Le fabricant d'agitateurs industriels personnalisés Ekato s'est basé sur le plus grand modèle de sa gamme Unimix pour créer un modèle plus de deux fois plus grand et mettre ainsi en oeuvre le plus important système de production de dentifrice au monde.
Grâce à deux mélangeurs dotés chacun d'un volume utile de 10 000 litres produisent entre 6 et 11 tonnes de dentifrice par heure, selon la concentration du produit, Ekato a plus que triplé la production de son client. Le spécialiste des entraînements Nord Drivesystems a contribué au développement de ces nouveaux systèmes aux dimensions record.
De nombreux producteurs globaux souhaitent réduire le nombre de leurs sites de production. C'est le cas notamment des secteurs de l'hygiène et des soins personnels. Ce phénomène entraîne une hausse de la demande en lots encore plus importants de produits tels que le dentifrice. Par ailleurs, un plus grand nombre de variantes est produit sur chaque site. Les sites modernes doivent ainsi être capables de produire d'importantes quantités tout en fournissant une polyvalence maximale. Dans cette optique, la société Ekato Systems basée à Schopfheim, dans le sud de la Forêt noire, en Allemagne, a construit un nouveau site de production discontinue de dentifrice.
À la pointe de la technologie
Jusqu'à présent, la capacité maximale des sites de production de dentifrice s'élevait à 4 ou 5 000 litres, avec des taux de production d'environ 2 à 3 000 litres par heure. Une production continue ou par lots est possible. Les systèmes continus permettent un débit élevé, mais manquent de polyvalence en ce qui concerne les changements de produit, car certains ingrédients nécessitent parfois leur propre technologie de distribution et de mélange, et les changements de formule supposent généralement des conversions et des réajustements. En outre, le dentifrice produit ne peut pas être facilement modifié lorsqu'il manque d'homogénéité.
La principale difficulté avec les sites de production continue consiste à garantir une dispersion uniforme des ingrédients actifs tels que le fluorure de sodium, même après avoir modifié les systèmes de d'alimentation. D'un autre côté, le niveau de production des sites de production discontinue ne peut pas être augmenté de manière notable sans apporter d'importantes modifications aux équipements du site. Pour répondre à la demande d'un fabricant de dentifrice, Ekato a donc dû construire des sites de plus grande taille.
Conception des mélangeurs de production
Les systèmes de production de dentifrice comportent généralement une cuve sous vide, un homogénéisateur et différents systèmes d'alimentation pour l'introduction des ingrédients dans le procédé. Les ingrédients liquides sont mesurés, puis insérés à vide dans la cuve, ou distribués selon des méthodes gravimétriques. Des poudres et agents épaississants permettant d'augmenter la viscosité peuvent être ajoutés via l'homogénéisateur ou attirés dans la cuve via une soupape placée à sa base.
Calculs complexes pour l'augmentation des tailles du matériel
Pour les dimensions des plus grands mélangeurs, Ekato devait déterminer le dosage et les temps de dispersion des composants, les temps de mélange et d'homogénéisation, les valeurs de vide et les performances requises pour l'agitateur et l'homogénéisateur. L'agitateur et l'homogénéisateur ont été configurés en fonction de l'équation des performances de la technologie de mélange employée. Ekato s'est appuyé sur son expérience pour déterminer le nombre de puissance Np (ou nombre de Newton) pour chaque agitateur, ainsi que la courbe de viscosité spécifique du produit.
Outre la concentration du produit, l'équation permet aussi d'établir la vitesse et le diamètre. Avec des exposants de puissance 2, 3, voire 5, ces valeurs sont particulièrement importantes. Pour cette raison, une configuration correcte des entraînements de l'agitateur et de l'homogénéisateur est essentielle. Le fournisseur d'entraînements Nord devait configurer des moteurs et réducteurs d'après les calculs d'Ekato et les rendre aussi efficaces et durables que possible. L'entraînement de l'agitateur étant installé au-dessus du mélangeur de production, il devait être aussi compact que possible, en dépit des performances élevées requises.
Des entraînements d'agitateur aussi grands qu'une voiture
Cette application, qui dépend de la qualité d'homogénéité du produit, nécessite de la vitesse et de la continuité. Les charges radiales et axiales sur l'arbre de l'agitateur, très importantes en raison de la viscosité élevée du produit, doivent être prises en compte pour la configuration de l'entraînement. Nord Drivesystems a défini et fourni deux moteurs de 250 kW dotés de réducteurs industriels fournissant des couples à la sortie nominale de 242 000 Nm. Nord est le seul fabricant au monde à produire des réducteurs industriels aussi grands dans cette gamme de puissance, logés dans le carter monobloc Unicase de référence. Ainsi, en dépit de leur taille considérable, les réducteurs à engrenages coniques à trois trains de type SK 15407 gardent une certaine compacité, car la conception du carter Unicase permet d'utiliser des roulements de grande taille, capables de résister à des forces élevées.
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