Tendencias de automatización del envasado de alimentos en 2022

Escrito por los especialistas de Emerson .

La comodidad de los alimentos y bebidas envasados ​​sigue impulsando el crecimiento de esta industria. De hecho, se prevé que el mercado de alimentos envasados ​​de EE. UU. crezca a una tasa de crecimiento anual compuesta del 4,1 % entre 2021 y 2028. La automatización de los procesos de envasado de alimentos ha ayudado a las empresas a satisfacer la demanda y garantizar que los alimentos envasados ​​estén frescos para los clientes.

Una de las principales tecnologías utilizadas en la automatización del envasado de alimentos es la neumática. La tecnología neumática, incluidas las válvulas neumáticas y los actuadores de aire, es limpia, fiable y fácil de mantener. Los últimos avances en el diseño higiénico, la seguridad de las máquinas y la eficiencia energética de los productos neumáticos son algunas de las mayores tendencias de 2022 en la automatización de envases.

Diseño Higiénico

En el envasado de alimentos y bebidas, los componentes utilizados en la maquinaria de envasado deben cumplir estrictas normativas sobre el contacto con los alimentos y ser robustos para resistir los procedimientos de lavado repetidos. Los últimos sistemas de válvulas, como los que se utilizan en las aplicaciones de envasado al vacío, tienen la clase de protección más alta y una serie de características de ahorro que facilitan la limpieza.

Tradicionalmente, los sistemas de válvulas requerían gabinetes u otros recintos para proteger los componentes sensibles de entornos de aplicación húmedos o duros. Si bien los gabinetes de acero inoxidable brindan la protección necesaria, pueden ser costosos. Los sistemas de válvulas actuales son productos de lavado sin gabinete que se han diseñado específicamente para ofrecer el mismo nivel de protección y mejorar el rendimiento del cilindro, sin el costo adicional de un gabinete. Esto mejora los tiempos de respuesta y aumenta el ahorro de energía en las aplicaciones de envasado debido a que se necesita menos aire comprimido para cada ciclo de la válvula. Tener líneas de aire comprimido más cortas desde la válvula hasta el cilindro equivale a menos volumen para llenar y descargar, lo que mejora el rendimiento del cilindro.

Estos sistemas de válvulas están diseñados para facilitar la limpieza y están fabricados con materiales robustos e higiénicos que pueden soportar los productos químicos agresivos y las altas presiones que se utilizan en los procesos de lavado. AVENTICS ^TM de Emerson El sistema de válvula de línea limpia serie CL03, por ejemplo, no tiene juntas ni espacios y utiliza componentes de acero inoxidable y polímeros apropiados para lavado a alta presión con productos químicos agresivos.

El CL03 también obtuvo una clasificación IP69K, la clase de protección más alta. Los productos que logran esta calificación brindan protección contra el polvo y los líquidos de lavado a alta temperatura y presión, lo que los hace ideales para aplicaciones de empaque y procesamiento de alimentos donde la maquinaria debe desinfectarse a fondo. También utiliza lubricante NSFH1 (grado alimentario).

Además de sus diseños higiénicos, los últimos sistemas de válvulas son altamente configurables para adaptarse a las necesidades de cada aplicación y son compatibles con una amplia gama de protocolos de comunicación. Algunos proveedores de sistemas de válvulas tienen herramientas de configuración en línea que facilitan a los ingenieros de diseño el acceso rápido a dibujos CAD, esquemas, números de pieza y componentes relacionados. Muchos se pueden combinar con actuadores neumáticos; el CL03 se puede acoplar con los cilindros AVENTICS Serie ICS y Serie M de Emerson en aplicaciones de lavado.

Seguridad de la máquina

Para los equipos que requieren mantenimiento, existe una tendencia creciente entre las empresas de CPG (productos de consumo empaquetados) a implementar diversas formas de seguridad funcional, más comúnmente adhiriéndose a la norma ISO 13849. Ya sea un LOTO (bloqueo/etiquetado) completo o la implementación de la “ excepción de servicio menor”, ​​el método más común para hacer que los componentes neumáticos sean “seguros”, es liberar la energía neumática. El componente preferido para implementar esta "función de seguridad" es una válvula de escape de seguridad redundante (que se muestra a continuación), que puede ser parte de un conjunto de preparación de aire que alimenta el aire comprimido a una máquina o sección de una máquina.

