Tendencias 2022 en automatización de envasado alimentario: Eficiencia y frescura

Escrito por especialistas de Emerson.

La conveniencia de alimentos y bebidas envasados sigue impulsando el crecimiento en esta industria. De hecho, se prevé que el mercado estadounidense de alimentos envasados crezca a una tasa compuesta anual del 4,1% de 2021 a 2028. La automatización de procesos de envasado ha ayudado a las empresas a mantener el ritmo de la demanda y garantizar que los alimentos envasados sean frescos para los clientes.

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

Diseño higiénico

En envasado de alimentos y bebidas, los componentes usados en maquinaria deben cumplir estrictas regulaciones para contacto con alimentos y ser robustos para soportar repetidos procedimientos de lavado. Los últimos sistemas de válvulas, como los usados en aplicaciones de envasado al vacío, tienen la clase de protección más alta y características de ahorro que facilitan la limpieza.

Tradicionalmente, los sistemas de válvulas requerían armarios u otros recintos para proteger componentes sensibles de entornos húmedos o duros. Aunque los armarios de acero inoxidable proporcionan protección necesaria, pueden ser costosos. Los sistemas de válvulas actuales son productos de lavado sin armario diseñados específicamente para ofrecer el mismo nivel de protección mejorando el rendimiento del cilindro —sin el coste añadido de un recinto. Esto mejora tiempos de respuesta y aumenta ahorro energético en aplicaciones de envasado debido a menos aire comprimido necesario por ciclo de válvula. Tener líneas de aire comprimido más cortas de la válvula al cilindro equivale a menos volumen para llenar y evacuar, mejorando el rendimiento del cilindro.

Estos sistemas están diseñados para fácil limpieza y construidos con materiales robustos e higiénicos que soportan químicos agresivos y altas presiones en procesos de lavado. El sistema de válvulas Serie CL03 Clean Line AVENTICS™ de Emerson, por ejemplo, no tiene juntas ni huecos y usa componentes de acero inoxidable y polímeros apropiados para lavado a alta presión con químicos agresivos.

El CL03 también ha obtenido clasificación IP69K, la clase de protección más alta. Los productos que logran esta clasificación protegen contra polvo y lavado a alta temperatura y presión, ideales para aplicaciones de envasado y procesamiento de alimentos donde la maquinaria debe sanitizarse a fondo. También usa lubricante NSF H1 (grado alimentario).

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

Seguridad de máquinas

Para equipos que requieren mantenimiento, hay una tendencia creciente entre empresas de bienes de consumo envasados (CPG) para implementar diversas formas de seguridad funcional, comúnmente adhiriéndose a ISO 13849. Ya sea un LOTO (bloqueo/etiquetado) completo, o implementación de la "excepción de mantenimiento menor", el método más común para hacer componentes neumáticos "seguros" es liberar la energía neumática. El componente preferido para implementar esta "función de seguridad" es una válvula de escape de seguridad redundante (imagen abajo), que puede ser parte de un conjunto de preparación de aire que alimenta aire comprimido a una máquina o sección.

Según evaluaciones de riesgo, un gran porcentaje de incursiones regulares en equipos requieren una solución de seguridad Categoría 3 PLd. Estas necesitan circuitos redundantes para completar la función de seguridad. El RSEV logra esta clasificación usando válvulas redundantes y cobertura de diagnóstico (ej. monitorización de posición de carrete) para asegurar que la energía almacenada como aire comprimido se agota. Cuando un dispositivo como una barrera de seguridad se activa, se envían dos salidas de seguridad al RSEV. Si una válvula falla, la redundante completará la función. La cobertura de diagnóstico levantará alarma para actuar antes de reanudar operación.

Algunas válvulas de seguridad redundantes, como el RSEV de Emerson disponible con soluciones de preparación de aire Series 652 y 653 de AVENTICS, tienen función de arranque suave integrada. Al arrancar, esta llena a velocidad reducida del 60-70% de la presión final antes de abrir completamente. La acumulación lenta de presión/fuerza, mientras los actuadores se mueven a posición de inicio, previene daños a componentes y equipos.

Eficiencia energética

La descarbonización sigue siendo tendencia en casi todas las industrias, incluida alimentación y bebidas. Reducir consumo energético es prioridad muy alta para empresas de envasado, y fabricantes CPG buscan formas de controlar mejor el uso energético en instalaciones. Como resultado, muchas están equipando máquinas nuevas y adaptando existentes con sensores de caudal de aire.

El consumo de aire comprimido es fuente significativa de uso energético en aplicaciones de envasado. Si no se detecta y aborda, las fugas de aire comprimido pueden desperdiciar cantidades sustanciales de energía y dinero. Sensores de caudal que monitorizan continuamente el caudal en tiempo real ayudan a operadores a detectar y abordar fugas antes, minimizando pérdida energética y mejorando sostenibilidad.

Midiendo continuamente parámetros como presión, temperatura, caudal másico, caudal volumétrico, velocidad de flujo, masa total, volumen total y energía, los sensores ayudan a operadores a rastrear consumo de aire y uso energético. Los operadores pueden usar datos recopilados para localizar y abordar problemas potenciales, como fugas, antes de que ocurran. Previniendo fugas, las instalaciones mejoran eficiencia energética reduciendo downtime y costes.

Los sensores de caudal son aptos para instalaciones de cualquier tamaño, en cualquier punto de su viaje de transformación digital. Algunos, como el Sensor Serie AF2 AVENTICS de Emerson, permiten ver datos a nivel de máquina y mantener datos recopilados en su propia red TI sin conectar a la nube. Las instalaciones también pueden conectar sensores a una pasarela para acceder a insights adicionales. Fabricantes de válvulas de control de caudal con experiencia en transformación digital pueden ayudar a decidir lo más adecuado para necesidades y objetivos individuales.

Un nivel superior de rendimiento

Las últimas tendencias en automatización de envasado alimentario dan a empresas la oportunidad de asegurar que sus máquinas cumplan los más altos estándares de seguridad, eficiencia energética e higiene.

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