氣動技術在食品包裝機械上的應用和發展趨勢
中(zhong)國的(de)食品(pin)(pin)(pin)包(bao)裝(zhuang)機(ji)(ji)械經過(guo)近(jin)二(er)十年的(de)發展(zhan)，已經形成(cheng)(cheng)了(le)一(yi)定(ding)的(de)規模，成(cheng)(cheng)為(wei)機(ji)(ji)械工業(ye)中(zhong)的(de)重要組成(cheng)(cheng)部(bu)分(fen)。現在(zai)(zai)國內(nei)食品(pin)(pin)(pin)加(jia)工的(de)大(da)部(bu)分(fen)包(bao)裝(zhuang)工作(zuo)，尤其是(shi)較復(fu)雜的(de)包(bao)裝(zhuang)過(guo)程基本(ben)還是(shi)人工操作(zuo)，從(cong)而極(ji)可能對被(bei)包(bao)裝(zhuang)產品(pin)(pin)(pin)造成(cheng)(cheng)污染(ran)，這種狀況(kuang)極(ji)需(xu)得到(dao)改變。目前國家加(jia)大(da)力(li)度(du)(du)實(shi)施食品(pin)(pin)(pin)質(zhi)量安全市場準入(ru)制(zhi)度(du)(du)，食品(pin)(pin)(pin)包(bao)裝(zhuang)設(she)備也正(zheng)在(zai)(zai)逐步納入(ru)食品(pin)(pin)(pin)質(zhi)量安全準入(ru)體系(xi)中(zhong)，對食品(pin)(pin)(pin)包(bao)裝(zhuang)機(ji)(ji)械行(xing)業(ye)是(shi)個(ge)實(shi)現產業(ye)升級的(de)的(de)良好契機(ji)(ji)。現代食品(pin)(pin)(pin)包(bao)裝(zhuang)機(ji)(ji)械匯集了(le)多種學(xue)科的(de)技術(shu)，具有率、高精(jing)度(du)(du)、高自動化和高柔性的(de)特點，并正(zheng)向(xiang)(xiang)智(zhi)能化、集成(cheng)(cheng)化方向(xiang)(xiang)發展(zhan)，其中(zhong)的(de)基礎(chu)組成(cheng)(cheng)部(bu)分(fen)之一(yi)是(shi)氣動技術(shu)。
氣動技術，全稱(cheng)氣壓傳動與(yu)控制技術，是生(sheng)(sheng)產過程自動化(hua)(hua)和(he)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)械化(hua)(hua)的zui有效手(shou)段之一，具有高速、清潔(jie)安全、低成(cheng)(cheng)本、易維護等優點，被廣泛應用于輕工機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)械領域中(zhong)，在(zai)(zai)食品包(bao)裝(zhuang)(zhuang)及生(sheng)(sheng)產過程中(zhong)也正在(zai)(zai)發(fa)揮越(yue)來(lai)越(yue)重(zhong)要的作用，奶粉充填包(bao)裝(zhuang)(zhuang)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)、酸奶塑杯(bei)成(cheng)(cheng)型灌(guan)裝(zhuang)(zhuang)封切機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)、飲料啤酒灌(guan)裝(zhuang)(zhuang)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)、果凍充填包(bao)裝(zhuang)(zhuang)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)、餅(bing)干和(he)面包(bao)包(bao)裝(zhuang)(zhuang)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)枕式、薯片充填包(bao)裝(zhuang)(zhuang)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)、灌(guan)醬機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)、肉(rou)類包(bao)裝(zhuang)(zhuang)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)等均(jun)有大量(liang)使用，可以縮短加工輔助時間，減輕工人勞動強度，充分(fen)發(fa)揮設(she)備(bei)的性能。
