Chuỗi cung ứng thực phẩm toàn cầu hiện đang đối mặt với nhiều thách thức: từ nhu cầu thực phẩm lành mạnh, biến động khí hậu đến việc khai thác và chế biến nguyên liệu bền vững. Xu hướng tiêu dùng hiện đại ưu tiên nguồn gốc rõ ràng, sản phẩm hữu cơ hoặc theo mùa, thực phẩm chay, và giảm thiểu lãng phí. Theo Liên Hợp Quốc, khoảng 17% sản lượng thực phẩm toàn cầu bị lãng phí, vì vậy một chu trình khép kín, bền vững là chìa khóa để đảm bảo an ninh lương thực cho tương lai.

Tetra Pak là doanh nghiệp tiên phong trong ngành đóng gói thực phẩm, được biết đến với các giải pháp sáng tạo dựa trên vật liệu giấy, đảm bảo an toàn thực phẩm thông qua công nghệ tiệt trùng. Quy trình sản xuất aseptic của Tetra Pak giữ cho thực phẩm và vật liệu đóng gói đều vô trùng. Sản phẩm cuối cùng vừa đảm bảo an toàn, chất lượng giữ nguyên màu sắc, vị giác, dưỡng chất, vừa thân thiện môi trường, có thể tái chế ở hầu hết các quốc gia với cơ sở hạ tầng phù hợp.

Sản xuất hơn 179 tỷ bao bì mỗi năm

Năm 2023, Tetra Pak đã sản xuất hơn 179 tỷ đơn vị bao bì, tức trung bình 22 bao Tetra Pak cho mỗi người trên toàn cầu. Để đạt được sản lượng này, hàng ngàn máy chiết rót (8.426), đơn vị chế biến (108.396) và thiết bị phụ trợ (21.789) hoạt động liên tục trên khắp thế giới. Sự phức tạp về quy mô khiến nhóm kỹ sư phát triển và vận hành của Tetra Pak phải đối mặt với áp lực lớn về nâng cao hiệu suất và tối ưu hóa bền vững. Nhờ hợp tác cùng Siemens và ứng dụng phần mềm Simcenter, Tetra Pak có thể giải quyết các thách thức này một cách vượt trội.

Tốc độ đạt 10 bao mỗi giây

Một trong những máy đóng gói nhanh nhất, Tetra Pak E3/Speed Hyper, đạt tốc độ 10 bao mỗi giây. Đảm bảo độ chính xác, an toàn thực phẩm ở những tốc độ cao như vậy là bài toán kỹ thuật phức tạp, đặc biệt khi công ty luôn siết chặt tiêu chuẩn giảm lãng phí và phát thải carbon. Nhờ các công cụ mô phỏng đa trường Simcenter, Tetra Pak có được góc nhìn sớm trong R&D để tối ưu hóa sản phẩm và quy trình. Việc tích hợp thành công các mô hình vật lý phức tạp không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng, nước mà còn giảm tối đa phế liệu.

“Nhờ các công cụ đa trường của Simcenter, chúng tôi có thể hiểu trước và tối ưu hóa cả quá trình nghiên cứu & phát triển lẫn sản xuất, tạo ra sản phẩm hiệu suất cao.”
— Ulf Lindblad, Chuyên gia Công nghệ tại Tetra Pak

Mô phỏng toàn chuỗi giá trị thực phẩm

Tetra Pak đang mở rộng việc ứng dụng mô phỏng từ khâu chế biến sơ cấp, đóng gói, chiết rót, vận chuyển, sử dụng cho đến thu gom và tiêu hủy. Điều này giúp công ty tối ưu hóa không chỉ về sản phẩm mà còn quá trình kiểm soát chất lượng, an toàn sản xuất trong môi trường làm việc (ví dụ, mô phỏng giảm thiểu khí ozone trong sản xuất) và phù hợp với quy định nghiêm ngặt của FDA Hoa Kỳ.

Nhờ góc nhìn toàn diện và mô hình đa trường vật lý, Tetra Pak dự đoán, khắc phục các sự cố dừng máy và vấn đề chất lượng trước khi chúng xảy ra, đồng thời nâng cao hiệu suất đổi mới sản phẩm và quy trình theo hướng thân thiện với môi trường nhất.

