Բարձր արդյունավետությամբ փոխադրում, լցում և փակում սարքավորում սննդի և ըմպելիքների համար

Փոխադրման, լցման և կնքման տեխնոլոգիայի և ասեպտիկ փաթեթավորման հասկացությունը

Փոխադրման-լցման-կնքման (BFS) տեխնոլոգիայի էվոլյուցիան սննդի և ըմպելիքների փաթեթավորման մեջ

Բլու-ֆիլ-սիլ (BFS) մեթոդը հեղափոխություն կատարեց հեղուկների ֆասոնման գործընթացում, երբ առաջին անգամ հայտնվեց մոտավորապես 1960-ականների կեսերին: 2023 թվականին Ponemon-ի հետազոտությունների համաձայն՝ այս տեխնոլոգիան 92 տոկոսով կրճատում է աղտոտման հետ կապված խնդիրները համեմատած այն ձեռքով կատարվող մեթոդների հետ, որոնք օգտագործվում էին նախկինում: Սկզբում սա մշակվել էր բուժական նպատակների համար, սակայն այսօր այն վերածվել է BFS մեքենաների, որոնք մեկ ավտոմատ ցիկլում կատարում են ամբողջ գործընթացը՝ ամեն ինչ սկսած տարաների ստեղծումից, լցումից և ավարտելով կնքումով: Քանի որ այլևս անհրաժեշտ չէ ձեռքերով հպվել ստերիլ տարաներին, այս համակարգերը հիանալի աշխատանք են կատարում այն ապրանքների հետ, որոնք պահանջում են հատուկ խնամք, ինչպիսիք են կաթնային ըմպելիքները կամ հեղուկ սննդային добавկաները:

Ինչպես են BFS համակարգերը օպտիմալացնում փուչացման, լցման և կնքման գործընթացները

Ինտեգրված BFS մեքենաները կատարում են երեք կարևորագույն փուլեր մեկ ստերիլ միջավայրում.

1. Ստեղծում : Լիցքավորվող նյութերը ձևավորվում են 160–200°C ջերմաստիճանում
2. Լցոնում : Ճշգրիտ փողիկները լցնում են հեղուկը ±0.5% ծավալային ճշգրտությամբ
3. Կապակ : Լազերային կնքումը ապահովում է ամբողջության և կնքվածության ամբողջականություն

Այս ամբողջական ավտոմատացումը 40% կրճատում է փոխադրման ժամանակը՝ պահպանելով ISO 14644-1 Class 5 օդի մաքրության ստանդարտները: 2024 թվականի Ծառայությունների Փաթաթման զեկուցումը հաստատում է, որ BFS գծերը հասնում են 99,98% ստերիլության ապահովման մակարդակի (SAL), որը կարևոր է պահածոների առանց պահածողականների պահպանման ժամկետը երկարաձգելու համար:

Հեղուկ սնունդների և ըմպելիքների տարողների ասեպտիկ փաթաթման հիմնական սկզբունքներ

Ասեպտիկ փաթաթումը հիմնված է չորս ստերիլության պաշտպանական միջոցների վրա.

• Մատերիալի ստերիլացում ջրածնի պերօքսիդի գոլորշի կամ UV լույսի միջոցով
• Շրջակա միջավայրի վերահսկում hEPA ֆիլտրացված լամինար օդի հոսքի միջոցով
• Տարողի ամբողջականություն ստուգում 100% կապարի հայտնաբերմամբ
• Գործընթացի վավերացում կենսաբանական ինդիկատորների օգտագործում

Վերջեվարտ ձեռքբերումները թույլ են տալիս pH-զգայուն հյութերը ցածր ջերմաստիճանում՝ 4°C-ում, լցնել՝ պահպանելով առևտրային ստերիլությունը: Ըստ 2023 թվականի սննդի անվտանգության տվյալների, այս մեթոդը պահպանում է 15% ավելի շատ սննդարար նյութեր, քան ավանդական տաք լցման տեխնիկան:

Հիմնարար բաղադրիչներ և ավտոմատացում բարձր կարողությամբ փոխադրման, լցման և փակման համակարգերում

