Konsten att förpacka skvalpfritt
När man förpackar mjölk, juice och andra flytande livsmedel gäller det att ha maskiner som kan arbeta snabbt och effektivt utan att vätskan skvalpar över. Förpackningen måste ju flyttas från en påfyllningsstation till förseglingsstationen. Vad som är optimal acceleration och hastighet har man hittills fått pröva sig fram till. Men nu finns det en matematisk modell för att beräkna hur skvalpfria förflyttningar ska utformas.
Vid Institutionen för reglerteknik på LTH, Lunds Tekniska högskola, har Mattias Grundelius tacklat detta problem i samarbete med Tetra Pak. I dagarna disputerar han på en avhandling om skvalpfri förflyttning. Förr var problemet inte lika intressant för förpackningsbranschen därför att man arbetade med maskiner där motorn drev förpackningarna med en och samma hastighet. Nu är maskinerna försedda med moderna styrsystem som kan regleras och som arbetar i flera steg med acceleration och avstanning.
– Det betyder att det är enklare att experimentera med nya rörelser och att det är också är möjligt att använda olika rörelser avpassade efter egenskaperna hos de vätskor man förpackar. Det räcker med att göra ändringar i ett datorprogram. Det är ändå en tidsödande process att söka sig fram med hjälp av personalens erfarenhet och ständiga experiment. Med en matematisk metod går det lättare att hitta den bästa lösningen, säger Mattias Grundelius.
En sådan matematisk modell måste beskriva förhållandet mellan acceleration, hastighet och skvalphöjd. Men matematiken hos en skvalpande vätskeyta är mycket komplicerad. Det gäller att förenkla den. Mattias har nöjt sig med att mäta skvalpet i en enda punkt . Med en infraröd laser registreras skvalpet nära förpackningens kant. Som modell för att förstå vätskans rörelse har Mattias använt en vikt upphängd i en fjäder. På det sättet har en beräkningsmetod utvecklats, en metod som visat sig kunnat förutsäga skvalpet väl när Mattias Grundelius testat den experimentellt.
– Experimenten visar att det går att räkna ut hur förpackningen ska accelereras genom att använda en förenklad modell av skvalpet. Experimenten har också visat att accelerationer som minimerar förflyttningstiden inte fungerar tillfredsställande. Däremot går det att beräkna förflyttningen genom att minimera energiåtgången, sammanfattar Mattias Grundelius.
Mattias Grundelius disputerar fredagen den 26 oktober på en avhandling som heter Methods for Control of Liquid Slosh. Han nås på tel 046-222 03 62 eller 070718 60 05 eller e-post: Mattias.Grundelius@control.lth.se Det kan tilläggas att Grundelius arbetar med en experimentuppställning som kan vara bildmässig.
