Gli alimenti e le bevande sono essenziali per la nostra vita quotidiana. La loro produzione si sta sempre più automatizzando, grazie all’implementazione di soluzioni avanzate come la robotica, la digitalizzazione e l’apprendimento automatico.
I produttori e i proprietari di stabilimenti sono costantemente alla ricerca di modi per aumentare la produzione e l’efficienza delle loro strutture. Molti di loro si rivolgono a soluzioni robotiche, trasformando i loro processi in fabbriche intelligenti potenziate con l’automazione, l’intelligenza artificiale (IA) e l’ apprendimento automatico. L’automazione è diventata una parte essenziale della linea di produzione, ridefinendo il nostro approccio alla produzione e alla distribuzione degli alimenti.
Quest’articolo spiega come le tecnologie di automazione stiano cambiando i processi produttivi stabilendo nuovi parametri di riferimento per la precisione, la sicurezza e la creatività nell’industria alimentare e delle bevande.
Introduzione all’Automazione nell’Industria Alimentare e delle Bevande
Il settore alimentare e delle bevande è cruciale a livello globale, con un valore stimato di 7.221,73 miliardi di dollari nel 2023 e una prevista crescita annua del 6,3%. Questo settore è caratterizzato da un’ampia gamma di aziende, che spaziano dai giganti globali della trasformazione alimentare alle piccole imprese locali. Esso riveste un ruolo essenziale nell’economia mondiale, non solo come fornitore di cibo per le masse, ma anche come importante fonte di occupazione e creatore di ricchezza e reddito. Tuttavia, è importante notare che l’industria alimentare è anche una delle più inquinanti al mondo, responsabile di una considerevole quantità di rifiuti e di emissioni di gas serra.
Per affrontare questa sfida e contemporaneamente migliorare la produttività e l’efficienza del settore, è imperativo che il settore manifatturiero adotti soluzioni di automazione. L’automazione costituisce un elemento essenziale nei processi attuali di produzione e distribuzione alimentare. Dalle linee automatizzate di lavorazione degli alimenti alle soluzioni di automazione intelligente, i produttori adottano le tecnologie di automazione per potenziare la produzione, migliorare l’efficienza e accrescere la redditività, contribuendo contemporaneamente a ridurre l’impronta di carbonio.
L’automazione si presenta come una soluzione promettente per mitigare l’impatto dell’agricoltura sul cambiamento climatico e per aiutare i coltivatori ad adattarsi alle sfide finanziarie che ne derivano.
Rob Bland, Vasanth Ganesan, Evania Hong, Julia Kalanik. (31 maggio 2023). “Tendenze che guidano l’automazione nelle aziende agricole.” McKinsey.
Vantaggi dell’automazione nel settore alimentare e delle bevande
L’inizio è stato segnato da semplici meccanizzazioni per attività come l’imballaggio e lo smistamento, ma oggi si è evoluto includendo complessi sistemi robotici, intelligenza artificiale e Internet delle cose (IoT). L’automazione sta attraversando una fase di trasformazione e, essendo una componente fondamentale dell’Industria 4.0, assume un ruolo ancora più cruciale nella quinta rivoluzione industriale. L’automazione è un segno di progresso tecnico nel settore.
Le catene di montaggio robotizzate, che garantiscono una qualità costante dei prodotti, e i complessi sistemi software che tengono traccia della produzione e gestiscono l’inventario sono tutti esempi di tecnologie di automazione. L’automazione svolge un ruolo fondamentale nell’industria alimentare e delle bevande, aiutando in molti aspetti della produzione, della lavorazione e della distribuzione. Vediamo tutti i vantaggi che l’automazione offre al settore:
- Maggiore efficienza: l’automazione accelera le procedure di produzione, garantendo una maggiore resa in tempi più brevi.
- Qualità costante: eliminando errori e variabilità, i sistemi automatizzati garantiscono una qualità costante dei prodotti.
- Risparmio sui costi: l’automazione ha il potenziale per ridurre drasticamente i costi operativi e di manodopera nel tempo.
