Una valvola magnetica di precisione originariamente progettata per aiutare a guidare un lander verso una cometa ha trovato un uso terrestre a sorpresa attraverso l'Ufficio per il trasferimento tecnologico e i brevetti dell'ESA:aggiungere aromi alle bevande in pochi millesimi di secondo per ogni lattina o bottiglia.

I moderni caroselli di riempimento per bevande sono già miracoli di automazione, tipicamente in grado di riempire centinaia di bottiglie, lattine o cartoni al minuto. Ma questi sistemi complessi sono ottimizzati per singoli, grandi lotti di produzione. Intanto il mercato va avanti.

"Visita un qualsiasi supermercato oggi e vedrai una vasta gamma di bevande diverse in offerta, dalle bevande energetiche alle acque aromatizzate, " spiega Wolfgang Teichmann, amministratore delegato di KTW Technology.

"Ma i sistemi di riempimento tradizionali non sono in grado di tenere il passo in modo efficiente con questo portafoglio di prodotti ampliato. Il passaggio tra il riempimento di prodotti diversi richiede tempi di fermo prolungati per ottenere tubi asciutti e puliti, perché i produttori non vogliono che gli aromi residui contaminino il loro prossimo lotto.

"Anziché, il nostro obiettivo è stato quello di creare una soluzione in cui meno, valvole di dosaggio più veloci potrebbero essere utilizzate per fornire i sapori come un concentrato alla fine del processo di riempimento, rendere i sistemi più flessibili ed efficienti dal punto di vista energetico, e riducendo significativamente il tempo e le risorse perse durante la pulizia."

L'obiettivo era quello di progettare una soluzione più efficiente e sostenibile. Per rendere questo possibile, KTW ha fatto uso della tecnologia spaziale:una valvola di precisione a reazione rapida che, insolitamente, ha solo una parte mobile, una palla che si trova in una "sede della valvola, " mantenendo la valvola chiusa finché non viene mossa da un campo magnetico per aprirla entro un millesimo di secondo, o millisecondo.

Basato sulla sua tecnologia "SmartValve", il sistema di dosaggio di precisione ad alta velocità di KTW può fornire dosi incredibilmente accurate comprese tra 0,1 e 3,0 ml, tipicamente utilizzato per aggiungere sapore a un "liquido di base" preriempito come l'acqua e appositamente progettato per ridurre al minimo gli spruzzi dispendiosi. La tecnologia delle valvole è inoltre la tecnologia di base per diverse soluzioni industriali, realizzato da KTW, aumentare l'efficienza e ridurre le emissioni, pesticidi o rifiuti.

In effetti la valvola magnetica è stata originariamente progettata proprio per questo scopo dall'ingegnere spaziale Dietmar Neuhaus del Centro aerospaziale tedesco, DLR. Il suo scopo era quello di ottenere una manovrabilità di precisione dei satelliti utilizzando "propulsori a gas freddo, "dove vengono rilasciate piccole quantità di gas per ottenere movimento, come lasciar andare un palloncino. L'idea è stata inizialmente proposta per il lander Philae della navicella spaziale Rosetta, anche se alla fine è stato scelto un metodo alternativo.

"Questo design della valvola presenta numerosi vantaggi rispetto ai design tradizionali, compresi quelli con molle, " spiega Dietmar Neuhaus. "Con una sola parte mobile, ha un ciclo di vita molto lungo. La sua funzione di commutazione diretta significa che è estremamente veloce nel reagire al segnale in ingresso e molto preciso nella dose che eroga."

Con l'aiuto di EurA, uno dei broker tecnologici dell'ESA in Germania, KTW ha sviluppato l'idea di utilizzare e sviluppare ulteriormente la tecnologia delle valvole. Il suo sviluppo è stato successivamente supportato attraverso un progetto ESA Technology Transfer Demonstration.

Wolfgang Teichmann aggiunge:"In un tipico sistema di dosaggio per bevande, normalmente avresti una giostra con tante valvole, spesso oltre un centinaio, per riempire i contenitori con il liquido finale, mentre con la nostra soluzione sono necessarie solo da una a tre valvole che forniscono microdosi del concentrato a fine linea. Velocità e precisione sono vitali; possiamo riempire fino a 120.000 lattine all'ora.

"La longevità è importante anche nell'industria del riempimento. Le valvole in genere hanno una vita breve, considerando che le nostre valvole, con una sola parte mobile, hanno dimostrato di durare per oltre 10 miliardi di dosi, e richiedono meno manutenzione. E quando ce n'è bisogno, la correzione è rapida e semplice, impiegando minuti invece delle settimane necessarie per una riparazione standard del sistema. Si tratta semplicemente di scambiare la sfera e la sede della valvola."

Il sistema di dosaggio di precisione ad alta velocità di KTW può essere integrato in un sistema di produzione esistente o implementato su base autonoma.

"Come azienda, siamo motivati ​​ad aumentare l'efficienza, ridurre gli sprechi e aumentare la sostenibilità, seguendo il nostro slogan "SpaceTech 4 Planet Earth, '" osserva Wolfgang Teichmann. "Quindi, ad esempio, il nostro sistema Air Flow Saver consente agli utenti di risparmiare fino al 90% del loro consumo di aria compressa:l'industria tedesca spende 4,5 miliardi di dollari ogni anno per l'uso di aria compressa, che costa da otto a 10 volte di più rispetto alle fonti di alimentazione convenzionali.

"Dare un'idea di come funziona in pratica, un cliente potrebbe utilizzare l'aria compressa per asciugare un'etichetta Tetrapak prima che venga aggiunta la data di riempimento. Normalmente questa aria compressa viene lasciata soffiare continuamente, ma il nostro sistema apre la valvola per rilasciare l'aria solo quando un sensore di visione mostra che è presente un'etichetta, per soli 30 millisecondi alla volta. Quando si superano cinque Tetrapak al secondo la stazione di sfiato, risparmierà l'85% di aria compressa. E mentre stiamo pulsando in tempo reale, questo soffiaggio aumenta l'effetto di asciugatura."