Tesne po zmene spoločenských pomerov vznikla v Starej Ľubovni rodinná spoločnosť LIMO ŠPES, s. r. o., ktorá sa v začiatkoch svojej existencie venovala výrobe sladených sýtených nápojov s príchuťou kola, pomaranč, kiwi či malina s objemom 0,33 l a neskôr aj 0,7 l s plnením do sklenených fliaš. Cieľovou skupinou boli vtedy rôzne pohostinstvá, bary a pod. S postupným príchodom plastových (PET) fliaš sa zakladatelia spoločnosti rozhodli naskočiť aj na tento trend. Pozorným sledovaním diania najmä na zahraničných trhoch sa postupne začali zaujímať aj o možnosti plnenia minerálnych vôd.
Keďže po vstupe Slovenska do Európskej únie museli komerčné výrobné spoločnosti prevziať a dodržiavať nariadenia platné pre všetky členské krajiny, a to aj v oblasti potravinárstva, konkrétne nakladania s minerálnymi vodami, rozhodla sa spoločnosť vybudovať vlastný výrobný závod na plnenie v tesnej blízkosti prameňov. „Po devastačnom požiari výrobnej haly v roku 2019 bolo nevyhnutné zlikvidovať jeho následky a vybudovať nové priestory, čo bol moment, keď sme sa rozhodli investovať do modernizácie a zároveň rozširovania výroby a skladových priestorov,“ vysvetľuje v úvode stretnutia Dominik Špes, generálny riaditeľ LIMO ŠPES, s. r. o. V tom čase sa začala aj spolupráca so spoločnosťou GP Technology, s. r. o., ktorá promptne zrepasovala požiarom poškodené a zároveň dodala nové strojno-technologické zariadenia zo svojich skladových zásob a zrealizovala celý systém riadenia a automatizácie. Tak bol položený základ rozvoja a zvyšovania konkurencieschopnosti spoločnosti LIMO ŠPES, s. r. o.
Od prameňa po fľašu minerálky s modernými technológiami
Aktuálne sa v novom výrobnom závode plní ťažiskovo minerálna voda Ľubovnianka. Zdroj minerálnej vody je vrt LZ – 6 Veronika, ktorý je situovaný vo výverovej oblasti prameňov v Novoľubovnianskych kúpeľoch. Ľubovnianka je klasifikovaná ako prírodná minerálna voda, vysoko mineralizovaná, uhličitá, hydrogénuhličitanová, horečnato-vápenato-železitá, so zvýšeným obsahom horčíka, slabo kyslá, studená, hypotonická. Zo slovenských vôd je to jedna z tých s najväčším obsahom prírodného horčíka (magnézia). Zo zdravotných benefitov pitia tejto minerálnej vody možno spomenúť zlepšenie svalovej funkcie, podporu zdravia srdca a trávenia, správnu funkciu mozgu a nervového systému či pevnosť kostí.
Pri využívaní podzemných vôd je legislatívne stanovené, koľko možno v danom čase z prameňa odčerpať a aká hladina podzemných vôd musí byť zachovaná. Hladina podzemných vôd pritom nesmie klesať v dôsledku ťažby. Z tohto hľadiska je potrebné presne merať množstvo odčerpanej vody, čo je v kompetencii štátu ako vlastníka prameňa. Presun minerálnej vody z podzemia do výrobnej prevádzky závodu LIMO ŠPES zabezpečujú čerpadlá osadené frekvenčnými meničmi.
V spolupráci s externými dodávateľmi spoločnosť nakupuje rôzne vstupy do výroby, ako sú plastové výlisky – základ budúcej PET fľaše, uzávery, etiketovacie a obalové fólie, palety a pod. Po príchode vody potrubím sa v prvom kroku pomocou pieskových filtrov voda zbaví železa a prípadných nečistôt. Ostatné minerály zostanú vo vode zachované. Následne sa minerálna voda akumuluje v akumulačných nádržiach, kde sa meria výška hladiny a tlak.
