氣（qì）動技術（shù）在食品包裝機械中的應用及發展

中國的食品包裝機械經過近20年的發展，已經形成了一（yī）定的規模，成為（wéi）機械工業的重要（yào）組成部分。現在國內食品加工的大部（bù）分包裝工作，尤其是較複雜的包裝過程基本還是人工操作，從而極可能對被包裝產（chǎn）品造（zào）成汙染，這種狀（zhuàng）況極需得到改（gǎi）變。目前，加大力度實施食品（pǐn）質量市場準入製度，食品包裝設備也正在逐（zhú）步納（nà）入食品質量準入體係中，這是食品包裝機械行業實現產業升級的良好契機（jī）。現代食品包（bāo）裝機械是匯集了多種學科的先（xiān）進技術（shù），具有率、高精度、高自動化（huà）和高柔性的特點，並正向智能化和集成化的方向發展，其中（zhōng）基礎組成部分之一就是氣動技（jì）術。
　　
　　氣動技術是生（shēng）產過程自動化（huà）和機械化的有效手段之一（yī），具（jù）有高速、清潔、低成本及易維護等（děng）優點，被廣（guǎng）泛應用於輕工機械領域中（zhōng），在食品包（bāo）裝及生產過程中也正（zhèng）在發揮越來越重要的作用。其在各類包裝機械中均（jun1）有大量應用，可以縮（suō）短加工輔助（zhù）時間，減輕工人勞動強度，充分發揮設備的性能。
　　
　　但由於（yú）食品包裝機械（xiè）必須符合食品機械的相關要求和規（guī）定（dìng），而且工作（zuò）現場環境一般又較為複雜苛刻，如果使用了不適當的氣動（dòng）元件，往往會出現不正（zhèng）常現象。而（ér）現（xiàn）代的食品（pǐn）包裝機（jī）械，通常集機械、電氣、液壓和氣動等技術於一體，且各部（bù）分之間有（yǒu）著密不可分的（de），任何一部分發生故障（zhàng）都會影響到設備的正常工作。因此，在（zài）食品包裝機械氣（qì）動部分的設（shè）計與應用中，一定要選用可靠的切合實際需要的產品。
　　
　　在食品生產（chǎn）中（zhōng），不同生（shēng）產區的衛生要求有所不同。歐洲的EN1672-2標準將食品加工機械的環境定義（yì）為3個工作區，即食品區、飛濺（jiàn）區和非食（shí）品區。根（gēn）據不同區域的衛生要求，所需使用的氣動技術及產品也不盡相同。
　　
　　食（shí）品區和飛濺區要求（qiú）衛（wèi）生
　　
　　在食品區和飛濺區，氣動技術主要用於分配、裝瓶、成形、灌裝、配劑和密封等裝置中，由於氣動元件（jiàn）需要直接或間接與主要生產原料接觸，為避（bì）免（miǎn）對終產品產生汙染，其材（cái）質（zhì）應為、無（wú）吸（xī）收性且耐腐蝕的不鏽鋼原件（jiàn）。如果使用鋁合金材料，則應具（jù）有一定抗腐蝕能力，性，無吸收性。元件內部（bù）所使用的橡膠製品如密封件等應符合（hé）相應的衛（wèi）生要求，應具有耐熱、耐酸堿和耐油等特性，可接受正常清洗和，不溶解、性且無吸收性，不得有影響產（chǎn）品的氣味。工作空（kōng）氣過濾裝置應保證禁止5μm以上的塵埃通過，結構及表麵應平滑、耐久、易於清潔並能達到良（liáng）好的洗淨效果。盡管（guǎn）飛（fēi）濺區的設（shè）計需要和食品區域相似，但材料要求可酌情降低，同時必須保證該設（shè）計對食物產品無負麵影響。
　　
