Оборудование для обнаружения утечки воздуха из пищевых продуктов методом сжатия: технологический инструмент для защиты целостности упаковки

Раздутые пакеты с едой, лежащие на полках, скрывают деликатную борьбу между газом и герметичностью.

На полках супермаркетов воздушные продукты в воздушной упаковке всегда привлекают покупателей своим пышным внешним видом. Такая упаковка не только предотвращает порчу продукта, но и сохраняет его качество благодаря газу, находящемуся внутри. Однако даже малейшая утечка в пакете может привести к порче продукта, представляя угрозу безопасности пищевых продуктов.

Оборудование для контроля качества, работающее по принципу сжатия, – это инструмент контроля качества, разработанный специально для этой цели. Оно прикладывает давление к пакету и наблюдает за реакцией, определяя эффективность его запечатывания. Благодаря технологическому прогрессу эти устройства прошли путь от простых ручных операций до полностью автоматизированных интеллектуальных систем.

1. Традиционное тестирование и технологическая эволюция

На заре появления оборудования для обнаружения утечек с помощью сдавливания производители продуктов питания в основном полагались на ручное тестирование. Работники вручную сжимали каждый пакет, полагаясь на свой опыт, чтобы определить наличие протечки. Этот метод был неэффективным, а результаты сильно зависели от личного опыта, что приводило к высокому уровню пропусков.

С развитием промышленных технологий стали появляться простые механические устройства обнаружения утечек. Эти устройства используют цилиндры или противовесы для создания давления, обеспечивая равномерное сжатие упаковочного пакета. Раннее устройство, описанное в [2], использовало естественное сжатие, создаваемое противовесом, и обнаруживало утечки, наблюдая за движением рычага вниз.

Традиционное оборудование для обнаружения утечки методом сжатия продемонстрировало более высокую точность, чем ручная инспекция, но всё ещё имеет существенные ограничения. Оно часто не способно обнаружить мельчайшие утечки, не позволяет количественно оценить их масштаб и по-прежнему требует ручной интерпретации результатов испытаний.

Благодаря развитию сенсорных и автоматизированных технологий современное контрольно-измерительное оборудование достигло высокой точности и полной автоматизации испытаний, обеспечивая более надежную гарантию качества упаковки пищевых продуктов.

2. Принцип работы устройства и техническая классификация

Оборудование для контроля сдавливания работает по простому физическому принципу: при подаче давления на надувной пакет, если есть утечка, газ внутри выходит наружу, вызывая изменение формы или давления в пакете. Современное оборудование использует прецизионные датчики для обнаружения этих незначительных изменений, что обеспечивает высокую точность обнаружения. Современное оборудование для контроля сдавливания можно разделить на следующие типы в зависимости от принципа действия:

Оборудование для проверки всасывания под отрицательным давлением

Этот тип оборудования оснащен несколькими всасывающими отверстиями на инспекционном столе. Во время инспекции пневматический цилиндр толкает поршень, создавая отрицательное давление, которое удерживает мешок на месте. Описанное здесь устройство включает в себя пьезоэлектрическую пластину и токопроводящий пружинный механизм для автоматической регулировки силы всасывания в зависимости от степени протечки мешка.

При протечке пакета устройство увеличивает силу всасывания, предотвращая рассыпание продуктов. После проверки автоматически активируется пневматическая система продувки для удаления бракованных продуктов.

Оборудование для контроля самонаполнения противовеса

В этом типе оборудования используются противовес и прижимная пластина, которые естественным образом сжимают пакет с продуктами под постоянным давлением. Как уже упоминалось, устройство обнаруживает утечки, контролируя степень нажатия прижимной пластины. Преимущество этого метода заключается в стабильном и контролируемом давлении, исключающем резкие удары по пакету.

Оборудование для самонагнетания давления с противовесом обычно оснащено маркировочной линией и индикаторной стрелкой для определения степени утечки, что обеспечивает более подробные данные для контроля качества. Оборудование для инфракрасного тепловизионного контроля

Это технология бесконтактной инспекции, которая создаёт разницу температур между потоком воздуха, выходящим из места утечки, и окружающей средой, охлаждая проверяемую среду. Описанная выше система использует инфракрасный датчик для регистрации этой разницы температур и визуального отображения места утечки на экране.

Преимущество этого метода заключается в отсутствии физического контакта с упаковочным пакетом, что делает его особенно полезным для проверки хрупкой упаковки пищевых продуктов. Кроме того, он позволяет точно определить место утечки, предоставляя ценную информацию для оптимизации производственных процессов.

3. Основные технические элементы и инновационный дизайн

Точность современного оборудования для контроля методом сжатия достигается за счёт интеграции и внедрения инновационных решений, включающих множество ключевых технологий. Совместная работа этих технических элементов обеспечивает эффективность контроля и надёжность результатов.

Система контроля давления является ключевым компонентом оборудования для инспекции методом сжатия. Современное оборудование использует программируемые пневматические или гидравлические системы для точного управления прилагаемым давлением в зависимости от материала и размера упаковочного пакета. Например, некоторые модели оборудования позволяют оператору задавать несколько кривых давления для имитации различных условий, возникающих при реальной транспортировке и хранении.

Достижения в области сенсорных технологий значительно повысили производительность контрольно-измерительного оборудования. Современное оборудование оснащено различными высокоточными датчиками, включая датчики давления, датчики смещения и оптические датчики. Эти датчики способны улавливать мельчайшие изменения в упаковочных пакетах во время сжатия, преобразуя физические сигналы в электрические для анализа и принятия решений системой управления. Некоторое современное оборудование также использует технологию инфракрасной тепловизионной съемки для обнаружения утечек газа по изменению температуры.

