Il processo produttivo

Il processo produttivo della pasta comprende numerose fasi, dalla macinazione del grano allo stoccaggio del prodotto finito.

Nei silos a monte del mulino vengono raccolte le diverse varietà di grani, che, una volta verificata la loro qualità, nel mulino sono miscelati, puliti, condizionati ed infine decorticati e macinati.

All’interno dello stabilimento sono collocati i reparti di produzione e confezionamento, separati da una batteria di sili fissi dove è immagazzinato il semilavorato, il che consente di disaccoppiare le due fasi, che possono quindi avere ritmi di lavorazione diversi. Il reparto produttivo, le cui tecnologie in uso sono praticamente rimaste invariate dalla data d’installazione, comprende 11 gruppi di produzione, di cui i gruppi 1, 2, 4 e 5 realizzano i formati di pasta lunga, il 3 per i formati speciali, il 6, 7, 8, 9 e 10 per la pasta corta e le pastine, e l’11 per le tagliatelle e i nidi.

Il confezionamento avviene in linee dedicate rispettivamente alla pasta corta e alla pasta lunga, per una differenza sostanziale tra i due processi: oltre a caratteristiche tecnologiche diverse, il confezionamento della pasta corta avviene in discontinuo rispetto alla produzione, mentre per la pasta lunga il sistema è da considerarsi semi-continuo, poiché il confezionamento deve avvenire entro poche ore dal termine della produzione.

Nel primo caso, si parla di sistema produttivo discreto, in quanto le caratteristiche fisiologiche del semilavorato consentono il suo stoccaggio in polmoni d’accumulo e la

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successiva fase di confezionamento a seconda della necessità di un prodotto piuttosto che un altro; al contrario, per la pasta lunga non è possibile prevedere una soluzione analoga per la fragilità del prodotto, che viene accumulato per qualche ora nelle sfilatrici, un sistema che permette una parziale dislocazione tra i reparti, ma soltanto temporanea. Le fasi operative della confezione del prodotto prevedono il suo imballaggio primario in astucci di cartone o bobine di cello, secondario in casse di cartone le cui caratteristiche cambiano in funzione del mercato a cui è destinato uno specifico item, e il terziario che realizza il pallet di prodotto finito.

Il prodotto finito è poi stoccato nel magazzino tradizionale o in quello automatico, a seconda dei criteri di gestione e movimentazione dei diversi item.

3.5.1

Le fasi del processo produttivo

Per comprendere più nel dettaglio la produzione e il confezionamento, che sono quelle a maggior contenuto ingegneristico e tecnologico, si fornisce una descrizione delle singole fasi operative del processo.

La produzione del semilavorato include le seguenti operazioni:

1. Miscelazione degli ingredienti. Dal mulino la semola viene portata nel reparto tramite dei condotti e viene miscelata con una dose di acqua prefissata, così da formare un impasto che viene movimentato e sminuzzato fino all’ingresso nel gruppo di produzione.

2. Deaerazione dell’impasto. Una volta che si è formato un impasto omogeneo, viene de-aerato in una vasca sottovuoto, per evitare contaminazioni gassose che potrebbero causare fragilità del prodotto durante la cottura.

3. Compressione e trafilazione. L’impasto è trasferito ad una camera nella quale una vite senza fine lo comprime verso filiere di estrusione, nel caso di pasta lunga e corta, oppure verso filiere di estrusione che creano una sfoglia che poi è stampata in paste corte o tagliata a nido di rondine. La durata complessiva di queste fasi, tra la miscelazione dell’impasto e l’uscita dalle trafile, è di circa 15 minuti e l’umidità della pasta dopo la trafilazione è di circa 30/32%.

4. Incartamento. E’ l’inizio della essicazione del prodotto, che è soggetto ad una forte ventilazione per attuare una prima rapida essiccazione superficiale e garantire una certa consistenza, per impedire eventuali deformazioni o incollamenti di prodotto nelle fasi successive. Nel caso dei gruppi di pasta lunga la parte di impianto che esegue questa operazione è detta “incartamento”, nei gruppi di corta è detta “intel”. Al termine della fase il semilavorato ha un’umidità del 18/20%.

