Тамақ және сусындарды орау үшін жоғары өнімді үрлеу, толтыру және жабық құрылғы

Үрлеу, толтыру, жабық технологиясы мен асептикалық орау туралы түсінік

Тамақ және сусындарды ораудағы Үрлеу-Толтыру-Жабық (BFS) технологиясының дамуы

Бау-фил-сиктеме (BFS) әдісі 1960 жылдардың ортасында пайда болғаннан бері сұйық заттарды орамалаудың түрін түбегейлі өзгертті. 2023 жылғы Ponemon зерттеуіне сәйкес, бұл технология адамдардың бұрын қолмен жасаған жұмысымен салыстырғанда ластану мәселелерін шамамен 92 пайызға дейін азайтады. Бастапқыда дәрілік заттар өндіру үшін арнайы ойлап табылған бұл әдіс қазіргі кезде контейнерлерді жасау, толтыру және герметизациялау процестерін бір ғана автоматты циклде орындайтын BFS машиналарына дейін дамыды. Стерильды орамаларға енді қолмен жанасу қажет болмағандықтан, бұл жүйелер сүт ішімдіктері немесе сұйық түрдегі қоспалар сияқты ерекше ұқыптылықты талап ететін заттар үшін өте жақсы жұмыс істейді.

BFS жүйелері бау, толтыру және сиктеме процестерін қалай жеңілдетеді

Интеграцияланған BFS машиналары бір ғана стерильды ортада үш негізгі кезеңді орындайды:

1. Нәшуді : Тамақ өнеркәсібіне жарамды полимерлер 160–200°C температурада ыдыстарға пісіріледі
2. Толтыру : Дәл науалар көлемдік дәлдікпен ±0,5% ішінде сұйықтықты таратады
3. Қабықша : Лазерлік бағдарлау арқылы жасалған сиктеме герметикалық тығыздықты қамтамасыз етеді

Бұл толық автоматтандыру өзгерістердің уақытын 40% қысқартады және ISO 14644-1 Class 5 ауа тазалығы стандарттарын сақтайды. 2024 жылғы Иірімдік ыдыстар туралы есепте BFS желілері сақтау мерзімін сақтауышсыз ұзарту үшін маңызды болып табылатын 99,98% дейінгі стерильдікке кепілдік деңгейіне жететіні айтылады.

Сұйық тамақ және ішімдік ыдыстарындағы асептикалық орамалардың негізгі принциптері

Асептикалық орау төрт стерильдік кедергіге сүйенеді:

• Материалдарды стерилизациялау сутегі пероксиді буы немесе УК жарығы арқылы
• Ортаны бақылау hEPA-сүзгіленген ламинарлы ауа ағыны арқылы
• Ыдыстың бүтіндігі барлық сымдарды тексерумен 100% сорғыштықты анықтау
• Процесті растау биологиялық индикаторларды пайдалану

Соңғы жаңалықтар өнеркәсіптік стерильділікті сақтау арқылы 4°C температурада pH-сенімді шырындарды суық толтыруды мүмкінді етеді. 2023 жылғы тамақ қауіпсіздігі деректері бойынша, бұл әдіс дәстүрлі ыстық толтыру әдістеріне қарағанда 15% көбірек қоректі заттарды сақтайды.

Жоғары өнімді Үрлеу, Толтыру және Жабу Жүйелеріндегі Негізгі Компоненттер мен Автоматтандыру

Дәлдікпен Басқару үшін Толтыру және Жабу Жүйелеріндегі Интеграцияланған Автоматтандыру

Бүгінгі күннің соққы, толтыру және жабу жүйелері PLC-лерді, роботтық компоненттерді және HMI'ларды біріктіре отырып, ең жоғары өндіріс жылдамдығында да 0,1% шамасындағы елеулі толтыру дәлдігін қамтамасыз етеді. Орталықтандырылған басқару жүйесі әртүрлі ыдыстар мен сұйық түрлері үшін алдын ала бағдарламаланған параметрлерге байланысты өнімдер арасында ауысу уақытын қысқартып, жиі 25-30% уақыт үнемдейді. Бұл жинақтардың жақсы жұмыс істеуінің негізгі себебі — соққы формаларының, дәлдікпен толтыру басының және дұрыс реттелген жабу механизмдерінің үйлесімді жұмыс істеуі. Бұл үйлесім өнімнің шығынын азайтады және герметиктің істен шығуын өте төмен деңгейде, әдетте 0,05%-дан төмен ұстайды. Тамақ өнеркәсібінен бастап фармацевтикаға дейінгі әртүрлі салалардағы өндірушілер бұл интеграцияланған жүйелерді сапа бақылауы мен операциялық тиімділік үшін бағалы деп табады.

