Tendances 2022 de l'automatisation de l'emballage alimentaire : efficacité et fraîcheur

Rédigé par les spécialistes d'Emerson.

La commodité des aliments et boissons emballés continue de stimuler la croissance du secteur. Le marché américain de l'alimentaire emballé devrait croître à un TCAC de 4,1 % de 2021 à 2028. L'automatisation des processus d'emballage a aidé les entreprises à suivre la demande et garantir la fraîcheur des produits.

L'une des technologies principales de l'automatisation d'emballage alimentaire est la pneumatique. La technologie pneumatique, incluant vannes et vérins pneumatiques, est propre, fiable et facile à entretenir. Les dernières avancées en conception hygiénique, sécurité machine et efficacité énergétique des produits pneumatiques sont parmi les grandes tendances 2022 de l'automatisation d'emballage.

Conception hygiénique

Dans l'emballage agroalimentaire, les composants des machines doivent répondre à des réglementations strictes pour le contact alimentaire et résister aux lavages répétés. Les derniers systèmes de vannes, comme ceux utilisés en emballage sous vide, ont la classe de protection la plus élevée et des fonctionnalités d'économie qui facilitent le nettoyage.

Traditionnellement, les systèmes de vannes nécessitaient des armoires ou enceintes pour protéger les composants sensibles des environnements humides ou agressifs. Si les armoires inox offrent la protection nécessaire, elles sont coûteuses. Les systèmes de vannes actuels sont des produits de lavage sans armoire, conçus pour offrir le même niveau de protection tout en améliorant les performances des cylindres — sans le coût additionnel d'une enceinte. Cela améliore les temps de réponse et augmente les économies d'énergie grâce à moins d'air comprimé nécessaire par cycle. Des conduites d'air plus courtes entre vanne et cylindre équivalent à moins de volume à remplir et purger, améliorant les performances.

Ces systèmes sont conçus pour un nettoyage facile, construits en matériaux robustes et hygiéniques résistant aux produits chimiques agressifs et hautes pressions des lavages. Le système de vannes AVENTICS^TM Série CL03 Clean Line d'Emerson, par exemple, n'a ni joints ni interstices, utilise des composants inox et polymères adaptés au lavage haute pression avec produits agressifs.

Le CL03 a aussi obtenu la note IP69K, la classe de protection la plus élevée. Les produits avec cette note protègent contre poussières et liquides de lavage haute température/pression, les rendant idéaux pour l'emballage et la transformation alimentaire où les machines doivent être soigneusement sanitisées. Il utilise aussi un lubrifiant NSF H1 (qualité alimentaire).

En plus de leur conception hygiénique, les derniers systèmes de vannes sont hautement configurables pour s'adapter aux besoins de chaque application et compatibles avec une large gamme de protocoles de communication. Certains fournisseurs ont des outils de configuration en ligne facilitant l'accès aux dessins CAO, schémas, numéros de pièce et composants associés. Beaucoup peuvent être combinés avec des vérins pneumatiques ; le CL03 peut être couplé aux séries ICS et M d'AVENTICS d'Emerson pour applications de lavage.

Sécurité machine

Pour les équipements nécessitant maintenance, il y a une tendance croissante chez les entreprises de biens de consommation emballés (CPG) à implémenter diverses formes de sécurité fonctionnelle, principalement selon ISO 13849. Qu'il s'agisse d'un LOTO (lockout/tagout) complet ou de l'« exception de maintenance mineure », la méthode la plus courante pour rendre les composants pneumatiques « sûrs » est de libérer l'énergie pneumatique. Le composant privilégié pour cette « fonction de sécurité » est une vanne d'échappement de sécurité redondante (illustrée ci-dessous), qui peut faire partie d'un ensemble de préparation d'air alimentant la machine ou une section.

Selon les évaluations de risques, un grand pourcentage de ces interventions régulières nécessite une solution de sécurité Catégorie 3 PLd. Les solutions Cat 3 PLd nécessitent des circuits redondants. La vanne RSEV atteint ce niveau en utilisant des vannes redondantes et une couverture diagnostique (ex: surveillance position tiroir) pour garantir l'évacuation de l'énergie stockée sous forme d'air comprimé. Quand un dispositif comme une barrière de sécurité est déclenché, deux sorties de sécurité sont envoyées à la RSEV. Si une vanne échoue, la redondante assure la fonction. Le diagnostic déclenche une alarme pour traiter la défaillance avant reprise.

Certaines vannes de sécurité redondantes, comme la RSEV d'Emerson disponible avec les séries 652 et 653 de préparation d'air AVENTICS, ont une fonction de démarrage progressif intégré. Au démarrage, cette fonction remplit à 60-70 % de la pression finale avant ouverture complète. La montée lente de pression/force, pendant que les actionneurs rejoignent leur position de départ, prévient les dommages aux composants et équipements.

Efficacité énergétique

La décarbonation reste une tendance dans presque tous les secteurs, agroalimentaire inclus. Réduire la consommation d'énergie est une priorité très élevée pour les entreprises d'emballage, et les fabricants CPG cherchent à mieux contrôler l'énergie dans leurs usines. Beaucoup équipent les nouvelles machines et rétrofitent les existantes avec des capteurs de débit d'air.

La consommation d'air comprimé est une source significative d'utilisation d'énergie dans l'emballage. Si non détectées et non traitées, les fuites d'air comprimé gaspillent des quantités substantielles d'énergie et d'argent. Les capteurs de débit surveillant en continu le débit en temps réel aident à détecter et traiter les fuites plus tôt, minimisant les pertes et améliorant la durabilité.

En mesurant continuellement les paramètres de process — pression, température, débit massique, volumique, vitesse, masse totale, volume total, énergie — les capteurs aident à suivre la consommation d'air et d'énergie. Les opérateurs peuvent alors utiliser les données pour localiser et traiter les problèmes potentiels, comme les fuites, avant qu'ils ne surviennent. En prévenant les fuites, les installations améliorent l'efficacité énergétique tout en réduisant arrêts et coûts.

Les capteurs de débit conviennent aux installations de toute taille, à tout stade de leur transformation numérique. Certains, comme le capteur AVENTICS Série AF2 d'Emerson, permettent de voir les données au niveau machine et de garder les données dans leur propre réseau IT sans connexion cloud. Les installations peuvent aussi connecter les capteurs à une passerelle pour accéder à des insights supplémentaires. Les fabricants de vannes de contrôle de débit expérimentés en transformation numérique aident à décider ce qui convient le mieux aux besoins et objectifs individuels.

Un niveau de performance supérieur

Les dernières tendances en automatisation d'emballage alimentaire donnent aux entreprises l'opportunité d'assurer que leurs machines répondent aux standards les plus élevés de sécurité machine, efficacité énergétique et normes hygiéniques.

Pour plus d'informations sur les technologies pneumatiques permettant ce niveau de performance, visitez https://www.emerson.com/en-us/industries/automation/food-beverage ou contactez un expert chez JH Foster.