Tendências de automação de embalagens de alimentos em 2022

Escrito pelos especialistas da Emerson .

A conveniência de alimentos e bebidas embalados continua a impulsionar o crescimento desse setor. De fato, prevê-se que o mercado de alimentos embalados dos EUA cresça a uma taxa de crescimento anual composta de 4,1% de 2021 a 2028. A automação dos processos de embalagem de alimentos ajudou as empresas a acompanhar a demanda e garantir que os alimentos embalados sejam frescos para os clientes.

Uma das principais tecnologias utilizadas na automação de embalagens de alimentos é a pneumática. A tecnologia pneumática, incluindo válvulas pneumáticas e atuadores pneumáticos, é limpa, confiável e de fácil manutenção. Os mais recentes avanços no design higiênico, segurança da máquina e eficiência energética de produtos pneumáticos são algumas das maiores tendências de 2022 na automação de embalagens.

Design higiênico

Em embalagens de alimentos e bebidas, os componentes usados ​​nas máquinas de embalagem devem atender aos regulamentos rigorosos para contato com alimentos e ser robustos para resistir a procedimentos repetidos de lavagem. Os sistemas de válvulas mais recentes, como os usados ​​em aplicações de embalagem a vácuo, têm a mais alta classe de proteção e vários recursos econômicos que facilitam a limpeza.

Tradicionalmente, os sistemas de válvulas exigiam gabinetes ou outros gabinetes para proteger componentes sensíveis de ambientes de aplicação úmidos ou agressivos. Embora os gabinetes de aço inoxidável forneçam a proteção necessária, eles podem ser caros. Os sistemas de válvulas atuais são produtos de lavagem sem gabinete que foram projetados especificamente para oferecer o mesmo nível de proteção enquanto melhoram o desempenho do cilindro – sem o custo adicional de um gabinete. Isso melhora os tempos de resposta e aumenta a economia de energia em aplicações de embalagem devido à necessidade de menos ar comprimido para cada ciclo da válvula. Ter linhas de ar comprimido mais curtas da válvula para o cilindro equivale a menos volume para enchimento e exaustão, melhorando o desempenho do cilindro.

Esses sistemas de válvulas são projetados para fácil limpeza e construídos com materiais robustos e higiênicos que podem suportar produtos químicos agressivos e altas pressões usadas em processos de lavagem. AVENTICS de Emerson ^TM O Sistema de Válvulas de Linha Limpa Série CL03, por exemplo, não tem juntas ou folgas e usa componentes de aço inoxidável e polímeros apropriados para lavagem de alta pressão usando produtos químicos agressivos.

O CL03 também ganhou uma classificação IP69K, a mais alta classe de proteção. Os produtos que atingem essa classificação fornecem proteção contra poeira e líquidos de lavagem de alta temperatura e pressão, tornando-os ideais para aplicações de embalagem e processamento de alimentos onde as máquinas devem ser completamente higienizadas. Também usa lubrificante NSFH1 (grau alimentício).

Além de seus projetos higiênicos, os sistemas de válvulas mais recentes são altamente configuráveis ​​para atender às necessidades de cada aplicação e são compatíveis com uma ampla gama de protocolos de comunicação. Alguns fornecedores de sistemas de válvulas têm ferramentas de configuração on-line que facilitam o acesso rápido dos engenheiros de projeto a desenhos CAD, esquemas, números de peças e componentes relacionados. Muitos podem ser combinados com atuadores pneumáticos; o CL03 pode ser acoplado aos cilindros AVENTICS Série ICS e Série M da Emerson em aplicações de lavagem.

Segurança da máquina

Para equipamentos que requerem manutenção, há uma tendência crescente entre as empresas de CPG (bens de consumo embalados) de implementar várias formas de segurança funcional, mais comumente aderindo à ISO 13849. Seja um LOTO completo (lockout/tagout), ou implementação do “ menor exceção de manutenção”, o método mais comum para tornar os componentes pneumáticos “seguros” é liberar a energia pneumática. O componente preferencial para implementar esta “função de segurança” é uma válvula de escape de segurança redundante (foto abaixo), que pode ser parte de um conjunto de preparação de ar que alimenta o ar comprimido para uma máquina ou seção de uma máquina.

