Tendências de Automação em Embalagem de Alimentos 2022: Aumentando Eficiência e Frescor

Escrito por especialistas da Emerson.

A conveniência de alimentos e bebidas embalados continua a impulsionar o crescimento neste setor. Na verdade, o mercado de alimentos embalados dos EUA deve crescer 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 alimentos embalados sejam frescos para os clientes.

Uma das principais tecnologias usadas na automação de embalagem de alimentos é a pneumática. Tecnologia pneumática, incluindo válvulas pneumáticas e atuadores a ar, é limpa, confiável e fácil de manter. Os últimos avanços no design higiênico, segurança de máquinas e eficiência energética de produtos pneumáticos são algumas das maiores tendências de 2022 em automação de embalagem.

Design Higiênico

Na embalagem de alimentos e bebidas, os componentes usados nas máquinas de embalagem devem atender a regulamentações rigorosas para contato com alimentos e ser robustos para suportar procedimentos repetidos de lavagem. Os mais recentes sistemas de válvulas, como os usados em aplicações de embalagem a vácuo, têm a mais alta classe de proteção e uma série de recursos de economia de custo que facilitam a limpeza.

Tradicionalmente, sistemas de válvulas exigiam gabinetes ou outros invólucros para proteger componentes sensíveis de ambientes de aplicação úmidos ou agressivos. Embora gabinetes de aço inoxidável forneçam proteção necessária, eles podem ser caros. Os sistemas de válvulas atuais são produtos de lavagem sem gabinete, projetados especificamente para oferecer o mesmo nível de proteção enquanto melhoram o desempenho do cilindro — sem o custo adicional de um invólucro. Isso melhora os tempos de resposta e aumenta a economia de energia em aplicações de embalagem devido a menos ar comprimido necessário para cada ciclo da válvula. Ter linhas de ar comprimido mais curtas da válvula ao cilindro equivale a menos volume para encher e esvaziar, 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. O sistema de válvulas Série CL03 Clean Line AVENTICS™ da Emerson, por exemplo, não tem juntas ou folgas e usa componentes de aço inoxidável e polímeros apropriados para lavagem de alta pressão com produtos químicos agressivos.

O CL03 também conquistou a classificação IP69K, a mais alta classe de proteção. Produtos que alcançam 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 a maquinaria deve ser completamente higienizada. Também usa lubrificante NSF H1 (grau alimentício).

Além de seus designs higiênicos, os mais recentes sistemas de válvulas 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 online que facilitam para engenheiros de projeto acessar rapidamente desenhos CAD, esquemas, números de peça e componentes relacionados. Muitos podem ser combinados com atuadores pneumáticos; o CL03 pode ser acoplado com os Cilindros Série ICS e Série M da AVENTICS da Emerson em aplicações de lavagem.

Segurança de Máquinas

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

Conforme determinado por avaliações de risco, uma grande porcentagem de tais incursões regulares em equipamentos requer uma solução de segurança Categoria 3 PLd para tornar o equipamento seguro. Soluções Categoria 3 PLd precisam de circuitos redundantes para completar a função de segurança. A RSEV atinge essa classificação de segurança usando válvulas redundantes e cobertura de diagnóstico (ex: monitoramento de posição do carretel) para garantir que a energia armazenada na forma de ar comprimido seja exaurida. Quando um dispositivo como uma porta de segurança é acionado, duas saídas de segurança são enviadas para a RSEV. Se uma válvula falhar, a válvula redundante ainda completará a função de segurança. A cobertura de diagnóstico levantará um alarme para que uma ação possa ser tomada 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 Série 652 e Série 653 da AVENTICS, têm uma função de partida suave integrada. Na inicialização, esta função enche a uma taxa reduzida de 60-70% 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 a componentes e equipamentos.

Eficiência Energética

Descarbonização continua sendo uma tendência em quase todas as indústrias, incluindo alimentos e bebidas. Reduzir o consumo de energia é uma prioridade muito alta para empresas de embalagem, e fabricantes de CPG estão buscando maneiras de controlar melhor o uso de energia em suas instalações. Como resultado, muitos estão equipando máquinas novas e adaptando 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 detectados e não resolvidos, 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 resolver vazamentos mais cedo, minimizando a perda de energia e melhorando a sustentabilidade.

Ao medir continuamente parâmetros de processo, incluindo pressão, temperatura, taxa de fluxo mássico, taxa de fluxo volumétrico, velocidade de fluxo, massa total, volume total e energia, sensores podem ajudar os operadores a rastrear consumo de ar e uso de energia. Os operadores podem então usar os dados coletados para localizar e resolver problemas potenciais, como vazamentos, antes que ocorram. Ao prevenir vazamentos, as instalações podem melhorar a eficiência energética enquanto reduzem tempo de inatividade e custos.

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 Série AF2 AVENTICS da Emerson, permitem que os operadores vejam dados no nível da máquina e permitem que as instalações mantenham os dados coletados dentro de sua própria rede de TI sem conectar à nuvem. As instalações também podem conectar sensores a um gateway para acessar insights adicionais. 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 Superior de Desempenho

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

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