masini de ambalat sub vid

Sistemededozareiambalare

117

5.4.Mainideambalatsubvidnpungidinmaterialplastictermosudabil5.4.1.Procesuldelucruiparametriiprincipali

Pstrarea produselor alimentare o perioad mai mare de timp presupuneeliminarea tuturor factorilor care conduc la deprecierea calitii acestora, n special, amucegaiurilorimicrobilor. Dezvoltareamucegaiurilor,microbilorimicroorganismelor seproduce, deobicei,n prezena oxigenului din aer. De aceea, productorii i comercianii de produsealimentare sau de natur farmaceutic practic, astzi, ambalarea acestora sub vid, npungidinmaterialplastictermosudabil,meninndu-seastfelcalitateaproduseloruntimpmai ndelungat n condiiile n care se mai asigur i alte cerine legate, n general, detemperatur,lumin,umiditate.

Mainile de ambalat sub vid au o construcie simpl, cu fiabilitate ridicat, fiindalctuitedintr-ocarcasmetalicdinoelinoxidabil,ninteriorulcreiaseaflopompdevid i circuitul pneumatic aferent acesteia, n vederea realizrii vacuumului necesar ncameradevidare(vacuumare). Schema constructiv i prile componente ale unei maini de ambalat sub vidaratcanfig.5.15,[31].

Fig.5.15.Schemaconstructivamainiideambalatsubvid,[31]1.carcasmetalic;2.incintdevidare;3.capac;4.vizordinmaterialplastic;5.pungcuprodus;

6.capetedesigilare;7.panouelectric;8.membranelastic;9.transformator;10.releudeputere;11.electro-pompdevacuum;

12.comutatormagnetic;13.balamacuresort.

Instalaia electric a mainii permite reglarea corespunztoare a parametrilorregimului de lucru i memorarea acestora n cadrul mai multor programe, pentru a fiutilizai la nevoie, n funcie de proprietile fizico-mecanice i chimice ale produselorambalate.Astfelpotfireglate:presiuneainterioarfinaldincameradevidare,nlimitele0-999mbari;timpuldeevacuare(deintroducereaaeruluincameradevacuumaredupcepungaafostsudat)itimpuldesudare(sigilare)apungii.

Sistemeimainispecificedeambalareaproduselor

118

Funcionarea mainii este la fel de simpl ca i construcia acesteia i poate fiurmritpeschemadinfig.5.16,[31].

Fig.5.16.Schemafuncionalamainiideambalatsubvid,[31]1.incintdevidare;2.orificiudeaspiraie;3.rezistendesigilare;4.membranelastic;5.conduct

devacuum;6.distribuitoracionarecapdesudare;7.drosel;8.distribuitorcomandvacuumare;9.filtru;10.distribuitorcomanddeschiderecapac;11.circuitpneumatic;12.pompadevid

Duppornireamainiiincrcareaunuiadinprogrameledevacuumarememorate,punga cu material poate fi introdus n interiorul camerei de lucru n vederea vidrii isigilrii. Prin meninerea apsat a capacului circa 2-3 secunde, acesta rmne nchisdatorit depresiunii din interior. Etanarea capacului i, deci, a camerei de vidare serealizeazprintr-ogarniturtubulardincauciucsiliconic. Dupatingereapresiuniifinaleh,ninteriorulcamereidevidare,respectivnpung,sesizatprintraductoruldepresiuneTp(fig.5.16),bloculdecontrolcomanddistribuitorulpneumaticD3pentrusigilareapungii.Prinacionareaacestuidistribuitor,aerulatmosfericajunge n partea inferioar a membranei elastice 4 a capului de sudare inferior. Subaciunea diferenei de presiune ntre cele dou fee ale membranei (vacuum n parteasuperioar i presiune atmosferic n partea inferioar), centrul rigid al acesteiadeplaseaznsuscapuldesudare,presndmarginilepungiipecapuldesudaresuperior(careeste fix). nacestmoment rezistenaelectricRs acapuluidesudare inferioresteconectat la circuitul electric pe perioada de timp ct a fost programat i cele doumarginialepungiivorfisudate. Punerea n funciune a rezistenei de sigilare este condiionat, prin program, derealizarea vacuumului n interiorul incintei de vidare i apropierea prin apsare a celordoucapetedesudare(careprindntreelemarginilepungii). Dup terminareaperioadeidesigilaresedeconecteazrezistenadesigilareRsiapoise nceteazcomandadistribuitoruluiD3pentrusigilareapungii,crendu-sedinnouvacuumsubmembranaelastic4carerevinelapoziiainiialsubaciuneaunuiresort. Imediatcemarginile pungiiau fostsigilate, circuitul pneumatic estemodificatprinblocul de control al instalaiei care comand distribuitorul D4 i n camera de vidareptrundeaerlapresiuneatmosfericcareducelaridicareaautomatacapaculuiprintr-un