Conforme determinado pelas avaliações de risco, uma grande porcentagem dessas incursões regulares de equipamentos requer uma solução de segurança PLd de Categoria 3 para tornar o equipamento seguro. As soluções PLd de categoria 3 precisam de circuitos redundantes para completar a função de segurança. O RSEV atinge essa classificação de segurança usando válvulas redundantes e cobertura de diagnóstico (por exemplo, monitoramento da posição do carretel) para garantir que a energia armazenada na forma de ar comprimido seja esgotada. Quando um dispositivo como uma porta de segurança é acionado, duas saídas de segurança são enviadas para o RSEV. Se uma válvula falhar, a válvula redundante ainda completará a função de segurança. A cobertura de diagnóstico acionará um alarme para que ações possam ser tomadas para resolver a falha antes de retomar a operação.

Algumas válvulas de segurança redundantes, como a RSEV da Emerson, disponível com as soluções de preparação de ar AVENTICS Série 652 e Série 653, possuem uma função de partida suave integrada. Na inicialização, esta função é preenchida a uma taxa reduzida de 60 a 70% da pressão final do sistema antes de abrir totalmente. O acúmulo lento de pressão/força, à medida que os atuadores se movem para sua posição inicial/inicial, evita danos aos componentes e equipamentos.

Eficiência energética

A descarbonização continua a ser uma tendência em quase todos os setores, incluindo alimentos e bebidas. Reduzir o consumo de energia é uma prioridade muito alta para as empresas de embalagens, e os fabricantes de CPG estão procurando maneiras de controlar melhor o uso de energia em suas instalações. Como resultado, muitos estão equipando novas máquinas e modernizando as máquinas existentes com sensores de fluxo de ar.

O consumo de ar comprimido é uma fonte significativa de uso de energia em aplicações de embalagem. Se não forem detectados e resolvidos, os vazamentos de ar comprimido podem desperdiçar quantidades substanciais de energia e dinheiro. Sensores de fluxo de ar que monitoram continuamente o fluxo de ar comprimido em tempo real podem ajudar os operadores a detectar e solucionar vazamentos mais cedo, minimizando a perda de energia e melhorando a sustentabilidade.

Ao medir continuamente os parâmetros do processo, incluindo pressão, temperatura, vazão mássica, vazão volumétrica, velocidade de vazão, massa total, volume total e energia, os sensores podem ajudar os operadores a rastrear o consumo de ar e o uso de energia. Os operadores podem então usar os dados coletados para localizar e resolver possíveis problemas, como vazamentos, antes que eles ocorram. Ao evitar vazamentos, as instalações podem melhorar a eficiência energética enquanto reduzem o tempo de inatividade e os custos.

Os sensores de fluxo de ar são adequados para instalações de qualquer tamanho, em qualquer ponto de sua jornada de transformação digital. Alguns sensores de fluxo de ar, como o Sensor AF2 Série AVENTICS da Emerson, permitem que os operadores vejam dados no nível da máquina e permitem que as instalações mantenham os dados coletados em sua própria rede de TI sem se conectar à nuvem. As instalações também podem conectar sensores a um gateway para acessar informações adicionais. Os fabricantes de válvulas de controle de fluxo de ar experientes em transformação digital podem ajudar as instalações a decidir o que é mais adequado para suas necessidades e objetivos individuais.

Um nível mais alto de desempenho

As últimas tendências em automação de embalagens de alimentos oferecem às empresas de embalagens a oportunidade de garantir que as máquinas em suas linhas atendam aos mais altos padrões de segurança, eficiência energética e higiene.

Para obter mais informações sobre as tecnologias pneumáticas que possibilitam atingir esse nível de desempenho, visite https://www.emerson.com/en-us/industries/automation/food-beverage ou entre em contato com um especialista da JH Foster.