Opracowanie innowacyjnej technologii wysokowydajnej produkcji mrożonek owocowo-warzywnych

Celem projektu było  opracowanie innowacji procesowej w postaci wydajnej technologii produkcji wysokiej jakości mrożonek kompletowanych do postaci duo i triopacków

poprzez zaprojektowanie i zaimplementowanie dedykowanych i innowacyjnych rozwiązań technologicznych w zakresie dwóch linii produkcyjnych: tj. linii do wstępnej obróbki surowca świeżego oraz linii technologicznej dedykowanej do procesu glazurowania i pakowania do kartonów oraz paletyzacji wyrobów.

Firmy handlujące towarami szybko zbywalnymi w celu zmniejszania kosztów sprzedaży przy równoczesnym zwiększaniu asortymentu produktów narzucają producentom nowe wymagania.

Kluczowe sieci handlowe dążą więc do :

• zajmowania mniejszych przestrzeni magazynowych
• ograniczania ilości indeksów magazynowych
• otrzymywania od dostawców dwóch lub więcej produktów w jednym opakowaniu zbiorczym
• mniej pracochłonnego i szybkiego sposobu uzupełniania lad sklepowych
• otrzymania od dostawców unikatowych konfiguracji produktowych
• ograniczenia ruchów logistycznych w zakresie przyjmowania , przemieszczania , wydawania i układania towarów

Działalność tych sieci polega na dostarczeniu klientom szerokiej gamy produktów bez konieczności ich składowania przy dużej różnorodności asortymentowej, stąd dyskonty oczekują skastomizowanych zamówień na produkty wysokiej jakości w krótkim czasie.

Wobec powyższego miksy produktowe dla sklepów wielkopowierzchniowych stały się narzędziem do osiągania korzyści w rywalizacji z innymi dyskontami.

Powyższe potrzeby wpływają z kolei na producentów mrożonek, którzy zmuszeni są do stałego poszukiwania w obrębie procesu technologicznego obszarów, które wpłyną na poprawę ekonomiki produkcji przy zachowaniu najwyższych standardów jakości produktów a także obsługi klienta.

Mając na uwadze powyższe przesłanki koniecznym stało się stworzenie procesu technologicznego umożliwiającego efektywne i wydajne przygotowanie miksów produktowych, by móc na bieżąco reagować na zmiany popytowe ze strony dyskontów będących głównymi odbiorcami miksów produktowych w postaci duo i triopacków.

Obecnie rosnąca świadomość konsumentów co do kwestii zdrowego trybu życia, w tym korzyści płynących prowadzenia zbilansowanej i zróżnicowanej diety opartej na konsumpcji dużej ilości warzyw i owoców determinuje wzrost popytu na wysokojakościowe produkty mrożone. Równolegle do rosnących wymagań konsumentów, wzrasta potrzeba stałego podnoszenia jakości oferowanych produktów przez producentów. W sektorze mrożonej żywności kwestie jakościowe produktu są bardzo istotne, ze względu na możliwość utraty (podczas procesu mrożenia i obróbki) dużej ilości witamin zawartych w surowcu, co w efekcie wpływa na ich kolor, aromat, strukturę oraz smak. W związku z powyższym ważne jest przetwarzanie surowca w sposób nienaruszający jego delikatnej struktury oraz zapobiegający utracie walorów smakowych i wizualnych.

Rezultatem projektu jest innowacja procesowa w postaci technologii automatyzującej obszar wytwarzania oraz pakowania „miksów” produktów mrożonych (duo-pack, trio-pack). W ramach prac B+R Oerlemans Foods Sp. z o.o.  opracował dwie zoptymalizowane oraz zautomatyzowane linie technologiczne przeznaczone do wstępnej obróbki surowca świeżego oraz glazurowania i pakowania surowca mrożonego, tworzących wspólnie ciąg technologiczny dedykowany produkcji mrożonek.

Rozwiązanie Spółki umożliwiło zwiększenie wydajności poszczególnych podprocesów, jak również podniosło elastyczność procesu wytwarzania przy jednoczesnym podniesieniu jakości produktu finalnego, rozumianej jako zmniejszenie utraty walorów odżywczych produktów.