Жоғары жылдамдықты өндірісте Роторлық және Шлюзды BFS Машиналарының Рөлі

Ротациялық blow-fill-seal немесе BFS машиналары негізінен су шөлдіру өндірісі сияқты жоғары көлемді операцияларда әрбір сағат сайын шамамен 48 мың өнім шығаруға мүмкіндік беретін тоқтаусыз қозғалыс процесі арқасында барлық жерде қолданылады. Алайда, шағын сериялар немесе мамандандырылған өнімдер үшін виалдардан банкаларға дейінгі пішіндерді тек он бес минут ішінде ауыстыруға мүмкіндік беретін shuttle типті жүйелердің өзінің орны бар. Қазіргі уақытта көптеген алдыңғы қатарлы компаниялар екі тәсілді де біріктірудеді. 2023 жылғы Орамалау Автоматтандыруы жөніндегі есеп берудегі соңғы деректерге сәйкес, өндірушілер әртүрлі машина түрлерін бір жүйеге біріктіргенде, жеке машиналарды жұмыс істетуге қарағанда жабдықтардың жалпы тиімділігі шамамен 20 пайызға дейін артады. Бұл гибридті орнату түрі өнеркәсіп бойынша барған сайын кеңінен таралып келеді.

Автоматтандырылған шешімдердегі сенсорлар, роботтар және нақты уақыт режиміндегі бақылау

Соңғы BFC өндіріс желілері контейнерлерге үрлеу процесі кезінде түсіп қалатын микробөлшектерді анықтау үшін инфрақызыл сәулелерді пайдаланады. Осы уақытта компьютерлік көру жүйесіне негізделген робот-қолдар қақпақтардың орналасуын шамамен минутына 160 қақпақ жылдамдықпен тез дұрыстауға көмектеседі. Бұл жүйелер сапа бақылауында нақты айырмашылық жасап отыр. Мысалы, нақты уақыт режиміндегі моментті бақылау лактациялық өнімдер үшін өте маңызды болып табылатын, тым салбырақ немесе тым қатты жабылған қақпақтарды болдырмауға көмектеседі, себебі мұндай жағдайларда өнімді шегеру катастрофаға әкелуі мүмкін. Бұл технологияны енгізгеннен кейін бір ірі өндіріс орындарының өнімді шегеру қаупі шамамен 34% төмендеді деп хабарлады. Сонымен қатар, техникалық қызмет көрсетуді де ұмытпау керек. Ақылды алгоритмдер сервоқозғалтқыштардың тербелісін талдап, бөлшектердің қашан істен шығуы мүмкін екенін алдын ала болжайды. Бұл тәсіл бір ірі өндірушінің BFS желісінде жыл сайын күтпеген тоқтап қалуын шамамен 22% азайтты, бұл оларға көптеген ақша мен проблемалардан құтылуға көмектесті.

Өндірістің тиімділігін және өткізу қабілетін максималдандыру

Модульді Үрлеу-Толтыру-Қақпақтау конструкциялары арқылы Өткізу Қабілетін Оңтайландыру

Модульді үрлеу, толтыру және жабу жүйелері дәстүрлі тұрақты жиналған желілерге қарағанда шамамен 12-18 пайызға көбірек өнім шығаруға мүмкіндік береді, себебі олар форматтарды өте тез ауыстыра алады. 2023 жылғы Өндіріс технологиялары институтының зерттеуіне сәйкес, бұл модульді BFS жүйелері өндірістің тоқтауын шамамен 23 пайызға дейін азайтады. Бұл негізінен компоненттердің стандартталған болуы және реттеулерді құралдарсыз жүргізу мүмкіндігі арқасында іске асады. Бұл жүйелердің шынайы құндылығы — ауыстырылатын қалыптар арқасында бір уақытта әртүрлі контейнер өлшемдерімен жұмыс істеу қабілетінде. Суықтық ыдыстарында әртүрлі өнімдерді көп өндіретін компаниялар үшін бұл мүмкіндік өнім түрлерін ауыстырған кезде туындайтын қажетсіз баяулаулардан құтылуға көмектеседі.