- Maggiore sicurezza – l’automazione riduce gli infortuni sul lavoro e migliora la sicurezza e l’igiene degli alimenti gestendo le attività più rischiose.
- Riduzione degli scarti – la diminuzione dei residui di materiale è conseguenza del miglioramento del controllo dei processi e della precisione della produzione.
- Scalabilità – grazie all’automazione, la produzione può essere facilmente adattata per soddisfare le variazioni della domanda.
- Approfondimenti basati sui dati – i dati generati dai sistemi automatizzati possono essere utilizzati per ottimizzare le operazioni e prendere decisioni informate.
- Flessibilità – in risposta ai cambiamenti del mercato, i sistemi automatizzati di oggi possono essere rapidamente modificati per produrre una varietà di prodotti o confezioni.
- Sostenibilità – massimizzando l’utilizzo delle risorse e riducendo gli sprechi, l’automazione può contribuire a promuovere pratiche più rispettose dell’ambiente.
- Riallocazione della manodopera – l’automazione libera la manodopera umana per svolgere mansioni più qualificate, aumentando la produzione e la soddisfazione lavorativa in generale.
Tipi di tecnologie di automazione
Ogni tecnologia ha una funzione distinta nel migliorare il processo produttivo, dalla precisione dei bracci robotici alle intuizioni basate sui dati dell’intelligenza artificiale e alle capacità di rete dell’IoT.
Osservate come questi sviluppi non solo semplificano i processi, ma creano anche nuove opportunità di efficienza, garanzia di qualità e flessibilità in risposta alle mutevoli esigenze dei consumatori.
La robotica
I robot sono già ampiamente utilizzati nell’industria manifatturiera, dai bracci robotici nelle fabbriche ai veicoli a guida autonoma e automatizzata (AGV) e ai droni. Questi dispositivi stanno diventando di uso comune anche nell’industria alimentare e delle bevande. In generale, i robot possono operare in un’ampia gamma di ambienti e sono in grado di gestire una serie di attività, dalla saldatura al picking e all’imballaggio, fino a processi più complessi come la visione artificiale e l’ispezione.
I bracci robotici sono essenziali in operazioni come l’assemblaggio, lo smistamento e l’imballaggio dei prodotti. Grazie alla loro velocità e precisione superiori a quelle umane, i bracci robotici possono manipolare senza danni oggetti delicati come prodotti freschi o dolci elaborati. Vengono inoltre utilizzati anche per compiti che richiedono molta coerenza, come il controllo delle porzioni e la decorazione degli alimenti.
Attualmente, il braccio robotico xARM è disponibile per il pre-ordine su Distrelec, clicca qui per visualizzare la pagina del prodotto.
Veicoli a guida automatica (AGV): La movimentazione dei materiali è un’applicazione importante per gli AGV. Con il coinvolgimento umano ridotto al minimo, essi spostano forniture, prodotti finiti e materie prime all’interno di una fabbrica. Oltre a incrementare la produttività e a ridurre la possibilità di incidenti o danni ai prodotti, gli AGV sono progettati per navigare all’interno dell’impianto di produzione.
Droni: I droni iniziano a essere utilizzati per la logistica interna e il monitoraggio nelle grandi strutture di produzione alimentare. Vengono impiegati nei grandi magazzini per tracciare l’inventario e contribuire alla gestione delle scorte, poiché possono trasferire rapidamente piccoli prodotti o campioni da un’area all’altra della struttura.
Questi sistemi robotici si basano molto su un’infrastruttura di cavi affidabile ed efficace. Lo dimostrano i connettori M8 e M12 di Amphenol LTW, che consentono un notevole risparmio di tempo per l’installazione e la manutenzione dei sistemi di cablaggio. Nell’industria alimentare e delle bevande, questi connettori sono particolarmente utili poiché facilitano l’applicazione di abilità professionali specializzate, garantendo il funzionamento affidabile ed efficace di apparecchiature robotiche o di qualsiasi altra apparecchiatura di automazione industriale in situazioni di produzione difficili.