Ինտեգրված ավտոմատացում լցման և կնքման համակարգերում՝ ճշգրիտ կառավարման համար

Այսօրվա փուչքավորման, լցման և փակման համակարգերը միավորում են PLC-ները, ռոբոտային բաղադրիչները և HMIs-ները՝ ապահովելով 0,1% շահագործման ճշգրտություն, նույնիսկ ամենաբարձր արտադրողականության դեպքում: Կենտրոնական կառավարման համակարգը նվազեցնում է արտադրանքների միջև անցնելու ժամանակի կորուստը՝ հաճախ խնայելով մոտ 25-30% փոփոխությունների ընթացքում՝ շնորհիվ տարբեր տարողների և հեղուկների նախնական ծրագրավորված կարգավորումների: Այս համակարգերի արդյունավետության հիմնական գաղտնիքը փուչքավորման ձևերի, ճշգրիտ լցման գլխերի և ճիշտ կերպով կարգավորված փակման մեխանիզմների համակողմանի աշխատանքն է: Այս համակարգը նվազեցնում է արտադրանքի կորուստը և պահպանում է կնիքի խափանումների շատ ցածր մակարդակ՝ սովորաբար 0,05%-ից ցածր: Արտադրողները՝ սննդի փաթեթավորումից մինչև դեղագործություն, այս ինտեգրված համակարգերը համարում են անգին որակի վերահսկման և շահագործման արդյունավետության տեսանկյունից:

Բարձր արագությամբ արտադրության մեջ Ռոտացիոն և Շատլի BFS սարքերի դերը

Բլոթ-լցման-կնքման կամ BFS մեքենաները հիմնականում տեղ են գտել բարձր ծավալով գործընթացներում, ինչպիսին օրինակ շշային ջրի արտադրությունն է, որտեղ դրանք ամեն ժամ կարող են արտադրել մոտ 48 հազար միավոր՝ շնորհիվ իրենց անընդհատ շարժման գործընթացի: Սակայն փոքր խմբաքանակների կամ հատուկ ապրանքների համար շատ տեղ ունեն շատլի տիպի համակարգերը, քանի որ դրանք թույլ են տալիս արտադրողներին ֆորմատը փոփոխել փոքր շշերից մեծ շշերին ընդամենը տասնհինգ րոպեում: Այսօր շատ խոշոր ընկերություններ իրականում միավորում են երկու մոտեցումներն էլ: 2023 թվականի «Փաթաթման ավտոմատացում» զեկույցի վերջերս հրապարակված տվյալների համաձայն՝ երբ արտադրողները տարբեր տիպի մեքենաներ միավորում են մեկ համակարգում, սարքավորումների ընդհանուր արդյունավետությունը գրեթե 20 տոկոսով աճում է առանձին մեքենաներ օգտագործելու համեմատ: Այս տեսակի հիբրիդային կազմակերպումը արդյունաբերության ընդամենը ավելի ու ավելի տարածված է դառնում:

Սենսորներ, ռոբոտներ և իրական ժամանակում հսկում ավտոմատացված լուծումներում

ԲՖՍ-ի վերջին արտադրական գծերը հիմա օգտագործում են ինֆրակարմիր սենսորներ՝ բռնելու այն խոտոր միկրոմասնիկներին, որոնք թափանցում են տարաների մեջ փչման ընթացքում: Նույն ժամանակ համակարգչային տեսողությամբ ղեկավարվող ռոբոտային բազկերը շատ արագ ուղղում են թափանցիկների դասավորության խնդիրները՝ ընդհանրապես մոտ 160 թափանցիկ րոպեում: Այս համակարգերը իրական տարբերություն են կատարում որակի վերահսկման մեջ: Օրինակ՝ իրական ժամանակում մոմենտի հսկումը օգնում է կանխել ոչ միայն չափազանց ամուր, այլև չափազանց թույլ փակումները, ինչը շատ կարևոր է կաթնամթերքի համար, որտեղ վերադարձերը կարող են աղետալի հետևանքներ ունենալ: Մեկ խոշոր գործարան հայտնել է, որ այս տեխնոլոգիան ներդնելուց հետո վերադարձերի ռիսկը նվազել է մոտ 34%: Եվ եկեք մի մոռանանք նաև սպասարկումը: Խելացի ալգորիթմները վերլուծում են սերվո շարժիչների թրթռոցը և կանխատեսում են, թե երբ կարող են խափանվել մասերը: Այս մոտեցումը տարեկան կրճատել է անսպասելի դադարը մոտ 22%-ով մեկ խոշոր արտադրողի BFC գծում, ինչը խնայել է նրանց հսկայական գումարներ և խնդիրներ:

Արտադրության արդյունավետության և արտադրողականության առավելագույնի հասցում

Արտադրողականության օպտիմալացում մոդուլային փչման, լցման և փակման կառուցվածքներով

Մոդուլային փչման, լցման և կոճղման համակարգերը թույլ են տալիս արտադրողներին ավելացնել արտադրությունը մոտ 12-ից 18 տոկոսով՝ համեմատած ավանդական ֆիքսված կառուցվածքների հետ, քանի որ ձևափոխումները կարող են իրականացվել շատ արագ: Արտադրական տեխնոլոգիաների ինստիտուտի 2023 թվականի հետազոտության համաձայն՝ այս մոդուլային BFS կառուցվածքները արտադրության կանգնեցումները կրճատում են մոտ 23%-ով: Դա հիմնականում տեղի է ունենում, քանի որ բաղադրիչները ստանդարտացված են, իսկ կարգավորումների համար այլևս գործիքներ չեն պահանջվում: Այս համակարգերի իրական արժեքը նրանց կարողությունն է միաժամանակ աշխատել տարբեր տարողների հետ՝ շնորհիվ փոխանակվող ձևերի: Ծավալային տարբեր արտադրանքներ ունեցող ըմպելիքների համար նախատեսված համար այս հնարավորությունը օգնում է կանխել այն անհարմար դանդաղումները, որոնք տեղի են ունենում արտադրանքի տեսակների միջև անցնելիս:

Ուսումնասիրություն. Բարձր ծավալով արտադրություն՝ օգտագործելով առաջադեմ BFS գիծ

Վերջերս չինական մեծ ընկերություններից մեկը ներդրեց առաջատար ԲԼՓ (Blowing, Filling, Sealing) արտադրական գիծ՝ հագեցված իրական ժամանակում փոխադրելիության ստուգմամբ, որն անգամ 45 տոկոսով ավելի արագ է կարգավորում ձևային ջերմաստիճանները, քան նախկինում: Համակարգը հաստատաբար արտադրում է մոտ 50 հազար միավոր ժամում՝ պահելով ավելցուկային լցման մակարդակը կես տոկոսից ցածր 250 մլ-ից 1 լիտր տարողությամբ PET շիշերի դեպքում: Ինչպես նշված է «Packaging World»-ի 2022 թվականի զեկույցում ավտոմատացման ստանդարտների մասին, արհեստական ինտելեկտի հիման վրա կառուցված կանխատեսող սպասարկման միջոցով անսպասելի կանգները կրճատվել են մոտ մեկ երրորդով՝ համեմատած հին մեթոդների հետ: Այսօրվա արտադրական արդյունավետության տեսանկյունից դա շատ արդյունավետ մոտեցում է:

ՕԵԵ-ի (Ընդհանուր սարքավորումների արդյունավետություն) չափումը փոխադրման, լցման և փակման գործողությունների ընթացքում

Ժամանակակից ՕԵԵ հետևումը ԲԼՓ գործողություններում միավորում է երեք կարևորագույն մետրիկներ.

Իրական ժամանակում ՕԵԵ տվյալների վիզուալացման համակարգերը օգնում են գործարաններին նախապես որոշել քրոնիկ անարդյունավետությունները, իսկ ամենաբարձր արդյունքներ ցուցաբերողները ավտոմատացված փողոցային մանրախառնման ճնշման համակարգի և լցման ծավալի ստուգման համակարգերի շնորհիվ արդյունքներում 19% բարձր են արդյունաբերական չափանիշներից:

Ասեպտիկ փաթեթավորման միջավայրում արագության և ստերիլության հավասարակշռում

Վերջերս օգտագործվող ԲՖՍ սարքերը կարող են ստեղծել ISPM 15-ին համապատասխան ստերիլ պայմաններ՝ շատ ավելի արագ, քան նախկինում, կրճատելով մաքրման ցիկլերը մոտ 35%: Դա նրանք անում են HEPA ֆիլտրացված օդի լամինար հոսքի տեխնոլոգիայի շնորհիվ, որը ստեղծում է մաքուր միջավայր: Ըստ 2023 թ. FDA-ի վերջերս իրականացված աուդիտի, այս նոր փողոցային լցման և փակման համակարգերը, որոնք ներդրված են տեսողության ստուգման համակարգով, իրականում կրճատել են աղտոտման խնդիրները մոտ 34%: Հետաքրքիրն այն է, որ դա իրականացվում է 2,8%-ով ավելի արագ աշխատելով, քան հին մոդելները: Սա ցույց է տալիս, որ արագ աշխատելը անհրաժեշտորեն չի նշանակում ստերիլության ստանդարտներից հրաժարվելը, երբ խոսքը սննդի համար նախատեսված փաթեթավորման մասին է:

Մասշտաբավորում, ճկունություն և ապագայի համար պատրաստվածություն փաթեթավորման գծերում

Մոդուլային և մասշտաբավորվող փաթեթավորման լուծումներ շուկայի փոխվող պահանջների համար

Բլուինգ, լցման և փակման սարքավորումների վերջին սերունդը ձգտում է մոդուլային կառուցվածքների, որոնք կրճատում են վերասարքավորման ծախսերը մոտ 40%-ով՝ ըստ Մակքինսիի անցյալ տարվա հետազոտության, երբ ընկերությունները պետք է փոխեն արտադրության ձևաչափերը: Այսօր խոշոր անվան արտադրողները կենտրոնանում են այն բաղադրիչների վրա, որոնք հեշտությամբ կարող են փոխարինվել: Փոխարինելի ձևեր շշերի համար, որոնք հարմարվում են տարբեր ձևերի, լցման գլխամասեր՝ տարբեր հեղուկների համար ճշգրտված, և փակման կայաններ, որոնք միաժամանակ կարող են մշակել փականների տարբեր տեսակներ: Այս ճկուն կառույցները թույլ են տալիս գործարաններին հետևել այսօրվա արտադրանքների անընդհատ փոփոխվող ասորտիմենտին: Եղանակային ըմպելիքները հայտնվում և անհետանում են, իսկ հատուկ սնուցման արտադրանքները հայտնվում են ամենուր: Եվ եկեք մի մոռանանք նաև այս միտումի հետևանքները: 2020 թվականին համավարակից առաջ համեմատած՝ սննդի և ըմպելիքների արդյունաբերությունը տեսել է ապրանքատեսակների քանակի 500% -ով աճ:

Բլույինգ, լցման և փակման համակարգերի հարմարեցում տարբեր տարողությունների չափսերին և ձևերին

Առաջադեմ BFS սարքերը 15 վայրկյանում փոխում են տարողության ձևաչափը՝ օգտագործելով արագ ամրացման կցորդներ և արհեստական ինտելեկտի օգնությամբ կաղապարի նույնականացում: Բարձր ճշգրտությամբ սերվո շարժիչները պահպանում են ±0.5 մլ լցման ճշգրտություն 50 մլ–2 լ տիրույթում, իսկ տեսողությամբ ղեկավարվող ռոբոտները կարգավորում են փակող խցանի պտույտի մոմենտը՝ ըստ նյութի, սկսած թեթև PET-ից մինչև բազմաշերտ պաշտպանիչ պլաստմասսաներ:

Վերակազմավորվող BFS միավորներ՝ երկարաժամկետ մասշտաբավորման և ճկունության համար

Ապագայաուղղված գործողությունները ինտեգրում են մոդուլային փաթեթավորման համակարգեր, որոնք համադրվում են վերևի հատվածի ստերիլացման և ստորև գտնվող պալետավորման սարքավորումների հետ: Այս համակարգերն օգտագործում են OPC-UA պրոտոկոլներ՝ պլագ-ընդ-փլեյ ընդլայնման համար, որը թույլ է տալիս արտադրողներին միանվագ ավելացնել պաշտպանիչ ծածկույթի մոդուլներ կամ ավտոմատացված որակի վերահսկման կետեր՝ առանց ամբողջ գծի փոխարինման:

Միաշերտ և բազմաշերտ տարողությունների համեմատությունը BFS գործընթացներում՝ կատարողականի և կայունության փոխզիջումներ

