Машини и оборудване за хранително-вкусовата промишленост

МашиниСп. Инженеринг ревю - брой 7/2018 • 05.11.2018

Машини и оборудване за хранително-вкусовата промишленост
Машини и оборудване за хранително-вкусовата промишленост
Машини и оборудване за хранително-вкусовата промишленост
Машини и оборудване за хранително-вкусовата промишленост

Хранително-вкусовата промишленост използва широк набор от машини и оборудване за преработка, производство и дистрибуция на хранителни продукти до милиарди домакинства по света и включва сложна верига на стойността от земеделието и селското стопанство до логистиката. Значимостта на отрасъла непрекъснато нараства с увеличаването на населението на планетата и еволюцията в хранителните предпочитания вследствие на по-високите доходи и прехода към продукти с добавена стойност.

Наред с това се засилва и търсенето на разнородни типове машини и системи за обработка и приготвяне, съхранение, пакетиране и транспортиране на хранителни стоки. Благодарение на интелигентните технологии, които все по-масово навлизат в индустрията, и предприятията от хранително-вкусовата промишленост вече могат да се възползват от иновации като Internet of Things, облачни платформи и големи обеми данни, модерни средства за автоматизация и оборудване с широки комуникационни възможности, за да оптимизират производствените и технологичните си процеси, безопасността на продукцията си, веригите на доставки, производителността и печалбите. Дигитализацията, автоматизацията и обменът на данни между индустриалните машини и оборудване в ХВП правят тези системи високоинтегрирани, ефективни и колаборативни, като им осигуряват непрекъснат мониторинг, прогнозна поддръжка и функции за отговор в реално време. Така се свеждат до минимум производствените прекъсвания, оптимизират се разходите и се покриват стриктните стандарти за качество в сектора.

В хранително-вкусовата индустрия намират приложение богато разнообразие от машини, оборудване, системи, инструменти и прибори, използвани за измерване, преработка, съхранение, опаковане или приготвяне на различни видове храни и хранителни продукти. С оглед на рисковете за общественото здраве, машините и оборудването се експлоатират, поддържат и почистват съгласно специални процедури, регламентирани в съответните нормативни документи. В повечето случаи е необходима сертификация за хигиенно изпълнение и съответствие с действащите стандарти и наредби в зависимост от приложението.

Основни групи оборудване
Измервателните уреди, използвани в производството и преработката на храни, включват различни типове везни и теглоизмервателни средства, термометри, регулатори на налягането, таймери и други компоненти за проследяване и управление на процесни параметри. Тези прибори се използват за анализ на различни съставки на хранителните продукти и позволяват на производителите напълно да дублират процедурите по преработка без усложнения. Измервателно оборудване се използва и за мониторинг на системите и машините, за регистриране на данни по време на тестване на продуктите или за да се изчисляват типични статистически данни за ефективността. Измервателните средства са ключова част от производството на храни, тъй като дори малки изменения в температурите на обработка, съхранение или приготвяне могат да доведат до драстични промени в крайния продукт.

Оборудването за подготовка и приготвяне на храни включва конвейерни системи, пещи, разпределителни автомати, машини за смесване и рязане, както и транспортни маркучи и тръби. Голяма част от преработвателните предприятия са с уникален дизайн, а инсталациите в тях са по поръчка и максимално адаптирани към приложението. В отрасъла, разбира се, се използва и широко разнообразие от стандартни системи, които позволяват на производителите да намалят разходите за цялостно персонализиране на производственото оборудване. Средствата за приготвяне и готвене на храна изискват регулярна поддръжка и почистване в съгласие със съответните индустриални стандарти.

Оборудването за съхранение и опаковане, използвано в ХВП, варира от обикновени машини за увиване във фолио или найлон до системи за вакуумно запечатване и бутилиране. Различните пакетажни техники, използвани в отрасъла, включват термосвиваемо фолио, капачки за предпазване от фалшифициране, херметични торби и картонени кутии. Палетите, стелажите, бигбеговете и контейнерите са част от системите за вторично и третично пакетиране, прилагани в по-нататъшните етапи от дистрибуцията на готовите продукти. В категорията “съхранение” попадат хладилниците, фризерите и охлаждащото оборудване, които осигуряват необходимата температура за поддържане на термочувствителните съставки и продукти свежи за последващо използване или продажба.

С оглед на вида на обработваните продукти в индустрията се използва оборудване за: преработка на месо/птици, риба и морски дарове, млечни продукти, сухи храни, напитки, полуфабрикатни стоки, плодове и зеленчуци, зърнени храни, мазнини и масла, оборудване за производство на печива, захарни и сладкарски изделия и др.