Intelligenza Artificiale e Apprendimento Automatico
L’Intelligenza Artificiale sta diventando un elemento comune nell’industria alimentare e delle bevande. Dalla gestione del magazzino allo sviluppo dei prodotti, l’IA può essere utilizzata in una vasta gamma di processi. Grazie all’apprendimento automatico, l’Intelligenza Artificiale può contribuire a creare prodotti alimentari più sicuri e semplificare il processo di produzione.
Controllo qualità: Gli algoritmi di Intelligenza Artificiale vengono addestrati a riconoscere difetti o variazioni negli alimenti. Questi algoritmi possono identificare problemi invisibili all’occhio umano attraverso l’uso di sistemi di ispezione visiva, garantendo che i consumatori ricevano solo prodotti di altissimo livello.
Manutenzione predittiva: Con l’Intelligenza Artificiale è possibile prevedere i guasti delle apparecchiature prima che si verifichino. L’IA può scoprire tendenze che indicano possibili guasti analizzando i dati provenienti da sensori e macchinari. Questo consente di effettuare una manutenzione preventiva e di ridurre al minimo i tempi di inattività. Questo articolo spiega come le soluzioni AI e IoT, come i diversi tipi di sensori, tra cui quelli di prossimità o capacitivi, vengono utilizzate nel settore agricolo per monitorare e analizzare la qualità del suolo e i livelli di semi.
Ottimizzazione: L’automazione nell’industria alimentare non si limita al miglioramento dei processi di produzione degli alimenti; gli algoritmi di apprendimento automatico vengono utilizzati per ottimizzare le ricette, analizzando una vasta gamma di dati come le interazioni tra gli ingredienti, le preferenze dei consumatori e le condizioni di lavorazione. In questo modo, le ricette possono essere facilmente modificate per rispecchiare le mutevoli preferenze dei consumatori o la disponibilità degli ingredienti, pur mantenendo invariate gusto e consistenza.
Internet of Things (IoT)
Internet of Things (IoT) e Industrial Internet of Things (IIoT) sono termini utilizzati per descrivere l’interconnessione di dispositivi fisici (cose) che contengono una tecnologia incorporata per comunicare e percepire o interagire con i loro stati interni o con l’ambiente esterno. L’IIoT è un’estensione dell’IoT specificamente legata all’automazione industriale. Nel settore alimentare e delle bevande, l’uso dell’IoT sta crescendo rapidamente.
Monitoraggio in tempo reale: Per monitorare diverse caratteristiche come la temperatura, l’umidità e le prestazioni delle apparecchiature, i dispositivi IoT vengono impiantati in tutto il processo produttivo. L’ambiente di produzione deve essere mantenuto entro limiti ideali, influenzando direttamente la qualità del prodotto; pertanto, i dati in tempo reale sono essenziali a tale scopo.
Da Distrelec, è possibile trovare prodotti progettati per misurare la temperatura e l’umidità, adatti alle applicazioni dell’industria alimentare. Uno dei prodotti che offriamo è la sonda di umidità e temperatura di E+E Elektronik, costruita per le applicazioni OEM più esigenti. Questo dispositivo monitora la temperatura e l’umidità, oltre a caratteristiche fisiche come il rapporto di miscelazione, la temperatura del punto di rugiada e l’umidità assoluta.
Altri dispositivi disponibili includono le termometrie a resistenza di Endress + Hauser, progettate appositamente per l’uso in applicazioni sanitarie e asettiche nei settori Food & Beverages e Life Sciences. Per quanto riguarda i sensori, vi invitiamo a scoprire i sensori di temperatura con IO-link di Jumo, ampiamente impiegati per la misurazione e il monitoraggio della temperatura nell’automazione di processo e nell’industria alimentare e delle bevande.