Зерттеу жағдайы: Алдыңғы BFS желісін қолдана отырып жоғары көлемді өндіру

Бір ірі қытайлық компания соңғы кезде нақты уақытта тұтқырлықты тексеру мүмкіндігі бар және қалып температурасын бұрынғыдан 45 пайызға тезірек реттеуге мүмкіндік беретін заманауи BFS өндіріс желісін енгізді. Жүйе сағатына шамамен 50 мың өнім шығарып, олардың 250 мл-ден 1 литрге дейінгі PET ыдыстарында толтырудың артық болу деңгейін жарты пайыздан төмен ұстайды. Packaging World 2022 жылғы автоматтандыру стандарттары туралы есебінде айтқандай, жасанды интеллект негізіндегі алдын ала техникалық қызмет көрсетуді қолдану күтпеген тоқтап қалуларды ескі әдістермен салыстырғанда шамамен үштен біріне дейін қысқартты. Қазіргі кезде өндірістің тиімділігін қарастыратын кез келген адам үшін бұл өте қатты әсер қалдырады.

Тарату, толтыру, қақпақтау операцияларында OEE (жалпы жабдық тиімділігі) көрсеткішін өлшеу

BFS операцияларындағы заманауи OEE бақылауы үш маңызды метриканы біріктіреді:

Нақты уақыттағы OEE көрсеткіштері зауыттардың тұрақты тиімсіздіктерді анықтауына көмектеседі, ал автоматтандырылған үрлеу-формалау қысымын түзету және толтыру көлемін тексеру жүйелері арқасында ең жоғары нәтижелер көрсетушілер салалық эталондардан 19% жоғары баға алады.

Асептикалық орамалау ортасында жылдамдық пен стерильдікті теңестіру

Соңғы BFS машиналары бұрынғыдан анағұрлым тезірек ISPM 15 сәйкес стерильді жағдайлар жасай алады және тазарту циклдарын шамамен 35% қысқартады. Олар ортаны тазалау үшін HEPA сүзгілері бар ламинарлы ауа ағыны технологиясын қолданады. 2023 жылғы FDA-ның соңғы тексеруіне сәйкес, ішінде көру тексеруі бар жаңа үрлеу, толтыру және жабу жүйелері ластану мәселелерін шамамен 34% қысқартты. Қызықтысы, олар ескі модельдерге қарағанда шамамен 2,8% жылдам жұмыс істей отырып, барлық осыны орындайды. Бұл тамақ өнеркәсібінің орамалау қолданбаларында жылдам жұмыс істеу әрқашанда стерильдік стандарттарды құрбан ету дегенді білдірмейтінін көрсетеді.

Масштабтау, Икемділік және болашаққа бағытталған орамалау желілері

Дамып отыратын нарықтық талаптарға арналған модульді және масштабталатын орамалау шешімдері

Мак-Кинси өткен жылы жүргізген зерттеуіне сәйкес, соңғы ұрпақтың иілетін, толтырылатын және басып жабылатын жабдықтары компаниялар өндіріс пішімдерін ауыстыру кезінде шамамен 40% шығындарды қайта құруға бағытталған модульді конструкцияларға қарай дамып келеді. Ірі өндірушілер қазіргі уақытта оңай ауыстыруға болатын компоненттерге назар аударуда. Әр түрлі пішіндерге сәйкес келетін ыдыс үлгілері, әртүрлі сұйық түрлеріне бейімделетін толтыру басы, бір мезгілде бірнеше жабу түрлерімен жұмыс істей алатын басып жабу станциялары туралы ойланыңыз. Бұл икемді орнатулар қазіргі кезде байқалатын өнімдердің үнемі өзгеріп отыратын ассортиментімен сәйкес өндірістердің қадамын сақтауына көмектеседі. Маусымдық сусындар пайда болып, жоғалып отырады, ал ерекше тамақтану өнімдері барлық жерде кездеседі. Бұл тенденцияның артындағы сандарды да ұмытпау керек. Тамақ және сусын өнеркәсібі 2020 жылы пандемия басталғаннан бері басқарылатын әртүрлі стоктық айналым бірліктерінің санында таң қаларлық 500% өсіске жетті.