Sistemededozareiambalare

119

mecanismcu resortelicoidal.Ptrundereaaerului n incintadevacuumareare loc ntr-operioad de timp (timp de evacuare) mai mare sau mai mic, n funcie de reglajulrezisteneipneumatice(drosel)7,princaresecomandpneumaticdistribuitorulD2. Mainile de ambalat sub vid permit chiar i ambalarea de lichide calde (supe,sosuri) la temperaturi ntre 40 80oC, n acest caz presiunea final (de vacuumare)reglndu-se la valori mai mari (65-200 mbari), n timp ce la produsele solide presiuneafinalestemaimic(5mbarilacarne). Capuldesudareinferior(careestemobil)poatefialctuitdindoufiredenichelinamplasate pe un suport din teflon sau stearit. Distana dintre cele dou fire trebuie spermit detaareasurplusuluidematerialalpungii frca npungs ptrundaer. nacestsens,poatefifcutdifereniereailatrecereacurentuluielectricprinceledoufire. n tabelul 5.1 sunt prezentate unele caracteristici tehnice principale ale ctorvamainideambalatsubvid,[31,32].

Tabelul5.1Caracteristiciletehniceprincipalealeunormainideambalatsubvid

KOMET MULTIVAC VC999Caracteristicamasinii SD220 SD620 X200 S500 C100 A300/16A300/51A300/64 K1 06 07P 09Dimensiunilecamereidevacuumare(mm)

480x635x180

820x820x240

415x505x160

830x540x180

330x310x120

490x380x150

450x430x160

450x485x160

988x450x180

310x360x150

950x450x180

450x515x180

Lungimeadesigilare(mm)

2x465(4x465)

2x750(4x750) 410

1x415+1x750 320 480 2x440 2x440

2x650+1x950 355

2x4501x950 430

Dimensiunilepungii(mm) 450x600730x800400x500450x800 - - - - H=280 - - -Timpdevidarepnla2mbari - - - - - - - - 8-16 18 18 18Debitulpompeidevacuum(m3/h) 63/100 100 21 63/100 10 21 63 63/100

220/2x220 20 220 40

Depresiuneamaxima - - - - - - - - 2mbar 1mbar 1mbar 1mbar

Alimentareelectric(V)

230/38050Hz

230/38050Hz

230/38050Hz

230/38050Hz

22050Hz

22050Hz

3x38050Hz

3x38050Hz

3x38050Hz

22050Hz

3x38050Hz

3x38050Hz

Putereainstalata(kW) 1,5/2,2 5,5 0,75 1,5/2,2 0,55 0,75 1,6 1,6/- 10/11,5 1,9 9 2,5Dimensiunidegabarit(mm)

1035x750x

x1080

1770x1000x1100

450x610x470

650x900x1050

400x510x365

560x525x365

680x585x1320 -

1440x810x

x1690620x400

x5751240x780x

x1100

660x600x600

Masa(kg) 190 280 60 165 - - - - 750/1000 75/100 610 115/145

Pentruambalareasubvidseutilizeazpungidinmaterialplastictransparent(imaipuinopac)cugrosimidincelemaidiferite, nscelemaiuzualesunt n limitele0,0700,2mm.MaterialulplasticutilizatlaconfecionareaacestorpungipoatefiPE,PP,PA,PS,PET, n strat simplu sau multistrat, cu absorbie mic de umiditatei gazei rezistencorespunztoarelaaciuneaagenilorchimici.Temperaturadesudareaacestormaterialepoateajungepnla200oC,sauchiarmaimult,nfunciedegrosimeapungii.Timpuldesudare depinde de proprietile fizico-mecanice ale materialului pungii i grosimeaacestuiaisedetermindecelemaimulteoriexperimental(1-3secunde). Astfel,pot fiutilizatepungidinOPALEN75E,PAO/PE,PETM/PEsauPETXL/PE,alctuite din dou straturi: unul subire din poliamid, poliamid orientat sau poliestermetalizat(12-15m)iunuldinpolietilen(60-70m),cumasaspecific72-87g/m2,careprezinturmtoarelepermeabiliti:3-50cm3/m2n24orela23oCoxigen;1-15cm3/m2n24hla23oCazot;1,5-2,6g/m2n24hla23oCvaporideapi12-200cm3/m2n24hla23oCacidcarbonic.

Sistemeimainispecificedeambalareaproduselor

120

2

5

43

1

Acestematerialeprezintoelongaiede30300%pedirecielongitudinali40400%pediagonaliauotemperaturdesigilarentre110-160oC.