Según lo determinado por las evaluaciones de riesgo, un gran porcentaje de tales incursiones regulares de equipos requieren una solución de seguridad PLd de Categoría 3 para hacer que el equipo sea seguro. Las soluciones PLd de categoría 3 necesitan circuitos redundantes para completar la función de seguridad. El RSEV logra esta clasificación de seguridad mediante el uso de válvulas redundantes y cobertura de diagnóstico (p. ej., monitoreo de la posición del carrete) para garantizar que se agote la energía almacenada en forma de aire comprimido. Cuando se activa un dispositivo como una puerta de seguridad, se envían dos salidas de seguridad a la RSEV. Si una válvula falla, la válvula redundante seguirá completando la función de seguridad. La cobertura de diagnóstico activará una alarma para que se puedan tomar medidas para abordar la falla antes de reanudar la operación.

Algunas válvulas de seguridad redundantes, como la RSEV de Emerson disponible con las soluciones de preparación de aire AVENTICS Serie 652 y Serie 653, tienen una función de arranque suave incorporada. Al iniciarse, esta función se llena a una tasa reducida de 60 a 70 % de la presión final del sistema antes de abrirse por completo. La acumulación lenta de presión/fuerza, a medida que los actuadores se mueven a su posición inicial/inicial, evita daños a los componentes y equipos.

Eficiencia Energética

La descarbonización sigue siendo una tendencia en casi todas las industrias, incluidas las de alimentos y bebidas. Reducir el consumo de energía es una prioridad muy alta para las empresas de envasado, y los fabricantes de CPG están buscando formas de controlar mejor el uso de energía en sus instalaciones. Como resultado, muchos están equipando máquinas nuevas y adaptando máquinas existentes con sensores de flujo de aire.

El consumo de aire comprimido es una fuente importante de uso de energía en las aplicaciones de envasado. Si no se detectan ni se solucionan, las fugas de aire comprimido pueden desperdiciar cantidades sustanciales de energía y dinero. Los sensores de flujo de aire que monitorean continuamente el flujo de aire comprimido en tiempo real pueden ayudar a los operadores a detectar y abordar las fugas antes, minimizando la pérdida de energía y mejorando la sustentabilidad.

Al medir continuamente los parámetros del proceso, incluidos la presión, la temperatura, la tasa de flujo másico, la tasa de flujo volumétrico, la velocidad del flujo, la masa total, el volumen total y la energía, los sensores pueden ayudar a los operadores a rastrear el consumo de aire y el uso de energía. Luego, los operadores pueden usar los datos recopilados para localizar y abordar problemas potenciales, como fugas, antes de que ocurran. Al evitar las fugas, las instalaciones pueden mejorar la eficiencia energética al mismo tiempo que reducen el tiempo de inactividad y los costos.

Los sensores de flujo de aire son adecuados para instalaciones de cualquier tamaño, en cualquier punto de su proceso de transformación digital. Algunos sensores de flujo de aire, como el sensor AF2 de la serie AVENTICS de Emerson, permiten a los operadores ver datos a nivel de máquina y permiten que las instalaciones mantengan los datos recopilados dentro de su propia red de TI sin conectarse a la nube. Las instalaciones también pueden conectar sensores a una puerta de enlace para acceder a información adicional. Los fabricantes de válvulas de control de flujo de aire con experiencia en transformación digital pueden ayudar a las instalaciones a decidir qué es lo más adecuado para sus necesidades y objetivos individuales.

Un mayor nivel de rendimiento

Las últimas tendencias en la automatización del envasado de alimentos brindan a las empresas de envasado la oportunidad de garantizar que las máquinas en sus líneas cumplan con los más altos estándares de seguridad, eficiencia energética e higiene.

Para obtener más información sobre las tecnologías neumáticas que hacen posible lograr este nivel de rendimiento, visite https://www.emerson.com/en-us/industries/automation/food-beverage o comuníquese con un experto de JH Foster.