氣（qì）動技術在食品包（bāo）裝機械中（zhōng）的應用及發展

中國的食（shí）品包裝機械（xiè）經過近20年的發展，已經形成了一定的規模，成為（wéi）機械（xiè）工業的（de）重要組成部分。現（xiàn）在國內食（shí）品加工的大部分（fèn）包裝工作，尤其是較複雜的包裝過程（chéng）基本（běn）還是（shì）人工操作，從而極（jí）可能對被包裝產（chǎn）品造成汙染（rǎn），這（zhè）種（zhǒng）狀況極需得到改變。目（mù）前，加大力度實施食品質量市（shì）場準入製度（dù），食品包裝設備也正在逐步納入食品質量準入體係（xì）中，這是食品（pǐn）包裝機械行業實現產業升級的良好契機。現代食品包裝機械是（shì）匯集了多種學科的先進技術，具有率、高精度、高自動化和高柔性的特點，並正（zhèng）向智能化和集成化（huà）的方向發展，其（qí）中基礎組（zǔ）成部分之一就（jiù）是氣動技術。
　　
　　氣動技術（shù）是生產過程自動化和機械（xiè）化的有（yǒu）效手段之一（yī），具（jù）有高速、清潔（jié）、低成（chéng）本（běn）及（jí）易維護等優點，被廣泛應用於輕工機械領域中，在食品（pǐn）包裝及生產過（guò）程中也正在發揮越來（lái）越重要（yào）的作用。其在各類包裝（zhuāng）機（jī）械中均有大量（liàng）應用，可以縮短加工輔助（zhù）時間，減輕工人勞動（dòng）強度，充分發揮設備的性能。
　　
　　但由於食品包（bāo）裝機械必須符合食品機械的相關要求和規定（dìng），而且工作現場環境一般又較為複（fù）雜苛刻（kè），如果使用了不適當的氣動元件，往往（wǎng）會出（chū）現不正常（cháng）現象。而現代的食品包裝機械，通常集機械、電氣、液（yè）壓和氣（qì）動等技術於一體，且各部（bù）分之間有著密不可分的，任何一部分發生故障都會（huì）影響到設備的正常工作。因此，在食品包裝機械（xiè）氣（qì）動部分的設計與應用（yòng）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，不同生產區的衛生要求有所不（bú）同。歐洲的EN1672-2標準將（jiāng）食品加（jiā）工機械的環境定義為3個工作區，即食品區、飛濺區和非食品區。根據不同區域（yù）的衛生要求，所需使用的氣動技術及產（chǎn）品也（yě）不盡相同。
　　
　　食品區和飛濺區要求衛生
　　
　　在食品（pǐn）區和飛濺區，氣（qì）動技術主要用於分配、裝瓶、成形、灌裝、配劑和（hé）密封等裝置中，由於氣動元件需要直（zhí）接或間接與主要生產原（yuán）料接觸，為避免對終產品產生汙染，其材質應為、無吸收性且耐腐（fǔ）蝕的不（bú）鏽（xiù）鋼原件。如（rú）果使用（yòng）鋁合金材料，則應具（jù）有一定抗腐蝕能力（lì），性（xìng），無吸收性。元件（jiàn）內部所使用的橡膠製品如密（mì）封件等應符合相應（yīng）的衛生要求，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，不得有影響產品的氣味。工作空氣過濾裝置應保證禁止5μm以上的（de）塵埃通（tōng）過，結構及表麵應平滑、耐久、易於清（qīng）潔並能達到良好的洗淨效果。盡管飛濺區的設計需要和食（shí）品區域相似，但材（cái）料要求可酌情降低，同時必須保證該設計（jì）對食物產品無（wú）負麵影響。
　　