Չնայած բազմաշերտ առկայությունը պահման ժամկետը 30%-ով երկարաձգում է միաշերտ անալոգների համեմատ (սննդի փաթեթավորման ֆորում, 2023), նոր միանյութային լուծումները հասնում են 85% վերամշակման ցուցանիշի՝ չվնասելով թթվածնի արգելակման հատկություններին: Խիղճացված նյութի ընտրությունը այժմ նվազեցնում է կյանքի ցիկլի ածխածնի հետքը 22%-ով ամեն մի առկայության համար՝ պահպանելով համատեղելիությունը արագաշեն BFS գործընթացների հետ:

Իննովացիոն և կայուն զարգացման միտումներ ավտոմատացված փոխադրման, լցման և փակման սարքավորումներում

Գիտակի արտադրություն և IIoT-ի ինտեգրում փոխադրման, լցման և փակման համակարգերում

Այսօրվա ամենատարածված փուչկի, լցման և փակման համակարգերը շատ խելացի են դառնում այժմ, շնորհիվ IIoT սենսորների, որոնք արտադրողներին հնարավորություն են տալիս գրեթե լրիվ տեսանելիություն ունենալ իրենց արտադրական գծերի վերաբերյալ: 2024 թվականի արդյունաբերության վերջերս հրապարակված զեկույցը ցույց է տալիս, որ այս առաջադեմ կառույցները կարող են գործողությունները հետևողականորեն հետևել մոտ 99,8% ճշգրտությամբ: Դրանք այն բանով են առանձնանում, որ համակարգում են բոլոր երեք գործընթացները՝ միաժամանակ փուչկի ստեղծումը, հեղուկի լցումը և նաև թափոնի ստերիլացումը: Սա իրական ժամանակում համակարգումը կրճատում է անսպասելի կանգները գրեթե 40%-ով համեմատած հին սարքավորումների հետ: Մեծ անվան արտադրողները ներդրումներ են կատարում կապված ռոտացիոն BFS սարքերում: Այս սարքերը ինքնաբար կարգավորվում են կախված այն բանից, թե ինչ է մշակվում, արդյոք դա հաստ վերմաշ է, թե գազավորված ըմպելիքներ: Ի՞նչ է արդյունքը: Տարբեր արտադրանքների միջև փոխարկումը տևում է նախկինի կեսի չափը, որը խնայում է արժեքավոր արտադրական ժամանակ:

ԱԻ-ի կողմից կատարվող օպտիմալացում և կանխատեսվող սպասարկում BFS գործողություններում

Այսօրվա ժամանակակից մեքենայական ուսուցման գործիքները վերլուծում են փչման, լցման և փակման գործընթացների ընթացքում առկա 120-ից ավելի գործոն: Դրանք հետևում են ամեն ինչի՝ այդ թվում այն բանին, թե ինչպես է պահպանվում օդի ճնշումը ամաններ պատրաստելիս, մինչև այն, թե արդյոք փակողները կնքվում են հաստատուն պտտման մոմենտով: Չինաստանում 2025 թվականին անցկացված փորձարկման ընթացքում արհեստական ինտելեկտի հիման վրա ստեղծված խելացի պահպանման համակարգի շնորհիվ կնքման խնդիրները կրճատվեցին մոտ երկու երրորդով: Բացի այդ, էներգիայի զգալի քանակ էլ խնայվեց: Այս համակարգերի արդյունավետության գաղտնիքը կայանում է նրանց կարողության մեջ համեմատել նախորդ աշխատանքային ցուցանիշները սարքավորումների ընթացիկ թրթռոցների հետ: Սա հնարավորություն է տալիս պլանավորել սպասարկման ընդմիջումները շատ ավելի շուտ, քան սարքավորումները կոտրվեն և արտադրությունը դադարի:

Կենսակայունությունը սննդի և ըմպելիքների համար նախատեսված փաթեթավորման մեջ՝ զանգվածի նվազեցում և վերամշակման նորարարություններ

Երեք հիմնարար նորարարություն է վերասահմանում ԲՖՍ փաթեթավորման մեջ կենսակայունությունը.

