SMC为食品和饮料包装设计优质的气动系统

SMC为食品和饮料包装设计优质的气动系统

在描述食品和饮料包装应用的四个气动自动化设计技巧之前，最好先回答一个基本问题：为什么在食品区应用气动自动化而不是电气自动化？

SMC气动自动化仍然是一个关键的解决方案，因为与食品和饮料应用中的电气自动化相比，SMC气动的相对成本更低。在食品区和飞溅区，组件必须经受严酷的清洁过程；即使在干洗应用中，它们仍然需要可清洁。水分、化学品和电子产品不能很好地混合。

这些接头的前后平行 G 螺纹固定在密封垫圈上并消除外露螺纹。

虽然电气自动化可以而且确实存在于食品和饮料包装自动化中，但保护电子设备和电机的成本推高了价格。因此，当应用电气设备时，它们往往会被选择性地使用。此外，由于恶劣的环境，许多食品应用中的组件使用寿命较短，这意味着需要尽快更换零件。更换较便宜的气动执行器可降低运营成本。总体而言，由于环境恶劣，气动自动化是其总生命周期成本最低的主要解决方案。

以下建议共同实现了三个重要的设计目标：

• 符合食品安全和卫生设计指南
• 提高机器利用率
• 提高机器性能

提示 1：食品和饮料包装应用
的公制气动系统标准化 公制气动系统标准化的原因是公制气缸的管道和接头使用具有平行螺纹的 G 螺纹接头。平行螺纹密封与垫圈齐平并消除暴露的裂缝。将 G 螺纹与公制管材一起使用是食品安全现代化法案 (FSMA) 合规性的最佳选择。

另一方面，英制 NPT 接头存在污染风险。英制接头通过将螺纹接合在一起进行密封。他们需要密封胶带。这些锥形螺纹有污染的风险，不仅是外露的螺纹，还有金属碎片或剥落的胶带。使用 G 螺纹可降低污染风险并加快清洁速度，从而提高机器利用率。

这款 CRDSNU 不锈钢清洁设计气动执行器符合所有要求 – 大半径、无腐蚀、高光泽，并可用于 G 螺纹接头。

提示 2：选择简洁设计的SMC气缸系列
不要使用通用气缸进行设计，而是首先确定一个公制气缸系列，该系列是为食品和饮料应用中的冲洗和清洁而创建的。然后围绕该系列设计气动自动化系统。食品和饮料钢瓶旨在易于快速清洁。它们具有不会造成卫生风险的大半径，因为它们促进清洁剂和消毒剂的高流速。没有无法实现所需清洁的狭小空间。这些圆柱体具有高光泽表面光洁度，这对于食品区的组件至关重要。高光泽可减少微生物污染。FDA 批准的密封件和 NSF-H1 润滑脂可防止食品意外掺假。确保气缸具有干式密封，以延长使用寿命。

这些气瓶的其他关键品质包括耐腐蚀、机械和化学稳定的机器部件，并且经过严格设计以符合 cGMP 标准。气缸的自调节终端位置缓冲系统应构造为不带易受污染的调节螺钉。

顶部中心的 MPA-C 歧管安装在难以调整的位置。比例压力调节器，左下方，与歧管相连，解决了调节问题。

提示 3：不要在食品区上方排放阀门 在食品区上方排放阀门
类似于拿着吹气枪将未经过滤的空气直接吹入食品或包装中。唯一的区别是，从阀门排出的空气不是直接来自压缩机，而是通过阀门，进出气缸，然后通过阀门返回，沿途吸收污染物。

要么将SMC阀门安装在食品/包装区下方，要么将它们安装在食品区下方并将排气管道安装在食品区下方。食品区的止回阀经常被忽视。虽然止回阀可以帮助改善机器循环时间，因为空气不会排放回阀门，但这意味着空气正在排出食物区。如果必须使用止回阀，排气应在食物区下方通过管道输送。

技巧 4：缩短阀门和气缸之间的管道长度

管道长度越短，加压越快，图表左下方，意味着更高的循环率和更多的可重复循环。

过去几年最重要的发展之一是可安装在机器上的阀组，其冲洗等级为 IP69K，与冲洗气缸一样，符合清洁设计原则。裂缝和缝隙的消除减少了清洁时间，从而加快了换线速度并提高了机器的可用性。

将歧管从控制面板移动到食品区气缸中的机器的新功能提供了优势，其中最重要的是节能。图表一显示将歧管移出面板并靠近气缸可显着节省能源成本 – 在本示例中为 50%。

阀门和气缸之间的管道长度越短，气缸的循环越快，重复性越高。更快的周期可以提高性能。在灌装等许多应用中，更精确的循环可以更好地控制过程，从而提高产品体积和重量的一致性并减少浪费。

今天的趋势是小型机器。在机器上安装阀组可以缩小或消除控制柜，从而显着降低成本和占地面积。将阀组移到控制柜外还消除了安装在控制柜壁中的气动连接，降低了材料和劳动力的加工成本，并减少了所需的组件数量。

更好的控制

*假设：20 个周期/分钟，16 小时/天，300 天/年，6 bar 压力，$0.35/1000 SCF

也有新的机会来实现机上安装的好处和更大的控制灵活性。例如，Festo MPA-C IP69K 级歧管可以在每个阀片上配置供气口和排气口。每个位置的所有端口都可以完全独立于它旁边的阀门。对于使用多个不同压力区的复杂气动情况，这可能是最具成本效益的解决方案之一。

对于某些应用，设计人员可能会面临这样的选择：要么在面板上放置一个便于访问的调节点，要么在可能难以调节的机器上放置一个调节点。后者意味着失去机器安装的所有优势。在第二个示例中，MPA-C 允许 OEM 将每个阀片连接到压力调节器。该解决方案实现了两个目标：易于调整和机器安装。

食品和饮料包装应用还有其他设计考虑因素，例如选择能够耐受刺激性化学品和防止塑料转移到食品的管材。耐水解聚氨酯 (PUN-H) 和聚四氟乙烯 (PTFEN) 管材非常适合用于食品和饮料行业。两者都可以抵抗清洁剂、微生物和水解，并且符合 FDA 标准。PUN-H 更灵活、更经济，而 PTFEN 是最恶劣环境的理想选择。

设计人员可以使用 SMC 提供的众多免费在线工具之一来适当地调整气动系统的尺寸，从而使系统尽可能节能地运行。当然，必须指定空气过滤装置以实现 0.01 µm 过滤器和 99.9999% 的效率。然而，这四个技巧为食品和饮料包装应用中的合规性、利用率和性能奠定了基础。