Водещи тенденции при технологичното оборудване за ХВП

Специален брой: Хранително-вкусова промишленост в България • 06.08.2020

Автоматизация, дигитализация, интелигентно управление. Най-общо така могат да бъдат резюмирани водещите тенденции при технологичното оборудване за хранително-вкусовата промишленост през последните години. Този динамично развиващ се и ключов за глобалната икономика отрасъл бурно изживява цифровата революция на индустриалните технологии, възприемайки светкавично всички иновации, които притежават потенциал да повишат ефективността на производството. Човекът на поточната линия вече трайно е отстъпил място на автоматизираните решения и роботите, запазвайки за себе си ключовата роля на дизайнер, стратег и координатор на технологичните процеси и операции. Аналоговите уреди постепенно биват заменяни от дигитални устройства, умни измервателни прибори и усъвършенствани сензори, които осигуряват отдалечен достъп до машините и спомагателните системи, както и непрекъснат мониторинг в реално време и в прогнозен план.

Тези тенденции обхващат всички сегменти на оборудването за производство и преработка на храни и напитки, включително машините за сортиране, рязане, кълцане, смилане, смесване, сушене, охлаждане, термична обработка, формоване, пълнене, дозиране и т. н. Изискванията за оптимална надеждност и ефективност, стриктен контрол на качеството, безкомпромисна безопасност, висока скорост, прецизност и производителност продължават да дефинират посоките на технологично развитие в бранша. Оборудването става все по-интелигентно, свързано и интегрирано, а допълнителните операции, като запечатване, опаковане, картониране, поставяне на тапи, капачки и запушалки, етикетиране, декориране, палетизиране, транспортиране, почистване и стерилизиране, се извършват в непрекъснат цикъл с възможности за цялостен контрол и мониторинг.

Съвременни решения за преработка, дозиране и пълнене

Модерните решения за преработка на плодове, зеленчуци, риба и морски дарове и производство на хлебни и сладкарски изделия, млечни, месни и птичи продукти, готови за консумация ястия, сосове, дресинги, алкохолни и безалкохолни напитки в съвременните предприятия от хранително-вкусовата и бутилиращата промишленост се отличават с все по-висока степен на автоматизация и с усъвършенствани функции за управление. Това е валидно както за оборудването за предварителна обработка на хранителните продукти – сортиране, миене, белене, рязане, смесване и др., така и за системите за същинска преработка – пресоване, филтриране, хомогенизиране, печене, пържене, варене, формоване, екструдиране, глазиране, сушене, охлаждане и замразяване.

Една високотехнологична машина за формоване и депозиране например може да бъде оборудвана с прецизни системи за транспортиране, теглоизмерване, порциониране и оформяне на изходния материал в краен продукт с постоянно високо качество, еднакъв външен вид, форма и текстура. Водеща функция на технологичните подобрения в сегмента е използването на минимално количество механична енергия в процеса с цел повишаване на неговата ефективност и рентабилност.

Автоматизацията и дигитализацията са сред ключовите тенденции и при оборудването за дозиране и пълнене, използвано в производството на храни и напитки. В редица приложения производствените предприятия залагат на универсални решения, които позволяват работа с широк асортимент от продукти, както и с различни по големина и форма контейнери, капаци, запушалки и капачки без нужда от допълнителни приспособления. В някои специализирани производства пък се използват индивидуално проектирани системи, които осигуряват висока ефективност, гъвкавост, надеждност и повторяемост при изпълнението на един тип операции и/или един вид изделие в големи партиди.

Необходимостта от повишаване скоростта на работа и динамичен преход между работните цикли в модерните цехове за храни и напитки налага разработката и въвеждането на все по-ефикасни технологии за бърза хигиенна обработка, както и фундаментална трансформация в дизайна на системите за дозиране и пълнене. Тя най-често включва елиминиране на механични елементи като бутала, цилиндри и клапани, които трябва да бъдат разглобявани, изваждани и отново монтирани след почистване. Превес взимат машинните компоненти, които могат да бъдат промивани с гореща вода или пара през специални отвори или дюзи, без това да налага техния демонтаж. При цялостните производствени линии тенденция е използването на универсални резервни части за отделните машини и агрегати, както и на дигитални системи за мониторинг и прогнозна поддръжка, които оптимизират инвентара, ремонта и обслужването на оборудването.