但(dan)由于食(shi)品(pin)(pin)(pin)包(bao)裝(zhuang)(zhuang)機(ji)(ji)械(xie)必須要(yao)符合食(shi)品(pin)(pin)(pin)機(ji)(ji)械(xie)安(an)全的(de)(de)相(xiang)關要(yao)求和規(gui)定，而且工作現(xian)(xian)場環境一(yi)(yi)般又較為(wei)復(fu)雜(za)苛刻，如果使用了不適當的(de)(de)氣(qi)動(dong)元件，往往會出現(xian)(xian)不正(zheng)常現(xian)(xian)象；而現(xian)(xian)代的(de)(de)食(shi)品(pin)(pin)(pin)包(bao)裝(zhuang)(zhuang)機(ji)(ji)械(xie)，通常是集機(ji)(ji)械(xie)、電氣(qi)、液壓、氣(qi)動(dong)等干一(yi)(yi)體的(de)(de)設(she)(she)備，組成(cheng)設(she)(she)備的(de)(de)各(ge)部(bu)分(fen)之間具(ju)有密切的(de)(de)，其(qi)中(zhong)任何(he)一(yi)(yi)部(bu)分(fen)發生故障(zhang)均會影響(xiang)其(qi)他部(bu)分(fen)的(de)(de)正(zheng)常工作，大(da)型食(shi)品(pin)(pin)(pin)包(bao)裝(zhuang)(zhuang)設(she)(she)備內有成(cheng)千(qian)上萬只元器件，故障(zhang)的(de)(de)檢查、維修難一(yi)(yi)向是zui棘手的(de)(de)問題之一(yi)(yi)，因此，在食(shi)品(pin)(pin)(pin)包(bao)裝(zhuang)(zhuang)機(ji)(ji)械(xie)的(de)(de)氣(qi)動(dong)設(she)(she)計(ji)與應用中(zhong)，一(yi)(yi)定要(yao)選(xuan)用可靠的(de)(de)、切合實際(ji)的(de)(de)廠家與產品(pin)(pin)(pin)。
.氣動技術在食品包裝(zhuang)機械中的基本應用：
在食(shi)品(pin)(pin)生產中，不(bu)同(tong)的生產區對衛生有不(bu)同(tong)要(yao)求(qiu)；歐洲(zhou)的EN 1672-2 標準將食(shi)品(pin)(pin)加工機械的環(huan)境定(ding)義(yi)為三(san)個工作區，食(shi)品(pin)(pin)區、飛(fei)濺區和非食(shi)品(pin)(pin)區；根據不(bu)同(tong)的區域，所需要(yao)使用的氣(qi)動(dong)技(ji)術及(ji)產品(pin)(pin)也不(bu)盡相同(tong)。
在(zai)食(shi)品區和飛(fei)濺區，氣(qi)(qi)動技術主要(yao)用(yong)于分配、裝瓶、成(cheng)形、灌(guan)裝、配劑、密封(feng)等裝置(zhi)中，由于氣(qi)(qi)動元(yuan)件(jian)需要(yao)直接或間接與主要(yao)生產(chan)原料(liao)接觸，為了防止產(chan)生對zui終產(chan)品產(chan)生污染的(de)(de)可能(neng)性(xing)，其材(cai)質應(ying)為無(wu)毒、無(wu)吸收性(xing)、耐(nai)(nai)腐蝕(shi)的(de)(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)；如果使用(yong)鋁(lv)合金(jin)，則(ze)應(ying)具有一定抗腐蝕(shi)能(neng)力，無(wu)毒性(xing)，無(wu)吸收性(xing)；元(yuan)件(jian)內部所使用(yong)的(de)(de)橡膠制(zhi)品如密封(feng)件(jian)等應(ying)符合相(xiang)應(ying)的(de)(de)衛生要(yao)求，在(zai)工(gong)(gong)作(zuo)環境(jing)中應(ying)具有耐(nai)(nai)熱、耐(nai)(nai)酸堿、耐(nai)(nai)油的(de)(de)穩(wen)定性(xing)，可接受正(zheng)常(chang)清洗(xi)和消(xiao)毒，不(bu)溶(rong)解，無(wu)毒性(xing)、無(wu)吸收性(xing)，不(bu)得(de)有影響產(chan)品的(de)(de)氣(qi)(qi)味；工(gong)(gong)作(zuo)空氣(qi)(qi)過濾裝置(zhi)應(ying)保證不(bu)得(de)使5μm以上的(de)(de)塵埃(ai)通(tong)過；結構及表面應(ying)平滑、耐(nai)(nai)久、易于清潔并(bing)達到良好(hao)的(de)(de)洗(xi)凈效果。盡管飛(fei)濺區的(de)(de)設計需要(yao)和食(shi)品區域相(xiang)似，但材(cai)料(liao)要(yao)求可酌情降低(di)，同(tong)時必(bi)須保證該(gai)設計對食(shi)物產(chan)品無(wu)負面影響。
