Durch pneumatische Automatisierung wird Cannabisöl von Loud Labs landesweit verbreitet

Eine scheinbar einfache Abfüllanwendung zeigt, dass der Umgang mit Cannabisölen ein Verständnis ihrer einzigartigen Eigenschaften erfordert.

Im Jahr 2015 gründeten Jake Berry und Coley Walsh Pyramid Pens, das heute unter dem Dach von Loud Labs firmiert, einer Marke, die verschiedene Formulierungen von Cannabisöl in Kartuschen verkauft, die in einer Vielzahl von E-Zigaretten verwendet werden können. Mithilfe des angesehenen CO2-Extraktionsverfahrens begannen die Partner mit der Formulierung einzigartiger Sorten und Geschmacksrichtungen von THC- und CBD-Ölen zum Verdampfen. Tatsächlich fiel uns bereits 2019 die innovative Haltung der Marke gegenüber Verpackungen auf. Lesen Sie, was sie damals taten, und sehen Sie im Folgenden, wie weit sie gekommen sind.

Heute vermarktet Loud Labs seine Pyramid Pens-Reihe mit Cannabisölen, verpackt in Kartuschen und Kapseln, in Colorado und Michigan und bereitet die Voraussetzungen für eine zukünftige Expansion in andere Bundesstaaten. Die Expansion ist ein komplexer Prozess, bei dem die individuellen Gesetze und Vertriebsumgebungen jedes Staates berücksichtigt werden müssen. Das Unternehmen bietet insgesamt sechs Ölformulierungen mit jeweils eigenen Wirkungs- und Geschmackseigenschaften, Konzentraten, Destillaten und CBD/THC-Kombinationen an. Das Unternehmen bietet auch Produktlinien mit angereicherten Pre-Rolls und Esswaren an.

Vape-Geräte, die es in vielen verschiedenen Formen, Größen und Technologien gibt, basieren alle auf mit Öl gefüllten Kartuschen. Je nach Gerätetyp enthalten Kartuschen normalerweise 0,3, 0,5 oder 1 g Öl. Für die optimale Verteilung des teuren Öls muss die Befüllung genau sein. Erhitztes Cannabisöl lässt sich problemlos in den beheizten Behälter der leistungsstarken automatischen Abfüllmaschine Thompson Duke IZR gießen. An der Maschine sind die Werkzeuge mit den füllbereiten Kartuschen an einem Festo EXCM XY-Tisch befestigt. Ein Touchscreen-HMI ermöglicht es dem Bediener, den Prozess über ein einfaches Befehlsmenü zu steuern und zu optimieren.

„Aus dem Extraktor würden Kilomengen an Verbindungen austreten“, sagt CEO Berry. „Die Verbindungen würden dann in unsere verschiedenen Formulierungen gemischt, um unsere einzigartigen Angebote zu schaffen. Und dann saßen wir mit kleinen Spritzen da, um mühsam das Öl aus den Flaschen zu ziehen und eine bestimmte Menge in eine Kartusche zu füllen.“

Wenn Cannabisöl abkühlt, wird es viskoser und lässt sich schwerer entnehmen und genau dosieren. Dieses Öl ist klebrig und schwer zu verarbeiten und zu reinigen. Der Vorgang des Aufziehens und Abgebens per Spritze ist körperlich und geistig anstrengend, ganz zu schweigen von der Langsamkeit und Verschwendung. Außerdem hat jede Formulierung eine andere Viskosität, die die Kraft beim Ziehen und Dosieren verändert. Barry sagt, dass ein fleißig arbeitendes Teammitglied bestenfalls 100 bis 200 Patronen pro Stunde befüllen kann. Mit zunehmender Beliebtheit der Formulierungen von Loud Labs nahm die Geschwindigkeit der Auftragsabwicklung ab. Es wurde einfach zu viel Füllung in zu kurzer Zeit benötigt.

„Wir wollten ein Unternehmen aufbauen, das unsere besten Einblicke in die Produktentwicklung, den Markt und die Kundenbedürfnisse nutzt, und nicht einen großen Teil des Arbeitstages damit verbringen, Kartuschen manuell zu füllen“, sagt Berry.

