Zajrzeć w głąb procesów produkcyjnych

Czy receptura jogurtu, jakość i smak nie zmieniły się, a w napoju nie czyha bakteria? Czy lek powstaje ściśle według wskazań chemików? Nikt nie chce przecież wycofywać produktów z rynku za grube miliony i tracić wizerunku marki. Poręczny tomograf pozwoli sprawdzić, czy w instalacjach przemysłowych poprawnie przebiegają procesy związane z produkcją napojów, żywności, kosmetyków i lekarstw oraz zoptymalizuje te procesy.

Polskie urządzenie jest szybsze i dokładniejsze niż dotychczas wykonywane prototypy badawcze. Często różne substancje w branżach chemicznych, spożywczych, farmaceutycznych produkowane są w przepływach zamkniętych, czyli w skomplikowanym układzie rur i reaktorów. Eksperci muszą dokładnie wiedzieć, czy w rurociągach utrzymują się odpowiednie proporcje substancji chemicznych, czy nie ma tam zawiesin, zapowietrzeń i innych nieprawidłowości.

Zjawiska, jakie odbywają się wewnątrz rurociągu, można obserwować nawet wtedy, gdy nie mamy dostępu do jego wnętrza. Na analizę procesów, wykrywanie przeszkód, defektów oraz różnych anomalii bez zaburzania samego przebiegu produkcji pozwala tomograf pojemnościowy. Mały tomograf do zastosowań przemysłowych opracowała i zbudowała spółka Netrix z Lublina we współpracy z Politechniką Warszawską.

„Nasze urządzenie wspomaga proces kontroli jakości procesów produkcyjnych. To mogą być procesy związane np. z produkcją jogurtów, napojów, kosmetyków, leków. Ale to także oferta dla firm petrochemicznych, transportujących gaz ziemny i ropę naftową. Z tomografu może skorzystać również branża energetyczna, przemysł lotniczy, motoryzacyjny i szeroko rozumiana inżynieria procesowa” – tłumaczy dyrektor spółki dr inż. Tomasz Rymarczyk.

Jak wylicza, tomografów potrzebują również fabryki, kontrolujące proces spalania, w których trzeba badać emisję dwutlenku węgla oraz monitorować zanieczyszczenie środowiska pyłami, które wydostają się przez kominy. Ostatnio okazało się, że można je stosować nawet w kopalniach węgla do monitoringu rurociągów, które zapychają się przy wypompowywaniu wody z wyrobiska. Kolejna możliwość wykorzystania innowacyjnego urządzenia to monitorowanie procesów transportu pneumatycznego materiałów sypkich.

„Głównym problemem w zamkniętych liniach produkcyjnych jest brak informacji pozwalającej na analizę właściwości i jakości substancji będących składnikiem określonego procesu. Jeżeli produkt jest niewłaściwie wytworzony, to koszty wycofania wadliwej partii z rynku i naprawy nadszarpniętego wizerunku firmy są niewspółmiernie większe, niż inwestycja w urządzenie kontrolujące procesy technologiczne” - ocenia dr inż. Rymarczyk.

Dodatkowe wyzwania pojawiają się, gdy niewielkie zmiany receptury prowadzą do istotnych zmian właściwości fizycznych składników produktu. Określenie zmian stężenia w czasie, proces osadzania zawiesin, czy wydobycie smaku może stanowić duże wyzwanie dla producentów żywności, kosmetyków i lekarstw.

Tomograf pojemnościowy przekazuje obraz oraz wyniki pomiarów na komputer obsługiwany przez technologa firmy. Informacje te mogą być wykorzystane do wyboru różnych możliwości mieszania, optymalizacji wydajności i pomiaru jakości produktu. Za pomocą specjalnych algorytmów do konstrukcji wizualnej obrazu można na monitorze komputera obserwować proces przesyłu substancji, analizować procesy chemiczne i zjawiska występujących np. podczas mieszania cieczy.

„System tomograficzny jest urządzeniem modułowym, wielokanałowym. Wiele kanałów tomografu zapewnia jego szybkość, w odróżnieniu od innych rozwiązań jest to system tomograficzny konfigurowalny. Tak elastyczne rozwiązanie będzie mogło obsłużyć pomiar i wizualizację różnorodnych dynamicznych procesów technologicznych, w których istotna jest zarówno duża szybkość rejestracji kolejnych obrazów w czasie, jak i wysoka rozdzielczość przestrzenna” - wylicza dr Rymarczyk.

Dotąd tomografy nie były przenośne i najczęściej użytkowane były w programach badawczych prowadzonych w laboratorium lub w wybranej firmie. Urządzenia nie były oferowane na polskim rynku komercyjnie. Aby to zmienić, spółka wystąpiła do Narodowego Centrum Badań i Rozwoju o dofinansowanie projektu budowy tomografu przemysłowego. Całkowity koszt prac wyniósł 3,2 mln. zł, z czego NCBR dołożył 2,2 mln. zł. W tym projekcie nad konstrukcją tomografu Politechnika Warszawska pracowała wspólnie z inżynierami Netrixu, byli to m.in. Roman Szabatin, Waldemar Smolik, Jacek Kryszyn.

W wyniku prac powstał prototyp urządzenia, które ma być produkowane na szeroką skalę i sprzedawane przemysłowi. Jak zaznacza dyrektor Tomasz Rymarczyk, zapotrzebowanie na taki niewielki tomograf wyszło od kontrahentów spółki. Wcześniej nie było takiego komercyjnego urządzenia o odpowiednich parametrach. Tomografami dysponowały tylko duże koncerny, np. Statoil, które zajmują się transportem surowców – paliw. To dla nich ośrodki naukowe konstruowały i montowały tego typu urządzenia. Nie było taniej produkcji wieloseryjnej, pozwalającej by każdy przedsiębiorca mógł zamontować w swojej hali produkcyjnej takie narzędzie kontroli – małe, przenośne, łatwe w stosowaniu. Komercyjnie produkowane urządzenie powinno kosztować ok. kilkudziesięciu tys. złotych.

Z szacunków Netrixu wynika, że sprzedaż tomografów będzie rosnąć, bo takie urządzenie potrzebne jest niemal każdej firmie z branży chemicznej, spożywczej, farmaceutycznej, jak również w energetyce, przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym i inżynierii procesowej. Projekt zaczął się w czerwcu 2014 r., kończy się w listopadzie 2015. Firma zbudowała model linii produkcyjnej i tam testuje prototyp. Jeżeli wszystko się powiedzie, etap wdrożeniowy ruszy na przełomie roku. Już podpisano listy intencyjne, m.in. z firmami z branży spożywczej.

Żródło: www.naukawpolsce.pap.pl