Актуалните пазарни проучвания в сегментa показват, че производителите на храни и напитки все по-активно търсят мултифункционално оборудване, което покрива по-голяма част от технологичните операции в един цех вместо традиционните “моноблок” автомати за пълнене, затваряне и поставяне на капачки. Сред примерите са автоматизирани системи, които включват функции за правилно ориентиране на бутилките, бурканите, консервите и другите типове контейнери спрямо техните запушалки и капаци, както и за последващото опаковане в кашони, стекове и т. н.

Все по-масово се инвестира в гъвкави производствени решения, които позволяват непрекъснато разширяване на гамата опаковъчни формати, с които се работи, включително видове, форми и размери на контейнерите, продукти с различен вискозитет, както и механизми на затваряне и запечатване. Нараства популярността на комплексните интегрирани линии с интелигентно софтуерно управление, които обхващат максимално голям брой операции, например пълнене, затваряне, етикетиране, картониране и третично (транспортно) опаковане в единна система. Иновация са модулните производствени клетки, които са взаимозаменяеми при изпълнението на различни дейности. При тях подмяната на единичен модул може да се извърши лесно и бързо без нужда от прекъсване на технологичния процес или смяна на цялата система.


Развитие на пазара на помпено оборудване

Изборът на помпени решения за хранително-вкусовата промишленост и производството на напитки вече не се свежда само до цената и номиналната ефективност. Фактори като лесна експлоатация, оптимален санитарен дизайн, възможности за интелигентно управление и интегриране в цялостни производствени линии стават все по-важни за производителите. От ключово значение за бранша са безопасността и качеството на храните и напитките. В този смисъл помпеното оборудване, което се използва в редица основни етапи на производствения процес, включително транспортиране, пълнене, дозиране и т. н., има критична роля за гарантирането на безупречно качество на продуктите. Все по-стриктните санитарни стандарти и необходимостта от непрекъсната работа на помпените системи в допълнение към комплексния характер на технологичните операции поставят високи изисквания към производителите в сегмента. Специализираните решения за предприятията от бранша подлежат и на задължителните CIP и SIP процедури по почистване и стерилизация на място. С нарастваща значимост са функциите за самодиагностика и автоматично калибриране, както и за повишаване на енергийната ефективност посредством умно управление на натоварването спрямо потребностите.

Сред популярните типове помпи с хигиенен дизайн, които се използват в ХВП, са ротационните лобови помпи, буталните помпи с позитивно изместване, помпите с прогресивна кухина, перисталтичните помпи и двойно-диафрагмените помпи с въздушно задвижване. Диафрагмените помпени системи в санитарно изпълнение са водещ избор в множество приложения, включително в транспорта на течности и флуиди с различен вискозитет, подаването на съставки и пълнежи, измерването в периодични технологични процеси, обработката на продукти с нехомогенен състав и едри частици, както и в операции с изисквания за ограничение на налягането. Такива изисквания могат да наложат използваните типове филтри, видът на обработваните материали и други фактори на работния процес. Една усъвършенствана помпена система с функции за интелигентно управление на налягането и другите работни променливи би могла самостоятелно да обезпечи ефективното изпълнение на технологичните операции без нужда от допълнителни системи за контрол на процесните параметри.

Иновации при запечатването, опаковането и етикетирането

Сред интересните иновации в сферата на технологиите за пакетиране на хранителни продукти е метод за запечатване на опаковки с помощта на бързи топлинни импулси (QPH). Той е подходящ за модерни приложения, в които опаковките от нерециклируеми ламинати се заместват с такива от полиетилен или други полимери. Технологията се основава на бързо редуване на насочени топлинни импулси и точково водно охлаждане, при което се получава тесен шев с дебелина от порядъка на 1-1,5 mm. Благодарение на иновацията консумацията на полимерен опаковъчен филм може да бъде намалена с около 10% в сравнение с тази при т. нар. зигзагобразен заваръчен шев. Методът е подходящ например за опаковане на листни зеленчуци за салати.

Опаковането продължава да играе ключова роля в ХВП, като запазва качеството на храните, осигурявайки им защита от замърсяване и различни вредни химически и физически въздействия от околната среда. В допълнение към пасивната защита, много опаковки в съвременната индустрия изпълняват и активна роля за съхраняване на качеството, гарантирайки желаната атмосфера около продукта.