Әртүрлі ыдыс өлшемдері мен пішіндеріне бейімделетін Үрлеу-Толтыру-Қақпақтау жүйелері

Дамыған BFS машиналары тез ауыстырылатын қысқыштар мен AI-көмектесіп қалыпты тану арқылы ыдыс пішіндерін 15 секунд ішінде ауыстыруды қамтамасыз етеді. Жоғары дәлдіктегі сервожиналар 50 мл – 2 л сыйымдылық диапазонында ±0,5 мл дәлдікпен толтыруды сақтайды, ал көру жүйесімен басқарылатын роботтар жеңіл PET-тен көпқабатты барьерлі пластиктерге дейінгі материалдар үшін қақпақтау моментін реттейді.

Ұзақ мерзімді масштабтау мен икемділік үшін Қайта құрылымдауға болатын BFS қондырғылары

Алғашқы ойлаумен жұмыс істейтін операциялар модульді орамалау жүйелерін стерилизациялау алдындағы және паллеттеу құралдарымен кейінгі синхрондауды қосады. Бұл жүйелер OPC-UA протоколдарын пайдаланып, желіні толығымен ауыстырмай-ақ барьерлік қаптама модульдерін немесе автоматтандырылған сапа қақпаларын біртіндеп қосуға мүмкіндік береді.

BFS процестеріндегі бірқабатты және көпқабатты ыдыстар: Өнімділік пен тұрақтылықтың теңгерілуі

Көпқабатты ыдыстар сақтау мерзімін бірқабатты ыдыстармен салыстырғанда 30% арттырса да (Food Packaging Forum, 2023), жаңа бірматериалды шешімдер оттегіге қарсы қасиеттерді сақтай отырып, 85% дейінгі қайта өңдеуге мүмкіндік береді. Стратегиялық материал таңдау әрбір ыдыс үшін өмірлік цикл кезіндегі көміртегі қалдықтарын 22% азайтады және жоғары жылдамдықты BFS-процестермен үйлесімділікті сақтайды.

Автоматтандырылған Үрлеу, Толтыру және Жабықтау Жабдықтарындағы Инновациялық және Тұрақты Даму Бағыттары

Үрлеу, Толтыру және Жабықтау Жүйелеріндегі Ақылды Өндіріс пен IIoT-ны Біріктіру

Соңғы жаңалықтар бойынша, IIoT сенсорларының арқасында өндірушілер өздерінің өндіріс желілері бойынша жартылай толық көріністі ала алатын болды, бұл қазіргі кезде үрлеу, толтыру және жабдықтау жүйелерінің өте ақылды болуына әкелді. 2024 жылғы соңғы сала бойынша есеп беру бойынша мұндай дамыған орнатулар шамамен 99,8% дәлдікпен операцияларды бақылай алады. Олардың ерекшелігі үш процесті бір уақытта үйлестіру қабілетінде — ыдысты үрлеу, сұйықты толтыру және қақпақшаны стерилизациялау. Бұл нақты уақыттағы үйлестіру көне машиналармен салыстырғанда күтпеген тоқтап қалуларды шамамен 40% азайтады. Ірі өндірушілер қазір байланысқан роторлы BFS машиналарына үлкен инвестициялар салуда. Бұл машиналар қыздырылған қияр сияқты немесе газдалған сусындар сияқты өңделетін өнімге байланысты автоматты түрде өздерін баптайды. Нәтижесінде? Әртүрлі өнімдер арасындағы ауысу алдыңғы уақытпен салыстырғанда шамамен екі есе тез аяқталады, бұл құнды өндіріс уақытын үнемдейді.

BFS Жұмыстарындағы ЖИ-мен Басқарылатын Оптимизациялау және Болжамды Техникалық Қызмет Көрсету

Қазіргі заманның машиналық оқыту құралдары бүгінгі күнде ысқылдау, толтыру және жабу процестеріндегі 120-нан астам әртүрлі факторға мән береді. Олар контейнерлерді жасау кезінде ауа қысымының тұрақтылығынан бастап, қақпақшалардың біркелкі моментпен жабылуына дейін барлық нәрсені бақылайды. 2025 жылы Қытайда өткізілген сынақ жүргізу нәтижесінде жасанды интеллектке негізделген ақылды техникалық қызмет көрсету жабдықтарындағы герметизациялау мәселелері шамамен екі есе азайды. Сонымен қатар, энергияны да үлкен мөлшерде үнемдеді. Бұл жүйелердің жақсы жұмыс істеуінің себебі - машиналардың дірілі туралы ағымдағы деректерді өткен орындалу тарихымен салыстыру қабілетінде. Бұл жүйелерге нақты бұзылу болып, өндірістің кешігуіне әкелмейтіндей етіп, техникалық қызмет көрсету уақытын алдын ала жоспарлауға мүмкіндік береді.

