Jak dobrać długość tunelu chłodniczego do wydajności produkcji?

Długość tunelu chłodniczego należy dobrać przede wszystkim do wymaganego czasu chłodzenia produktu oraz prędkości przesuwu taśmy wynikającej z wydajności całej linii. Im większa produkcja i szybszy transport wyrobów, tym dłuższa powinna być efektywna strefa chłodzenia, jeżeli produkt ma pozostać w niej przez taki sam czas. Sama wartość wydajności podana w kilogramach lub sztukach na godzinę nie wystarcza więc do wyboru urządzenia. Trzeba uwzględnić również rodzaj produktu, jego wymiary, temperaturę początkową, szerokość taśmy i możliwości układu chłodniczego. Jeśli planujesz zakup tunelu chłodniczego, warto dobrać jego konfigurację do rzeczywistych parametrów całej linii produkcyjnej.

Od czego zacząć dobór długości tunelu chłodniczego?

Podstawowym parametrem jest czas, przez jaki produkt musi pozostawać w kontrolowanych warunkach chłodzenia. Dopiero gdy znany jest wymagany czas procesu, można zestawić go z prędkością transportera.

W praktyce długość tunelu zależy przede wszystkim od:

• wydajności linii produkcyjnej,
• wymaganej prędkości taśmy,
• czasu potrzebnego na schłodzenie produktu,
• rodzaju i składu produktu,
• jego masy, grubości oraz kształtu,
• temperatury produktu przy wejściu do tunelu,
• wymaganej temperatury lub stanu produktu na wyjściu,
• szerokości roboczej taśmy i sposobu rozmieszczenia wyrobów,
• mocy oraz konstrukcji układu chłodniczego.

Dlatego dwa zakłady produkujące tę samą liczbę kilogramów wyrobów na godzinę nie muszą potrzebować tuneli o tej samej długości. Duże i grube produkty mogą wymagać dłuższego chłodzenia niż niewielkie wyroby transportowane przy podobnej wydajności. W przypadku czekolady znaczenie ma dodatkowo prawidłowy przebieg procesu krystalizacji, dlatego liczy się nie tylko końcowa temperatura produktu, ale również sposób odbierania ciepła podczas jego przejazdu przez tunel chłodniczy.

Jak obliczyć długość tunelu na podstawie czasu chłodzenia?

Podstawową zależność można przedstawić za pomocą prostego wzoru:

długość efektywnej strefy chłodzenia [m] = prędkość taśmy [m/min] × wymagany czas chłodzenia [min]

Ta zależność jest punktem wyjścia do projektowania tuneli przemysłowych. Producenci takich urządzeń również wskazują, że długość tunelu jest dobierana na podstawie prędkości transportu oraz czasu chłodzenia wymaganego dla danego produktu.

Przykład obliczenia długości tunelu chłodniczego

Załóżmy, że produkt powinien pozostawać w strefie chłodzenia przez 8 minut.

Jeżeli taśma porusza się z prędkością 1 m/min:

1 m/min × 8 min = 8 m

Potrzebna jest więc około 8-metrowa efektywna droga chłodzenia.

Jeżeli jednak ze względu na większą wydajność produkcji prędkość taśmy zostanie zwiększona do 2 m/min:

2 m/min × 8 min = 16 m

Aby zachować ten sam ośmiominutowy czas chłodzenia przy dwukrotnie większej prędkości transportu, potrzebna droga chłodzenia zwiększa się do około 16 metrów.

Jest to przykład uproszczony. Ostateczna konfiguracja musi uwzględniać jeszcze wydajność układu chłodniczego, przepływ powietrza, konstrukcję tunelu i właściwości konkretnego produktu.

Sprawdź ➡ młynek do czekolady!

Jak wydajność produkcji wpływa na długość tunelu chłodniczego?

Większa wydajność najczęściej oznacza, że przez linię w określonym czasie musi przejść więcej produktów. Można ją zwiększyć między innymi poprzez zwiększenie prędkości transportera, zastosowanie szerszej taśmy albo bardziej efektywne rozmieszczenie produktów.

Jeżeli zwiększana jest przede wszystkim prędkość taśmy, produkt szybciej pokonuje każdy metr tunelu. Skraca się więc czas jego przebywania w strefie chłodzenia.

Przykładowo produkt przejeżdżający przez 10-metrową strefę chłodzenia:

• przy prędkości 1 m/min pozostaje w niej przez około 10 minut,
• przy prędkości 2 m/min pozostaje w niej przez około 5 minut.

Samo przyspieszenie taśmy może więc zwiększyć przepustowość linii, ale jednocześnie spowodować, że dostępny czas chłodzenia będzie niewystarczający.