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5. Essiccamento. Serve per portare la pasta ad un valore di umidità non superiore al 12,5%, limite massimo consentito dalla legge. La fase consiste in un continuo susseguirsi di zone dove il prodotto viene investito da aria calda e secca, che essicca gli strati superficiali, e da zone non ventilate, dove si ha la diffusione dell’umidità dall’interno agli strati più esterni. L’acqua ceduta dalla pasta è poi espulsa verso l’ambiente attraverso ricambi di aria. Nel caso della pasta lunga l’impianto è definito “essiccatoio”, per la corta si identifica come 1° e 2° “teles”.

6. Raffreddamento. Ha lo scopo di abbassare la temperatura del semilavorato, per evitare fenomeni di condensa che causano muffe o macchie sulla pasta stessa.

Al termine del processo, la cui durata dipende dalle dimensioni del formato di pasta (in media 6-8 ore per la pasta corta, 9-12 per quella lunga) il prodotto è pronto per essere confezionato. La pasta corta è stoccato in una batteria di sili fissi, se si sta confezionando un lotto di un item diverso, mentre per quella lunga il processo è in sequenza diretta, potendo stoccare il semilavorato soltanto per qualche ora nelle “sfilatrici”.

Nel processo di confezione si distinguono le seguenti fasi:

1. Confezionamento primario. La pasta viene posta nell’imballaggio “primario”, cioè quello in diretto contatto con il prodotto. Il semilavorato è trasferito dal silo al reparto con nastri trasportatori, è pesato da una bilancia computerizzata e infine confezionato. Ogni pacchetto è raccolto da un nastro, attraversa un metal-detector che rileva eventuali residui metallici (nel qual caso la confezione è ovviamente scartata) e pesata da una bilancia di controllo che la espelle se è al di sotto del peso minimo consentito.

2. Confezionamento secondario. Terminati questi controlli, indispensabili per avere un prodotto conforme agli standard di qualità, i pacchetti sono trasportati alla macchina incassatrice, che genera l’imballaggio secondario o “collo”. Su di esso viene applicata un’etichetta contenete le informazioni necessarie a permettere la rintracciabilità del prodotto.

3. Confezionamento terziario. I colli di prodotto finito vengono indirizzati dalla linea di confezionamento alla zona di pallettizzazione, dove sono impilati, incellofanati e prelevati da una navetta LGV che li stocca all’interno del magazzino, in attesa della spedizione.

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3.5.2 La linea 8 dello stabilimento di Pedrignano

Per pianificare correttamente la manutenzione di un impianto, è necessario prima identificare ogni fase del processo e gli asset che lo realizzano.

Nel presente elaborato, in cui si presenta una metodologia di progetto della manutenzione, si analizza il processo di confezionamento realizzato dalla linea 8 dello stabilimento semola del comprensorio di Pedrignano.

La linea ha caratteristiche decisamente innovative rispetto ad altre presenti nel reparto, per l’elevato livello di automazione che consente di effettuare rapidi cambi attrezzature sulle macchine e favorisce la diagnostica delle anomalie del processo.

Una prima scomposizione ci permette di identificare i macchinari o equipment presenti nella linea, che realizzano le operazioni principali del confezionamento; i macchinari, di cui sarà necessario determinare i requisisti manutentivi, sono:

1. Alimentazione del semilavorato. Il semilavorato è alimentato da una sequenza di dispositivi che portano il prodotto dall’area di stoccaggio alle macchine di confezione. Sono nastri trasportatori ed elevatori a tazze, oltre ad un elemento detto “vibrovaglio” che, grazie ad un doppio setaccio, separa il prodotto buono da elementi residui o scarti del processo.

2. Bilance di pesatura. La pasta attraversa una tramoggia di scarico che alimenta un sistema di pesatura del prodotto costituito da due bilance indipendenti. Avendo due bilance in parallelo si migliora la continuità operativa, nel caso in cui uno dei due gruppi che realizzano la singola dose per l’imballaggio primario incorra in un’avaria funzionale.

