El sistema de pesaje de cannabis tiene en cuenta pesos variables de los contenedores

La variabilidad del peso de los recipientes de vidrio pintado en esta aplicación dificultó la dosificación precisa del costoso producto. Descubra cómo un sistema exclusivo de llenado y pesaje solucionó el problema.

Tal vez sea obvio, pero a medida que la industria del cannabis madura rápidamente, los fabricantes en el sector se vuelven más sofisticados. Packaging World ha informado varias veces sobre el progreso de Green Thumb Industries, propietario de una marca de cannabis con sede en Chicago que ha adoptado un enfoque decididamente orientado al mercado CPG. Además de tener que pasar por un conjunto de obstáculos regulatorios específicos de la industria relacionados con el cannabis que produce, Green Thumb opera de manera muy similar a cualquier otro CPG o propietario de marca, digamos en alimentos, bebidas o cuidado personal. Como tal, el embalaje ocupa el lugar que le corresponde en la mesa como consideración fundamental a la hora de salir al mercado.

Incluso dentro del conjunto de marcas de Green Thumb, múltiples marcas participantes se están diferenciando estratégicamente. Por ejemplo, no hay una sola oferta de flores de cannabis, ni una sola oferta de vaporizador o tintura. Dentro de cada categoría, varias marcas diferentes de Green Thumb se están labrando nichos individuales en la gama de calidad y precio. El empaque también juega un papel en este espectro, ya que una marca coloca una bandera en la calidad superior, otra en el valor y otras en atributos como el sueño, el bienestar o el efecto eufórico.

Y no son sólo los elementos del embalaje orientados al consumidor los que se están volviendo tan sofisticados. Con los volúmenes en aumento y la confiabilidad de la fuerza laboral bajo presión, muchas marcas de Green Thumb están aumentando el uso de la automatización en las instalaciones de producción de maneras que serían irreconocibles para la primera ola altamente manual de fabricantes de cannabis. La última instalación de Green Thumb se parece más a una planta actual de Mondelez o PepsiCo que a una instalación de producción de cannabis de principios de la década de 2000 en California o Washington.

Toby Strickland, Fusion Support Services LLC, un consultor de adquisición de automatización que trabaja en estrecha colaboración con Green Thumb, explica el cambio: “Cuando llegué por primera vez a Green Thumb para comenzar a trabajar en la automatización de embalajes, lo que descubrí sobre la industria, no solo Green Thumb, pero la industria misma siempre había puesto énfasis en el cultivo, la cosecha, la extracción y operaciones similares. Estas empresas no repararon en gastos para hacer estas cosas y las han hecho muy bien. Pero el embalaje siempre fue una idea de último momento. Por lo general, solo se trataba de personas que empaquetaban el producto manualmente. Bueno, dos factores comenzaron a crear la necesidad de algún nivel de automatización. Una era la escasez de mano de obra, aunque probablemente era secundaria. Más importante era el volumen ascendente que intentaban procesar. Estaban ampliando el tamaño de todas sus salas de cultivo y estaban obteniendo tanta mayor producción del lado del cultivo que necesitaban más velocidad para el envasado. Tenías la necesidad de empaquetar más productos y más rápido”.

Esto suele ser cierto en cualquier industria, pero el cannabis tiene una peculiaridad que sólo exacerba la situación. Cuando se tiene una gran cantidad de biomasa aguas arriba de las operaciones de envasado, no hay manera de impedir que fluya hacia abajo.

“El cannabis no es como en los CPG tradicionales, donde simplemente se puede detener la producción. No se puede simplemente cerrar la válvula en esta industria”, dice Bryce Watters, gerente regional de mejora continua/fabricación ajustada de Green Thumb. “Las flores siempre están creciendo y hay un cronograma que involucra los pasos de secado, curado y poscosecha. Es un horario que realmente debes cumplir. Eso se traduce en la necesidad de un departamento de embalaje que sea capaz de superar la operación de cultivo. Eso significa automatización”.

RYTHM es una marca Green Thumb que se encuentra en el punto de mira de esta creciente sofisticación tanto en la automatización del embalaje como en el posicionamiento de la marca. RYTHM opera directamente en el extremo superior y de mayor calidad del tótem de la flor de cannabis (también llamada cogollo o pepita).