Khám phá sâu hơn giải pháp Simcenter

Kết hợp chuyên môn của Siemens, Tetra Pak xây dựng mô hình digital twin phức tạp mô phỏng toàn bộ hệ thống đóng gói – từ sữa nguyên liệu tới máy đóng gói và vật liệu bao bì. Một điểm nổi bật là mô phỏng tương tác giữa chất lỏng và kết cấu (FSI) – ví dụ khi khách hàng bóp hộp sữa, lượng sữa chảy ra phụ thuộc vào thiết kế kết cấu bao bì. Việc mô phỏng hàng tỷ sản phẩm với đa dạng kiểu dáng, máy móc là một thử thách lớn được Simcenter hỗ trợ vượt qua qua các công cụ như Simcenter Amesim và Simcenter STAR-CCM+, giúp trả lời nhiều câu hỏi kỹ thuật mà không cần thử nghiệm thực tế tốn kém.

Mô phỏng nâng cao hồ sơ môi trường của quy trình và vật liệu bao bì

Các kỹ sư của Tetra Pak ứng dụng mô phỏng từ giai đoạn sớm nhất: từ khâu chuyển hóa giấy, nhôm, hạt nhựa thành vật liệu đóng gói. Việc mô phỏng hai chiều tương tác cấu trúc – chất lỏng giúp quan sát các hiện tượng khó đo trực tiếp như áp lực, sóng nhựa nóng chảy khi cán dán nhôm với giấy ở tốc độ 650m/phút. Kết quả là ngăn chặn trước nhiều lỗi sản xuất, nâng cao độ tin cậy và giảm rủi ro hao hụt nguyên liệu.

Đặc biệt, việc mô phỏng còn giúp cải thiện quy trình xử lý vụn giấy (confetti) trong giai đoạn cắt lỗ trên bao gói. Trước đây, confetti thường gây tắc máy, giờ qua mô phỏng sáu bậc tự do, nhóm kỹ sư hiểu gốc rễ phát sinh, chủ động loại bỏ nguy cơ trên dây chuyền sản xuất.

“Mô phỏng đồng thời tạo hình và chiết rót luôn là mục tiêu tối thượng của nhóm chúng tôi nhiều năm qua. Nhờ hợp tác chặt chẽ với các chuyên gia của Siemens, chúng tôi đã chinh phục được thử thách phức tạp này.”
— Ulf Lindblad, Chuyên gia Công nghệ tại Tetra Pak

Vượt qua thách thức mô phỏng đa trường vật lý

Trong quá trình sản xuất sữa bột, mô phỏng Simcenter còn giúp kiểm soát các thông số then chốt như tốc độ, nhiệt độ, thời gian lưu và mức độ ẩm của hạt sữa – yếu tố ảnh hưởng tới cấu trúc protein và giá trị dinh dưỡng. Nhóm kỹ sư có thể theo dõi chặt chẽ diễn biến nhiệt, động học protein, đảm bảo không xảy ra hiện tượng hỏng, kết tụ protein để duy trì chất lượng sản phẩm đầu ra tối ưu.

Giải mã sự phức tạp trong quy trình trộn và phát triển giải pháp mới

Một ứng dụng mới là mô phỏng quá trình đảo sữa bột và sữa nước trong điều kiện sản xuất thực tế. Sự hiểu biết sâu sắc về động học trộn giúp giảm tiêu thụ điện, nước, đồng thời dự đoán chính xác thời gian trộn cho từng loại sản phẩm mới. Ngoài ra, mô phỏng còn hỗ trợ Tetra Pak đạt chứng nhận an toàn từ các cơ quan quản lý như FDA với các máy thế hệ mới, đánh giá giải pháp đóng gói thân thiện môi trường (chẳng hạn thay lớp nhôm trong hộp bằng vật liệu giấy) cũng như xử lý các hiện tượng khó như vọt bọt, nhỏ giọt, va đập chất lỏng bên trong bao bì.

Mong muốn hiểu sâu hơn về mô hình và mô phỏng máy móc trong ngành hàng tiêu dùng, bạn có thể tham khảo thêm webinar chuyên sâu này để nắm bắt giải pháp mới nhất!

Bạn đang tìm kiếm giải pháp mô phỏng, tối ưu hóa hoặc chuyển đổi số toàn diện cho quy trình thiết kế, sản xuất hay đóng gói trong ngành cơ khí, CAD/CAM? Đội ngũ chuyên gia của MICAD luôn sẵn sàng lắng nghe và đồng hành cùng doanh nghiệp của bạn để nâng cao hiệu suất, giảm chi phí và tạo ra sản phẩm tiên tiến, thân thiện môi trường hơn. Hãy liên hệ với chúng tôi ngay hôm nay qua đường link https://micad.vn/bao-gia/ để nhận tư vấn và báo giá chi tiết cho giải pháp phù hợp nhất với nhu cầu của bạn. Mỗi bước tiến trong quy trình của bạn là niềm vinh dự để chúng tôi đóng góp giá trị thiết thực!