Controllo dei parametri di produzione: L’automazione e il controllo remoto dei processi produttivi sono resi possibili dalla tecnologia IoT. Per garantire un processo di produzione regolare ed efficace, è possibile modificare automaticamente le temperature di cottura, la velocità dei nastri trasportatori o le attrezzature di confezionamento in risposta ai dati ricevuti dai sensori IoT.
Festo offre prodotti intelligenti adatti all’industria alimentare e delle bevande, tra cui terminali di valvole decentralizzati utilizzati in linee di imbottigliamento e confezionamento di bevande altamente efficienti o in sistemi di cottura automatizzati.
Gestione della catena di fornitura: Un fattore importante nell’ottimizzazione della catena di fornitura è l’uso di dispositivi IoT. Essi consentono una migliore gestione delle scorte, la riduzione degli sprechi e una maggiore reattività della catena di fornitura, offrendo la tracciabilità in tempo reale sia delle materie prime che dei prodotti finiti.
Alcuni dei prodotti di connettività edge per le soluzioni IoT includono i router cellulari industriali di Teltonik, molto utili nelle applicazioni industriali avanzate, tra cui il monitoraggio e la gestione remota delle apparecchiature. Un altro esempio sono i gateway di interfaccia di Moxa, adatti ad applicazioni industriali come l’automazione di fabbrica e altri settori di automazione di processo.
Infine, ci sono i server di dispositivi seriali di Brainboxes , progettati per monitorare le uscite della macchina, ad esempio per calcolare il volume degli scarti alimentari. Un’ampia selezione di prodotti Brainboxes può essere utile per le vostre applicazioni di automazione e controllo, come nel caso della lavorazione e del confezionamento degli alimenti.
Controllo di qualità nell’industria alimentare
Per assicurarsi che i prodotti finali e i processi di produzione siano conformi agli standard di sicurezza e qualità, i controlli di qualità nell’industria alimentare prevedono l’esame delle materie prime. Ciò comporta la conduzione di test di sicurezza in laboratorio, la valutazione della consistenza e del gusto attraverso valutazioni sensoriali, e l’accertamento del rispetto dei requisiti normativi.
Per tracciare i prodotti e gestire efficacemente eventuali problemi, sono necessari anche sistemi di tracciabilità. Da queste azioni dipendono la sicurezza e la qualità degli alimenti secondo gli standard più elevati, nonché il rispetto dei requisiti legali e delle aspettative dei consumatori.
Per saperne di più sulla sicurezza alimentare nell’UE, leggete i seguenti documenti:
- Politica di sicurezza alimentare dell’UE
- Sintesi della legislazione dell’Unione Europea sulla sicurezza alimentare
Per conoscere le regole di controllo della qualità nelle diverse regioni, si consiglia di consultare le normative specifiche di ciascun Paese.
Soluzioni di automazione nella produzione di alimenti e bevande
Il futuro dell’industria alimentare e delle bevande si fonda fortemente sull’automazione. L’impiego di soluzioni automatizzate nella produzione di alimenti e bevande segna l’inizio di una nuova era di produttività, eccellenza e innovazione. I vantaggi dell’automazione vanno oltre l’aumento della produzione e la riduzione dei costi, come dimostrato. Essi includono una maggiore coerenza del prodotto, miglior sicurezza e igiene, flessibilità nella produzione e la capacità di adattarsi rapidamente alle mutevoli preferenze dei clienti.
Alcuni degli ostacoli lungo il percorso dell’automazione sono i costi iniziali e la necessità di una forza lavoro con le competenze necessarie per operare con queste tecnologie. Tuttavia, i benefici a lungo termine dell’adozione di questi progressi tecnologici sono evidenti: efficienza operativa, sostenibilità e mantenimento della competitività in un mercato in rapida evoluzione.
Distrelec è un distributore di prodotti e componenti di automazione adatti a un’ampia gamma di applicazioni, compreso il settore alimentare e delle bevande. Se non hai ancora trovato ciò che fa per te, scopri un’ampia selezione di prodotti cliccando sul pulsante qui sotto.