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"Hay varias categorías diferentes de flores en el mercado", dice Watters. “Tienes tu primer corte, por así decirlo, que son tus grandes cogollos premium. Y luego está el segundo corte, que es un nug comercializado en niveles inferiores. Pero la marca RYTHM es para la flor premium, lo que significa que son esos cogollos realmente grandes, bonitos y de aspecto jugoso. Cuando abres el frasco, te sorprende su apariencia, sabor y facilidad para fumar”. Si bien las bolsas o frascos de HDPE son más comunes para las flores de cannabis, RYTHM utiliza un frasco de vidrio pintado de negro y una etiqueta PS con acabado mate impresa con texto prismático para transmitir la calidad superior del producto en su interior.

La mayoría de las flores se venden en bolsas flexibles o en frascos livianos de HDPE, pero los gerentes de la marca RYTHM optaron por un frasco de vidrio pintado de primera calidad, más pesado, para que la experiencia del paquete coincidiera con el producto de primera calidad y el precio. Hasta hace poco, los trabajadores los llenaban a mano. Pero el aumento del volumen y la escasez de trabajadores hicieron que esta operación de envasado estuviera lista para la automatización.

Pero primero, el formato existente necesitaría algunos ajustes. Aunque el contenido del frasco era y seguiría siendo de 3,5 onzas de producto, el frasco tendría que ser más grande que el paquete heredado para adaptarse a la automatización. Si bien el trabajo humano es lento, es experto en colocar manualmente cogollos de diferentes tamaños y formas en un espacio reducido, como piezas de un rompecabezas. La mayoría de los equipos no pueden igualar esa capacidad.

"Básicamente, nuestra primera tarea fue determinar el tamaño de los cogollos", dice Strickland. Automatizar la línea requeriría que los cogollos cayeran libremente dentro del frasco en lugar de ser colocados con cuidado y propósito en el frasco. “Trabajamos juntos para crear una 'especificación de cogollos' que especifica que nuestros cogollos son al menos así de grandes, pero no más grandes que eso, porque tienen que caer libremente en el frasco. La especificación de los cogollos impulsó el tamaño del frasco y luego, en algún nivel, el tamaño del frasco impulsó la especificación de los cogollos. Se trabajó un poco en torno al tamaño de los cogollos y de los frascos para equipos automatizados”.

Mientras tanto, la investigación sobre equipos adoptó un enfoque triple: Strickland evaluó la maquinaria de nivel básico, lo que llamaron sistemas de valor en la categoría intermedia, y la maquinaria premium. Otro aspecto singular de la industria del cannabis ejerció cierta influencia en la elección del equipo.

"Vengo de la industria CPG, donde diseñaba e instalaba sistemas multimillonarios para abastecer a dos tercios del país", dice Strickland. "Bueno, en este mundo, solo puedes distribuir en el estado en el que te encuentras, por lo que existe un desafío único para tratar de encontrar el nivel de automatización que necesitas, al precio que necesitas, y al mismo tiempo ser capaz de justificarlo. . Entonces, hice un análisis de opciones de varios sistemas de nivel básico, varios sistemas de valor y varios sistemas premium”.

Después de algunas pruebas y errores con algunos de los sistemas de valor y de nivel básico, Strickland llegó a la predecible conclusión de que obtienes lo que pagas. Mientras tanto, las últimas instalaciones de cultivo y producción de Green Thumb pronto entrarían en funcionamiento.

"Lo que habíamos aprendido en las otras instalaciones con los sistemas de nivel básico y de valor nos llevó a la decisión de optar por Spee-Dee, que se considera un proveedor premium de nivel A", dice Strickland. "El contrato de Spee-Dee preveía la integración de una línea de envasado completa [más sobre esto en la página 44], pero la pieza central del equipo es lo que se llama un sistema de pesaje bruto de tara".