在這兩種環境(jing)中(zhong)應用(yong)(yong)的(de)典(dian)型的(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)動產(chan)(chan)品有不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)缸(gang)、潔凈(jing)型氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)缸(gang)、易清洗閥島、不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)源(yuan)處理元件(jian)(jian)等，而其中(zhong)有代(dai)表(biao)意義的(de)，是潔凈(jing)型氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)缸(gang)，例如圖1中(zhong)所(suo)示(shi)的(de)英(ying)國(guo)Norgren的(de)PVA系(xi)列(lie)潔凈(jing)型氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)缸(gang)，這種氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)缸(gang)的(de)潔凈(jing)式設計消(xiao)除了(le)食(shi)物顆粒可能附著(zhu)的(de)空腔、縫隙和鋒利邊角(jiao)，具(ju)有自排水(shui)功(gong)能，所(suo)以液體可以直接流掉；缸(gang)筒材質采用(yong)(yong)陽(yang)極氧化鋁(lv)，活(huo)塞桿采用(yong)(yong)鍍(du)硬絡不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼，所(suo)用(yong)(yong)的(de)密封件(jian)(jian)采用(yong)(yong)聚氨酯，氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)缸(gang)整體符合(he)IP67，不(bu)僅耐腐蝕，還可進行反復清洗；而且這種氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)缸(gang)是符合(he)ISO 6431的(de)標(biao)準化產(chan)(chan)品，具(ju)有可替換(huan)性，甚(shen)至連安裝件(jian)(jian)也都(dou)采用(yong)(yong)標(biao)準件(jian)(jian)，安裝維修都(dou)極為(wei)方便。
非食(shi)(shi)(shi)品區(qu)，在(zai)這個區(qu)域，氣(qi)(qi)動技術主(zhu)要(yao)用(yong)于封袋(dai)、包裝、貼標、檢(jian)測、加蓋等裝置中，盡管(guan)這個區(qu)域的(de)氣(qi)(qi)動元件不(bu)需(xu)要(yao)接觸生產原(yuan)料，但通常仍然需(xu)要(yao)具(ju)有(you)(you)標準化(hua)(hua)、易清洗(xi)、智能(neng)環保、結構緊(jin)湊(cou)等特(te)點。由(you)于現在(zai)的(de)食(shi)(shi)(shi)品包裝設備(bei)要(yao)求在(zai)有(you)(you)限的(de)空間內實現更多的(de)功能(neng)，因此(ci)對于氣(qi)(qi)動元件的(de)尺寸(cun)也(ye)要(yao)求越來越緊(jin)湊(cou)、集(ji)(ji)成、模塊(kuai)化(hua)(hua)；典(dian)型產品有(you)(you)如圖2所示(shi)的(de)英國(guo)Norgren的(de)易清洗(xi)閥(fa)島VM系列，寬度僅10mm的(de)閥(fa)體可提(ti)供430L/min的(de)流量(liang)，可2至20位集(ji)(ji)成，多種功能(neng)、壓力(li)可集(ji)(ji)成使用(yong)，且符合IP65，是食(shi)(shi)(shi)品包裝中復(fu)雜控制的(de)趨(qu)勢。此(ci)外，*食(shi)(shi)(shi)品包裝設備(bei)普遍采用(yong)由(you)過濾器(qi)、減(jian)壓閥(fa)和不(bu)供油(you)潤(run)滑的(de)閥(fa)、氣(qi)(qi)缸等組成的(de)無給油(you)潤(run)滑氣(qi)(qi)動系統，這種系統在(zai)元件需(xu)要(yao)潤(run)滑處預先(xian)封入潤(run)滑脂，無需(xu)油(you)霧器(qi)，可長(chang)時間工作而不(bu)需(xu)補充(chong)潤(run)滑脂，可降低油(you)耗(hao)、改善環境、成本低、維修方便、性(xing)能(neng)穩定。