KLUCZOWE CECHY INNOWACJI

Innowacyjność dotyczy zmodyfikowania newralgicznych aspektów procesu technologicznego Spółki oraz dostosowanie do ich pracy pozostałych elementów:

1) kosztochłonności pod względem:

1. a) energochłonności pracy wykorzystywanych maszyn i urządzeń (zmniejszenie kosztów energii o 150 tys. zł, w skali roku),
2. b) surowcochłonności produkcji poszczególnych gniazd technologicznych, dzięki lepszemu wykorzystaniu surowca w produkcji oraz wprowadzeniu dodatkowych operacji cząstkowych zwiększających efektywność wykorzystania surowca (zwiększenie uzysku: wiśni o

2,75% w skali roku, truskawki o 0,5% w skali roku);

2) skrócenia cyklu produkcyjnego, dzięki modyfikacji kluczowych etapów procesu oraz automatyzacji wybranych operacji jednostkowych (kolejno dla duopacków 750g, 450g, monopacków: o 23%, 47,4%, 44,2% czasu produkcji rocznego wolumenu);

3) zmniejszenia pracochłonności dla linii wstępnej obróbki (o 0,28 rbh/t) oraz linii pakowania (kolejno dla duopacków 750g, 450g,monopaków: o 2,25 rbh/t; 6,07 rbh/t; 2,71 rbh/t) oraz zmniejszenia zatrudnienia o 25,5 etatu;

4) poprawy jakości wyrobów końcowych wynikającej z: optymalizacji sposobu wyładowania i mycia surowca, równomiernego zaglazurowania surowca (minimalizacja obić i pęknięć z 7,1% do 6,4% (truskawka), z 5,1% do 4,5% (wiśnia), udział procentowy produktu

mrożonego z ususzką w opakowaniu jednostkowym (ocena wizualna): z 4% do 1,5%);

5) zwiększenia elastyczności produkcji, która wynika z możliwości automatycznej kompletacji skastomizowanych zamówień w postaci duo i triopaków produktów w kartonach oraz ich umieszczania w dowolnej konfiguracji na palecie, co pozwoli na realizację różnorodnych zamówień w krótszym czasie.)

ZNACZĄCO UDOSKONALONY PROCES TECHNOLOGICZNY

Proces produkcji produktów mrożonych cechuje się  wysokim poziomem innowacyjności, nie tylko ze względu na unikatowość całego ciągu technologicznego, lecz również na zastosowanie innowacyjnych rozwiązań w ramach poszczególnych linii technologicznych,

co zostało przedstawione poniżej:

LINIA SŁUŻĄCA DO OBRÓBKI WSTĘPNEJ SUROWCA ŚWIEŻEGO

Unikalny układ do rozładunku świeżego surowca – ze skrzynek do myjki wodnej oparty na pracy innowacyjnego depaletyzatora o optymalnej konstrukcji i parametrach pracy tj. mechanizmu pobierania 4 skrzynek z warstwy palety, podania 2 skrzynek do modułu obracania, obrotu, wysypania i zwrotu skrzynek, nachylenia zsypów, wysokości podajników, prędkości zsypu i przesuwu surowca, umożliwiających automatyczne pobranie i wyładowanie delikatnego, świeżego surowca przy zachowaniu jego wysokiej jakości, tj. minimalizacji powstałych pęknięć i obić.

Koncepcja rozwiązania przedstawiona została na Rys. Nr1

PODSTAWOWE FUNKCJONALNOŚCI URZĄDZENIA:

• maksymalna wysokość rozładowywanej palety: 2200 mm
• wzór warstwy skrzynek 2 x 2
• urządzenie  mobilne, ustawianie w różnych liniach technologicznych w obrębie hali
• urządzenie  dostosowane do wysypu owoców i warzyw na różnej wysokości
• wszystkie elementy urządzenia dostępne w celu dokładnego wymycia
• automatyczny i ręczny tryb pracy.
• pełna parametryzacja i diagnostyka z poziomu panelu operatorskiego.
• profile konstrukcyjne zamknięte i zaokrąglone
• powierzchnie elementów gładkie
• materiały pomocnicze (oleje i smary) nie mogą wejść w kontakt z produktem
• obsługa urządzenia przez 1 osobowa