El cannabis es un producto caro, más parecido a los cosméticos, los nutracéuticos o las bebidas espirituosas de alta gama que los productos envasados ​​más mercantilizados que se encuentran en otros lugares de los lineales de las tiendas minoristas. Cada flor de cannabis requiere mucho tiempo de propiedad intelectual, horticultura y cultivo y procesamiento antes de llegar a la etapa de envasado. Las sobreponderaciones y la entrega de productos afectan profundamente la rentabilidad. Mientras tanto, las expectativas de los consumidores son altas, especialmente para un producto como RYTHM que se posiciona como premium. Las infraponderaciones están muy mal vistas, por decirlo suavemente. La precisión del peso fue clave. Una rueda de estrella transporta frascos limpios y vacíos desde una báscula inicial, luego debajo de una llenadora y finalmente a una segunda báscula que pesa el frasco lleno.

"Pero sabíamos, a través de la investigación, que los propios frascos vacíos variarían a veces en un gramo, un gramo y medio, incluso dos gramos", dice Strickland. “Y no se puede tener ese tipo de variación de peso cuando se trata de décimas de gramo. El método tradicional de pesar el producto en un frasco y luego intentar enviarlo a través de una controladora de peso no iba a ser efectivo con estos pesos precisos”.

Mark Navin de Spee-Dee sugirió lo que la compañía llama su sistema de pesaje bruto de tara, que utiliza una rueda de estrella flanqueada por dos básculas, una para antes y otra para después del llenado. Pesa el frasco vacío, lo llena con flor de cannabis, pesa el frasco lleno y así valida el peso comparando el peso de la báscula de alimentación con el peso de la báscula posterior al llenado.

"Se trata de validar, en tiempo real, el peso que acabas de poner en el frasco, lo cual me pareció inteligente", dice Strickland. “Tienes la capacidad de establecer límites de sobrepeso y bajo peso. Por supuesto, en la industria del cannabis no existe la infraponderación. Aún no existe un valor máximo permitido, pero creo que cuando especificamos el rango permitido, comenzamos alrededor de 3,5 gramos por frasco, menos cero, más tres décimas de gramo. Ese era el rango de peso que buscábamos; de lo contrario, el sistema rechaza el frasco lleno”.

En otra característica que es algo exclusiva de la flor de cannabis, existe un alto grado de variabilidad en el tamaño entre cada cogollo o cogollo individual. Este factor resalta aún más la importancia de las especificaciones de los cogollos, que se completaron originalmente antes de seleccionar el equipo.

"Tenía que haber una mezcla de cogollos grandes y pequeños, y el sistema tenía que gestionar las combinaciones necesarias para darte el peso preciso", dice Strickland. "Es difícil alcanzar un objetivo de una décima de gramo cuando tienes una báscula llena de cogollos de dos gramos, pero todo funcionó muy bien en conjunto".

"Es un sistema realmente bueno", añade Watters. “Es un diseño muy inteligente para gestionar frascos de peso variable. Y tiene un buen sistema de gestión de controles y contrapesos, para que el consumidor nunca se sienta engañado por no obtener su peso correcto. Prácticamente elimina la posibilidad de que un consumidor obtenga un frasco con un peso inferior al normal”.

Uno de los primeros obstáculos para la integración de la línea estuvo relacionado con la operación de limitación. El frasco pintado de negro planteó algunos desafíos ya que había hilos blancos en el interior de la tapa. Si la taponadora funcionaba demasiado rápido, los operadores veían algo de polvo blanco en el exterior del contenedor, lo que no era un buen aspecto para un producto premium. Obligó a los integradores de Spee-Dee a girar, cambiando de una taponadora de un solo cabezal a una taponadora de tres cabezales para mantener bajas las RPM de cada husillo.

"Teníamos otros taponadores en algunos de nuestros sistemas de valor que eran de un solo cabezal, pero la velocidad de rendimiento era menos de la mitad de la de la línea Spee-Dee", recuerda Strickland. “Así que esa taponadora de un solo cabezal funcionaría bien a esas velocidades más lentas. Pero en esta línea, que funciona a aproximadamente 40 frascos por minuto, la taponadora de un solo cabezal de Arol tenía que correr demasiado rápido y apretarla tan rápido que dañaba un poco la tapa. Entonces, cambiaron al taponador de tres cabezas de Arol para controlar esa velocidad y el problema desapareció”. En un entrepiso, un transportador de alimentación de producto introduce la flor de cannabis en una báscula combinada de cabezales múltiples.