Пазарни перспективи
Съгласно актуално проучване на маркетинговата фирма McKinsey & Company, тенденциите за развитие на сектора са позитивни вследствие на специфичните демографски промени в глобален план, навлизането на иновации в индустрията и еволюцията в потребителските нужди. Анализаторите очакват отчетлив ръст през идните години с комбиниран годишен темп на растеж от 5% за периода 2016-2021 г. Измененията в хранителните предпочитания на съвременния човек продължават да клонят към органичните и по-здравословни храни, а засилването на изискванията по отношение безопасността на храните водят до трайно разширяване на менюто на населението, по-високи стандарти за качество и засилен фокус върху проследимостта на продуктите. Нарастващото търсене на т. нар. удобни храни (convenience food) провокира навлизането на все повече иновации в сегмента пакетиране, а повишаването на цената на квалифицирания труд и натискът върху оптимизиране на оперативните разходи значително ускоряват автоматизирането на все повече и повече процеси в хранително-вкусовата промишленост, сочат още статистиките.

Актуално проучване на изследователската агенция BCC показва, че глобалният пазар на оборудване за обработка и пакетиране на храни ще надмине 35 млрд. щатски долара през 2020 г. Тази прогноза обещава значителен ръст с годишен темп от 4,2% до края на периода. Като основни фактори, задаващи различни технологични тенденции на този пазар през последните години, експертите посочват все по-стриктните регулации за чистота, качество и безопасност на храните в световен план, промените в потребителската психика и поведение вследствие на технологичната революция, както и макроикономическата рамка. Вследствие влиянието на всички тези фактори към машините и оборудването за ХВП се задават нови хигиенни изисквания и стандарти за скорост и производителност. Преработвателните и опаковъчни технологии са насочени към запазване на максимално количество полезни хранителни вещества и сензорни характеристики на готовите продукти, удължавайки срока им на годност без негативен ефект върху вкуса или качеството.

Потребителски и технологични тенденции
Тазгодишен доклад на маркетинговата компания PRNewswire сочи нарастващо глобално търсене на различни продуктови групи като обработени месни продукти и морски дарове, което провокира и повишаване в търсенето на съответното оборудване за преработка, както и до разширяване на технологичния асортимент от машини и средства за обработване на сурови храни в тези сегменти. Анализаторите отчитат и повишено търсене на млечни продукти като масло, сирене и сухо мляко, което води до съответния ръст в оборудването за сектора. В млекопреработката, както и в бутилиращата промишленост, все по-масово навлиза оборудването за обработка под налягане (HPP – high pressure processing), показва още докладът.

Сред масовите технологични тенденции при машините и оборудването за ХВП са стремежът към повишаване на прецизността и намаляване на загубите на суровини, оптимизиране на енергийната ефективност, опростяване на пренастройките на технологичните линии и управлението на отпадъците и разширяване на функционалността на системите за производство на по-широк асортимент от продукти. Друга водеща тенденция, която експертите открояват, е ръстът в потреблението на замразени храни и ръст в продажбите на съответното оборудване вследствие повишаването на търсенето в сегмента. Популярност добиват непрекъснатите производства, както и разработките в посока рационализиране на дизайна на оборудването.
Глобални се запазват тенденциите към модернизиране на предприятията, сред които водещи са повишаването на степента на автоматизация, дигитализацията и роботизацията вследствие ускореното навлизане на Industry 4.0 и Internet of Things технологии в хранително-вкусовия отрасъл, показват още данните на PRNewswire.

Развитие на сегмента
Друго мащабно актуално проучване с фокус върху развитието на сегмента машини и оборудване за ХВП – доклад на популярната маркетингова компания Technavio, отличава следните три основни тенденции като основополагащи за технологичните промени в сектора: рационализиране на дизайна на машините и линиите в посока към непрекъснатите производства; разширяване на практиката за производство “по поръчка” за трета страна по силата на договор (contract manufacturing), както и цялостно оптимизиране на възможностите за експлоатация и поддръжка на оборудването.

В съответствие с първата тенденция, производителите на храни и хранителни продукти се стремят към повишаване на производителността, намалявайки броя на работниците на технологичната линия, съкращаване на времената за преход на заготовките между отделните станции за обработка, както и на паузите между два производствени цикъла, опростяване на почистването, подобряване на качеството и увеличаване на асортимента от продукти на база тип и размер/разфасовка. Така основният фокус на производителите на технологично оборудване е върху ефективността и производителността. Все по-масово се наблюдава и внедряването на нови, специфични машини за дадени етапи от производствения цикъл с цел подобряване на качеството или рентабилността. В общия случай тези машини са по-евтини за експлоатация и поддръжка и ускоряват възвръщането на инвестицията в оборудването на цеха.

Системите за автоматизация и платформите за управление на активи, проектирани специално за ХВП, са друга водеща тенденция в отрасъла. Те значително повишават ефективността на оборудването, безопасността, качеството, хигиената и печалбата. Всичко това позволява увеличаване на скоростта на производство и подобряване на ергономията и сигурността на работната среда.
Модерните предприятия за преработка и производство на храни търсят все по-гъвкаво оборудване, позволяващо ефективно сортиране и намаляване на загубите на суровини и отпадъци, сочат още данните на Technavio. Нараства популярността на оборудването за производство в по-малки партиди, както и компактните инсталации. Съвременните решения на пазара включват все повече усъвършенствани функции, като дигитално броене, сортиране и теглоизмерване, както и високотехнологични системи за визуална инспекция и машинно зрение с цел поддържане на високи стандарти за чистота и качество. Консолидирането на голям брой операции и етапи по преработка от отделни станции в общи технологични линии пък спомага за съкращаването на цялостния процес по производство, пестене на енергия и оптимизиране на ресурсните потоци, отбелязват анализаторите от Technavio.

