Válvula magnética de nave espacial utilizada para llenar bebidas


Habilitación y soporte

29/04/2021
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Una válvula magnética de precisión diseñada originalmente para ayudar a conducir un módulo de aterrizaje hacia un cometa ha encontrado un uso terrestre sorpresa a través de la Oficina de Transferencia de Tecnología y Patentes de la ESA: agregar sabores a las bebidas en unas pocas milésimas de segundo por cada lata o botella.

Los carruseles de llenado modernos para bebidas ya son milagros de la automatización, por lo general capaces de llenar cientos de botellas, latas o cartones por minuto. Pero estos complejos sistemas están optimizados para lotes de producción grandes y únicos. Mientras tanto, el mercado avanza.

Dosificación de bebidas vista en cámara lenta

«Visite cualquier supermercado hoy y verá una gran variedad de bebidas diferentes que se ofrecen, desde bebidas energéticas hasta aguas aromatizadas», explica Wolfgang Teichmann, director gerente de Tecnología KTW.

“Pero los sistemas de llenado tradicionales no pueden mantenerse al día de manera eficiente con esta cartera de productos ampliada. Cambiar entre el llenado de diferentes productos requiere un tiempo de inactividad prolongado para que las tuberías se sequen y limpien, porque los fabricantes no quieren que los sabores sobrantes contaminen su próximo lote.

Diseño del sistema de dosificación

“En cambio, nuestro objetivo ha sido crear una solución en la que se puedan usar menos válvulas de dosificación más rápidas para entregar los sabores como un concentrado al final del proceso de llenado, haciendo que los sistemas sean más flexibles y eficientes energéticamente, y reduciendo significativamente el tiempo y recursos perdidos durante la limpieza «.

El objetivo era diseñar una solución más eficiente y sostenible. Para hacer esto posible, KTW ha hecho uso de la tecnología espacial: una válvula de precisión de reacción rápida que, inusualmente, tiene solo una parte móvil: una bola que se asienta en un ‘asiento de válvula’, manteniendo la válvula cerrada hasta que la mueve un campo magnético para ábralo en una milésima de segundo o milisegundo.

Sistema de dosificación de precisión de alta velocidad

Basado en su tecnología ‘SmartValve’, el sistema de dosificación de precisión de alta velocidad de KTW puede proporcionar dosis increíblemente precisas de entre 0,1 y 3,0 ml, que generalmente se utilizan para agregar sabor a un ‘líquido base’ precargado como el agua y especialmente diseñado para minimizar las salpicaduras innecesarias. . La tecnología de válvulas es además la tecnología base para varias soluciones industriales, fabricadas por KTW, para aumentar la eficiencia y reducir las emisiones, pesticidas o residuos.

De hecho, la válvula magnética fue diseñada originalmente para este propósito por el ingeniero espacial Dietmar Neuhaus del Centro Aeroespacial Alemán. DLR. Su objetivo era lograr una maniobrabilidad de precisión de los satélites utilizando ‘propulsores de gas frío’, donde se liberan pequeñas cantidades de gas para ganar movimiento, como soltar un globo. La idea se propuso inicialmente para el Rosetta naves espaciales Módulo de aterrizaje de Philae, aunque al final se seleccionó un método alternativo.

Descenso de Filae

“Este diseño de válvula tiene una serie de ventajas sobre los diseños tradicionales, incluidos los de muelles”, explica Dietmar Neuhaus. “Con una sola pieza móvil, tiene un ciclo de vida muy largo. Su función de conmutación directa significa que es extremadamente rápido para reaccionar a la señal entrante y muy preciso en la dosis que administra ”.

Con la ayuda de EurA, uno de los intermediarios tecnológicos de la ESA en Alemania, KTW desarrolló la idea de utilizar y desarrollar más la tecnología de válvulas. Posteriormente, su desarrollo fue apoyado a través de un Proyecto de demostración de transferencia de tecnología de la ESA.

Wolfgang Teichmann agrega: “En un sistema de dosificación de bebidas típico, normalmente tendría un carrusel con muchas válvulas, a menudo más de cien, para llenar los contenedores con el líquido final, mientras que con nuestra solución solo necesita de una a tres válvulas que proporcionen microdosis. del concentrado al final de la línea. La velocidad y la precisión son vitales; podemos llenar hasta 120 000 latas por hora.

Llenado de bebidas a alta velocidad

“La longevidad también es importante en la industria del llenado. Las válvulas suelen tener una vida útil corta, mientras que nuestras válvulas, con una sola pieza móvil, han demostrado durar más de 10 mil millones de dosis y requieren menos mantenimiento. Y cuando se necesita algo, la solución es rápida y sencilla, y lleva unos minutos en lugar de las semanas necesarias para una reparación estándar del sistema. Simplemente es cuestión de cambiar la bola y el asiento de la válvula «.

El sistema de dosificación de precisión de alta velocidad de KTW puede integrarse dentro de un sistema de producción existente o implementarse de forma independiente.

“Como empresa, estamos motivados para impulsar la eficiencia, reducir el desperdicio y aumentar la sostenibilidad, siguiendo nuestro lema ‘SpaceTech 4 Planet Earth’”, señala Wolfgang Teichmann. “Así, por ejemplo, nuestro sistema Air Flow Saver permite a los usuarios ahorrar hasta un 90% de su uso de aire comprimido: la industria alemana gasta 4.500 millones en el uso de aire comprimido al año, lo que cuesta entre ocho y diez veces más que las fuentes de energía convencionales.

Philae desciende al cometa

“Dando una idea de cómo funciona en la práctica, un cliente podría usar aire comprimido para secar una etiqueta Tetrapak antes de agregar su fecha de llenado. Normalmente, este aire comprimido se deja soplando continuamente, pero nuestro sistema solo abre la válvula para liberar aire cuando un sensor de visión muestra que hay una etiqueta, por solo 30 milisegundos a la vez. Al pasar cinco Tetrapaks por segundo por la estación de soplado, se ahorrará un 85% de aire comprimido. Y como pulsamos en tiempo real, este soplado aumenta el efecto de secado «.

Oficina de Transferencia de Tecnología y Patentes de la ESA

Las nuevas tecnologías, sistemas y conocimientos técnicos que hacen posibles las misiones espaciales suelen tener un potencial mucho más amplio en la esfera terrestre. Es tarea de la ESA Oficina de Transferencia de Tecnología y Patentes explorar este potencial identificando y desarrollando nuevas oportunidades comerciales para los proveedores de tecnologías y sistemas espaciales.



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