costa vuit a deu vegades més que les fonts d’energia convencionals.

“Donant-se una idea de com funciona a la pràctica, un client pot utilitzar aire comprimit per assecar una etiqueta Tetrapak abans d’afegir la data d’ompliment. Normalment, aquest aire comprimit es deixa bufant contínuament, però el nostre sistema només obre la vàlvula per alliberar aire quan un sensor de visió mostra que hi ha una etiqueta, durant només 30 mil·lisegons a la vegada. En passar cinc Tetrapaks per segon la sortida de l’estació, estalviarà un 85% d’aire comprimit. I a mesura que pulsem en temps real, aquest bufat augmenta l’efecte d’assecat “.

Oficina de Patents i Transferència de Tecnologia de l’ESA

Les noves tecnologies, sistemes i coneixements que fan possibles missions espacials sovint tenen un potencial molt més ampli a l’esfera terrestre. És tasca de l’ESA Oficina de Patents i Transferència de Tecnologia explorar aquest potencial identificant i desenvolupant noves oportunitats de negoci per als proveïdors de tecnologies i sistemes espacials.