La automatización neumática permite que el aceite de cannabis de Loud Labs se nacionalice

Una aplicación de llenado aparentemente sencilla muestra que manipular aceites de cannabis requiere comprender sus propiedades únicas.

En 2015, Jake Berry y Coley Walsh fundaron Pyramid Pens, que ahora opera bajo el paraguas de Loud Labs, una marca que vende varias formulaciones de aceite de cannabis envasados ​​en cartuchos que podrían usarse en una gran cantidad de dispositivos de vapeo. Utilizando el reconocido proceso de extracción de CO2, los socios comenzaron a formular cepas y sabores únicos de aceites de THC y CBD para vapear. De hecho, la actitud innovadora de la marca hacia el empaque nos llamó la atención en 2019, lea sobre lo que estaban haciendo en ese momento y vea hasta dónde han llegado en lo que sigue.

Hoy en día, Loud Labs comercializa su línea Pyramid Pens de aceites formulados con cannabis envasados ​​en cartuchos y cápsulas en Colorado y Michigan y está preparando el escenario para una futura expansión a otros estados. La expansión es un proceso complejo de navegar por las leyes individuales y los entornos de ventas de cada estado. La empresa ofrece un total de seis formulaciones de aceites, cada una con sus propias características de potencia y sabor, concentrados, destilados y combinaciones de CBD/THC. La empresa también ofrece líneas de prerollos y comestibles infundidos.

Los dispositivos de vapeo, que vienen en diferentes formas, tamaños y tecnologías, dependen de cartuchos llenos de aceite. Los cartuchos suelen contener 0,3, 0,5 o 1 g de aceite, según el tipo de dispositivo. El llenado debe ser preciso para la distribución óptima de un aceite caro. El aceite de cannabis calentado se vierte fácilmente en el depósito calentado de la máquina llenadora automática de alta capacidad Thompson Duke IZR. En la máquina, las herramientas que sostienen los cartuchos listos para llenar están aseguradas a una mesa Festo EXCM XY. Una HMI con pantalla táctil permite al operador controlar y optimizar el proceso a través de un menú simple de comandos.

“Saldrían kilos de compuestos del extractor”, afirma Berry, director ejecutivo. “Luego, los compuestos se mezclarían en nuestras diversas formulaciones para crear nuestras ofertas únicas. Y luego nos sentamos con pequeñas jeringas para extraer laboriosamente el aceite de los matraces y dispensar un volumen específico en un cartucho”.

A medida que el aceite de cannabis se enfría, se vuelve más viscoso y más difícil de extraer y dosificar con precisión. Este aceite es pegajoso y difícil de trabajar y limpiar. El proceso de extracción y dispensación mediante jeringa es física y mentalmente agotador, sin mencionar que es lento y derrochador. Además, cada formulación tiene una viscosidad diferente que cambia la fuerza al extraer y dispensar. Barry dice que, en el mejor de los casos, un miembro del equipo que trabaja diligentemente puede llenar entre 100 y 200 cartuchos por hora. A medida que aumentó la popularidad de las formulaciones de Loud Labs, disminuyó la velocidad con la que se cumplieron los pedidos. Simplemente se necesitaba demasiado relleno en muy poco tiempo.

"Queríamos hacer crecer un negocio utilizando nuestros mejores conocimientos sobre el desarrollo de productos, el mercado y las necesidades de los clientes, no pasar gran parte de la jornada laboral llenando cartuchos a mano", afirma Berry.

Loud Labs necesitaba una mejor manera de producir un producto competitivo y asequible, manteniendo al mismo tiempo una alta calidad. Automatizar el proceso parecía una solución potencial. Es importante señalar, sin embargo, que dado que la industria estaba en su infancia, las soluciones de automatización, buenas al menos, no eran tan comunes como lo son en las industrias establecidas.

En 2018, Berry y Walsh se familiarizaron con Thompson Duke Industrial de Portland, Oregon, una empresa de propiedad total de Portland Engineering que se dedica a la fabricación y soporte de soluciones automatizadas para llenar y tapar cápsulas y cartuchos de vapeo a base de cannabis.

"Una cosa sobre el diseño de una máquina llenadora de cartuchos de cannabis que sabíamos que era extremadamente importante era resolver el problema de la viscosidad variable del aceite", dice Chris Gardella, director tecnológico de Thompson Duke Industrial. “El aceite de cannabis no se comporta como ningún otro fluido. Cada fórmula de aceite tendrá una viscosidad nativa diferente. Algunas formulaciones pueden ser tan espesas que el aceite no saldrá del frasco a temperatura ambiente”.