Ещё одной ключевой особенностью современного инспекционного оборудования являются интеллектуальные системы оценки и автоматической сортировки. Используя заданные алгоритмы, оборудование автоматически определяет, является ли упаковка приемлемой, и управляет исполнительными механизмами для отделения неподходящих товаров.

Например, при обнаружении утечки устройство, описанное в [1], автоматически активирует пневматическую систему продувки для удаления неприемлемых мешков с линии контроля, гарантируя, что на следующий этап производства попадут только качественные продукты.

Технология адаптивной регулировки представляет собой новейшую разработку в области оборудования для контроля экструзии. Описанная здесь интеллектуальная система контроля автоматически корректирует параметры машины для выдува и упаковки на основе результатов контроля, создавая замкнутую систему контроля качества.

Эта система использует камеру для захвата трёхмерных данных упаковки во время сжатия, рассчитывает коэффициент изменения объёма и определяет, соответствует ли герметичность стандартам, обеспечивая точный контроль объёма наполнения. 4. Сценарии применения и отраслевая ценность

Оборудование для испытаний на сжатие широко используется в пищевой промышленности, особенно для контроля качества на производственных линиях продуктов в воздушной упаковке, таких как воздушные продукты, картофельные чипсы и креветочные чипсы. Эти продукты обычно упаковываются в контейнеры, заполненные азотом, для защиты хрупкого содержимого во время транспортировки и дистрибуции.

Испытание на целостность герметичности также критически важно в фармацевтической отрасли и производстве медицинских изделий. Утечка в фармацевтической упаковке может привести к ухудшению качества и неэффективности лекарств, а также создать угрозу здоровью пациентов. Оборудование для испытания на сжатие позволяет проверить целостность фармацевтической упаковки, обеспечивая стабильность и безопасность лекарств на протяжении всего срока годности.

Химическая промышленность также является ключевой областью применения оборудования для испытаний на сжатие. Многие химические продукты едкие или токсичные, а утечки из упаковки могут представлять серьёзную угрозу безопасности. Испытания на сжатие позволяют компаниям гарантировать герметичность упаковки химической продукции и предотвращать утечки.

В условиях стремительного развития электронной коммерции доля онлайн-продаж продуктов питания и фармацевтических препаратов растёт, а упаковка подвергается повышенному давлению и ударам в процессе логистики. Оборудование для испытаний на сжатие позволяет имитировать различные условия давления, возникающие в процессе логистики, помогая компаниям оценивать и совершенствовать конструкцию упаковки, а также снижать вероятность повреждений при транспортировке. 5. Тенденции и проблемы развития технологий

Оборудование для контроля сжатым воздухом развивается в сторону интеллектуальности, высокой точности и интеграции. В будущем оборудование будет уделять больше внимания возможностям сбора и анализа данных, помогая компаниям оптимизировать производственные процессы и процедуры контроля качества за счет анализа больших объемов данных контроля.

Ещё одной важной тенденцией является интеграция различных технологий. Традиционная инспекция методом сжатия в первую очередь основана на изменении давления для определения герметичности. Новые технологии, такие как инфракрасная тепловизионная съемка и ультразвуковой контроль, комбинируются с инспекцией методом сжатия для создания мультимодальных систем контроля.

Эти технологии дополняют друг друга, позволяя проводить более комплексную оценку качества упаковки и повышая точность и надежность контроля.

Миниатюризация и модульная конструкция также являются тенденциями в области инспекционного оборудования сжатого типа. Поскольку производители требуют большей гибкости, они разрабатывают более компактные и легко интегрируемые инспекционные модули.

Эти модули можно гибко настраивать в соответствии с компоновкой производственной линии, удовлетворяя потребности различных производственных сред и одновременно снижая затраты на установку и обслуживание.

Оборудование для инспекции сдавливающим механизмом также сталкивается с некоторыми трудностями. Например, обеспечение равномерного давления и точного контроля упаковочных пакетов неправильной формы остаётся технической проблемой.

Кроме того, упаковочные пакеты, изготовленные из разных материалов и структур, могут потребовать разных параметров и методов проверки, что требует оборудования с высокой степенью адаптивности и регулируемости.

С применением новых материалов и процессов форматы упаковки пищевых продуктов становятся всё более разнообразными, что предъявляет всё более высокие требования к инспекционному оборудованию. Будущее инспекционное оборудование сжимающего типа должно будет обладать более высокой обучаемостью и адаптивностью, способной адаптироваться к новым требованиям инспекции посредством обновления программного обеспечения, а не замены оборудования.

Благодаря постоянному развитию технологий производители контрольно-измерительного оборудования внедряют всё более передовые технологии. Новое оборудование, представленное в [и], уже включает в себя алгоритмы машинного обучения, которые позволяют непрерывно оптимизировать критерии оценки, анализируя большие объёмы данных контроля, сокращая количество ложных срабатываний и пропусков обнаружения.

Эти интеллектуальные устройства больше не являются просто инструментами контроля качества; они также являются жизненно важным источником данных для оптимизации производственных процессов, предоставляя компаниям беспрецедентную информацию о производстве.

В будущем, с широким распространением Интернета вещей (IoT), контрольно-измерительное оборудование сжимающего типа для обнаружения утечек в раздутых продуктах питания станет еще более интеллектуальным и сетевым, превратившись в неотъемлемую часть Пищевой промышленности 4.0.