Zasada działania urządzenia:

• pracownik odbezpiecza paletę z skrzyniami z jakichkolwiek folii
• paleta wraz ze skrzyniami za pomocą wózka widłowego zostaje ustawiona w specjalnie przygotowanym gnieździe
• operator przystosowuje odpowiedni zsyp do dostarczonych warzyw lub owoców
• na panelu operatorskim operator ustawia typ ładunku, wydajność i in. parametry
• po naciśnięciu przycisku „START” proces depaletyzacji przebiega automatycznie a operator odbiera puste skrzynie i odkłada je na pustej palecie oraz kontroluje proces depaletyzacji

 Układ oczyszczania transportowanego surowca - zintegrowany jest z procesem rozładunku surowca i składa się z myjki wodnopowietrznej służącej do czyszczenia wstępnego oraz myjki szczotkowej dedykowanej do czyszczenia zasadniczego. Ww. myjki odznaczają się  konstrukcją i parametrami pracy w zakresie odpowiedniej wartości ciśnienia kolektora rozprowadzającego wodę, liczebności i umiejscowienia natrysków płuczących, właściwego rozmieszczenia obrotowych szczotek myjąco-transportujących., pozwalających na efektywne i szybkie mycie surowca, przy jednoczesnym zachowaniu jakości świeżego surowca.

MYJKA WODNO-POWIETRZNA

Urządzenie przeznaczone jest do mycia owoców i warzyw w mieszaninie wody i powietrza. Powietrze ma za zadanie wytworzyć tzw.”kipiel wodną”.

Odpowiednio ukształtowane dno przesuwa w wodzie myty surowiec w kierunku transportera ociekowego z zabierakami, który ma za zadanie przenieść surowiec z wanny do wysypu. Dodatkowo do poprawy przesuwania się surowca  zainstalowany został kolektor w tylnej ściance myjki  połączony z pompą tłoczącą wodę pod ciśnieniem. Ponadto surowiec jest  spłukiwany przez natryski umieszczone nad transporterem ociekowym.

W celu zmniejszenia zużycia wody układ wodny  pracuje w obiegu zamkniętym z wydajnym podczyszczaniem wykonanym na sicie obrotowym.

MYJKA SZCZOTKOWA

Urządzenie  zapewnia efektywne mycie świeżych owoców miękkich oraz warzyw

Urządzenie przeznaczone jest  jako myjka drugiego stopnia (w zestawie za myjką

wodną).Produkt podawany jest   równomiernie na obracające się szczotki, które oczyszczają i zarazem przetransportują produkt w kierunku wysypu. Na górze  zamontowano  lance spryskujące produkt wodą, która spływa tacą ociekową poprzez łukowe sito szczelinowe do zasobnika. Zainstalowana przy nim pompa zasila trzy lance natryskowe. Taki system podczyszczania pozwala na duże oszczędności w zużyciu wody technologicznej co znacznie obniża koszty użytkowania. Dodatkowo produkt jest spłukiwany za pomocą  dwóch lanc zasilanych  świeżą wodą.

LINIA SŁUŻĄCA DO GLAZUROWANIA I PAKOWANIA SUROWCA MROŻONEGO

• Układ dedykowany jest rozładowaniu i przygotowaniu surowca mrożonego do glazurowania – składa się z wysokowydajnych urządzeń o nowatorskiej konstrukcji i zoptymalizowanych parametrach procesowych, tj. urządzenia do automatycznego wywracania (opróżniania) kontenerów ze zmrożonym produktem, bunkra zasypowego transportującego skutecznie rozbijającego i z wysokim poziomem dokładności odseparowującego zmrożony surowiec od zbędnych warstw kruszu, zapobiegając możliwości poddania dalszej obróbce tzw. ,,zbryleńców’’ produktu, przesiewacza wibracyjnego służącego do wyselekcjonowania surowca o pożądanych parametrach (wymiarach).
• Układ glazurowania surowca mrożonego - stanowi trzon innowacji decydujący o jakości produktu finalnego. Układ zbudowany jest z urządzenia glazurującego o unikalnej konstrukcji (w postaci bębna) oraz optymalnie zlokalizowanych natryskach zainstalowanych w urządzeniu .Urządzenie pracuje z odpowiednią prędkością ruchem posuwisto zwrotnym. Ruch posuwisto-zwrotny przemieszcza surowiec do bębna , gdzie poddawany jest równomiernemu oszronieniu minimalną ilością mgły wodnej generowanej przez natryski urządzenia  tworząc dodatkową warstwę ochronną na surowcu. Równomierne i minimalne otoczenie surowca mgłą wodną, zabezpiecza mrożony produkt przed negatywnym wpływem czynników zewnętrznych na dalszych etapach procesu a także pozwala na długotrwałe przechowywanie surowca bez utraty jego jakości tj. utrzymanie przez surowiec wysokiego połysku oraz zapobieżenie powstawaniu niepożądanej ususzki na etapie leżakowania mrożonek w chłodni.
  Zasadę działania urządzenia przedstawiono na rys.2