　　在這兩種環境中應用的典型氣動產（chǎn）品有不鏽鋼氣（qì）缸、潔淨型氣缸、易清洗閥島、不（bú）鏽鋼過濾器和減壓閥等（圖1），而其（qí）中具代表意義（yì）的是潔淨（jìng）型氣缸，如英國（guó）Norgren的PVA係（xì）列潔淨型氣缸。這種氣缸的潔淨式設計消除了（le）食物顆粒可能附著的空腔、縫隙和鋒利邊角，具有自排（pái）水（shuǐ）功能，所以液體可以直接流掉。缸筒材質采用陽極氧化鋁，活塞杆采（cǎi）用鍍硬絡不鏽鋼，所用密封（fēng）件為聚氨酯材料，氣缸整體符合IP67的要求，不僅（jǐn）耐（nài）腐蝕，還（hái）可進行反複清洗。另外，該氣缸是符（fú）合ISO6431的標準化產品，具有可替換性，甚至連安裝件（jiàn）也都采用標準件，安（ān）裝維修都（dōu）極為方便。
　　
　　非（fēi）食品區元件的尺寸（cùn）要（yào）求日益（yì）嚴格
　　
　　在非食（shí）品（pǐn）區域，氣動技（jì）術（shù）主要用於封袋、包裝、貼標、檢測和加蓋等裝置中，盡管這個區域的氣動元件不需（xū）要接觸生產原料，但通常仍然需（xū）要具有標準化、易清（qīng）洗、智能環保及結構緊湊等（děng）特點。由於現在的食品包裝設備（bèi）要求在有限空間內實現更多（duō）的功能，因此對於氣動元件的尺寸要求也越來越嚴格。典（diǎn）型產（chǎn）品包（bāo）括如圖2所示的英國Norgren易清（qīng）洗閥島VM係列，其寬度僅（jǐn）10mm的閥體可（kě）提供430L/min的流量，可進行2~20位集成，且符合IP65和食品包（bāo）裝中複雜控製的趨勢。此外，食品包裝設備普遍采用由過濾器（qì）、減壓閥和不供油潤滑的閥及氣缸等組成（chéng）的無給油潤滑氣（qì）動（dòng）係統，這種係統在元件需要潤滑處預先（xiān）封入潤滑脂，無需（xū）油霧器，可長時間工（gōng）作而無需補充潤滑脂，能降低油耗和成（chéng）本、改（gǎi）善環（huán）境、維修方便且性能穩定。
　　
　　氣動裝置智能化（huà）
　　
　　隨著食品加工工藝的日益提高，食品包裝的自動（dòng）化水平也在不斷提高，目前食品包裝（zhuāng）機械的研發正朝著高速（sù）、多功能及控製智能化的方向發展，工業機（jī）器人、微電子、電腦、智能型和圖像傳感技術等將會得到越來越廣泛的應用，而應用於食品包（bāo）裝機械的氣動技術的智能化和網絡化也將成為必然。
　　
　　智能化氣缸是（shì）氣缸智能化（huà）的集大（dà）成者，以（yǐ）Norgren公司（sī）的智能化氣缸為例，這種氣缸（gāng）內（nèi）置電磁閥（fá）和速控閥，氣缸提供Fieldbus及ASI接口，可以實現總線遠程集中控製。其具有IP66防護等級，易於衝洗；而且還符（fú）合ISO/VDMA標準，可以和普通標準氣缸實現互換。利用該（gāi）氣缸就可以替代傳統的整個氣動回路。
　　
　　智能化氣動三聯（lián）件（圖3）則使空氣處理係統的自我診斷成為（wéi）可能，大多數氣動係統的故障因空氣處理係統（tǒng）而起，智能（néng）化三聯件有效解決了這一問題（tí）。其可以對氣動係統進行持續（xù）的監控並隨時通過Fieldbus及ASI連接顯示（shì）相關數據，告知何時需要更換濾芯或潤滑油，壓力狀態是否正常，並記錄使用時間，從而使故障率達到低，減少維（wéi）護維修成本，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，將使食品（pǐn）包裝機械進一步智能化，實現設備的（de）自行診斷，從而提高國內食（shí）品包裝機械（xiè）的（de）自動化水平