Właśnie dlatego tunel chłodniczy powinien być dobierany do zakładanej docelowej wydajności produkcji, a nie tylko do wydajności osiąganej w zakładzie w momencie zakupu urządzenia.

Dlaczego nie wystarczy znać wydajności w kg/h?

Parametr kg/h określa ilość produktu, która ma zostać przetworzona, ale nie pokazuje jeszcze, jak produkty będą rozmieszczone na transporterze.

Przykładowo 300 kg/h mogą stanowić:

• niewielkie praliny ustawione w kilku rzędach,
• tabliczki czekolady,
• ciastka pokryte warstwą czekolady,
• większe produkty o wysokiej jednostkowej masie,
• formy wypełnione czekoladą.

Każdy z tych wariantów inaczej wykorzystuje powierzchnię roboczą taśmy oraz może wymagać innego czasu chłodzenia.

Przy określaniu wymaganej prędkości transportera trzeba więc sprawdzić, ile produktów można jednocześnie umieścić na metrze taśmy. Znaczenie mają szerokość transportera, wymiary pojedynczego wyrobu oraz odstępy wymagane pomiędzy produktami.

Dopiero takie dane pozwalają przełożyć zakładaną liczbę sztuk lub kilogramów na godzinę na realną prędkość transportu.

Jak szerokość taśmy wpływa na potrzebną długość tunelu?

Większej wydajności nie zawsze trzeba szukać wyłącznie poprzez zwiększanie długości urządzenia. Istotnym parametrem jest również szerokość transportera.

Na szerszej taśmie można często umieścić więcej produktów obok siebie. Pozwala to zwiększyć liczbę wyrobów przechodzących przez tunel bez proporcjonalnego zwiększania prędkości przesuwu.

W praktyce trzeba więc rozpatrywać razem trzy parametry:

szerokość taśmy + prędkość transportera + długość drogi chłodzenia.

Przykładem są tunele dostępne w różnych szerokościach roboczych. W ofercie InPlus Gastro znajdują się między innymi modele Pomati z taśmami 320 i 600 mm. Model o szerokości 320 mm może być konfigurowany w długościach od 4 do 12 m, natomiast poziomy tunel 600 mm występuje w konfiguracjach o większej długości dostosowywanej do wymagań linii.

Szerszy tunel może być korzystniejszy w sytuacji, gdy produkty można ustawić w kilku rzędach. Jeżeli natomiast ograniczeniem jest wymagany czas chłodzenia pojedynczego produktu, konieczne może być zwiększenie długości drogi, którą wyrób pokonuje w kontrolowanej temperaturze.

Dlaczego trzeba uwzględnić również wydajność układu chłodniczego?

Odpowiednio długi transporter nie gwarantuje jeszcze prawidłowego procesu. Układ chłodniczy musi być w stanie odebrać ciepło dostarczane przez wszystkie produkty znajdujące się w tunelu.

Wraz ze wzrostem wydajności rośnie obciążenie cieplne. W ciągu godziny do urządzenia trafia większa masa produktu, z której trzeba odprowadzić odpowiednią ilość energii.

Przy doborze tunelu należy więc uwzględnić między innymi:

• temperaturę produktu na wejściu,
• masę produktu dostarczaną w ciągu godziny,
• temperaturę wymaganą na wyjściu,
• powierzchnię i grubość chłodzonych wyrobów,
• temperaturę i prędkość przepływu powietrza,
• moc agregatu chłodniczego.

Jeżeli wydajność agregatu będzie zbyt mała, samo zwiększenie długości transportera nie musi rozwiązać problemu. Przy wysokim obciążeniu urządzenie może mieć trudność z utrzymaniem zaplanowanych warunków procesu. Dlatego przy projektowaniu tuneli sprawdza się zarówno wymagany czas przebywania produktu, jak i całkowite obciążenie cieplne instalacji.

Jak dobrać długość tunelu chłodniczego krok po kroku?

Dobór można przeprowadzić według następującego schematu:

1. Określ docelową wydajność produkcji. Ustal liczbę kilogramów, sztuk lub form, które mają przechodzić przez linię w ciągu godziny.
2. Zdefiniuj produkt. Podaj jego masę, wymiary, grubość, temperaturę wejściową i wymagany stan na wyjściu.
3. Określ sposób ułożenia produktów. Sprawdź, ile sztuk można umieścić na szerokości i długości taśmy przy zachowaniu wymaganych odstępów.
4. Wyznacz potrzebną prędkość taśmy. Powinna zapewniać zakładaną wydajność całej linii.
5. Ustal wymagany czas chłodzenia. Powinien wynikać z właściwości produktu i technologii jego produkcji.
6. Oblicz potrzebną drogę chłodzenia. Pomnóż prędkość taśmy przez wymagany czas procesu.
7. Sprawdź moc chłodniczą. Agregat musi być przystosowany do obciążenia wynikającego z rzeczywistej ilości i temperatury produktu.
8. Uwzględnij rezerwę wydajności. Jeżeli zakład planuje zwiększenie produkcji, konfiguracja urządzenia powinna umożliwiać późniejszą pracę z większą przepustowością.

