Ocena skuteczności materiałowej wybranych faz cyklu produkcyjnego kształtowania butelek do napojów z PET i PLA
EN Evaluating the material effectiveness of selected phases of the production cycle for shaping PET and PLA beverage bottles
polski
- butelki PET
- butelki PLA
- ocena cyklu życia (LCA)
- opakowanie żywności
- inżynieria produkcji
- PET bottles
- PLA bottles
- life cycle assessment (LCA)
- food packaging
- production engineering
PL Przedstawiona rozprawa doktorska została poświęcona zagadnieniom analizy, badań i oceny skuteczności materiałowej procesów wytwórczych maszyn i urządzeń. Celem szczegółowym były: poznanie, analiza i rozwój materiałowych skutków pozytywnych i negatywnych operacji jednostkowych procesu kształtowania butelek do napojów oraz próba opisania wpływu tego procesu na stan i przemiany środowiska naturalnego. Przedstawiono tło i genezę podjętej tematyki oraz zakres analizowanych zagadnień. Zaprezentowano aktualny stan wiedzy o zarządzaniu cyklem życia opakowań oraz skuteczności ich kształtowania. Dokonano charakterystyki metody badań oceny skuteczności materiałowej wybranych faz cyklu produkcyjnego kształtowania butelek do napojów wytworzonych z PET i PLA. Proces technologiczny zdekomponowanego do sześciu operacji technologicznych: poboru, nagrzewania, rozciągania, ciśnieniowego kształtowania preform oraz do odgazowania i chłodzenia ukształtowanych butelek. W oparciu o zastosowaną metodę oceny cyklu życia tworzyw oraz przeprowadzoną analizę statystyczną i merytoryczną otrzymanych rezultatów, dokonano wyboru parametrów przetwórstwa tworzyw gwarantujących wysoką jakość produktu (butelek), wysoką efektywność procesu (w tym skuteczność kształtowania butelek), nieszkodliwość produktu (butelek) i procesu (od wytwarzania, poprzez użytkowanie, aż do recyklingu). Na przykładzie przyjętego procesu produkcyjnego określono modele matematyczne: zapotrzebowania na moc dla produktów użytecznych i nieużytecznych, wydajności masowej produktów użytecznych i nieużytecznych, jednostkowego zużycia energii dla produktów celowych, emisji i szkodliwości, skuteczności materiałowej pozytywnej i negatywnej. Ponadto przeprowadzono symulację metodą Monte Carlo w odniesieniu do określonych kategorii wpływów środowiskowych. Zebrane wyniki danych przemysłowych oraz oszacowane wyniki badań cyfrowych pozwoliły zidentyfikować operacje technologiczne stanowiące obciążenia środowiskowe w całym cyklu istnienia rozdmuchiwarki butelek do napojów. Wskazano ponadto dalsze kierunki prac oraz badań w zakresie ocen minimalizacji negatywnych wpływów środowiskowych dla procesów technologicznych przemysłu spożywczego.
EN The focus of the doctoral dissertation presented is on the analysis, tests and assessment of the material effectiveness of machinery production processes. Specific objectives included: the identification, analysis and development of positive and negative material-related effects of specific operations within the process of blow moulding beverage bottles, as well as an attempt to describe the impact of this process on the condition and transformations of the natural environment. The background and the scope of the problems discussed is presented. The paper describes the current state of knowledge about the packaging materials life cycle and the effectiveness of moulding them. Characterised is the method of analysing the assessment of material-related effectiveness of selected phases in the production cycle of blow moulding PET and PLA beverage bottles. The blow moulding process is decomposed down to six technological operations: extrusion, heating, stretching, pressure shaping of pre-moulds, as well as degassing and cooling the moulded bottles. Based on the applied method of assessing the lifecycle of plastic materials, as well as the statistical and substantive analysis of the results, material processing parameters were selected so as to guarantee high quality of the product (bottles), high efficiency of the process (including the effectiveness of bottle moulding), as well as product (bottle) and process harmlessness (from production, through use, up to recycling). Based on the production process chosen for the analysis, the following mathematical models are defined: power demand for usable and non-usable products, mass efficiency of usable and non-usable products, unit energy consumption for target products, emission and harmfulness, positive and negative material efficiency. Furthermore, a Monte Carlo simulation is used for certain categories of environmental impacts. The industrial data results obtained and the estimated results of digital analyses allow the identification of the technological operations that represent environmental loads throughout the entire life cycle of the beverage bottle blow moulding machine. Moreover, further directions of study are indicated to assess the minimizing of negative environmental impacts for technological processes in the food industry.
201
inżynieria mechaniczna
budowa i eksploatacja maszyn
DrOIN 1994
publiczny
Józef Kuczmaszewski
Lublin, Polska
16.08.2019
polski
publiczny
Marek Macko
Bydgoszcz, Polska
12.09.2019
polski
publiczny
rozprawa doktorska
Poznań, Polska
10.10.2019
Rada Dyscypliny Inżynieria Mechaniczna Politechniki Poznańskiej
doktor nauk inżynieryjno-technicznych w dyscyplinie: inżynieria mechaniczna