• Układ pakowania produktu i kompletowania zamówień - strategiczny układ z punktu widzenia maksymalizacji wydajności oraz elastyczności produkcji duo i triopaków produktów oraz wyeliminowania błędu ludzkiego w procesie pakowania. W skład nowatorskiego układu wchodzą: naważarka z saszetkarką (Rys.3) automatycznie dozującą opakowania saszetek z przyprawami do opakowań jednostkowych, zautomatyzowane urządzenie pakujące miksy produktowe (casepacker) w postaci duo i triopaków o zróżnicowanym wolumenie, innowacyjne stanowisko etykietujące z podajnikiem etykiet umożliwiającym klejenie etykiet na 2 stronach kartonu (wzdłuż krótszych boków kartonu) jedną drukarką bez konieczności obracania kartonu z systemem umożliwiającym automatyczne przezbrajanie urządzeń oraz zdalne pobieranie danych do etykiet, urządzenie automatycznie układające miks kartonów na palecie (paletyzator) wyróżniające się unikatowymi rozwiązaniami mechanicznymi i elektronicznymi, tworzące unikatowe, zautomatyzowane i zintegrowane środowisko procesowe.

Rys.3 Naważarka z saszetkarką.

Na rys.4 przedstawiono ideę pakowania dwóch różnych produktów do jednego kartonu, co daje możliwość dyskontom szybszego uzupełniania mrożonek w ladach chłodniczych.

Wymaga to jednoczesnej pracy dwóch linii produkcyjnych. Kartony złożone z zaklejonym spodem transportowane są pod kasetę zrzucającą produkt B. Wypełnione 10 torebkami transportowane są do linii A , gdzie wrzucone zostaje 10 torebek A. Następnie układ wagi kontrolnej sprawdza ilość zapakowanego produktu. W końcowym etapie karton jest zaklejany od góry taśmą klejącą i etykietowany za pomocą urządzenia etykietującego.

Rys.4 Idea pakowania duopaków.

Rys.5 Idea pakowania triopaków

Na rys.5 przedstawiono ideę pakowania trzech różnych produktów do jednego kartonu, wymaga to jednoczesnej pracy trzech linii pakujących.

Rys.6 Szkic procesu pakowania duopacków z wyszczególnionymi urządzeniami

Rys.7 Szkic zautomatyzowanego systemu paletyzacji

Rys. 8 Warianty układania produktów na paletach

REZULTAT PROJEKTU JAKO ODPOWIEDŹ NA ZIDENTYFIKOWANE PROBLEMY RYNKOWE.

 Wskutek realizacji projektu zostały  zaspokojone potrzeby podmiotów z sektora handlu detalicznego w zakresie możliwości realizacji  skastomizowanych zamówień wysokiej jakości w krótkim czasie, co pozwoliło odbiorcom docelowym na zmniejszenie powierzchni sklepowych, ograniczenie indeksów magazynowych, sprawniejsze wykładanie towaru poprzez wykorzystanie całych miksów, a nie pojedynczych partii produktowych co również pozwoliło na lepsze wyeksponowanie produktów na sklepie, otrzymywanie wysokiej jakości produktów o możliwie najdłuższym terminie spożycia w trybie ,,just in time” w pożądanych przez nich ilościach.