Gardella afirma que para facilitar el flujo de aceite es necesario calentar el material. Sin embargo, la temperatura debe controlarse con precisión, ya que una temperatura demasiado alta puede dañar componentes clave del aceite, mientras que una temperatura demasiado baja reduce el flujo. Otra consideración es que algunas formulaciones deben dosificarse con cuidado o pueden dañarse.

La máquina llenadora de cartuchos Thompson Duke presenta una ruta de aceite que involucra un depósito calentado y un tubo corto que va hasta un cabezal dispensador estacionario. En este camino, un actuador controlado neumáticamente eleva el émbolo de una jeringa, aspirando un volumen específico de aceite. Un segundo actuador baja la jeringa hasta un cartucho vacío y el actuador presiona el émbolo. Una mesa XY automatizada, que contiene una matriz de cientos de cartuchos, posiciona con precisión cada cartucho por turno debajo del cabezal dispensador. Thompson Duke estandarizó los componentes y sistemas neumáticos y eléctricos de Festo para su máquina en función de la disponibilidad, la calidad y el soporte de las piezas. Una vez llenados a mano, un proceso que requería mucho tiempo y era un desperdicio, ahora en Loud Labs se procesan cientos de cartuchos en cuestión de minutos de forma limpia y sin desperdicios con máquinas automáticas Thompson Duke impulsadas por Festo.

"Otra consideración de diseño es que cada formulación de aceite se dispensará a una velocidad diferente y, a medida que el aceite se calienta, se puede dispensar más rápido, lo que significa acelerar y coordinar la mesa XY con el cabezal dispensador", dice Gardella. "Lo que complica este proceso ya complejo es el hecho de que la industria de dispositivos vaporizadores se está moviendo hacia muchas configuraciones de cartuchos diferentes".

Conociendo tan bien las propiedades de manipulación de las formulaciones de Loud Labs y escuchando al personal de Thompson Duke describir las características de diseño de la máquina llenadora automatizada IZR patentada de la compañía, Berry y Walsh pensaron que estaban hablando con un proveedor que entendía sus necesidades.

Estaban entusiasmados con el potencial de un sistema de grado industrial capaz de llenar 1000 cartuchos por hora, lo que significaría que una sola máquina podría hacer el trabajo de al menos cuatro empleados con mayor precisión y menos desperdicio. Ese nivel de rendimiento cambiaría las reglas del juego para la empresa no solo en la cantidad de cartuchos llenados y la rápida respuesta a los pedidos, sino también en el ahorro de mano de obra. Los dueños de negocios descubrieron que las máquinas Thompson Duke ofrecen cambio de un aceite a otro en menos de 60 segundos, un beneficio para una empresa como Loud Labs con múltiples formulaciones.

Thompson Duke añadió dos hechos adicionales a la discusión. La empresa se dedicaba al soporte técnico. Los clientes tenían garantizado un soporte de primer nivel después de la venta. Además, el software de Thompson Duke simplificó para los operadores la operación de un proceso complejo. Berry y Walsh compraron una llenadora automática Thompson Duke IZR lo más rápido que pudieron.

"En la industria del cannabis, los consumidores buscan marcas confiables, marcas que ofrezcan consistencia en la calidad del producto y una variedad de opciones", dice Berry. “Hoy en día, Pyramid Pens ofrece seis aceites de cannabis diferentes, puros, potentes y limpios, empaquetados en cartuchos compatibles con cualquier dispositivo de vapeo de 510 baterías. Ofrece cinco tipos diferentes de cápsulas Pax Era y tres recargas y vaporizadores desechables diferentes. Todos estos se llenan con máquinas llenadoras automáticas Thompson Duke de última generación. Además, Loud Labs ha racionalizado su fabricación al automatizar el proceso de mover cartuchos vacíos desde las cajas de envío hasta las herramientas utilizadas en la mesa de indexación XY de una máquina. La empresa también ha añadido una prensa Thompson Duke LFP para tapar cartuchos”.

La automatización eliminó las limitaciones físicas asociadas con los procesos manuales, permitió tiempos de respuesta rápidos en los pedidos y proporcionó un control de calidad preciso. Antes de la implementación, un pedido grande podía tardar hasta un mes en completarse, mientras que ahora los pedidos grandes se pueden completar en unos días.

"Al asociarse con Thompson Duke Industrial, Loud Labs ha obtenido un rápido retorno de la inversión, aportando velocidad, eficiencia, control de calidad y soluciones rentables a sus plantas de fabricación", afirma Berry.

