SMC為食品和飲料包裝設(shè)計(jì)優(yōu)質(zhì)的氣動(dòng)系統(tǒng)

在描述食品和飲料包裝應(yīng)用的四個(gè)氣動(dòng)自動(dòng)化設(shè)計(jì)技巧之前，先回答一個(gè)基本問題：為什么在食品區(qū)應(yīng)用氣動(dòng)自動(dòng)化而不是電氣自動(dòng)化？

SMC氣動(dòng)自動(dòng)化仍然是一個(gè)關(guān)鍵的解決方案，因?yàn)榕c食品和飲料應(yīng)用中的電氣自動(dòng)化相比，SMC氣動(dòng)的相對(duì)成本更低。在食品區(qū)和飛濺區(qū)，組件必須經(jīng)受嚴(yán)酷的清潔過程；即使在干洗應(yīng)用中，它們?nèi)匀恍枰汕鍧崱Ｋ?、化學(xué)品和電子產(chǎn)品不能很好地混合。

這些接頭的前后平行 G 螺紋固定在密封墊圈上并消除外露螺紋。

雖然電氣自動(dòng)化可以而且確實(shí)存在于食品和飲料包裝自動(dòng)化中，但保護(hù)電子設(shè)備和電機(jī)的成本推高了價(jià)格。因此，當(dāng)應(yīng)用電氣設(shè)備時(shí)，它們往往會(huì)被選擇性地使用。此外，由于惡劣的環(huán)境，許多食品應(yīng)用中的組件使用壽命較短，這意味著需要盡快更換零件。更換較便宜的氣動(dòng)執(zhí)行器可降低運(yùn)營成本?？傮w而言，由于環(huán)境惡劣，氣動(dòng)自動(dòng)化是其總生命周期成本的主要解決方案。

以下建議共同實(shí)現(xiàn)了三個(gè)重要的設(shè)計(jì)目標(biāo)：

• 符合食品安全和衛(wèi)生設(shè)計(jì)指南
• 提高機(jī)器利用率
• 提高機(jī)器性能

提示 1：食品和飲料包裝應(yīng)用
的公制氣動(dòng)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化 公制氣動(dòng)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化的原因是公制氣缸的管道和接頭使用具有平行螺紋的 G 螺紋接頭。平行螺紋密封與墊圈齊平并消除暴露的裂縫。將 G 螺紋與公制管材一起使用是食品安全現(xiàn)代化法案 (FSMA) 合規(guī)性的。

另一方面，英制 NPT 接頭存在污染風(fēng)險(xiǎn)。英制接頭通過將螺紋接合在一起進(jìn)行密封。他們需要密封膠帶。這些錐形螺紋有污染的風(fēng)險(xiǎn)，不僅是外露的螺紋，還有金屬碎片或剝落的膠帶。使用 G 螺紋可降低污染風(fēng)險(xiǎn)并加快清潔速度，從而提高機(jī)器利用率。

這款 CRDSNU 不銹鋼清潔設(shè)計(jì)氣動(dòng)執(zhí)行器符合所有要求 – 大半徑、無腐蝕、高光澤，并可用于 G 螺紋接頭。

提示 2：選擇簡潔設(shè)計(jì)的SMC氣缸系列
不要使用通用氣缸進(jìn)行設(shè)計(jì)，而是首先確定一個(gè)公制氣缸系列，該系列是為食品和飲料應(yīng)用中的沖洗和清潔而創(chuàng)建的。然后圍繞該系列設(shè)計(jì)氣動(dòng)自動(dòng)化系統(tǒng)。食品和飲料鋼瓶旨在易于快速清潔。它們具有不會(huì)造成衛(wèi)生風(fēng)險(xiǎn)的大半徑，因?yàn)樗鼈兇龠M(jìn)清潔劑和消毒劑的高流速。沒有無法實(shí)現(xiàn)所需清潔的狹小空間。這些圓柱體具有高光澤表面光潔度，這對(duì)于食品區(qū)的組件至關(guān)重要。高光澤可減少微生物污染。FDA 批準(zhǔn)的密封件和 NSF-H1 潤滑脂可防止食品意外摻假。確保氣缸具有干式密封，以延長使用壽命。

這些氣瓶的其他關(guān)鍵品質(zhì)包括耐腐蝕、機(jī)械和化學(xué)穩(wěn)定的機(jī)器部件，并且經(jīng)過嚴(yán)格設(shè)計(jì)以符合 cGMP 標(biāo)準(zhǔn)。氣缸的自調(diào)節(jié)終端位置緩沖系統(tǒng)應(yīng)構(gòu)造為不帶易受污染的調(diào)節(jié)螺釘。