Tak przeprowadzony dobór ogranicza ryzyko, że po zwiększeniu produkcji tunel stanie się wąskim gardłem całej linii.

Co zrobić, gdy w zakładzie nie ma miejsca na długi tunel poziomy?

Rosnąca wydajność może wymagać wydłużenia czasu przebywania produktu w urządzeniu bez zajmowania kolejnych kilkunastu metrów hali. W takim przypadku można rozważyć inną konstrukcję systemu chłodzenia.

Jednym z rozwiązań są tunele pionowe, w których droga produktu przebiega na kilku poziomach. Pozwala to uzyskać długi czas chłodzenia przy znacznie mniejszej powierzchni zajmowanej na hali.

Przykładowo dostępny w InPlus Gastro pionowy tunel chłodniczy Pomati 275 jest przeznaczony do chłodzenia wyrobów czekoladowych w formach i może pomieścić do 108 form jednocześnie. Producent wykorzystuje pionowy przebieg procesu właśnie w celu ograniczenia powierzchni potrzebnej do osiągnięcia odpowiedniej wydajności chłodzenia.

Nie oznacza to jednak, że konstrukcja pionowa będzie najlepszym rozwiązaniem dla każdego procesu. Wybór pomiędzy tunelem poziomym i pionowym zależy między innymi od rodzaju produktu, sposobu jego transportu oraz dostępnej przestrzeni produkcyjnej.

Czy warto przewidzieć zapas wydajności tunelu?

Tunelu chłodniczego nie warto projektować wyłącznie pod maksymalne wykorzystanie jego możliwości przy aktualnej produkcji. Jeżeli firma planuje zwiększenie wydajności, zakup nowego dozownika, oblewarki lub innego urządzenia znajdującego się wcześniej w linii, trzeba sprawdzić, czy etap chłodzenia nadal będzie w stanie obsłużyć większy strumień produktów.

Problem pojawia się wtedy, gdy urządzenia poprzedzające tunel mogą pracować szybciej, ale zwiększenie prędkości transportera skraca czas chłodzenia poniżej wartości wymaganej technologicznie. W takiej sytuacji to właśnie tunel zaczyna ograniczać wydajność całej linii.

Rozsądna rezerwa daje możliwość zwiększenia produkcji bez natychmiastowej przebudowy sekcji chłodzącej. Szczególne znaczenie ma to w przypadku systemów modułowych, których długość i konfigurację można dopasować do potrzeb konkretnego zakładu.

Jak dobrać tunel chłodniczy do całej linii produkcyjnej?

Tunel chłodniczy powinien być traktowany jako element kompletnej linii technologicznej. Jego prędkość pracy musi współgrać z urządzeniem podającym produkt oraz maszynami znajdującymi się za sekcją chłodzenia.

W przypadku produkcji czekolady może to oznaczać współpracę między innymi z temperówką, oblewarką, dozownikiem lub systemem pakującym. Przykładowo poziomy tunel Pomati 600 mm dostępny w InPlus Gastro może pracować z prędkością taśmy do 2 m/min, a jego konfiguracja długości jest uzależniona od potrzeb procesu. Model może również współpracować z temperówką SL80 oraz pasem do oblewania CSL 600 mm.

Przed zakupem warto więc określić nie tylko oczekiwaną wydajność tunelu, ale wydajność całej planowanej linii. Pozwala to uniknąć sytuacji, w której jedna maszyna ogranicza możliwości pozostałych urządzeń.

Dobrze dobrana długość tunelu chłodniczego wynika z połączenia wymaganego czasu chłodzenia z prędkością taśmy potrzebną do osiągnięcia zakładanej wydajności produkcji. W uproszczeniu długość efektywnej strefy można obliczyć, mnożąc prędkość transportera przez czas chłodzenia, ale przy finalnym doborze trzeba uwzględnić także szerokość taśmy, sposób rozmieszczenia produktów, ich masę i temperaturę oraz wydajność agregatu chłodniczego. Dzięki temu tunel nie stanie się wąskim gardłem linii i będzie w stanie obsługiwać produkcję przy zachowaniu powtarzalnych warunków chłodzenia.