2022年食品包装自動化トレンド：衛生設計、機械安全、省エネで効率と鮮度を両立

Emerson（エマソン）のスペシャリスト執筆。

包装食品・飲料の利便性がこの業界の成長を牽引し続けています。実際、米国の包装食品市場は2021年から2028年にかけて年平均成長率4.1%で成長すると予測されています。食品包装プロセスの自動化は、企業が需要に対応し、包装食品を顧客にとって新鮮な状態で提供するのに役立っています。

食品包装自動化で使用される主要技術の一つは空圧技術です。空圧バルブやエアアクチュエータを含む空圧技術は、清潔で信頼性が高く、メンテナンスが容易です。空圧製品の衛生設計、機械安全、省エネにおける最新の進歩が、2022年の包装自動化における最大のトレンドとなっています。

衛生設計

食品・飲料包装では、包装機械に使用されるコンポーネントが食品接触に関する厳格な規制を満たし、繰り返しの洗浄工程に耐えられる堅牢性を持つ必要があります。真空包装用途などで使用される最新のバルブシステムは、最高レベルの保護クラスと、洗浄を容易にする多数のコスト削減機能を備えています。

従来、バルブシステムはキャビネットやその他のエンクロージャーを必要とし、湿気や過酷な環境からセンシティブなコンポーネントを保護していました。ステンレス製キャビネットは必要な保護を提供しますが、高コストです。今日のバルブシステムは、エンクロージャーなしの洗浄対応製品として、同じレベルの保護を提供しながらシリンダー性能を向上させ、エンクロージャーの追加コストなしで実現しています。これにより応答時間が改善し、バルブのサイクルごとに必要な圧縮空気が減るため、包装用途での省エネにつながります。バルブからシリンダーまでの圧縮空気配管が短くなることは、充填・排気する体積が減ることを意味し、シリンダー性能を向上させます。

これらのバルブシステムは、洗浄が容易で、洗浄プロセスで使用される強力な化学薬品と高圧に耐えられる堅牢で衛生的な材料で構築されています。例えばEmersonのAVENTICS™シリーズCL03クリーンラインバルブシステムは、継ぎ目や隙間がなく、高圧洗浄に適したステンレス部品とポリマーを使用しています。

CL03はまた、最高保護クラスであるIP69K認定を取得しています。この認定を受けた製品は、粉塵と高温高圧の洗浄液からの保護を提供し、機械を徹底的にサニタイズする必要がある包装・食品加工用途に最適です。また、NSF H1（食品グレード）潤滑剤を使用しています。

衛生的な設計に加え、最新のバルブシステムは各用途のニーズに合わせて高度に構成可能で、幅広い通信プロトコルと互換性があります。一部のバルブシステムサプライヤーは、設計エンジニアがCAD図面、回路図、部品番号、関連コンポーネントに迅速にアクセスできるオンライン構成ツールを提供しています。多くは空圧アクチュエータと組み合わせ可能で、CL03はEmersonのAVENTICSシリーズICSとシリーズMシリンダーと洗浄用途で組み合わせられます。

機械安全

メンテナンスを必要とする機器に対して、CPG（消費財）企業の間で、ISO 13849に準拠するなど、さまざまな形の機能安全を実装する傾向が高まっています。完全なLOTO（ロックアウト/タグアウト）であれ、「軽微な整備の例外」の実装であれ、空圧コンポーネントを「安全」な状態にする最も一般的な方法は、空圧エネルギーを解放することです。この「安全機能」を実装するための推奨コンポーネントは、冗長安全排気バルブ（RSEV）です。これは機械や機械のセクションに圧縮空気を供給するエアプレパレーションアセンブリの一部となり得ます。

リスクアセスメントにより、このような定期的な機器介入の大部分には、機器を安全にするためのカテゴリ3 PLd安全ソリューションが必要と判断されます。カテゴリ3 PLdソリューションは、安全機能を完了するために冗長回路を必要とします。RSEVは、冗長バルブと診断カバレッジ（スプール位置監視など）を使用して、圧縮空気の形で蓄えられたエネルギーが排出されることを保証することで、この安全評価を達成します。安全ゲートなどのデバイスがトリガーされると、2つの安全出力がRSEVに送られます。片方のバルブが故障しても、冗長バルブが安全機能を完了します。診断カバレッジがアラームを発し、運転再開前に故障に対処する措置を講じられます。

一部の冗長安全バルブ（EmersonのRSEVなど、AVENTICSシリーズ652およびシリーズ653エアプレパレーションソリューションで利用可能）には、内蔵ソフトスタート機能があります。起動時、この機能は最終システム圧力の60〜70%の速度で充填してから完全に開きます。アクチュエータがホーム/スタート位置に移動する際の圧力/力の緩やかな上昇により、コンポーネントと機器の損傷を防ぎます。

省エネ

脱炭素化は、食品・飲料を含むほぼすべての業界でトレンドとなっています。エネルギー消費の削減は包装企業にとって非常に高い優先事項であり、CPGメーカーは施設内のエネルギー使用をより適切に管理する方法を模索しています。その結果、多くの企業が新しい機械の導入や既存機械のリトロフィットにエアフローセンサーを採用しています。

圧縮空気消費量は包装用途における主要なエネルギー使用源です。放置されると、圧縮空気リークは大量のエネルギーとコストを浪費します。リアルタイムで圧縮空気流量を継続的に監視するエアフローセンサーは、オペレーターがリークを早期に検知・対処し、エネルギー損失を最小限に抑え、持続可能性を向上させるのに役立ちます。

圧力、温度、質量流量、体積流量、流速、総質量、総体積、エネルギーなどのプロセスパラメータを継続的に測定することで、センサーはオペレーターが空気消費とエネルギー使用を追跡するのを支援します。オペレーターは収集したデータを使用して、リークなどの潜在的な問題を発生前に特定・対処できます。リークを防ぐことで、施設はエネルギー効率を改善しながらダウンタイムとコストを削減できます。

エアフローセンサーは、デジタルトランスフォーメーションのどの段階にあるいかなる規模の施設にも適しています。EmersonのAVENTICSシリーズAF2センサーのように、一部のエアフローセンサーはオペレーターが機械レベルでデータを確認でき、収集データを自社のITネットワーク内に保持してクラウドに接続せずに済みます。施設はセンサーをゲートウェイに接続して追加のインサイトにアクセスすることもできます。デジタルトランスフォーメーションに精通したエアフロー制御バルブメーカーが、施設の個別のニーズと目標に最適なものを判断するのを支援できます。

より高いレベルのパフォーマンスへ

食品包装自動化の最新トレンドは、包装企業に、ライン内の機械が最高レベルの機械安全、省エネ、衛生基準を満たすことを保証する機会を提供します。

このレベルのパフォーマンスを可能にする空圧技術についての詳細は、https://www.emerson.com/en-us/industries/automation/food-beverage をご覧いただくか、JH Fosterのエキスパートまでお問い合わせください。