5.4.2.Elementedecalcullapompadeviddinalctuireamainilordeambalare

Debitul pompei de vid cu palete radiale. Pompa de vid de la instalaiile deambalareestedestinatextrageriiaeruluidincamereledevidareapungilordinmaterialplasticidinpungi,precumidinrecipientelei rezervoarelede lichidale instalaiilordembutelierealichidelor.

Totodat,seutilizeazilatermoformareaambalajelordetipcasoletedinmaterialplastic,ncadrulinstalaiilorcomplexededozareiambalare. Celemaiutilizatepompedevacuumsuntcelecupalete,radialesautangeniale,nfunciedepresiuneasaudepresiuneacesedoretea fiobinut.Celecupalete radialepotlucralapresiuni(depresiuni)delucrumaimari(fig.5.17). Pompacupaleteradialeesteconstruitsubformaunuirotorcupalete,prevzutcupatru(saumaimulte)canalencaregliseazpaletele,rotorulfiinddispusexcentricfadeaxa statorului. Incinta statorului este pus n legtur cu conductele de aspiraie i derefulare,[1,8].

Fig.5.17.Schemaconstructivapompeidevidcupaleteradiale,[8]1.stator;2.rotor;3.paletedintextolit;4.conductdeaspiraie;5.conductderefulare

Prinnvrtirearotorului(paletelor)cuvitezaunghiular,seobservccelulaA,dintredoupaletevecine,semrete imediatcepaleteledepescorificiuldeaspiraie,iar aerul se destinde crendu-se astfel o depresiune care face ca aerul s ptrund nstator.InzonamedianaeruldincelulaAcsegsetenechilibru,camerafiindizolat.InzonaB,camera(celula)imicoreazvolumul,presiuneadininteriorncepescreasc,iaraerulesteobligatsiasprinconductadeevacuare. Calcululpompelordevacuumcupaleteradialeurmretesstabileascdebituldeaernecesarpecareurmeazs-lrealizezepompa(aerulcaretrebuieextrassauintrodusn incintele de vidare) i condiiile de realizare a forelor (sau valorilor de depresiune)necesare.

Caipotezdecalculseconsidercdestindereasaucomprimareaaeruluiarelocizoterm. Debitulpompeipoateficalculatcuajutorulrelaiei,[1,8]:

min]/[ 3mznlAQ cp = (5.40)ncare:Acesteariaceluleideechilibru(m2);llungimearotorului(m);nturaiarotoruluicupalete(rot/min);znumruldepalete;-coeficientulpierderilor(=0,8-0,9). Ariaceluleideechilibrupoatefideterminatutilizndschemadecalculdinfig.5.18.

Sistemededozareiambalare

121

Fig.5.18.Schemdecalculpentruariaceluleideechilibruapompeidevid,[8]

Astfel:321 AAAAc += (5.41)

unde:xABOABO AAAA = 221 < (5.42)xBAOABO AAAA += ''2 11 < (5.43)

A3ariaocupatdepalete Avndnvedererelaiile(5.42)i(5.43),conformfiguriisepoatescrie:

xArrrA = 2cos

2sin

22

22

222

21

pi

pi (5.44)

xArrrA +=pi

pi

22

cos2

sin 1211,

11,

12 (5.45)

( ) srrA = 1,13 (5.46)unde:sestegrosimeauneipalete; r1 razaexterioara rotorului; r2 raza interioar astatorului; r1distanade lacentrul rotorului lastator;1unghiul lacentru ntredoupalete;2unghiuldintrerazelestatoruluiduselaextremitilepaletelor. Distanadecalculr1sedeterminaplicndteoremasinusuluintriunghiulO1O2B:

pi

sin2

sin2

sin 2

,

11

2 err=

= (5.47)

unde:

221 = (5.48)

npracticseutilizeaz,deobicei,urmtoarelerelaiintreparametriiconstructiviaipaletei:s=0,082.r2;r1=0,89.r2;s=0,11.r2;A0,315.r22;l=2,74.r2. Dinrelaia(5.47)rezult:

O1

O2e

Sistemeimainispecificedeambalareaproduselor

122

2sin

2sin

1

2

2,

1

rr = (5.49)

nlocuindnrelaialuiAc(5.41)igrupndtermenii,seobine:

srrrrrAc .