Сред водещите тенденции в този сегмент е стремежът към редуциране на хранителните отпадъци чрез по-ефективни технологии за съхранение. За целта се разработват нови високотехнологични опаковъчни материали и механизми за затваряне/запечатване на опаковките. В допълнение към т. нар. модифицирана или контролирана атмосфера, в която се поставят хранителните продукти в опаковката, все по-популярни стават и т. нар. интелигентни опаковъчни технологии, които включват различни “комуникационни” елементи. Такива са например интерактивните етикети с данни за съдържанието на продукта и допълнителна информация, достъпна чрез QR код, стикер за виртуална реалност и др. Умните опаковки обикновено могат да бъдат лесно и бързо “адресирани” чрез мобилно приложение и камерата на смартфона на потребителя.

Така от обикновен физически контейнер за съхранение на даден хранителен продукт опаковката се превръща в цялостно решение за оптималната му консумация. Сред останалите иновации в бранша са нанотехнологиите, т. нар. антимикробни опаковъчни материали, ядивните опаковки и други “зелени” и устойчиви решения за повишаване на екологичната пригодност на пакетираните храни.

При опаковъчното оборудване все по-популярни са мултифункционалните системи, които позволяват изпълнение на няколко технологични операции на една машина, например пълнене, запечатване, отрязване на опаковъчния материал, етикетиране и т. н. Нараства търсенето и на: интелигентни решения с интуитивни човеко-машинни интерфейси и улеснено управление; модулни конфигурации; оборудване с възможности за оптимизирано обслужване, при което компонентите се подменят на “plug-in” принцип чрез директно изваждане и поставяне без необходимост от инструменти, както и системи, подходящи за CIP процедури по почистване на място.
Умните опаковъчни линии позволяват подобрена проследимост на отделните изделия и партиди, минимални престои и оптимално качество, същевременно намалявайки значително оперативните разходи.

Виртуалната и добавената реалност също намират интересни приложения в опаковането на храни и напитки. Те могат да бъдат използвани за отдалечено отстраняване на неизправности по оборудването, както и за обучителни цели. Чрез AR или VR очила например персоналът може да премине виртуален практически курс на обучение за работа с дадена машина или опаковъчна линия, без реално да се налага да се спира нейната работата.

Акцент при решенията за етикетиране са цялостните системи за мениджмънт на процеса, които позволяват на производителите на храни и напитки да внедрят стандартизиран и лесно управляем метод за изработка на етикети в рамките на цялото предприятие, независимо от броя на производствените съоръжения и пространствено отдалечените една от друга локации. Платформите за централизиран мениджмънт на етикетирането обикновено са уеб-базирани, като в тях се съхраняват образци на всички използвани етикети, както и данни за етикетираните изделия, тяхното съдържание и др. Системата функционира на базата на софтуер, който позволява автоматична проверка на генерирания етикет и сравняването му със съответния шаблон. Така грешки от всякакъв характер могат да бъдат откривани и коригирани още преди фактическото разпечатване на етикетите. Решенията от този тип най-често дават възможност за интеграция с фирмената MES или ERP платформа и дори директно извличане от тях на необходимата за процеса информация. Така се елиминира рискът от човешка грешка при ръчно въвеждане на данни.


Новости при хладилното оборудване, съхранението и складовата техника

Хладилното оборудване намира приложения във всички етапи по веригата на стойността в ХВП – от преработката, през дистрибуцията, търговията на дребно и консумацията на ниво краен потребител. За съхранение на различни хранителни продукти се използват както технологии за охлаждане, така и за замразяване. По този начин се редуцират физичните, микробиологичните и химичните явления, които водят до влошаване качеството на храните. Сред водещите тенденции в бранша е стремежът към разработване на все по-устойчиви и екологични технологии, които да спомогнат за редуциране на парниковите емисии във връзка с експлоатацията на хладилни системи.

Във все повече приложения решенията за криогенно охлаждане заместват компресорните системи за изпарително охлаждане. Други възможни алтернативи са системи с въздушен цикъл, хибридни и соларни инсталации, както и сорбционни системи, захранвани чрез рекуперация на топлинна енергия от двигатели. Популярни са и т. нар. ежекторни системи, термоакустичните хладилни инсталации, а също и агрегатите с термоелектрически елементи или турбогенератори. Термоелектрическите, термоакустичните и магнитните технологии за охлаждане притежават потенциал за индустриално приложение и при хладилните камери.

Друга водеща тенденция е повишаването на енергийната ефективност на хладилното оборудване чрез подобрения в дизайна на компонентите, функциите за управление и рекуперацията на топлина. Налице са възможности за оползотворяване и на биомаса при захранването на хладилни инсталации, например отпадъчни продукти от преработката на хранителни продукти, която да бъде използвана за ко- и тригенерация.