3 氣動技術在食品包裝機械中的(de)應用發展趨(qu)勢
隨著(zhu)食(shi)品(pin)(pin)加工工藝的(de)日(ri)益提高(gao)(gao)，食(shi)品(pin)(pin)包裝(zhuang)的(de)自動(dong)化(hua)水平也在(zai)不斷提高(gao)(gao)，目前(qian)，食(shi)品(pin)(pin)包裝(zhuang)機(ji)械的(de)研發(fa)正朝著(zhu)高(gao)(gao)速、多功(gong)能(neng)(neng)化(hua)及控制智(zhi)能(neng)(neng)化(hua)的(de)方向發(fa)展，工業機(ji)器人、微(wei)電(dian)子、電(dian)腦(nao)、智(zhi)能(neng)(neng)型和圖像(xiang)傳(chuan)感技(ji)術等(deng)將會得到越(yue)來(lai)越(yue)廣(guang)泛(fan)應用，而應用于食(shi)品(pin)(pin)包裝(zhuang)機(ji)械的(de)氣(qi)動(dong)技(ji)術的(de)智(zhi)能(neng)(neng)化(hua)、網(wang)絡化(hua)也就(jiu)將成為(wei)必然(ran)。
智(zhi)能化(hua)氣(qi)(qi)(qi)(qi)缸(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)是(shi)(shi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)缸(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)智(zhi)能化(hua)的集(ji)大(da)成者，以(yi)圖(tu)3中所示英國Norgren的智(zhi)能化(hua)氣(qi)(qi)(qi)(qi)缸(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)為例，這(zhe)種氣(qi)(qi)(qi)(qi)缸(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)內置有(you)電(dian)磁(ci)閥(fa)、速控閥(fa)、氣(qi)(qi)(qi)(qi)缸(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)開關等(deng)附件，根據(ju)其氣(qi)(qi)(qi)(qi)路(lu)設(she)(she)計，無論單(dan)作用還是(shi)(shi)雙作用氣(qi)(qi)(qi)(qi)缸(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)，均只需(xu)一(yi)端(duan)接氣(qi)(qi)(qi)(qi)，使用這(zhe)樣一(yi)個氣(qi)(qi)(qi)(qi)缸(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)配上過濾減(jian)(jian)壓閥(fa)，就可(ke)(ke)以(yi)替代傳(chuan)統(tong)的整(zheng)條氣(qi)(qi)(qi)(qi)動回路(lu)，而且(qie)由于省去了中間(jian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)管傳(chuan)輸等(deng)過程的耗氣(qi)(qi)(qi)(qi)因素，空氣(qi)(qi)(qi)(qi)消耗也大(da)大(da)減(jian)(jian)少，非常節能環(huan)保；根據(ju)食品行業的潔(jie)凈需(xu)要，這(zhe)類(lei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)缸(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)具有(you)IP66防護等(deng)級，屬于可(ke)(ke)直接沖洗類(lei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)缸(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)；根據(ju)標(biao)(biao)準化(hua