Роботизирани приложения
В контекста на ускореното навлизане на Industry 4.0 в хранително-вкусовата промишленост непрекъснато нарастват и приложенията на роботи и роботизирани системи в този отрасъл. Експертите очакват стойността на глобалния пазар на специализирани средства за автоматизация в ХВП да нарасне до 2,5 млрд. щатски долара до 2022 г. Сред най-популярните приложения на роботи в сектора са pick-and-place операциите на транспортните линии за готови/пакетирани продукти, както и манипулирането с плодове и зеленчуци, които традиционно са предизвикателство за роботизираните приложения поради лесното повреждане и разнообразните и неправилни форми и размери. Все повече предприятия обаче въвеждат роботизирани системи с гъвкави и прецизни грипери, подходящи за деликатно захващане дори на ронливи печива и крехки отделни листа салата.

С цел повишаване на ефективността и безопасността за работниците някои месопреработвателни цехове внедряват роботи транжори и разфасовчици, които лесно, сигурно и с постоянна ефективност се справят с прерязването на кости и месо. Рязането и кълцането, традиционно извършвани от хора в ХВП, все по-често се поверяват на роботи, които отново съчетават висока и постоянна ефективност с елиминиран риск за работниците. В прецизни задачи като филетирането на риба роботите се подсигуряват с различни типове сензори и системи за машинно зрение, които позволяват премахването на дефекти толкова ефикасно, колкото би го сторил най-опитният работник във фабриката.

Сред най-новите и интересни приложения на роботи в хранително-вкусовата промишленост е производството на пици и декорирането на торти и сладкиши. С нарастваща популярност са и приложенията с извънредно високи хигиенни изисквания, тъй като гладките повърхности на роботизираните системи са много по-лесни за почистване и стерилизиране от човешките ръце и облекло, а специалните модели със санитарен дизайн включват уплътнени корпуси, подходящи за работа не само в условия на влага, но и в досег с хранителни продукти, както и в зони, за които е характерно напръскване и дори промиване с вода под налягане.

Industry 4.0 в ХВП
Четирите крайъгълни камъка на Industry 4.0 - вертикалната интеграция в мрежа на интелигентни производствени системи, хоризонталната интеграция чрез координация на производството и логистиката, виртуализацията и интеграцията по цялата верига на доставките, експоненциалните технологии – разкриват нови възможности пред производителите на хранителни продукти в глобален мащаб. В интелигентните фабрики от бъдещето ще бъдат масово достъпни множество иновативни приложения като интелигентното етикетиране, например. Комбинацията от безжично етикетиране, софтуерни приложения и облачни платформи позволява на потребителите да сканират етикетите на продукти със смартфоните си, за да проверят автентичността на продукта или да получат информация относно съдържанието му, потребителски рейтинги, програми за лоялност на клиенти (като клиентски карти) и др. Технологията изисква само т. нар. NFC комуникация в близкото поле, която се осъществява посредством съвместими мобилни устройства като смартфони и таблети. Данните, които умните етикети съдържат, могат да включват демографска информация, локация, нагласи сред потребителите, достъп до социални мрежи за споделяне и коментиране и др.
Важен аспект във връзка с дигитализацията на сектора е оптимизираното управление на информация. Събирането и обменът на данни между отделните машини по линия на продуктовата верига позволява бърз достъп до необходимото знание от всяка точка и гарантира сигурното документиране на всеки производствен етап с цел по-лесна проследимост.

И макар производството на единични и персонализирани изделия в ХВП “по желание на клиента” доскоро да беше почти невъзможно, все повече производители правят опити да разширят дейността си в това направление. Възможността производството максимално да се автоматизира и напредъкът при сензорните технологии днес позволяват почти неограничено персонализиране на продуктите. Популярен пример са пакетите с мюсли и зърнени храни, смесени в съответната комбинация по желание на клиента и доставяни индивидуално с персонални етикети.

Технологии като изкуствения интелект, машинното обучение и виртуалната реалност са други фундаментални двигатели на технологичното развитие в сектора вследствие на Industry 4.0. Носимата електроника в комбинация с изкуствен интелект например може да направи възможна отдалечената поддръжка на технологичните линии, съкращавайки разходите и прекъсванията. Средствата за автоматизация пък стават все по-прецизни, надеждни и ефективни, благодарение на усъвършенствани алгоритми за машинно обучение, което освобождава човешки потенциал с възможности за пренасочването му към по-креативни задачи в индустрията.

Новият брой 7/2018

брой 7-2018

ВСИЧКИ СТАТИИ | АРХИВ

ЕКСКЛУЗИВНО

Top