 Powyższe  wynika bezpośrednio z zaspokojenia  potrzeb własnych w zakresie zmiany cyklu produkcyjnego w przedsiębiorstwie poprzez: zwiększenie elastyczności, wydajności, skrócenie czasochłonności procesu produkcyjnego przy zachowaniu wysokiej jakości mrożonek. Zwiększenie wydajności procesu nastąpiło dzięki opracowaniu rozwiązań automatyzujących proces w obszarach obsługiwanych dotąd manualnie (depaletyzacja świeżego surowca, dozowanie saszetek, pakowanie i paletyzacja). Nastąpił również wzrost elastyczności procesu w zakresie formowania w jednym kartonie duopaków produktów o zmiennym stopniu rotacji oraz kompletowania zdywersyfikowanej kombinacji produktowej w ramach jednej palety, dzięki opracowaniu zautomatyzowanego procesu pakowania oraz etykietowania produktów, co stało się równoznaczne z możliwością dostosowania produktu do indywidualnych potrzeb klientów. Doszło również do poprawy jakości produktu finalnego przy skróceniu czasu trwania cyklu produkcyjnego, dzięki optymalizacji procesów zsypu, transportu, oczyszczania surowca, zapobiegających powstawaniu pęknięć i obić surowca oraz opracowaniu innowacyjnego rozwiązania w postaci glazurownika bębnowego, umożliwiającego optymalne oszronienie produktu, co zapobiega  powstawaniu ususzki produktu. Powyższe pozwoliło na realizację wszystkich zgłaszanych, nawet najbardziej wymagających zamówień.

Nowa funkcjonalność rezultatów projektu.

ZWIĘKSZONA WYDAJNOŚĆ PROCESU PRODUKCYJNEGO.

Cecha ta została zapewniona dzięki opracowaniu w ramach prac B+R następujących rozwiązań procesowych (optymalizujących i automatyzujących poszczególne gniazda procesu produkcyjnego), tj.

1.Procesu depaletyzacji świeżego surowca, w tym zakresie opracowano:

• prędkości wyładowywania surowca, rozmiary gniazda palety i dostosowano go do przyjmowanych palet i skrzyni;
• konstrukcję mechanizmu pobierającego i obracającego i zwracającego pustą skrzynię;
• konstrukcję mechanizmu zsypu owoców ze skrzyń na taśmę produkcyjną (poprzez dostosowanie jej rozmiarów i kąta nachylenia do założonej prędkości obrotnicy skrzyni).

2. Procesu dozowania saszetek do opakowań jednorazowych: w tym zakresie opracowano optymalne parametry dozowania saszetek do opakowań na etapie naważania surowca, w tym wypracowanie konstrukcji urządzenia, sposobu pobierania i umieszczania saszetek, prędkości ich dozowania.
3. Procesu pakowania miksu opakowań jednorazowych do opakowań zbiorczych: w niniejszym zakresie opracowano optymalne parametry konstrukcyjne m.in. pakowacza kartonów, w tym opracowanie mechanizmu wyciskarki powietrza, jednostki obracającej torebki, klap zrzutowych, odrzutu wypełnionych kartonów, układu sterującego definiującego sposób realizacji zamówienia.
4. Procesu etykietowania opakowań zbiorczych:
    opracowano m.in rozwiązania pozwalające na jednoczesne dwustronne etykietowanie kartonu, bez konieczności jego obracania oraz system umożliwiający automatyczne przezbrajanie układu etykietującego, zastępując pracę ludzką w tym zakresie.
5. Procesu paletyzacji miksu kartonów na palecie: w tym zakresie opracowano poszczególne elementy konstrukcyjne paletyzatora, w tym sposób chwytania, umieszczania zapełnionych kartonów na palecie, wysokości załadunku palety.

Znaczenie tej funkcjonalności dla sukcesu rynkowego to, możliwość realizacji skastomizowanych zamówień w krótkim czasie

ZWIĘKSZONA JAKOŚĆ PRODUKTÓW W POSTACI MROŻONEK W KONTEKŚCIE CZASU REALIZACJI ZAMÓWIENIA.

