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氣動(dòng)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化和機(jī)械化的有效手段之一,具有高速、清潔安全、低成本及易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于輕工機(jī)械領(lǐng)域中,在食品包裝及生產(chǎn)過(guò)程中也正在發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。
中國(guó)的食品包裝機(jī)械經(jīng)過(guò)近20年的發(fā)展,已經(jīng)形成了一定的規(guī)模,成為機(jī)械工業(yè)的重要組成部分?,F(xiàn)在國(guó)內(nèi)食品加工的大部分包裝工作,尤其是較復(fù)雜的包裝過(guò)程基本還是人工操作,從而極可能對(duì)被包裝產(chǎn)品造成污染,這種狀況極需得到改變。目前,國(guó)家加大力度實(shí)施食品質(zhì)量安全市場(chǎng)準(zhǔn)入制度,食品包裝設(shè)備也正在逐步納入食品質(zhì)量安全準(zhǔn)入體系中,這是食品包裝機(jī)械行業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)的良好契機(jī)?,F(xiàn)代食品包裝機(jī)械是匯集了多種學(xué)科的先進(jìn)技術(shù),具有率、高精度、高自動(dòng)化和高柔性的特點(diǎn),并正向智能化和集成化的方向發(fā)展,其中基礎(chǔ)組成部分之一就是氣動(dòng)技術(shù)。
氣動(dòng)技術(shù)是生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化和機(jī)械化的有效手段之一,具有高速、清潔安全、低成本及易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于輕工機(jī)械領(lǐng)域中,在食品包裝及生產(chǎn)過(guò)程中也正在發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。其在各類包裝機(jī)械中均有大量應(yīng)用,可以縮短加工輔助時(shí)間,減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度,充分發(fā)揮設(shè)備的性能。但由于食品包裝機(jī)械必須符合食品機(jī)械安全的相關(guān)要求和規(guī)定,而且工作現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境一般又較為復(fù)雜苛刻,如果使用了不適當(dāng)?shù)臍鈩?dòng)元件,往往會(huì)出現(xiàn)不正?,F(xiàn)象。而現(xiàn)代的食品包裝機(jī)械,通常集機(jī)械、電氣、液壓和氣動(dòng)等技術(shù)于一體,且各部分之間有著密不可分的,任何一部分發(fā)生故障都會(huì)影響到設(shè)備的正常工作。因此,在食品包裝機(jī)械氣動(dòng)部分的設(shè)計(jì)與應(yīng)用中,一定要選用可靠的切合實(shí)際需要的產(chǎn)品。
在食品生產(chǎn)中,不同生產(chǎn)區(qū)的衛(wèi)生要求有所不同。歐洲的EN1672-2標(biāo)準(zhǔn)將食品加工機(jī)械的環(huán)境定義為3個(gè)工作區(qū),即食品區(qū)、飛濺區(qū)和非食品區(qū)。根據(jù)不同區(qū)域的衛(wèi)生要求,所需使用的氣動(dòng)技術(shù)及產(chǎn)品也不盡相同。
食品區(qū)和飛濺區(qū)要求安全衛(wèi)生
在食品區(qū)和飛濺區(qū),氣動(dòng)技術(shù)主要用于分配、裝瓶、成形、灌裝、配劑和密封等裝置中,由于氣動(dòng)元件需要直接或間接與主要生產(chǎn)原料接觸,為避免對(duì)zui終產(chǎn)品產(chǎn)生污染,其材質(zhì)應(yīng)為無(wú)毒、無(wú)吸收性且耐腐蝕的不銹鋼原件。如果使用鋁合金材料,則應(yīng)具有一定抗腐蝕能力,無(wú)毒性,無(wú)吸收性。元件內(nèi)部所使用的橡膠制品如密封件等應(yīng)符合相應(yīng)的衛(wèi)生要求,應(yīng)具有耐熱、耐酸堿和耐油等特性,可接受正常清洗和消毒,不溶解、無(wú)毒性且無(wú)吸收性,不得有影響產(chǎn)品的氣味。工作空氣過(guò)濾裝置應(yīng)保證禁止5μM以上的塵埃通過(guò),結(jié)構(gòu)及表面應(yīng)平滑、耐久、易于清潔并能達(dá)到良好的洗凈效果。