Otro problema al que se enfrentó el equipo al principio del proyecto tuvo que ver con la cantidad de datos variables que debían imprimirse, en línea, en las etiquetas sensibles a la presión de RYTHM. Cada frasco de cannabis debe contener información sobre el lote específico de flor de cannabis que contiene, incluido el contenido de THC y CBD, las fechas y otra información específica del lote. A primera vista, eso no debería ser un problema. Pero hubo factores que complicaron la situación. La alta velocidad de la línea (para la industria), el lujoso acabado mate del rollo de etiquetas y la forma en que absorbía la tinta, la cinta de impresión plateada/metálica de primera calidad y las geometrías variables de los frascos conspiraron para causar problemas.

"En general, etiquetar no es lo más difícil", afirma Watters. “Sin embargo, si hay variación en la alimentación de un frasco a otro, definitivamente dificulta bastante la alineación central de esas máquinas etiquetadoras. Y esa configuración es muy importante. Lo que encontramos es que tenemos bastante variación geométrica en nuestros frascos, a menudo desde un milímetro hasta un cuarto de milímetro, incluso hasta dos milímetros. Realmente nos impacta en ese sentido, especialmente considerando que también estás aplicando un sello de seguridad en la unión entre la tapa y el frasco. La ubicación de eso realmente importa”.

Hoy en día, RYTHM utiliza dos etiquetadoras en la línea (impresoras de la marca Tronics con cabezales de impresión Zebra comprados a Chicago Coding) que no solo mantienen el ritmo sino que, combinadas, superan a todo el sistema de embalaje. Cada impresora está especificada para 30 frascos/min, por lo que en conjunto pueden funcionar a 60 frascos/min, superando el sistema de 40 frascos/min.

Como era de esperar, la línea de envasado de flores de cannabis RYTHM de Spee-Dee tiene dos insumos principales: flores de cannabis y frascos. La alimentación de la flor se realiza a través de una báscula combinada de cabezales múltiples Ishida/Heat and Control con transporte de alimentación de producto de Heat and Control. La báscula combinada se encuentra en un entrepiso de la marca Stainless Specialists. La alimentación de los tarros se produce un poco más arriba, donde se produce la despaletización manual desde el palet hasta una mesa de acumulación. Aquí no es necesario que los operadores orienten el vaso; pueden simplemente colocar los frascos pintados sobre la mesa.

“Esa mesa de acumulación archiva individualmente los frascos y se introduce en un sistema de enjuague por aire de Morrison Container Handling Solutions. Utiliza la cantidad justa de contrapresión para alimentar un sistema de enjuague de tornillo de sincronización suavemente para que no haya ningún atasco”, dice Watters. "El sistema Morrison voltea los frascos boca abajo para exponer la abertura del contenedor, donde se usa aire ionizado para soplar cada frasco para que no queden partículas de polvo o cualquier otra cosa que pueda quedar atrapada en los frascos durante el proceso de fabricación".

Desde allí, los frascos limpios viajan a un transportador de alimentación que los introduce al transportador de pesaje bruto de tara Spee-Dee. Ahí es donde la línea de suministro de frascos se encuentra con la línea de suministro de flores: en el transportador de pesaje bruto de tara debajo de la báscula Ishida. Ahora en producción, la báscula normalmente dosifica entre 3,52 gy 3,55 g en cada frasco, y los pesos de los frascos son validados por el sistema de pesaje de tara bruta.

"A partir de ahí, la salida depende de los cálculos que el sistema de pesaje bruto de tara realiza en segundo plano", dice Watters. “Si un frasco no alcanza su peso objetivo, se rechaza allí mismo. Pero si lo hace, el sistema lo enviará a través del carril de aceptación, que es el carril que alimentará a la taponadora”.

El manejo de los rechazos es importante ya que la flor de cannabis es un producto caro. Aunque el frasco, la etiqueta o la tapa pueden ser relegados a la chatarra, la flor de cannabis ciertamente no lo es, al menos no con frecuencia.

“Incluso si se rechazaran uno o dos frascos por minuto, lo que normalmente no es el caso, definitivamente tienes tiempo suficiente como operador de llenado para hacer un ajuste rápido. Si necesita agregar más flores, agregue más flores. Si necesita eliminar algo, elimine algo”, dice Watters. "Si por alguna razón se trata de una cantidad considerable de rechazos, simplemente se vierte el contenido nuevamente en la parte superior del transportador en Ishida y el sistema hará sus cálculos nuevamente".