Cecha została osiągnięta dzięki przeprowadzeniu prac B+R mających na celu opracowanie innowacyjnych rozwiązań w ramach:

1. Procesu depaletyzacji świeżego surowca – dzięki dokonaniu właściwego doboru i optymalizacji parametrów pracy depaletyzatora, w tym w zakresie ustalenia prędkości, mechanizmu (nachylenia i wysokości) zsypu dostosowanego do przesuwania różnego rodzaju surowca na transporter, możliwe jest utrzymanie przez obrabiany surowiec posiadanych parametrów jakościowych, tj. wartości odżywczych, smakowych i wizualnych w związku z minimalizacją obić i pęknięć surowca.
2. Procesu mycia na etapie wstępnej obróbki surowca: prace w zakresie prędkości procesu mycia, wartości ciśnienia natrysków, konstrukcji szczotek, pozwoliły na delikatniejsze i bardziej precyzyjne mycie surowca.
3. Procesu oczyszczania i glazurowania surowca – nastąpiła poprawa jakości półproduktu, poprzez opracowanie współpracujących ze sobą urządzeń w postaci przesiewacza wibracyjnego o zoptymalizowanej czynności odseparowywania kruszu od surowca mrożonego oraz glazurownika bębnowego pracującego z dyszami pracującego w trybie posuwisto – zwrotnym, odpowiedzialnego za jego równomierne zaglazurowanie, co przyczyniło się do zmniejszenia zbryleń oraz ususzki produktu na etapie leżakowania.
4. Procesu pakowania opakowań jednorazowych i zbiorczych – nastąpiła poprawa jakości produktu finalnego, dzięki opracowaniu rozwiązań systemu sterowania urządzeniami pakującymi niwelującymi ryzyko niewłaściwego zapakowania przez pracowników produktów jednostkowych do kartonów oraz kartonów na paletę. Ponadto, opracowane rozwiązania mechaniczne w zakresie umieszczania opakowań w kartonie oraz ich dociskania nie mają destrukcyjnego wpływu na ich zawartość.

Znaczenie tej funkcjonalności dla sukcesu rynkowego: zwiększenie jakości produkcji, skrócony czas dostawy, zwiększenie efektywności kompletacji różnorodnych zamówień.

ZWIĘKSZONA ELASTYCZNOSĆ PROCESU PRODUKCYJNEGO.

 Cecha ta została zapewniona dzięki opracowaniu innowacyjnych rozwiązań procesowych umożliwiających w pełni automatyczną realizację procesu pakowania miksów opakowań jednorazowych oraz miksów kartonowych opakowań zbiorczych. W ramach projektu  opracowano następujące rozwiązania zwiększające elastyczność procesu pakowania:

 1) opracowanie pakowacza kartonów, w tym określenie konstrukcji, automatyki, sterowników oprogramowania, parametrów pracy urządzenia w zakresie: wyciskarki powietrza, jednostki obracającej torebki, klap zrzutowych, chwytaków, jednostki wibracyjnej w zmieniarce kartonów, przenośnika wprowadzającego wypełnione kartony do linii, odrzutu wypełnionych kartonów, które umożliwiają kompletowanie i pakowanie asortymentu różnego rodzaju w dowolnych konfiguracjach duo i triopaków produktów

 2) opracowanie paletyzatora umożliwiających zastosowanie optymalnego sposobu paletyzacji miksu kartonów na palecie, tj. opracowano poszczególne elementy paletyzatora, w tym sposobu układania, umieszczania zapełnionych kartonów na palecie oraz wysokości załadunku palety , które pozwala na kompletowanie zróżnicowanych miksów kartonów na jednej palecie w zadanej konfiguracji.

Układ do paletyzacji umożliwia układanie na jednej warstwie kartonów z dwoma rożnymi produktami A i B o tej samej wysokości, oraz naprzemienne układanie kartonów (A i B , lub A,B,C) produktów o zróżnicowanej wysokości. Rys.8 przedstawia warianty układania kartonów na paletach.

 Znaczenie dla sukcesu rynkowego:

 możliwość szybkiej realizacji zróżnicowanych i niepowtarzalnych zamówień, zgodnych ze specyfikacją klienta w krótkim czasie, zwiększenie liczby realizowanych zamówień.