Podľa došlých objednávok sa nastaví výrobný plán a v sýtiacom zariadení (mixér) od spoločnosti Morávek s riadiacim systémom a vizualizáciou Rockwell Automation (Allen-Bradley) sa voda v súlade s týmto plánom dopĺňa o CO2 a prečerpáva sa do vyfukovacieho a plniaceho bloku od spoločnosti KHS. Riadenie pohybu v tomto bloku zabezpečuje riadiaci systém spoločnosti Siemens, vizualizáciu a riadenie procesných dejov má na starosti systém spoločnosti B&R osadený kartami s vysokou frekvenciou vzorkovania procesných veličín.
Minerálka sa plní do PET fliaš s objemom 1,5 a 2 l. Základným materiálom fľaše sú tzv. PET predlisky – plastové banky tvaru a veľkosti menšej skúmavky. Tie sú linkou zoradené do jedného radu, uchytené do závesného mechanizmu a vedené do pece, kde sa zohrejú na požadovanú teplotu. „Každý predlisok má vzhľadom na svoje rozmery, hmotnosť a materiálové zloženie nastavený presný recept z hľadiska teploty ohrevu, sekvencie naťahovania a parametrov tlaku vyfukovania. Teplota ohrevu je však kľúčový parameter pre výrobu finálnych PET fliaš požadovanej kvality,“ hovorí Michal Harajda, riaditeľ GP Technology, s. r. o.
Vo vyfukovacom stroji sa v prvom kroku urobí nízkotlakový predfuk, predĺženie predlisku pomocou naťahovacej tyče s lineárnym motorom riadeným systémom B&R. Nasleduje ďalší výfuk stlačeným vzduchom už s vyšším tlakom 20 – 32 bar, čím predlisok získa finálny tvar a rozmer fľaše. „Naším cieľom je znižovať hodnotu tlaku výfukov, čím možno dosiahnuť úspory na spotrebe energie,“ vysvetľuje D. Špes. Kontrola správnosti výfuku je postavená na meraní úbytku tlaku, čo riadiaci systém B&R vyhodnotí ako poškodenú fľašu, ktorá je v ďalšom kroku z linky vyradená.
Po ochladení a kryštalizácii materiálu PET fľaše sa cez karuselový synchrónny kolesový mechanizmus presúva fľaša do plničky, kde sa o cca 3,6 sekundy naplní zvolený typ vody a nasadí uzáver. Na presné naplnenie vody do fľaše sa používa prietokomer, ktorý spojito odmeriava pretečené množstvo cez plniacu dýzu. Kontrolu výšky hladiny po uzavretí fľaše ešte skontrolujú infračervené snímače spoločnosti Banner a následne prítomnosť a správnosť aplikácie uzáveru kontroluje dvojkamerový systém spoločnosti Sick. „Údaje so snímačov a kamier spracováva riadiaci systém B&R radu X20 a ak je výsledok jedného z týchto meraní negatívny, pomocou rýchleho pneumatického piestu je fľaša z linky vyradená,“ konštatuje M. Harajda. Spoľahlivosť chodu bloku vyfukovania a plnenia sledujú aj systémy merania vibrácií a teploty, či nie sú najmä točivé časti nadmerne zaťažené a mohlo by tak dôjsť k ich zlyhaniu.
Naplnené a skontrolované fľaše sa pomocou dopravníkov presúvajú na tzv. akumulačný stôl s kapacitou 1 500 fliaš. „Akumulácia sa využíva vtedy, keď je potrebné prerušiť prísun naplnených fliaš do následných častí technológie kvôli vykonaniu nejakého zásahu, napr. treba vymeniť etikety v etiketovacom stroji či doplniť fóliu v baliacom stroji. Efektivita celej výroby je daná nepretržitou činnosťou bloku vyfukovania a plnenia a akumulácia je nástroj, ako dosiahnuť maximálnu možnú efektivitu bez zastavenia tohto bloku,“ zdôrazňuje D. Špes. Odstavenie bloku je akceptovateľné v prípade prestojov (porucha, výmena základných materiálov) následných technológií dlhších ako päť minút.
Z niekoľkých pásov akumulácie sa pomocou beztlakového dopravníkového stola zoradia fľaše do jedného radu a prichádzajú na etiketovací stroj spoločnosti Krones. Po nalepení etikety sa fľaše presúvajú v šiestich radoch (tzv. 6-pack) do baliaceho stroja, ktorý ich obalí do fólie. Tepelnou úpravou sa obaľovacia fólia tak zmrští, že vznikne pevný obal. Podľa požiadavky zákazníkov sa v následnom kroku pripevní alebo nepripevní rúčka na prenášanie šesťbalenia.