A continuación, se procede al taponado de los frascos que contienen pesos de producto validados. Debido a que es un sistema de tres cabezales en lugar de uno de uno, la taponadora Arol puede superar en velocidad a la llenadora. Eso permite que el llenado se acelere o ralentice dependiendo del atraso de flor que tenga en los frascos. Luego, los frascos se tapan con suficiente presión para activar el seguro para niños: un mecanismo de protección para niños es intrínseco en el sistema de tapa y frasco, y se bloquea cuando los dos están acoplados. Los frascos tapados y bloqueados luego viajan a otra mesa de acumulación, esta es un desviador/acumulador de Arrowhead que alimenta dos transportadores Arrowhead, cada uno de los cuales alimenta una de las dos máquinas etiquetadoras Tronics. Una etiquetadora actúa como una máquina maestra que toma la mayor parte del volumen. La segunda etiquetadora está ahí principalmente para acomodar el volumen excedente. Montaje, validación y capacitación en la línea de envasado Green Thumb.

“A partir de ahí, las dos etiquetadoras Tronics alimentan otro conjunto de mesas de acumulación. Estos simplemente se usarán para que los operadores saquen los frascos y los coloquen en un embalaje secundario, que es simplemente una caja de cartón que luego se enviará a los dispensarios”, dice Watters. “En realidad, lo que hacemos es bastante inteligente. En lugar de tener dos juegos de bandejas para un montón de frascos (uno que viene del fabricante de vidrio y otro que sale de las instalaciones), tomaremos las mismas bandejas en las que vinieron los frascos y simplemente las transportaremos 10 pies hacia el otro. mesa de acumulación para utilizarlos a la salida. Tienes un circuito cerrado; En realidad, no desperdicias ninguna bandeja de cartón en el proceso”.

Este paso finaliza en gran medida las operaciones de embalaje, salvo el cumplimiento del pedido. No es necesario construir casos maestros, ya que la distribución de cannabis no funciona igual que la fabricación de otros CPG de mayor volumen. La instalación no distribuye a sus dispensarios en ningún formato que no sea mediante pedido individualizado y cuidadosamente seleccionado. Cuando los frascos van a cumplir con el pedido, los pedidos llegan de los dispensarios, se recogen y se colocan en lo que se podría llamar pedidos arcoíris, que contienen todas las variedades que el dispensario seleccionó y en las cantidades que desean.

Watters ha estado siguiendo al equipo de la línea de envasado RYTHM e informa que la maquinaria ha estado funcionando sin problemas desde que se puso en servicio en octubre de 2021.

"Definitivamente es un muy buen equipo", afirma. "Yo diría que es uno de los mejores equipos que hemos comprado como empresa y realmente nos está preparando para convertirnos en una verdadera empresa de CPG".

Eso conlleva muchos desafíos. La empresa ha tenido que empezar a convertir su fuerza laboral de operadores a más técnicos. La instalación ha estado trabajando para hacer esa transición incorporando más solución de problemas en la capacitación de sus empleados.

“Por lo general, según mi experiencia en cadenas de suministro, la automatización muestra oportunidades claras desde el punto de vista de la calidad y el rendimiento. Porque, de repente, tienes un equipo que puede superar a todo”, añade Watters. “Destaca otras áreas que ahora necesitan mejoras y que tal vez no hayas notado antes, o que no necesitabas mejoras antes de que llegara esa velocidad. También nos ha mostrado algunas oportunidades en la cadena de suministro en el dimensionamiento, en los equipos poscosecha, todo en ese sentido”.

VIDEO: Vea el sistema de pesaje bruto de tara en acción.

Strickland resume: “Creo que este sistema ha demostrado que la inversión adecuada en el equipo adecuado producirá los resultados esperados. Los proveedores del mercado “A” como Spee-Dee y otros proveedores miembros de PMMI pueden proporcionar soluciones eficientes. Este sistema ha demostrado lo que se puede lograr con la cantidad adecuada de inversión y los proveedores adecuados”. -PW

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