頂部中心的 MPA-C 歧管安裝在難以調(diào)整的位置。比例壓力調(diào)節(jié)器，左下方，與歧管相連，解決了調(diào)節(jié)問題。

提示 3：不要在食品區(qū)上方排放閥門 在食品區(qū)上方排放閥門
類似于拿著吹將未經(jīng)過濾的空氣直接吹入食品或包裝中。的區(qū)別是，從閥門排出的空氣不是直接來自壓縮機(jī)，而是通過閥門，進(jìn)出氣缸，然后通過閥門返回，沿途吸收污染物。

要么將SMC閥門安裝在食品/包裝區(qū)下方，要么將它們安裝在食品區(qū)下方并將排氣管道安裝在食品區(qū)下方。食品區(qū)的止回閥經(jīng)常被忽視。雖然止回閥可以幫助改善機(jī)器循環(huán)時(shí)間，因?yàn)榭諝獠粫?huì)排放回閥門，但這意味著空氣正在排出食物區(qū)。如果必須使用止回閥，排氣應(yīng)在食物區(qū)下方通過管道輸送。

技巧 4：縮短閥門和氣缸之間的管道長度

管道長度越短，加壓越快，圖表左下方，意味著更高的循環(huán)率和更多的可重復(fù)循環(huán)。

過去幾年最重要的發(fā)展之一是可安裝在機(jī)器上的閥組，其沖洗等級(jí)為 IP69K，與沖洗氣缸一樣，符合清潔設(shè)計(jì)原則。裂縫和縫隙的消除減少了清潔時(shí)間，從而加快了換線速度并提高了機(jī)器的可用性。

將歧管從控制面板移動(dòng)到食品區(qū)氣缸中的機(jī)器的新功能提供了優(yōu)勢(shì)，其中最重要的是節(jié)能。圖表一顯示將歧管移出面板并靠近氣缸可顯著節(jié)省能源成本 – 在本示例中為 50%。

閥門和氣缸之間的管道長度越短，氣缸的循環(huán)越快，重復(fù)性越高。更快的周期可以提高性能。在灌裝等許多應(yīng)用中，更精確的循環(huán)可以更好地控制過程，從而提高產(chǎn)品體積和重量的一致性并減少浪費(fèi)。

今天的趨勢(shì)是小型機(jī)器。在機(jī)器上安裝閥組可以縮小或消除控制柜，從而顯著降低成本和占地面積。將閥組移到控制柜外還消除了安裝在控制柜壁中的氣動(dòng)連接，降低了材料和勞動(dòng)力的加工成本，并減少了所需的組件數(shù)量。

更好的控制

*假設(shè)：20 個(gè)周期/分鐘，16 小時(shí)/天，300 天/年，6 bar 壓力，$0.35/1000 SCF

也有新的機(jī)會(huì)來實(shí)現(xiàn)機(jī)上安裝的好處和更大的控制靈活性。例如，F(xiàn)esto MPA-C IP69K 級(jí)歧管可以在每個(gè)閥片上配置供氣口和排氣口。每個(gè)位置的所有端口都可以獨(dú)立于它旁邊的閥門。對(duì)于使用多個(gè)不同壓力區(qū)的復(fù)雜氣動(dòng)情況，這可能是成本效益的解決方案之一。

對(duì)于某些應(yīng)用，設(shè)計(jì)人員可能會(huì)面臨這樣的選擇：要么在面板上放置一個(gè)便于訪問的調(diào)節(jié)點(diǎn)，要么在可能難以調(diào)節(jié)的機(jī)器上放置一個(gè)調(diào)節(jié)點(diǎn)。后者意味著失去機(jī)器安裝的所有優(yōu)勢(shì)。在第二個(gè)示例中，MPA-C 允許 OEM 將每個(gè)閥片連接到壓力調(diào)節(jié)器。該解決方案實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)目標(biāo)：易于調(diào)整和機(jī)器安裝。

食品和飲料包裝應(yīng)用還有其他設(shè)計(jì)考慮因素，例如選擇能夠耐受刺激性化學(xué)品和防止塑料轉(zhuǎn)移到食品的管材。耐水解聚氨酯 (PUN-H) 和聚四氟乙烯 (PTFEN) 管材非常適合用于食品和飲料行業(yè)。兩者都可以抵抗清潔劑、微生物和水解，并且符合 FDA 標(biāo)準(zhǔn)。PUN-H 更靈活、更經(jīng)濟(jì)，而 PTFEN 是環(huán)境的理想選擇。

設(shè)計(jì)人員可以使用 SMC 提供的眾多免費(fèi)在線工具之一來適當(dāng)?shù)卣{(diào)整氣動(dòng)系統(tǒng)的尺寸，從而使系統(tǒng)盡可能節(jié)能地運(yùn)行。當(dāng)然，必須空氣過濾裝置以實(shí)現(xiàn) 0.01 µm 過濾器和 99.9999% 的效率。然而，這四個(gè)技巧為食品和飲料包裝應(yīng)用中的合規(guī)性、利用率和性能奠定了基礎(chǔ)。