Dopravníky privedú zabalené minerálky na stanovisko paletizácie, kde sú podľa typu palety nakladané pomocou lineárneho systému. Podľa objemu fľaše sa určuje, aká mozaika ukladania sa na každej vrstve vytvára. „Sixpacky sa ukladajú na dva typy paliet – europaletu štandardnej veľkosti a DD (Düsseldorfská paleta) polovičnej veľkosti, ktorú začínajú čoraz viac preferovať najmä väčší odberatelia. Mozaika ukladania na DD paletu je pritom úplne iná ako pri štandardnej europalete a zaberá viac času,“ vysvetľuje M. Harajda. Úvaha o nasadení priemyselného robota na orientáciu 6-packov do mozaiky paletizačnej vrstvy bola z hľadiska pomeru ceny a výkonu na objem výroby v LIMO ŠPES zamietnutá. Aj na pracovisku paletizácie sú osadené systémy na meranie vibrácií a zároveň frekvenčné meniče sledujú parametre zaťaženia.
Poslednou fázou je ovinovanie naloženej palety fóliou a jej presun do skladu.
Spoľahlivý partner pre automatizáciu
Operátori na linkách majú k dispozícii lokálne rozhrania človek – stroj Panel PC od spoločnosti B&R, čo je kombinácia priemyselného PC s vizualizačným panelom. Ponúkajú prehľad o činnosti celej linky, prehľad jednotlivých výrobných receptov, stav dopravníkov a pod.
Chod jednotlivých dopravníkov je regulovaný pohonmi s inštalovanými frekvenčnými meničmi B&R. „V prípade napr. nového formátu fliaš si kompetentný pracovník na základe pridelených prístupových práv dokáže cez operátorský panel každý jeden pohon doladiť z hľadiska potrebnej rýchlosti a uložiť do receptu,“ hovorí M. Harajda. S cieľom spoľahlivého chodu dopravníkov sa v rámci parametrov frekvenčných meničov sleduje ich aktuálne zaťaženie, ktoré sa kontinuálne vyhodnocuje. V prípade prekročenia nastavených hraničných hodnôt sa zasiela do systému alarm a identifikuje sa problematický pohon.
Pri vývoji celej koncepcie riadenia boli použité softvérové nástroje spoločnosti B&R – Automation Studio a mapp technológia. „Ich najväčším prínosom je rýchlosť vývoja a jednoduchosť použitia pre našich programátorov,“ vysvetľuje prínosy M. Harajda.
Kompletné riadenie celej výroby od vstupu až po ovinovanie naloženej palety zabezpečuje systém spoločnosti B&R. Zber hodnôt a ich prenos v rámci celého výrobného procesu sa realizuje kvôli kompatibilite s ostatnými riadiacimi systémami prostredníctvom zbernice Profinet. Centrálny riadiaci systém B&R, ktorý riadi chod dopravníkov, je osadený komunikačnými kartami Profinet. Rýchlosť dopravníkov je definovaná aktuálnou rýchlosťou plniaceho a vyfukovacieho bloku, pričom systém B&R automaticky prepočíta požadovanú rýchlosť všetkých frekvenčných meničov dopravníkových systémov. Zároveň v reálnom čase vyhodnocuje situáciu na dopravníkoch pomocou zberu údajov z optických, difúznych a kapacitných snímačov, ktoré sú na dopravníkoch osadené.
Okrem toho po zbernici Profinet zisťuje stav ostatných strojov v rámci linky. Ak systém vyhodnotí neštandardnú situáciu, je schopný autonómne zareagovať. Napríklad pri dopĺňaní etikiet etiketovací stroj zastane, akumulačný stôl sa začne napĺňať fľašami a po nábehu etiketovacieho stroja treba stôl opäť vyprázdniť. „Systém je teda schopný dať etiketovaciemu a všetkým nadväzujúcim strojom pokyn na dočasné zvýšenie rýchlosti, pokiaľ sa stôl nevyprázdni. Takýmto spôsobom sa dosahuje kontinuita a zároveň vysoká efektivita výroby,“ konštatuje M. Harajda.