Еволюцията в средствата и технологиите за съхранение не подминава и модерните складови и дистрибуционни центрове, в които се генерират и обработват все повече данни благодарение на интегрирано интелигентно оборудване и свързани сензори и IoT-базирани устройства. Управлението на тези големи обеми информация се извършва посредством комплексни софтуерни платформи, мобилни приложения, уеб клиенти и т. н. Така всички звена от веригата на стойността от фабриката до складовете за дистрибуция се оказват дигитално свързани помежду си, което оптимизира доставките, поръчките, проследимостта и инвентаризацията, както и прогнозирането на потребителското търсене.

Както в останалите сегменти технологично оборудване за ХВП, така и при складовата техника се наблюдава непрекъснато повишаване степента на автоматизация с цел увеличаване на производителността, по-тясна интеграция и улеснена координация на процесите. Все по-популярни и атрактивни за внедряване стават автоматизираните складови системи, безпилотните транспортни средства, складовите роботи. Складовият мениджмънт пък преминава от компютърно-базирано управление посредством конвенционални оперативни системи за настолни конфигурации към удобни мобилни устройства. Друга иновация в складовете от хранително-вкусовата и бутилиращата промишленост са дроновете. Те се използват от все повече високотехнологични предприятия за сканиране, разчитане на етикети и баркодове на палета и т. н. Събраната информация от дрона заедно с местоположението на инспектирания обект се въвеждат автоматично в платформа за складово управление. Този метод значително намалява риска от човешка грешка при ръчното въвеждане на данни и прави възможна бързата и лесна обработка на складови единици дори в най-труднодостъпните зони на халето. В комбинация с дроновете, във все повече модерни складове си проправят път и радиочестотните технологии за инвентаризация, пренос и обработка на данни. Реализират се проекти с летящи роботи, оборудвани с RFID скенери, които извършват автоматично локализиране на обекти и управление на складови наличности.

Тенденции при ОВК системите и осветлението за ХВП

В съоръженията за производство на храни и напитки са налице специфични изисквания по отношение на отоплението, вентилацията и климатизацията. Освен със задължителния хигиенен дизайн, модерните решения в сегмента се отличават и с възможности за умно автоматизирано управление на температурата, влажността и други параметри на микроклимата с критично значение за качеството на продукцията. ОВК системите, използвани в ХВП, най-често са “виновници” за повече от една трета от консумираната в дадено предприятие електроенергия. Ето защо водеща тенденция в сегмента е повишаването на енергийната ефективност на ОВК оборудването.

Ключова роля за целесъобразното функциониране на цеховете за храни и напитки имат системите за филтриране на въздуха, които отговарят за ограничаване на замърсителите. С цел ефикасна прогнозна поддръжка и превантивна диагностика на ОВК инсталациите пък се залага на интелигентни сензори и системи за непрекъснат и отдалечен мониторинг в реално време, които събират и анализират големи количества данни за ежедневната им работа, потенциалните или настъпили неизправности и тенденциите в поведението им в хронологичен план.

Гъвкавото и автоматизирано адаптиране на микроклимата в дадено съоръжение към съответното изделие, което се произвежда в него, е възможно чрез интегриране на ОВК системите в цялостни платформи за сградна автоматизация и контрол на средата.

Що се отнася до осветлението, в хранително-вкусовата промишленост традиционно се залага на системи с висок клас на индустриална защита, най-често взривобезопасни и с хигиенен дизайн, който позволява експлоатацията им в зони за преработка и производство на храни и напитки. Характерни за такива зони са наличието на висока влажност, различни изпарения и газове в атмосферата, необходимостта от почистване на оборудването с химикали, вода под налягане или пара с висока температура. Във все повече предприятия от ХВП традиционните луминесцентни осветители и лампи с нажежаема жичка биват заменяни със светодиодни алтернативи, които осигуряват множество ползи. LED системите позволяват безпроблемно покриване на хигиенните стандарти в обекта и се отличават с удължен експлоатационен живот от порядъка на 50+ хил. часа, по-висока издръжливост на счупване и повреди, мигновено включване, липса на токсични химикали, възможност за рециклиране и др.

Друго предимство на светодиодните технологии е по-малкото количество отпадна топлина. Така не се компрометират процесите на съхранение, охлаждане или топлинна преработка на хранителните продукти, които са от ключово значение за тяхното качество.

ЕКСКЛУЗИВНО
Top