)的需(xu)要，這(zhe)類(lei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)缸(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)還應符合ISO/VDMA標(biao)(biao)準，這(zhe)樣就可(ke)(ke)以(yi)和普(pu)通(tong)標(biao)(biao)準氣(qi)(qi)(qi)(qi)缸(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)實現互換，從而滿足自動化(hua)升級在(zai)設(she)(she)計上的簡(jian)化(hua)需(xu)求。
這類氣(qi)缸在(zai)電(dian)氣(qi)控(kong)(kong)(kong)制上也(ye)非(fei)常簡易、集成和柔性化，該氣(qi)缸僅需一個電(dian)氣(qi)接口即可(ke)(ke)(ke)實現遠程集中(zhong)控(kong)(kong)(kong)制，既可(ke)(ke)(ke)以(yi)選擇多針接口也(ye)可(ke)(ke)(ke)以(yi)使(shi)用AS-I接口，如(ru)果選擇ASI接口，如(ru)圖4所示，通(tong)過由一臺AS-I主控(kong)(kong)(kong)器連出的通(tong)信電(dian)纜（黃色）和一組智能化氣(qi)缸連接，就可(ke)(ke)(ke)以(yi)進(jin)行總線(xian)遠程集中(zhong)控(kong)(kong)(kong)制
智(zhi)能化(hua)氣(qi)(qi)動三聯件（見圖(tu)6）則(ze)使(shi)空(kong)氣(qi)(qi)處(chu)(chu)理系(xi)(xi)統(tong)(tong)的(de)自我診斷成為可能，大多數(shu)氣(qi)(qi)動系(xi)(xi)統(tong)(tong)的(de)故(gu)障(zhang)因空(kong)氣(qi)(qi)處(chu)(chu)理系(xi)(xi)統(tong)(tong)而(er)(er)起，而(er)(er)傳統(tong)(tong)的(de)氣(qi)(qi)源處(chu)(chu)理存在一些缺(que)陷，主要是(shi)缺(que)乏狀態的(de)監控和反饋(kui)，例如過(guo)濾(lv)器濾(lv)芯阻(zu)塞、調壓閥調壓不(bu)正常(chang)等問題常(chang)常(chang)出現，影響整(zheng)個氣(qi)(qi)動系(xi)(xi)統(tong)(tong)的(de)正常(chang)運(yun)行；而(er)(er)智(zhi)能化(hua)三聯件則(ze)有效(xiao)地(di)解決了這(zhe)一難題，它可以(yi)對氣(qi)(qi)動系(xi)(xi)統(tong)(tong)進(jin)行持(chi)續的(de)監控并隨時(shi)通(tong)過(guo)Fieldbus及ASI連接(jie)顯示(shi)相關數(shu)據，告知何時(shi)需圖(tu)6智(zhi)能化(hua)三聯件要更換濾(lv)芯、潤(run)滑油，壓力狀態是(shi)否正常(chang)、記錄使(shi)用時(shi)間，從而(er)(er)使(shi)故(gu)障(zhang)率(lv)達到zui低、減(jian)少(shao)維護維修成本，提高系(xi)(xi)統(tong)(tong)及設備的(de)正常(chang)運(yun)行時(shi)間和生產(chan)能力。
4 總結(jie)
這些(xie)智(zhi)能化(hua)、網絡化(hua)的(de)(de)高新氣動技術(shu)已經(jing)在一(yi)(yi)些(xie)西方國家得(de)到(dao)了(le)開(kai)發和(he)應用，實現(xian)了(le)食(shi)品包(bao)裝機(ji)械(xie)進一(yi)(yi)步智(zhi)能化(hua)，通過對這些(xie)技術(shu)的(de)(de)了(le)解和(he)研究吸收，國內食(shi)品包(bao)裝機(ji)械(xie)的(de)(de)水(shui)平也有望得(de)到(dao)提升(sheng)和(he)發展，減少(shao)食(shi)品加工(gong)過程中的(de)(de)人為或機(ji)器差錯，確保食(shi)品機(ji)械(xie)的(de)(de)可(ke)靠(kao)運(yun)行，實現(xian)安全生產(chan)和(he)清潔生產(chan)，實現(xian)食(shi)品包(bao)裝過程的(de)(de)連續(xu)化(hua)生產(chan)、專業化(hua)作業、自動化(hua)調節、全程化(hua)控制和(he)產(chan)業化(hua)經(jing)營，早日與接(jie)軌。
想要了(le)解跟多氣動技術方(fang)面的(de)內容(rong)，請點(dian)擊：