　　在這兩種環境中應用的典型氣動產品有不鏽鋼氣缸、潔淨型氣缸、易清（qīng）洗閥島、不鏽鋼過濾器和減壓閥等（děng）（圖1），而其中具代表意義的是潔淨型氣缸，如英（yīng）國Norgren的PVA係列潔淨型氣缸。這種氣缸的潔淨式設計消除了食物顆粒（lì）可能附著的空腔、縫（féng）隙和鋒（fēng）利邊角，具有（yǒu）自排水（shuǐ）功能，所以液體可（kě）以直（zhí）接流掉。缸筒材質采用陽極氧化鋁，活塞杆（gǎn）采用（yòng）鍍硬絡不鏽鋼，所用（yòng）密封件為聚氨酯材（cái）料，氣缸（gāng）整體符合IP67的要求，不僅耐腐蝕，還可進行反複清洗。另外，該氣缸是符合ISO6431的標準化產品，具有可替換性，甚至連安裝件也都采用標（biāo）準件，安裝維修都極為方便。
　　
　　非食品區元件的尺寸要求日益嚴格
　　
　　在（zài）非食品區域，氣動技術（shù）主要用於封袋、包裝、貼標、檢測和加蓋等裝置中，盡管這個（gè）區域的氣動元件不（bú）需要接觸生（shēng）產原料，但（dàn）通常仍然需要具有標準化、易（yì）清洗、智能環（huán）保及結構緊湊等特點。由於現在的食品包裝設（shè）備要求在有限空間內實現更多的功能，因此對於氣動元件的尺（chǐ）寸要求也越來越嚴格。典型（xíng）產品包括如圖（tú）2所示的英（yīng）國Norgren易清洗閥島（dǎo）VM係列，其寬度僅10mm的閥體可提供430L/min的流量，可進行2~20位集成（chéng），且（qiě）符合IP65和食品包裝中複雜控製的趨勢。此外，食品包（bāo）裝設（shè）備普遍采用由過濾器、減壓閥和不供油潤滑的閥及氣缸等組成的（de）無給油（yóu）潤滑氣（qì）動係統，這種係統在元件需要潤滑處預（yù）先封入潤滑脂（zhī），無需油霧器，可長（zhǎng）時間工作而無需補充潤滑脂，能降低油耗和成本、改善環（huán）境、維修方便且性能穩定。
　　
　　氣動（dòng）裝置智能化
　　
　　隨著食品加工工（gōng）藝（yì）的日益提高，食品包裝的自動（dòng）化水平也在不（bú）斷提高，目前食品包裝機械的研發正朝（cháo）著高速、多功能及控製智能化的方向發展，工業機器人（rén）、微電子、電腦、智能（néng）型（xíng）和圖像傳感技術等將會得到越來越廣泛的應用（yòng），而應用於食品包裝機械的氣動技術的智能（néng）化和網絡化也（yě）將成為必然。
　　
　　智能化（huà）氣缸（gāng）是氣缸智能（néng）化的集大成者，以Norgren公司的智能（néng）化氣缸（gāng）為例，這種（zhǒng）氣缸內置電磁閥和（hé）速控（kòng）閥，氣缸提供Fieldbus及ASI接口，可以實現總線遠程集中控製。其具（jù）有IP66防護（hù）等級，易於衝洗；而且還符合ISO/VDMA標準，可以和普通標準氣缸實現互（hù）換（huàn）。利用該氣缸就可以替代（dài）傳統的整個氣動回路。
　　
　　智能化氣動三聯件（圖3）則使空氣處理係（xì）統的自我診斷成為可能，大多數氣動係（xì）統的故障因空氣處理係統（tǒng）而起，智能化三聯件有效解決了這一問題。其可以對氣（qì）動係統進行（háng）持續的監控並隨（suí）時通（tōng）過Fieldbus及ASI連接顯示相關數據（jù），告知何時需（xū）要更換濾芯或潤滑油（yóu），壓力（lì）狀態是否（fǒu）正常，並記錄使用時間，從而（ér）使故障（zhàng）率達到低，減少維護（hù）維（wéi）修成本，提高正常運行時間和生產能力。
　　
　　智能化和網絡化氣動技術的開發和應用，將（jiāng）使食品包（bāo）裝機械進一步智能化，實現設備的自（zì）行診斷，從而提高國內食品包裝機械的自動化（huà）水平