Loud Labs brauchte eine bessere Möglichkeit, ein wettbewerbsfähiges und erschwingliches Produkt herzustellen und gleichzeitig eine hohe Qualität beizubehalten. Die Automatisierung des Prozesses schien eine mögliche Lösung zu sein. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass Automatisierungslösungen, zumindest gute, noch nicht so verbreitet waren wie in etablierten Branchen, da die Branche noch in den Kinderschuhen steckte.

Im Jahr 2018 lernten Berry und Walsh Thompson Duke Industrial aus Portland, Oregon, kennen, ein hundertprozentiges Unternehmen von Portland Engineering, das sich der Herstellung und dem Support automatisierter Lösungen zum Befüllen und Verschließen von Vape-Kartuschen und Pods auf Cannabisbasis widmet.

„Eine Sache, von der wir wussten, dass sie bei der Entwicklung einer Abfüllmaschine für Cannabiskartuschen äußerst wichtig war, war die Lösung des Problems der variablen Viskosität des Öls“, sagt Chris Gardella, CTO von Thompson Duke Industrial. „Cannabisöl verhält sich nicht wie jede andere Flüssigkeit. Jede Ölformel hat eine andere native Viskosität. Einige Formulierungen können so dick sein, dass das Öl bei Raumtemperatur nicht aus dem Glas fließt.“

Gardella sagt, dass das Material erhitzt werden muss, um den Ölfluss zu erleichtern. Die Temperatur muss jedoch genau kontrolliert werden, da eine zu hohe Temperatur wichtige Bestandteile des Öls beschädigen kann, während eine zu niedrige Temperatur den Durchfluss verringert. Eine weitere Überlegung ist, dass einige Formulierungen vorsichtig dosiert werden müssen, da sie sonst beschädigt werden können.

Die Kartuschenfüllmaschine Thompson Duke verfügt über einen Ölweg, der einen beheizten Behälter und ein kurzes Rohr umfasst, das zu einem stationären Abgabekopf führt. Auf diesem Weg hebt ein pneumatisch gesteuerter Aktuator einen Spritzenkolben an und saugt so eine bestimmte Ölmenge an. Ein zweiter Aktuator senkt die Spritze auf eine leere Kartusche ab und der Kolben wird durch den Aktuator heruntergedrückt. Ein automatisierter XY-Tisch, der eine Matrix aus Hunderten von Kartuschen hält, positioniert jede Kartusche der Reihe nach genau unter dem Dosierkopf. Thompson Duke setzte für seine Maschine auf pneumatische und elektrische Komponenten und Systeme von Festo, basierend auf Teileverfügbarkeit, Qualität und Support. Nachdem sie einmal von Hand befüllt wurden, ein zeitaufwändiger und verschwenderischer Prozess, werden jetzt Hunderte von Kartuschen bei Loud Labs in wenigen Minuten sauber und ohne Abfall mit automatischen Thompson Duke-Maschinen von Festo verarbeitet.

„Eine weitere Designüberlegung besteht darin, dass jede Ölformulierung mit einer anderen Geschwindigkeit abgegeben wird und wenn sich das Öl erwärmt, kann es schneller abgegeben werden, was bedeutet, dass der XY-Tisch schneller und mit dem Abgabekopf koordiniert werden muss“, sagt Gardella. „Dieser ohnehin schon komplexe Prozess wird durch die Tatsache erschwert, dass die Verdampfergeräteindustrie auf viele verschiedene Kartuschenkonfigurationen umsteigt.“

Berry und Walsh kannten die Handhabungseigenschaften der Formulierungen von Loud Labs so gut wie sie selbst und hörten den Mitarbeitern von Thompson Duke zu, die die Konstruktionsmerkmale der patentierten automatischen Abfüllmaschine IZR des Unternehmens beschrieben. Sie dachten, sie sprächen mit einem Anbieter, der ihre Bedürfnisse verstand.

Sie waren begeistert vom Potenzial eines industrietauglichen Systems, das 1.000 Patronen pro Stunde befüllen kann, was bedeuten würde, dass eine einzige Maschine die Arbeit von mindestens vier Mitarbeitern mit höherer Genauigkeit und weniger Abfall erledigen könnte. Dieser Durchsatz würde für das Unternehmen von entscheidender Bedeutung sein, nicht nur hinsichtlich der Anzahl der gefüllten Patronen und der schnellen Reaktion auf Bestellungen, sondern auch hinsichtlich der Arbeitseinsparungen. Die Geschäftsinhaber erfuhren, dass die Maschinen von Thompson Duke den Wechsel von einem Öl zum nächsten in weniger als 60 Sekunden ermöglichen, ein Vorteil für ein Unternehmen wie Loud Labs mit mehreren Formulierungen.