3. Astucciatrice. Questa macchina inserisce il semilavorato nell’imballaggio primario – un astuccio di cartone - e incolla le alette che lo chiudono. L’astuccio vuoto è alimentato da una torretta con delle ventose, poi viene aperto ed inserito su un tassello calettato su una catena rotante. Quando giunge vicino alla testa degli imbuti, che riceve la pasta delle bilance, avviene lo scarico del prodotto. Gli astucci confezionati sono poi depositati su di un nastro e trasportati alle stazioni successive.

4. Metal-detector. Genera un campo elettromagnetico e rileva eventuali contaminanti ferrosi, che possono essere prodotti per usura e strisciamenti tra le parti meccaniche nelle fasi precedenti. Se si rileva un residuo anomalo, la confezione viene scartata.

5. Bilancia di controllo del peso. Gli astucci transitano in una cella di pesatura, che individua le confezioni sottopeso o con un sovrappeso eccessivo. Un meccanismo di espulsione, dotato di pistone pneumatico, scarta il pacchetto anomalo. Il semilavorato è recuperato: viene rimacinato e rialimentato nelle fasi iniziali del processo.

6. Sistema di trasporto degli astucci. Gli astucci arrivano alla macchina di confezionamento secondario su dei nastri trasportatori, che hanno anche la funzione

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di garantire un certo accumulo, consentendo alla macchina astucciatrice di continuare a lavorare, per un certo periodo, se una macchina a valle ha un arresto.

7. Incassatrice. Questo macchina crea il collo, cioè la scatola di cartone ondulato in cui si inseriscono gli astucci. Ha tre moduli in serie, che realizzano rispettivamente il prelievo del fustellato di cartone e la formatura della cassa, il prelievo degli astucci, la loro stratificazione ed inscatolamento, e, infine, la chiusura dell’imballo.

8. Etichettatrice. La cassa di prodotto finito esce dall’incassatrice e un dispositivo le appone un’etichetta contenete le informazioni che permettono di rintracciare il prodotto qualora si riscontrino difetti qualitativi, sia all’interno che all’esterno dello stabilimento.

9. Sistema di trasporto delle casse. Come per gli astucci, i nastri di trasporto non solo trasferiscono il prodotto, ma servono anche da accumulo del numero di colli adeguato a realizzare un pallet di prodotto finito nella fase di palletizzazione.

Un ulteriore dettaglio di scomposizione funzionale delle fasi del processo è necessario per applicare correttamente la metodologia su cui si basa la Reliability Centered

Maintenance. Infatti, solo definendo le funzioni svolte dagli apparati o gruppi funzionali

che compongono ogni macchina si possono individuare le criticità del processo e definire puntualmente i possibili guasti del sistema.

3.5.3 Gestione del processo

Il processo produttivo nei reparti di produzione e confezione impiega un elevato numero di risorse sia materiali che di manodopera. In base alla richiesta del mercato si esegue lo

scheduling, su orizzonte settimanale e poi giornaliero, specificando il mix e i volumi di

prodotto richiesti a ciascun reparto.

Lo scheduling è concepito per generare un processo razionale, mirando ad utilizzare in modo flessibile la capacità produttiva, con lotti di produzione brevi, cercando di minimizzare la quantità di materiale in circolo e il tempo di giacenza medio a magazzino. Per raggiungere questi obiettivi è fondamentale avere elevata affidabilità e disponibilità dei macchinari, poiché una fermata improvvisa dovuta ad un guasto, se non risolto nei giusti tempi, comporta l’impossibilità di realizzare il programma di produzione e di raggiungere gli obiettivi suddetti.

Un fermo macchina sul confezionamento fa aumentare la quantità di materiale stoccato nei sili e aumenta di conseguenza i costi. Se poi i sili, che sono un polmone d’accumulo, fossero saturi, dalla produzione non si potrebbe scaricare nuovo semilavorato, il processo si arresterebbe e il prodotto in eccesso dovrebbe essere rimacinato o scartato. Questa situazione è assolutamente da evitare, poiché l’avviamento della produzione richiede elevati tempi di transitorio per la messa a regime dei parametri di temperatura e umidità.

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Il reparto di confezionamento, pertanto, deve garantire continuità di funzionamento per assorbire il semilavorato di produzione senza creare intoppi, poiché anche disponendo di una sovraccapacità produttiva essa potrebbe non essere sufficiente in caso di guasti gravosi.