Rumfartøjets magnetventil bruges til at fylde drikkevarer

En magnetisk præcisionsventil, der oprindeligt var designet til at hjælpe med at styre en lander ned til en komet, har fundet en overraskende anvendelse på jorden gennem ESA's Technology Transfer and Patent Office:tilføjelse af smag til drikkevarer inden for et par tusindedele af et sekund pr. dåse eller flaske.

Moderne påfyldningskarruseller til drikkevarer er allerede mirakler af automatisering, typisk i stand til at fylde hundredvis af flasker, dåser eller kartoner i minuttet. Men disse komplekse systemer er optimeret til enkelt, store produktionspartier. Imens bevæger markedet sig videre.

"Besøg et hvilket som helst supermarked i dag, og du vil se et stort udvalg af forskellige drikkevarer, der tilbydes, fra energidrikke til vand med smag, " forklarer Wolfgang Teichmann, administrerende direktør for KTW Technology.

"Men traditionelle påfyldningssystemer er ikke i stand til at følge med på en effektiv måde med denne udvidede produktportefølje. Skift mellem påfyldning af forskellige produkter kræver længere nedetid for at få rørene tørre og rene, fordi producenterne ikke ønsker, at rester af smag forurener deres næste batch.

"I stedet, vores mål har været at skabe en løsning, hvor færre, hurtigere doseringsventiler kunne bruges til at levere smagene som et koncentrat ved slutningen af ​​påfyldningsprocessen, gøre systemer mere fleksible og energieffektive, og betydeligt reducere den tid og de ressourcer, der går tabt under rengøring."

Målet var at designe en mere effektiv og bæredygtig løsning. For at gøre dette muligt, KTW har gjort brug af rumteknologi:en hurtigreagerende præcisionsventil, der, usædvanligt, har kun én bevægelig del - en kugle, der sidder i et ventilsæde, "holde ventilen lukket, indtil den bevæges af et magnetfelt for at åbne den inden for en tusindedel af et sekund, eller millisekund.

Baseret på sin "SmartValve"-teknologi kan KTWs højhastighedspræcisionsdoseringssystem give utrolig nøjagtige doser på mellem 0,1 og 3,0 ml, bruges typisk til at tilføje smag til en forudfyldt 'basisvæske' såsom vand og specielt designet til at minimere spildsprøjt. Ventilteknologien er desuden basisteknologien for flere industrielle løsninger, bl. lavet af KTW, at øge effektiviteten og reducere emissionerne, pesticider eller affald.

Faktisk blev den magnetiske ventil oprindeligt designet til netop dette formål af rumingeniør Dietmar Neuhaus fra German Aerospace Center, DLR. Hans mål var at opnå præcision manøvredygtighed af satellitter ved hjælp af 'kold gas thrustere, "hvor små mængder gas frigives for at få bevægelse, som at give slip på en ballon. Ideen blev oprindeligt foreslået til Rosetta-rumfartøjets Philae-lander, selvom der i sidste ende blev valgt en alternativ metode.

"Dette ventildesign har en række fordele i forhold til traditionelle designs, inklusive dem med fjedre, " forklarer Dietmar Neuhaus. "Med kun én bevægelig del, den har en meget lang levetid. Dens direkte omskiftningsfunktion betyder, at den er ekstremt hurtig til at reagere på det indkommende signal og meget præcis i den dosis, den afgiver."

Med hjælp fra EurA, en af ​​ESA's teknologimæglere i Tyskland, KTW udviklede ideen til at bruge og videreudvikle ventilteknologien. Dets udvikling blev efterfølgende støttet gennem et ESA Technology Transfer Demonstration-projekt.

Wolfgang Teichmann tilføjer:"I et typisk drikkevaredoseringssystem, du ville normalt have en karrusel med masser af ventiler - ofte over hundrede - til at fylde beholderne med den endelige væske, hvorimod du med vores løsning kun har brug for en til tre ventiler, der giver mikrodoser af koncentratet for enden af ​​linjen. Hastighed og præcision er afgørende; vi kan fylde op til 120.000 dåser i timen.

"Længde levetid er også vigtig i påfyldningsindustrien. Ventiler har typisk en kort levetid, mens vores ventiler, med kun én bevægelig del, har vist sig at holde i over 10 milliarder doser, og kræver mindre vedligeholdelse. Og når der er brug for noget, rettelsen er hurtig og enkel, tager minutter i stedet for de uger, der er nødvendige for en standard systemreparation. Det er simpelthen bare et spørgsmål om at skifte kugle og ventilsæde."

KTWs højhastighedspræcisionsdoseringssystem kan enten integreres i et eksisterende produktionssystem eller implementeres på selvstændig basis.

"Som virksomhed vi er motiverede for at øge effektiviteten, reducere affald og øge bæredygtigheden, efter vores slogan "SpaceTech 4 Planet Earth, "" bemærker Wolfgang Teichmann. "Så for eksempel vores Air Flow Saver-system giver brugerne mulighed for at spare op til 90 % af deres trykluftforbrug:Tysk industri bruger 4,5 milliarder på at bruge trykluft årligt, som koster otte til 10 gange mere end konventionelle strømkilder.

"At give en idé om, hvordan det fungerer i praksis, en kunde kan bruge trykluft til at tørre en Tetrapak-etiket ud, før dens påfyldningsdato tilføjes. Normalt efterlades denne trykluft at blæse konstant, men vores system åbner kun ventilen for at frigive luft, når en synssensor viser, at der er en etiket til stede, i kun 30 millisekunder ad gangen. Når man passerer fem Tetrapaks i sekundet afblæsningsstationen, det vil spare 85 % af trykluften. Og mens vi pulserer i realtid, denne blæsning øger tørreeffekten."