Thompson Duke fügte der Diskussion zwei zusätzliche Fakten hinzu. Das Unternehmen widmete sich dem technischen Support. Den Kunden wurde nach dem Verkauf ein erstklassiger Support zugesichert. Darüber hinaus erleichterte die Software von Thompson Duke den Bedienern die Bedienung eines komplexen Prozesses. Berry und Walsh kauften so schnell wie möglich einen automatischen Füller von Thompson Duke IZR.

„In der Cannabisindustrie suchen Verbraucher nach vertrauenswürdigen Marken – Marken, die eine gleichbleibende Produktqualität und eine Reihe von Optionen bieten“, sagt Berry. „Heute bietet Pyramid Pens sechs verschiedene reine, starke und saubere Cannabisöle an, verpackt in Kartuschen, die mit jedem 510-Batterie-Vape-Gerät kompatibel sind. Es bietet fünf verschiedene Arten von Pax Era-Pods sowie drei verschiedene Nachlade- und Einweg-Vapes. Alle diese Produkte werden mit hochmodernen automatischen Abfüllmaschinen von Thompson Duke abgefüllt. Darüber hinaus hat Loud Labs seine Fertigung rationalisiert, indem es den Prozess des Transports leerer Patronen aus Versandkartons zu den Werkzeugen, die auf dem XY-Indextisch einer Maschine verwendet werden, automatisiert hat. Das Unternehmen hat außerdem eine Thompson Duke LFP-Presse zum Verschließen von Kartuschen hinzugefügt.“

Die Automatisierung beseitigte die mit manuellen Prozessen verbundenen physischen Einschränkungen, ermöglichte schnelle Bearbeitungszeiten bei Bestellungen und sorgte für eine präzise Qualitätskontrolle. Vor der Implementierung konnte die Ausführung eines Großauftrags bis zu einem Monat dauern, während Großaufträge jetzt innerhalb von Tagen ausgeführt werden können.

„Durch die Partnerschaft mit Thompson Duke Industrial hat Loud Labs einen schnellen Return on Investment erzielt und seinen Fertigungshallen Geschwindigkeit, Effizienz, Qualitätskontrolle und kostengünstige Lösungen geboten“, sagt Berry.

„Aus der Automatisierungserfahrung von Loud Labs lassen sich drei Erkenntnisse gewinnen“, fügt Walsh hinzu. „Cannabis ist ein Material mit einzigartigen Eigenschaften. Die Anbietergemeinschaft muss Automatisierungs- und Verpackungslösungen speziell für Cannabis entwickeln oder zumindest bereit sein, die Systeme erheblich zu modifizieren, um sie an die Leistungsmerkmale der Materialien anzupassen.

„Die zweite Erkenntnis ist, dass es sich um eine neue Branche handelt. Cannabisunternehmen werden von der Benutzerfreundlichkeit und dem hohen Maß an Unterstützung profitieren. Und schließlich könnten in nicht allzu ferner Zukunft elektronische Aufzeichnungen, Rückverfolgbarkeit und gute Herstellungspraktiken erforderlich sein, die den FDA-Vorschriften für Geräte und Prozesse entsprechen. Darauf müssen Lieferanten und Endverbraucher vorbereitet sein.“

In der Zwischenzeit sagen sowohl Berry als auch Walsh, dass sie die Produktentwicklung fortsetzen, nach Möglichkeiten zur Automatisierung suchen, die Expansion in neue Bundesstaaten prüfen und sich vor allem darauf konzentrieren, ihren Einzelhändlern und Verbrauchern eine Qualitätsmarke zu bieten, auf die sie sich verlassen können.