Manažment spoločnosti má k dispozícii možnosť sledovať vybrané ukazovatele výroby vrátane celkovej efektívnosti zariadení (OEE).
GP Technology si nielen pri tomto projekte vybrala za hlavného partnera pre oblasť automatizácie a riadenia spoločnosť B&R. „Oceňujeme nielen veľkosť firmy, ktorá je zárukou istej stability a trvalých inovácií, ale najmä osobný prístup, čo považujem za kľúčový prvok našej dlhoročnej spolupráce. V každej chvíli vieme, komu zavolať a v akej oblasti nám odborník z B&R bude vedieť poradiť alebo zodpovedať prípadné otázky,“ vysvetľuje M. Harajda.
Z technologického hľadiska dokáže B&R pokryť takmer všetky požiadavky, ktoré spoločnosť GP Technology rieši v rámci svojich projektov pre potravinársky priemysel či už u slovenských, alebo zahraničných zákazníkov. „Zástupcovia B&R dobre poznajú naše aktivity a projekty a oceňujem, že dokážu veľmi cielene prichádzať a predstaviť nám ich technologické novinky, ktoré môžeme následne do našich projektov implementovať,“ dopĺňa M. Harajda. Veľkou pridanou hodnotou vzájomného vzťahu je aj možnosť vopred si otestovať novinky v rámci menších pilotných inštalácií u zákazníkov. „Aktuálne riešime nasadenie kamerového systému. B&R nám vyšla v ústrety takým spôsobom, že oni sami pre nás testujú výsledky snímania na vzorkách, ktoré sme im zaslali a až po kladnom výsledku ponúkneme takúto možnosť nasadenia kamerového systému nášmu zákazníkovi. Takýto prístup pre nás predstavuje výraznú časovú úsporu,“ oceňuje vzájomnú spoluprácu M. Harajda.
Úspora nákladov na materiál aj energie
V minulosti sa na plnenie fliaš používali v LIMO ŠPES v podstate podobné technológie ako dnes. Avšak aby sa spoločnosť posunula v kvalite produkcie a znižovaní nákladov, bolo nevyhnuté modernizovať viaceré technologické uzly. Ak pred približne piatimi rokmi bola hmotnosť prázdnej PET fľaše cca 35 g, dnes vďaka nasadeniu uzáverov štandardu GME30.37 a moderných technológií dokáže spoločnosť pracovať s PET fľašami s hmotnosťou 23,5 g. To prinieslo úsporu nákladov vzhľadom na úsporu materiálu na samotných PET predliskoch, ako aj úsporu nákladov na energie potrebné na formovanie ľahších predliskov. Ruka v ruke so zlepšeniami sa zvýšila aj produktivita z hľadiska vyššieho počtu naplnených fliaš za hodinu, pričom tento rok by malo byť naplnených cca 20 mil. fliaš. „Spoločnosť LIMO ŠPES sa do modernizácie a inovácií púšťa veľmi rozumne, inštaluje to, čo potrebuje pre svoje napredovanie. Pozerá sa samozrejme aj na najbližšie obdobie, ale veľmi racionálne a nepodlieha za každú cenu prístupu, majme to, lebo je to módne‘,“ vysvetľuje M. Harajda.
Aktuálne v spoločnosti prebieha ďalšia fáza modernizácie výroby, v rámci ktorej sa budú staršie strojné zariadenia nahrádzať modernejšími, pribudnú nové dopravníkové trasy a niektoré technologické vylepšenia. „Tie by mali prispieť k ďalšiemu zvýšeniu objemu výroby, pričom cieľom bude v priebehu nasledujúcich dvoch rokov niekoľkonásobne zvýšiť aktuálny objem vyrobených fliaš za rok a presadiť sa aj na okolitých zahraničných trhoch,“ uzatvára naše stretnutie D. Špes.
Ďakujeme spoločnosti LIMO ŠPES, s. r. o., za možnosť realizácie reportáže a Dominikovi Špesovi a Michalovi Harajdovi za poskytnuté informácie.