"Hay tres conclusiones de la experiencia de automatización de Loud Labs", añade Walsh. “El cannabis es un material con propiedades únicas. La comunidad de proveedores debe desarrollar soluciones de automatización y empaquetado específicamente para cannabis o, como mínimo, estar preparada para modificar significativamente los sistemas para adaptarse a las características de rendimiento de los materiales.

“La segunda conclusión es que se trata de una industria nueva. Las empresas de cannabis se beneficiarán de la facilidad de uso y los altos niveles de soporte. Y, por último, es posible que en un futuro no muy lejano sea necesario el mantenimiento de registros electrónicos, la trazabilidad y las buenas prácticas de fabricación que se ajusten a las regulaciones a nivel de la FDA en equipos y procesos. Los proveedores y usuarios finales deben estar preparados para esto”.

Mientras tanto, tanto Berry como Walsh afirman que continúan con el desarrollo de productos, buscando formas de automatizar, explorando la expansión a nuevos estados y, lo más importante, centrándose en ofrecer a sus minoristas y consumidores una marca de calidad en la que puedan confiar.

Cartuchos llenos y sellados listos para empaquetar al por menor en una bolsa CR. Esta unidad IZR de alta capacidad es una máquina de mesa, diseñada y construida en los EE. UU. Parece engañosamente simple con base, HMI, mesa XY y estructura de ruta de aceite superior. Los componentes eléctricos y neumáticos son componentes listos para usar de Festo de grado industrial para una larga vida útil, un funcionamiento suave y disponibilidad del producto. Esta simplicidad y facilidad de uso son vitales en algunas partes de la industria del cannabis, ya que el conocimiento de la automatización aún está evolucionando. Sin embargo, esta tecnología patentada ofrece un potente programa de rendimiento de automatización.

En la parte superior de la máquina hay un calentador y un depósito de 500 ml de capacidad. Los productores precalientan su aceite de cannabis y luego lo introducen en el depósito, donde la temperatura se mantiene con precisión. El tubo transparente en el fondo del depósito proporciona un camino para que el aceite llegue al mecanismo dispensador con una punta de jeringa. Cuando llega el momento de cambiar entre diferentes formulaciones de aceite, el depósito, el tubo, la válvula de retención y la jeringa dispensadora se retiran rápidamente y se reemplazan con el juego de componentes de repuesto incluido. El cambio entre formulaciones de aceite lleva aproximadamente un minuto. Luego, el conjunto retirado se limpia y está listo para el siguiente lote.

Las lámparas de calor en cuellos de cisne para un fácil ajuste mantienen el aceite caliente durante un tiempo extremadamente corto durante el flujo desde el depósito hasta la dispensación en un cartucho. En la parte superior central de esta imagen se encuentra la jeringa dosificadora accionada por dos cilindros neumáticos de Festo. El cilindro superior levanta el émbolo para aspirar el aceite hacia la jeringa dispensadora. Una vez que se ha introducido el volumen adecuado de aceite en la jeringa, el segundo cilindro baja la jeringa para que la aguja se inserte en un cartucho. El cilindro neumático presiona el émbolo y el aceite fluye hacia un cartucho. Ambos cilindros neumáticos se ajustan fácilmente a mano mediante topes duros mecánicos.

La mesa XY de esta máquina IZR fue diseñada originalmente por Festo para la velocidad y precisión del manejo de muestras en la automatización de laboratorio. Es extremadamente preciso ya que indexa los cartuchos debajo del cabezal de llenado y es industrialmente resistente. La mesa EXCM XY, HMI, temperatura, neumática, todo, se controla con un pequeño PLC Festo ubicado en el gabinete del IZR.

La HMI con pantalla táctil permite al operador controlar y optimizar el proceso a través de un menú simple de comandos: apuntar y hacer clic. Toda la programación compleja se carga y se evalúa minuciosamente antes de enviar cada unidad. Utilizando una API de Codesys, un sistema de informes y rendimiento de procesos puede recopilar todos los datos pertinentes sobre la producción y la trazabilidad de lotes, un precursor de los requisitos de la FDA para ese nivel de mantenimiento de registros.

Esta prensa LFP de fijación de boquillas de cuatro toneladas, de accionamiento neumático, funciona completamente mediante presión de aire, sin componentes eléctricos. Conecte un compresor de aire al LFP y comience a operar. Los operadores ajustan la fuerza requerida entre 0,5 y cuatro toneladas con control de fuerza totalmente variable. Cierran la puerta y mueven el interruptor a la posición extendida. El bloqueo de la puerta se activa y comienza la operación. Mueva el interruptor a la posición de retracción, la prensa se retrae y el bloqueo de la puerta se libera. Una vez más, Thompson Duke combina componentes industriales resistentes y facilidad de uso para los clientes que buscan los beneficios de la automatización.