Gefüllte und versiegelte Kartuschen, bereit für die Einzelhandelsverpackung in einem CR-Beutel. Bei dieser IZR-Hochleistungseinheit handelt es sich um eine Tischmaschine, die in den USA entwickelt und gebaut wurde. Sie wirkt mit Sockel, HMI, XY-Tisch und oberer Ölpfadstruktur täuschend einfach. Bei den elektrischen und pneumatischen Komponenten handelt es sich um Standardkomponenten von Festo in Industriequalität für lange Lebensdauer, reibungslosen Betrieb und Produktverfügbarkeit. Diese Einfachheit und Benutzerfreundlichkeit sind in einigen Bereichen der Cannabisindustrie von entscheidender Bedeutung, da sich das Wissen über die Automatisierung immer noch weiterentwickelt. Dennoch bietet diese patentierte Technologie ein leistungsstarkes Automatisierungsleistungsprogramm.

An der Oberseite der Maschine befindet sich eine Heizung und ein Behälter mit einem Fassungsvermögen von 500 ml. Die Produzenten erhitzen ihr Cannabisöl vor und füllen es dann in den Vorratsbehälter, wo die Temperatur genau gehalten wird. Der durchsichtige Schlauch am Boden des Behälters bietet einen Weg für das Öl zum Abgabemechanismus mit einer Spritzenspitze. Wenn es an der Zeit ist, zwischen verschiedenen Ölformulierungen zu wechseln, können Behälter, Schlauch, Rückschlagventil und Dosierspritze schnell entfernt und durch das mitgelieferte Ersatzteilset ersetzt werden. Der Wechsel zwischen den Ölformulierungen dauert etwa eine Minute. Anschließend wird die entnommene Baugruppe gereinigt und ist für die nächste Charge bereit.

Wärmelampen an Schwanenhälsen zur einfachen Einstellung halten das Öl für die extrem kurze Zeit warm, während es vom Behälter bis zur Abgabe in eine Kartusche fließt. Oben in der Mitte dieses Bildes befindet sich die Dosierspritze, die von zwei Festo-Pneumatikzylindern betätigt wird. Der obere Zylinder hebt den Kolben an, um das Öl in die Dosierspritze zu ziehen. Sobald die richtige Ölmenge in die Spritze gesaugt wurde, senkt der zweite Zylinder die Spritze ab, sodass die Nadel in eine Kartusche eingeführt wird. Der Kolben wird durch den Pneumatikzylinder gedrückt und das Öl fließt in eine Kartusche. Beide Pneumatikzylinder lassen sich mithilfe mechanischer Festanschläge leicht von Hand verstellen.

Der XY-Tisch dieser IZR-Maschine wurde ursprünglich von Festo für die schnelle und präzise Handhabung von Proben in der Laborautomation entwickelt. Es ist äußerst präzise, ​​da es die Kartuschen unterhalb des Füllkopfes indexiert und industrietauglich. Der EXCM-XY-Tisch, HMI, Temperatur, Pneumatik – alles – wird mit einer kleinen Festo-SPS gesteuert, die sich im Gehäuse des IZR befindet.

Das Touchscreen-HMI ermöglicht dem Bediener die Steuerung und Optimierung des Prozesses über ein einfaches Befehlsmenü – Zeigen und Klicken. Die gesamte komplexe Programmierung wird geladen und gründlich bewertet, bevor jede Einheit ausgeliefert wird. Mithilfe einer Codesys-API kann ein Prozessleistungs- und Berichtssystem alle relevanten Daten zur Produktion und Chargenrückverfolgbarkeit sammeln – ein Vorläufer der FDA-Anforderungen für diese Ebene der Aufzeichnungen.

Diese pneumatisch angetriebene 4-Tonnen-Mundstück-Befestigungspresse von LFP arbeitet vollständig mit Luftdruck und ohne elektrische Komponenten. Schließen Sie einen Luftkompressor an das LFP an und nehmen Sie den Betrieb auf. Der Bediener stellt die erforderliche Kraft zwischen 0,5 und vier Tonnen mit vollständig variabler Kraftsteuerung ein. Sie schließen die Tür und legen den Schalter in die Ausfahrposition. Die Türverriegelung rastet ein und der Betrieb beginnt. Stellen Sie den Schalter auf die Einfahrposition, die Presse fährt ein und die Türverriegelung wird freigegeben. Wieder einmal vereint Thompson Duke robuste Industriekomponenten und Benutzerfreundlichkeit für Kunden, die die Vorteile der Automatisierung nutzen möchten.