2022年食品包装自动化趋势

由艾默生的专家撰写 .

包装食品和饮料的便利性继续推动该行业的增长。事实上，从 2021 年到 2028 年，美国包装食品市场预计将以 4.1% 的复合年增长率增长。食品包装过程的自动化帮助公司跟上需求并确保包装食品对客户来说是新鲜的。

食品包装自动化中使用的主要技术之一是气动技术。气动技术，包括气动阀和气动执行器，清洁、可靠且易于维护。气动产品的卫生设计、机器安全和能源效率方面的最新进展是 2022 年包装自动化领域的一些最大趋势。

卫生设计

在食品和饮料包装中，包装机械中使用的部件必须符合严格的食品接触规定，并且坚固耐用，能够经受反复的冲洗程序。最新的阀门系统，如真空包装应用中使用的阀门系统，具有最高的防护等级和许多节省成本的功能，使清洁变得容易。

传统上，阀门系统需要机柜或其他外壳来保护敏感组件免受潮湿或恶劣应用环境的影响。虽然不锈钢橱柜提供了必要的保护，但它们可能很昂贵。今天的阀门系统是无柜冲洗产品，专门设计用于提供相同级别的保护，同时提高气缸性能 - 无需增加外壳成本。由于阀门的每个循环所需的压缩空气较少，这可以缩短响应时间并增加包装应用中的能源节约。从阀门到气缸的压缩空气管路更短，填充和排气的体积更小，从而提高了气缸性能。

这些阀门系统专为易于清洁而设计，由坚固、卫生的材料制成，可以承受冲洗过程中使用的腐蚀性化学品和高压。艾默生的 AVENTICS ^TM 例如，CL03 系列清洁管路阀门系统没有接头或间隙，并使用适合使用腐蚀性化学品进行高压冲洗的不锈钢组件和聚合物。

CL03 还获得了最高防护等级 IP69K 等级。达到此等级的产品可防止灰尘和高温高压冲洗液体，使其成为必须对机械进行彻底消毒的包装和食品加工应用的理想选择。它还使用NSFH1（食品级）润滑剂。

除了卫生设计之外，最新的阀门系统还具有高度可配置性，可满足每种应用的需求，并与各种通信协议兼容。一些阀门系统供应商拥有在线配置工具，使设计工程师可以轻松快速地访问 CAD 图纸、原理图、零件编号和相关组件。许多可以与气动执行器结合使用； CL03 可在冲洗应用中与艾默生的 AVENTICS 系列 ICS 和 M 系列气缸配合使用。

机器安全

对于需要维护的设备，CPG（消费品）公司越来越倾向于实施各种形式的功能安全，最常见的是遵守 ISO 13849。无论是完整的 LOTO（锁定/挂牌），还是实施“轻微维修异常”，使气动元件“安全”的最常用方法是释放气动能量。实现这种“安全功能”的首选组件是冗余安全排气阀（如下图所示），它可以是空气制备组件的一部分，将压缩空气输送到机器或机器的某个部分。

根据风险评估，大部分此类常规设备入侵需要 3 类 PLd 安全解决方案来保证设备安全。 3 类 PLd 解决方案需要冗余电路来完成安全功能。 RSEV 通过使用冗余阀门和诊断范围（例如阀芯位置监控）来确保以压缩空气形式存储的能量被耗尽，从而实现了这一安全等级。当触发安全门等设备时，会向 RSEV 发送两个安全输出。如果一个阀门发生故障，冗余阀门仍将完成安全功能。诊断覆盖率将发出警报，以便在恢复操作之前采取措施解决故障。

一些冗余安全阀，例如配备 AVENTICS 652 系列和 653 系列空气制备解决方案的艾默生 RSEV，具有内置软启动功能。启动时，此功能在完全打开之前以最终系统压力的 60 – 70% 的降低速率填充。当执行器移动到其初始/起始位置时，压力/力的缓慢增加可防止损坏组件和设备。

能源效率

脱碳仍然是几乎所有行业的趋势，包括食品和饮料。降低能源消耗是包装公司的首要任务，CPG 制造商正在寻找更好地控制其设施中能源使用的方法。因此，许多人正在为新机器配备空气流量传感器并改造现有机器。

压缩空气消耗是包装应用中能源使用的重要来源。如果不被发现和解决，压缩空气泄漏会浪费大量的能源和金钱。持续实时监控压缩空气流量的气流传感器可以帮助操作员及早发现和解决泄漏问题，最大限度地减少能源损失并提高可持续性。

通过持续测量过程参数，包括压力、温度、质量流量、体积流量、流速、总质量、总体积和能量，传感器可以帮助操作员跟踪空气消耗和能源使用。然后，运营商可以使用收集到的数据在潜在问题发生之前定位和解决潜在问题，例如泄漏。通过防止泄漏，设施可以提高能源效率，同时减少停机时间和成本。

气流传感器适用于任何规模的设施，在其数字化转型之旅的任何阶段。一些气流传感器，例如艾默生的 AVENTICS 系列 AF2 传感器，允许操作员查看机器级别的数据，并使设施能够将收集的数据保存在自己的 IT 网络中，而无需连接到云。设施还可以将传感器连接到网关以获取更多见解。在数字化转型方面经验丰富的气流控制阀制造商可以帮助设施确定最适合其个人需求和目标的产品。

更高水平的性能

食品包装自动化的最新趋势使包装公司有机会确保其生产线中的机器符合最高的机器安全、能源效率和卫生标准。

有关实现这一性能水平的气动技术的更多信息，请访问 https://www.emerson.com/en-us/industries/automation/food-beverage 或联系 JH Foster 的专家。