Тамақ және ішімдіктерді орамалаудағы тұрақтылық: Массаның азаюы және қайта өңдеуге болу қабілетін арттыру

BFS орамасындағы тұрақтылықты қайта анықтауда үш негізгі жаңашылдық бар:

• Материалдың азаюы : Алдыңғы қабырғалары 22% жұқа болатын, бірақ конструкциялық беріктігі сақталатын ыдыстарды жасау үшін жетілдірілген пышақтау әдістері қолданылады
• Жабайлы қайта өңдеу : BFS процестерінен шыққан ПЭТ қалдықтарының 93% қазір тез арада преформаларға қайта пернетақталады
• Био-негізделген қақпақшалар : Компостталатын қақпақша материалдары дәстүрлі пластиктерге қарағанда 80% жылдамырақ ыдырайды (ECHA 2024 Жарамдылық есебі)

Осы әдістерді 2024 жылы енгізу өндіріс желісіне шаққанда жыл сайынғы пластик қалдықтарын 740 метрикалық тоннаға дейін азайтты.

Қазіргі заманғы сұйық орамалардағы реттеуіштік сәйкестік және қауіпсіздік стандарттары

FDA және ЕО Директивасы 2022/15 соңғы кезде өндірушілерге заттарды қиындатты. Олар енді осы қиын төменгі қышқылды тамақ өнімдерінде қолданылатын кез-келген үрлеу, толтыру, жабу жабдығы үшін стерилизация параметрлерін үш рет тексеруі қажет. Сондай-ақ, ең соңғы ISO 22000:2025 стандарттарын да ұмытпау керек. Бұл өндірістің әрбір маңызды бақылау нүктесінде тұрақты түрде құжаттама жасауды талап етеді. Қазіргі заманғы BFS машиналардың көбі (шамамен 92%) автоматты түрде барлық деректерді бақылайтын блокчейн журналдау жүйелері арқасында мұны ішінара қамтиды. Ақылды компаниялар нақты шеңберде - рұқсат етілген айналдыру моментінің айырмашылығы 0,15 Н·м аспауы керек - капсюльдің айналдыру моментін тексере алатын машиналарды іздейді. Сонымен қатар, олар проблемалар катастрофаға айналмас бұрын оларды анықтайтын әдетте гиперспектрлік бейнелеу жүйелерін қолданып, ластануды автоматты түрде тексеруді қалайды.

ЖИІ ҚОЙЫЛАТЫН СҰРАҚТАР

Үрлеу-толтыру-жабу (BFS) технологиясы дегеніміз не?

BFS технологиясы ыдыстарды бір автоматтандырылған процесте пісіру, толтыру және герметизациялауға мүмкіндік беретін орамалау әдісі болып табылады, бұл ластану қаупін айтарлықтай төмендетеді.

BFS технологиясы тамақ және сусын өнеркәсібіне қандай пайда әкеледі?

BFS технологиясы ластануды азайтады, стерильдікті қамтамасыз етеді, өнімдердің сақтау мерзімін ұзартады және дәстүрлі әдістерге қарағанда қоректік заттарды сақтауға мүмкіндік береді.

BFS асептикалық жүйелерінің негізгі компоненттері қандай?

Негізгі компоненттерге автоматтандырылған ыдыс пісіру, толтыру, қақпақтау процестері мен стерильдікті қамтамасыз ету жүйелері жатады, мысалы, стерилизация үшін сутегі пероксиді буы немесе УК сәулесі және HEPA-сүзгіленген ауа ағыны.

Неліктен модульді BFS жүйелері артықшылықты болып табылады?

Модульді BFS жүйелері икемділік ұсынады, әртүрлі ыдыс форматтары мен өлшемдері арасында оңай ауысуды, өндірістің тоқтауын азайтуды және өнімділікті арттыруды мүмкін етеді.

Қазіргі заманғы BFS жүйелері тұрақты дамуға қалай үлес қосады?

Заманауи BFS жүйелері материалдарды азайту, PET қалдықтарын тұйық цикл бойынша қайта өңдеу және биологиялық негізде және компостталатын баспақ материалдарды қолдану арқылы тұрақты дамуға үлес қосады.