• Նյութի նվազեցում : Ծրային կառուցվածքը պահպանելով՝ առաջատար թափանցիկ ձևավորման տեխնիկաները ստեղծում են 22% բարակ պատերով տարողներ
• Closed-loop recycling : BFS գործընթացներից ստացված PET թափոնների 93%-ը ներկայումս անմիջապես վերամշակվում է նախնական ձևավորումների
• Կենսանյութից պատրաստված փականներ : Կոմպոստային փակման նյութերը քայքայվում են 80% ավելի արագ, քան սովորական պլաստիկը (ECHA 2024-ի համապատասխանության զեկույց)

Այս մեթոդների 2024 թ. իրականացումը արտադրության գծի վրա տարեկան պլաստիկ թափոնները կրճատեց 740 մետրիկ տոննայով:

Ժամանակակից հեղուկ ֆասոնավորման կանոնակարգային համապատասխանություն և անվտանգության ստանդարտներ

Վերջերս FDA-ն և ԵԱՏ-ի 2022/15 ուղենիշը արտադրողների համար բարդացրել են իրավիճակը: Նրանք հիմա պետք է երեք անգամ ստուգեն ստերիլացման պարամետրերը ցանկացած փչման, լցման և փակման սարքավորումների համար, որոնք օգտագործվում են այդ բարդ ցածր թթվայնության սննդամթերքների հետ: Եվ մի մոռացեք նաև վերջին ISO 22000:2025 ստանդարտների մասին՝ դրանք պահանջում են անընդհատ փաստաթղթավորում արտադրության ընթացքում յուրաքանչյուր կրիտիկական վերահսկման կետում: Ժամանակակից BFS մեքենաների մեծամասնությունը (մոտ 92%-ը) արդեն սա ներառված ունի շնորհիվ բլոկչեյն մատյանագրման համակարգերի, որոնք ավտոմատ կերպով հետևում են ամեն ինչին: Խելացի ընկերությունները հատկապես փնտրում են այնպիսի մեքենաներ, որոնք կարող են ստուգել թափանցիկ մոմենտը խիստ սահմաններում՝ ոչ ավելի, քան 0.15 Նմ տարբերությամբ: Բացի այդ, նրանք ցանկանում են ավտոմատ աղտոտվածության ստուգումներ՝ օգտագործելով հիպերսպեկտրալ պատկերացման այդ գեղեցիկ համակարգերը, որոնք խնդիրները հայտնաբերում են դրանք աղետներ դառնալուց առաջ:

Հաճախ տրամադրվող հարցեր

Ինչ է Փչել-Լցնել-Կնքել (BFS) տեխնոլոգիան

BFS տեխնոլոգիան փաթեթավորման մեթոդ է, որը թույլ է տալիս կոնտեյներները ձևավորել, լցնել և կնքել մեկ ավտոմատացված գործընթացում՝ զգալիորեն կրճատելով աղտոտման ռիսկերը:

Ինչպե՞ս է BFS տեխնոլոգիան օգուտ տալիս սննդի և խմիչքների արդյունաբերությանը:

BFS տեխնոլոգիան կրճատում է աղտոտումը, ապահովում է ստերիլությունը, երկարաձգում է արտադրանքների պիտանիության ժամկետը և թույլ է տալիս պահպանել ավելի շատ սննդարար նյութեր՝ համեմատած ավանդական մեթոդների հետ:

Որո՞նք են BFS ասեպտիկ համակարգերի հիմնական բաղադրիչները:

Հիմնական բաղադրիչներն են՝ ավտոմատացված փուչ կոնտեյների ստեղծումը, լցումը, կնքումը, ինչպես նաև ստերիլությունն ապահովող համակարգեր՝ օրինակ՝ ջրածնի պերօքսիդի գոլորշին կամ UV լույսը ստերիլացման համար և HEPA ֆիլտրացված օդի հոսքը:

Ինչո՞ւ են մոդուլային BFS համակարգերը առավելություն տալիս:

Մոդուլային BFS համակարգերը առաջարկում են ճկունություն՝ թույլ տալով հեշտությամբ փոխանցել տարբեր կոնտեյներների ձևաչափերի և չափերի միջև, կրճատել արտադրության կանգները և բարելավել արդյունավետությունը:

Ինչպե՞ս են ժամանակակից BFS համակարգերը նպաստում կայունությանը:

Ժամանակակից BFS համակարգերը նպաստում են կայուն զարգացմանը՝ նվազեցնելով նյութերի օգտագործումը, կիրառելով PET թափոնների փակ ցիկլի վերամշակում և կենսանյութերից ու կոմպոստացվող նյութերից պատրաստված փակող մասեր: