機械自動化在食品包裝領域中的應用研究

【摘要】隨著機械與電子技術的進步，機械自動化在各領域內(nèi)都充分發(fā)揮著自身的技術優(yōu)勢。人們對食品包裝安全的高要求為機械自動化在這一領域內(nèi)的發(fā)展提供了廣闊的發(fā)展空間。近年來，我國食品包裝業(yè)發(fā)展迅速，但食品包裝業(yè)的整體發(fā)展卻始終存在不足。本文介紹了目前機械在食品包裝中的應用現(xiàn)狀，分析了存在的問題，提出了切實可行的應對策略。

【關鍵詞】機械自動化；食品包裝；研究

我國的食品包裝工業(yè)在近些年取得了長足的發(fā)展，成為了我國國內(nèi)一支發(fā)展比較有活力，發(fā)展前景被業(yè)界所看好的產(chǎn)業(yè)。但是，我們更要清楚地認識到，由于國內(nèi)的食品包裝技術在研發(fā)方面起步較晚，缺乏與西方同類設備對抗的核心技術，同時受到對現(xiàn)有資源整合與優(yōu)化不夠科學等因素的影響，導致我國的機械自動化在食品加工業(yè)領域的應用范圍十分有限，自主創(chuàng)新技術的基礎也比較薄弱。尤其是過去幾年，關于食品包裝不安全的新聞事件時有發(fā)生，如食品的包裝用紙居然使用的是回收再利用的廢紙；某國際一線品牌的飲料包裝引起消費者食物中毒；百事可樂冰凍后，在開啟時瞬間爆炸導致兒童毀容等等一系列的事件都把矛頭指向了食品的包裝安全。其中不少國內(nèi)的企業(yè)因為受到這張小小的包裝紙的影響，導致自身出口額的大幅下滑，造成的國際影響也比較大。同時，食品包裝的安全衛(wèi)生問題向來受到諸如歐盟以及美日等國的高度關注，一些發(fā)達國家針對我國的食品包裝的質(zhì)量都制定了嚴格的法規(guī)，這樣一來，食品包裝便成為一些發(fā)達國家對我國設置貿(mào)易壁壘的新手段。

一、我國機械自動化在食品包裝業(yè)的現(xiàn)狀

縱觀我國目前的食品行業(yè)，其市場的構成屬于一種“畸形”的發(fā)展狀態(tài)，“一強多極”的市場格局短時間難以改變，一部分是以國有化為背景的大型食品生產(chǎn)企業(yè)，這一類企業(yè)不論是在研發(fā)技術上還是市場占有率方面都具有壟斷性優(yōu)勢，這類企業(yè)自身資金相對充裕，有能力推動先進的機械自動化設備的研制工作順利進行，這就使得處在“多級”地位上的眾多小企業(yè)只能實現(xiàn)自保，能在激烈的市場競爭中存活已是不易，更不可能對關乎食品安全的包裝質(zhì)量投入更多的精力予以創(chuàng)新和改進。

近年來，國家也認識到了這樣一種發(fā)展態(tài)勢對我國的機械自動化在食品包裝領域的應用是一種極大的阻礙，所以，國家已逐漸開始從戰(zhàn)略高度對這一現(xiàn)狀進行了革新，一些新技術和新設備陸續(xù)被廣大中小型企業(yè)所使用，正是有了機械自動化的幫助，這些企業(yè)在生產(chǎn)流程和效率方面都有了較明顯的進步。但是，以我國目前的機械自動化設備的質(zhì)量和技術來和發(fā)達國家相比，還是存在著很大的差距，我國食品行業(yè)的包裝環(huán)節(jié)還是以機械設備的單機化操作為主，其科技含量和智能化程度完全不及發(fā)達國家同類行業(yè)的平均水平。

一方面，歐美發(fā)達國家的機械自動化設備憑借更先進的技術和相對誘惑的價格對我國具有自主知識產(chǎn)權的機械加工設備形成了比較明顯的市場沖擊，一些更加看中技術且具備較強購買實力食品生產(chǎn)企業(yè)會自動地被歐美等國所生產(chǎn)的機械設備所吸引，這對我們國內(nèi)的相關機械自動化的設計研發(fā)與生產(chǎn)銷售都造成了極大地負面影響，長期以往會導致國內(nèi)的機械自動化完全失去在食品包裝領域的份額；另一方面，我國在涉及食品包裝領域的機械自動化創(chuàng)新能力不足，相關設備的研發(fā)起步較晚，負責研發(fā)及生產(chǎn)企業(yè)自身運作資金有限，在當今這個競爭堪稱慘烈的市場環(huán)境下，承受國外技術的沖擊能力較弱。

二、我國機械自動化的創(chuàng)新

（一）高新技術實用化

我國的機械自動化設備在高新技術的發(fā)展上取得了長足的進步，主要表現(xiàn)在無菌冷灌包裝、超高溫殺菌、真空包裝、微機技術等方面，這些技術的成熟應用對食品包裝后的儲存時間和質(zhì)量方面都帶來了可靠的保證。同時，我們也要欣慰地看到，我國目前的新美星、達意隆、華研等國有設備生產(chǎn)廠家也在吹灌一體機、注塑機等高端飲料設備上達到國內(nèi)一流的水平。碼垛機、裝箱機、套標機、稱重儀等諸多機械自動化設備更是已在食品包裝環(huán)節(jié)處于成熟應用階段。當然，要實現(xiàn)機械自動化在食品包裝領域的全面技術革新，還需要我國相關企業(yè)不斷地加大研發(fā)的投入力度。

（二）高效利用資源

在利用資源方面，主要是以提高機械設備對有限的資源進行可重復、可再生式的循環(huán)利用，充分實現(xiàn)物盡其用，加強對加工材料的成分提取，減少因包裝質(zhì)量問題而對食品的營養(yǎng)造成損失。

（三）研發(fā)節(jié)能設備

業(yè)內(nèi)人士預測，我國未來的食品包裝機械的應用潮流應該是向著節(jié)能、可循環(huán)、智能化方向發(fā)展。例如隨著伺服技術的日趨成熟，國外先進設備都逐步將普通齒輪、皮帶等機械式傳動改成伺服驅動，智能、精確控制的基礎上還能在較大程度上節(jié)省能源。同時，在機械自動化的研發(fā)之路上，我們還需要面向環(huán)保方向進發(fā)，這一發(fā)展方針是對我國的包裝業(yè)的一次難得的發(fā)展機遇，我國相關企業(yè)要提早認識到讓機械設備走環(huán)保之路所創(chuàng)造出的社會效益與企業(yè)效益。這一技術的革新不僅符合國家的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，更可以為企業(yè)自身降低生產(chǎn)成本，所以，研發(fā)節(jié)能設備會為企業(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟與生態(tài)的雙贏效益。

三、機械自動化在包裝領域的應用

目前，在食品包裝領域中很多先進的食品機械設備都蘊含了強大的自動化處理與操作的能力，例如借助可編程語言組與設備之間的互動應用，使得許多機械設備都能被操作人員自如控制，可以更好地適應于生產(chǎn)環(huán)節(jié)的各種調(diào)整；如生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）可以通過PLC程控器、數(shù)據(jù)采集器、條形碼、各種計量及檢測儀器、機械手等現(xiàn)場控制系統(tǒng)將車間作業(yè)聯(lián)系起來實現(xiàn)中央控制，又能通過信息傳遞對從訂單下達到產(chǎn)品完成的整個生產(chǎn)過程進行優(yōu)化管理。在未來的食品包裝工業(yè)中，機械自動化將向著上述的智能化、圖像化、直觀化方向發(fā)展，可以說，要保證生產(chǎn)效率的高效性，智能化檢測系統(tǒng)和自動化機械設備在未來的應用中是必不可少的。

（一）安全監(jiān)測在食品包裝中的應用

在食品包裝領域中，保障食品包裝的安全性是企業(yè)所有作業(yè)的基礎，是行業(yè)內(nèi)一切行動的指導方針，其重要的地位是不言而喻的。按照傳統(tǒng)的食品安全檢測手段，多以參考加工機械的規(guī)定參數(shù)來判斷，但其中的原料質(zhì)量、包裝過程和食品自身特性等具體問題都不可能通過簡單的參數(shù)進行判斷。隨著機械自動化技術的進步，對食品在包裝過程中所涉及到的各類型的安全問題都會有精確的監(jiān)測手段。如一些食品在整個加工、包裝的過程中，工廠就要對產(chǎn)品所涉及到的一切流程環(huán)節(jié)進行實時的細菌含量檢測；為防止產(chǎn)品泄露或者瓶口殘留導致的產(chǎn)品發(fā)霉現(xiàn)場而研發(fā)的高外蓋液位檢測儀。還有的食品包裝在生產(chǎn)過程中，涉及印刷環(huán)節(jié)，大量的有機溶劑被使用在生產(chǎn)工序中，包括二甲苯、異丙醇、丁酮等。這些有害溶劑多少都會殘留于包裝材料中，這就要求生產(chǎn)企業(yè)要充分應用機械自動化中的安全監(jiān)測技術，嚴格監(jiān)控食品包裝上的溶劑殘留量。

目前，國外的部分大型食品加工廠中均已大范圍應用了集成電子檢測設備，通過這種技術可對食品的質(zhì)量安全進行精準檢測，可預知食品的變質(zhì)時間。該類檢測設備配置掃描、傳感、照相等儀器，檢測人員可通過觀察掃描儀對食品發(fā)出的無線電波反饋，觀察所形成的樂譜波，對照相所得照片分析實現(xiàn)對食品質(zhì)量的檢測。

（二）運動控制系統(tǒng)的在食品包裝中的應用

我國食品包裝機械自動化發(fā)展過程中的關鍵一步就是要升級運動控制系統(tǒng)，使運動控制系統(tǒng)的技術不斷完善、成熟。在食品包裝機械中的運動控制技術主要是對運動位置實現(xiàn)精確控制，在運行速度方面必須嚴格實行同步化，運動控制技術主要應用在食品的灌裝、包裝等環(huán)節(jié)。整個食品包裝作業(yè)一旦開始運行，就必須有一套精確控制生產(chǎn)節(jié)奏的技術，從整體上對生產(chǎn)流程予以控制，通過使用伺服電機技術來對設備運行時的扭矩、運行精度、速度、運行位置等指標進行控制定位。市場中比較先進的如總線式運動控制設備，就是通過高速通訊手段，實現(xiàn)對整條作業(yè)線的實時、精確化控制，實現(xiàn)定位多目標點，設備具有快速轉換控制模式以及信息交互端口多樣化等功能。目前我國在運動控制技術上具有比較成熟的產(chǎn)品，在生產(chǎn)企業(yè)中的應用普及率也逐年提升。 （三）自動識別技術在食品包裝中的應用

在食品的包裝環(huán)節(jié)，需要系統(tǒng)對所涉及的原料和成品的質(zhì)量情況進行識別，自動剔除不合格產(chǎn)品，這就促進了自動識別技術的發(fā)展。自動識別技術通過光電、計算機、智能信息處理等先進技術，逐步形成了一套成熟穩(wěn)定的識別體系，其中包括射頻、拍照等技術。企業(yè)通過對這一技術的應用，提高了生產(chǎn)效率，減少了因人工疲勞造成的操作失誤概率，為單一包裝線進行多類別食品包裝創(chuàng)造了升級條件。降低了生產(chǎn)周期，對食品的信息獲取實現(xiàn)了百分百準確，更保證了所生產(chǎn)食品的質(zhì)量安全。

但是，我們必須深刻認識到，我國在運動控制設備上的傳感器技術相對落后。在相關傳感器的采購環(huán)節(jié)，對進口產(chǎn)品的依賴非常嚴重，國產(chǎn)傳感器缺口巨大，據(jù)統(tǒng)計，進口傳感器的比重占據(jù)全部產(chǎn)品的75%，尖端控制芯片的進口比重超過90%。

結語

在日趨激烈的市場競爭的大環(huán)境下，我國的食品包裝也面臨著非常艱巨的挑戰(zhàn)，在食品包裝領域，目前我國的機械自動化技術應用在多變的市場對抗中還是處于下風地位。因此，我國的食品包裝業(yè)要實現(xiàn)不利地位的扭轉，就必須進行強強合聯(lián)，避免孤軍奮斗，要科學地分析國內(nèi)市場，組建行業(yè)協(xié)會，具有實力的生產(chǎn)企業(yè)要多聚在一起對市場環(huán)境進行探討，首先要在激烈的市場環(huán)境中站穩(wěn)腳跟，再以此為基礎尋求突破。國家要加強對企業(yè)的扶植力度，讓企業(yè)走集團化的發(fā)展之路，讓行業(yè)自主奮斗與國家宏觀支持相互補充，以此為我國機械自動化在未來又好又快發(fā)展奠定堅實基礎。

參考文獻

[1]何孝武，杜健.自動化控制產(chǎn)品在包裝機械行業(yè)的應用現(xiàn)狀及發(fā)展趨向[J].中國包裝工業(yè)，2011(03).

[2]張媛.食品包裝機械和技術的不斷創(chuàng)新[J].中國包裝工業(yè)，2011(08).

[3]吳錦祥，陳明楓.食品包裝機械的自動化技術[J].福建輕紡，2012(11).