2sin

2sin

2sin

2cos

2sin

2cos

2sin

2 11

2

22

2

1

1222

21

212

22

+

=

(5.50)

Cunoscndu-se Ac, poate fi determinat debitul Qp al pompei. Dimensionarea ipoziionareacorectaferestrelordeadmisieievacuareaaeruluisefacastfelnctssepstrezevitezacurentuluideaerdinconductaprincipalainstalaiei:

[ ]2mv

QA

ev

pad = (5.51)

respectiv:

]/[ smA

Qhp

h

vcv

T

ev

= (5.52)unde:vevestevitezadecirculaieaaerului nconductadevacuum;QTdebituldeaernecesar a fi extras din instalaie; Acv seciunea conductei principale de vacuum; h depresiuneaderegim;ppresiuneaatmosferic. Se tie, ns, c seciunea conductei de admisie este: Aad = pi.d2/4, de unde sededucediametrulconductei(orificiului)deadmisie:

adad

a AAd 128,14 ==pi

(5.53) Fereastra de evacuare se dimensioneaz pentru o vitez mai redus a aerului,pentrua rezultaopresiunemaimare la refulare.Dinmotive constructiv funcionaleipentruafolosipompailacreareadesuprapresiune,sealegede=da,iaraxaorificiuluideadmisiesedispunesimetriccuceaaorificiuluiderefulare. Lungimea zonei despritoare ntre cele dou ferestre (orificii) trebuie s fie maimaredectlungimeaarculuidintredoupaleteconsecutive:

21rLp > (5.54)unde1seianradiani. Oexploatareraionalapompeiseasiguratuncicndestendeplinitcondiia:

Tp QQ (5.55)undeQTestedebituldeaernecesarafiextrasdininstalaiencazulncareinstalaiaarelegturcuexteriorulprintr-unorificiudeseciunemaimicdectorificiuldeevacuare.

Putereanecesaracionriipompei.Rezistenelecaretrebuienvinsedepaleten timpul rotirii lor sunt datorate diferenei de presiune care apare n faa i n spatelepaletelor.

Sepresupuneopaletnpoziievertical(vezifigurademaijos). Putereanecesaracionriieste:

WMPm

t

= (5.56)

Sistemededozareiambalare

123

unde: Mt este momentul rezistent al rotorului cupalete(N.m);-vitezaunghiulararotorului(s-1);m randamentul mecanic al transmisiei laarborelerotorului.

MomentulMtpoatefideterminatcurelaia:21 MMM t += (5.57)

n care: M1 este momentul rezistent datoratpresiunii aerului, iar M2 momentul rezistentdatoratfrecriipaletelorcucarcasa. Momentulrezistentdatoratpresiuniiaeruluisecalculeazcurelaia:

][.21 NmpleRM med = (5.58)ncare:pestediferenadepresiunepeceledoufeealepaletei;llungimeapaletei(arotorului);Rmedrazarezultanteidintreforaderezistenaaeruluiiforadefrecare:

erRmed += 1 sau22

1 ovmed eerR ++= (5.59)unde:evesteexcentricitateaverticalarotorului,iareoexcentricitateaorizontal. TinndseamadeexpresiileluiRmedie,nurmanlocuiriinrelaia(5.58)seobine:( ) ][.2 1221 NmplrrrM = (5.60) MomentuldatoratforelordefrecareM2poatefideterminatcurelaia:

( ) mmedpmc RzRmRFM '' 22 == (5.61)ncare:mpestemasauneipalete; znumrulpaletelor; coeficientde frecare ntrepaleteicarcas(=0,05-0,1pentrucupluldematerialetextolitfont,cuungere);

2'

,

11 rrR m+

= ; ... sblm p = (5.62) Inpoziiadinfigurapaletei,avem:Rm=Rmed,deunderezult:

][222 NmzRmM medp = (5.63)

Parametriidebazaipompelordevidsunt:presiunea limit,presiuneainiial,presiuneacriticsaupresiuneamaximderefulare,vitezadeaciuneidebitulnominal. a.Presiunealimitporeprezintpresiuneaminimcaresepoateatingecupompa.Aceastase refer numai la gazele (aerul) reziduale,deoareceprinextragereaacestora,pompa introduce n recipient alte gaze sub form de vapori, n special din lichidul deungere,[1] b.Presiuneainiialreprezintpresiuneadinrecipientdelacarepompancepeslucreze normal. n cazul n care presiunea n recipient este mai mare dect presiuneainiialapompei,presiunealimitnupoatefiatins. c.Presiuneacriticestepresiuneadelaorificiuldeevacuarealpompeicaredacestedepit,pompanumailucreaznormal. d. Viteza de aciune Sp (m3/s) reprezint volumul gazului evacuat de pomp, nunitateadetimp,lapresiuneconstant. e. Debitul pompei Q (kg/s) este definit prin cantitatea de substan gazoasevacuatnunitateadetimp. Pentru un recipient de aer legat la pomp prin intermediul unei conducte delegtur,diferenadepresiune(p1-p2;p2

Sistemeimainispecificedeambalareaproduselor

124

Astfel,poatefiscrisrelaia:2

21 vQSpSp p == (5.64)ncarevestevitezaaeruluinconductadelegturdintrerecipientipomp. PentruregimuristaionaredeevacuareioconductanUaconducteidelegtur,debitulQpoateficalculatcurelaia,[1]:

( )21 ppUQ = (5.65) ncazulunnivelsczutalvacuumului (