盡管飛濺區(qū)的設(shè)計(jì)需要和食品區(qū)域相似,但材料要求可酌情降低,同時(shí)必須保證該設(shè)計(jì)對(duì)食物產(chǎn)品無(wú)負(fù)面影響。在這兩種環(huán)境中應(yīng)用的典型氣動(dòng)產(chǎn)品有不銹鋼氣缸、潔凈型氣缸、易清洗閥島、不銹鋼過(guò)濾器和減壓閥等,而其中代表意義的是潔凈型氣缸,如英國(guó)NORGREN的PVA系列潔凈型氣缸。這種氣缸的潔凈式設(shè)計(jì)消除了食物顆??赡芨街目涨?、縫隙和鋒利邊角,具有自排水功能,所以液體可以直接流掉。缸筒材質(zhì)采用陽(yáng)極氧化鋁,活塞桿采用鍍硬絡(luò)不銹鋼,所用密封件為聚氨酯材料,氣缸整體符合IP67的要求,不僅耐腐蝕,還可進(jìn)行反復(fù)清洗。另外,該氣缸是符合ISO6431的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品,具有可替換性,甚至連安裝件也都采用標(biāo)準(zhǔn)件,安裝維修都極為方便。
非食品區(qū)元件的尺寸要求日益嚴(yán)格
在非食品區(qū)域,氣動(dòng)技術(shù)主要用于封袋、包裝、貼標(biāo)、檢測(cè)和加蓋等裝置中,盡管這個(gè)區(qū)域的氣動(dòng)元件不需要接觸生產(chǎn)原料,但通常仍然需要具有標(biāo)準(zhǔn)化、易清洗、智能環(huán)保及結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)。由于現(xiàn)在的食品包裝設(shè)備要求在有限空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)更多的功能,因此對(duì)于氣動(dòng)元件的尺寸要求也越來(lái)越嚴(yán)格。典型產(chǎn)品包括英國(guó)NORGREN易清洗閥島VM系列,其寬度僅10MM的閥體可提供430L/MIN的流量,可進(jìn)行2~20位集成,且符合IP65和食品包裝中復(fù)雜控制的趨勢(shì)。此外,先進(jìn)的食品包裝設(shè)備普遍采用由過(guò)濾器、減壓閥和不供油潤(rùn)滑的閥及氣缸等組成的無(wú)給油潤(rùn)滑氣動(dòng)系統(tǒng),這種系統(tǒng)在元件需要潤(rùn)滑處預(yù)先封入潤(rùn)滑脂,無(wú)需油霧器,可長(zhǎng)時(shí)間工作而無(wú)需補(bǔ)充潤(rùn)滑脂,能降低油耗和成本、改善環(huán)境、維修方便且性能穩(wěn)定。
氣動(dòng)裝置智能化
隨著食品加工工藝的日益提高,食品包裝的自動(dòng)化水平也在不斷提高,目前食品包裝機(jī)械的研發(fā)正朝著高速、多功能及控制智能化的方向發(fā)展,工業(yè)機(jī)器人、微電子、電腦、智能型和圖像傳感技術(shù)等將會(huì)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用,而應(yīng)用于食品包裝機(jī)械的氣動(dòng)技術(shù)的智能化和網(wǎng)絡(luò)化也將成為必然。
智能化氣缸是氣缸智能化的集大成者,以NORGREN公司的智能化氣缸為例,這種氣缸內(nèi)置電磁閥和速控閥,氣缸提供FIELDBUS及ASI接口,可以實(shí)現(xiàn)總線遠(yuǎn)程集中控制。其具有IP66防護(hù)等級(jí),易于沖洗;而且還符合ISO/VDMA標(biāo)準(zhǔn),可以和普通標(biāo)準(zhǔn)氣缸實(shí)現(xiàn)互換。利用該氣缸就可以替代傳統(tǒng)的整個(gè)氣動(dòng)回路。
智能化氣動(dòng)三聯(lián)件則使空氣處理系統(tǒng)的自我診斷成為可能,大多數(shù)氣動(dòng)系統(tǒng)的故障因空氣處理系統(tǒng)而起,智能化三聯(lián)件有效解決了這一問(wèn)題。其可以對(duì)氣動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行持續(xù)的監(jiān)控并隨時(shí)通過(guò)FIELDBUS及ASI連接顯示相關(guān)數(shù)據(jù),告知何時(shí)需要更換濾芯或潤(rùn)滑油,壓力狀態(tài)是否正常,并記錄使用時(shí)間,從而使故障率達(dá)到zui低,減少維護(hù)維修成本,提高正常運(yùn)行時(shí)間和生產(chǎn)能力。
智能化和網(wǎng)絡(luò)化氣動(dòng)技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用,將使食品包裝機(jī)械進(jìn)一步智能化,實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自行診斷,從而提高國(guó)內(nèi)食品包裝機(jī)械的自動(dòng)化水平。
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