關于食品包裝設備自動化技術分析

◎ 趙 萍

（山東省泰安技師學院，山東 泰安 271000）

食品行業(yè)是任何時代、市場中的常青樹，我國龐大的人口基數(shù)，奠定了食品行業(yè)龐大的市場基礎。而在相關技術不斷發(fā)展的過程中，食品行業(yè)的加工、生產(chǎn)運營朝著智能、節(jié)能、高效的方向發(fā)展。相較于傳統(tǒng)的食品設備發(fā)展，現(xiàn)代食品設備的性能得到提升，并實現(xiàn)了無人、標準、規(guī)范化的生產(chǎn)應用。而食品包裝設備中的自動化技術應用，在進一步提升生產(chǎn)效率的同時，可以結合食品加工的質(zhì)量控制、安全控制，實現(xiàn)多元化的生產(chǎn)控制，從而進一步改善食品的生產(chǎn)過程，達到資源合理分配的同時，確保食品加工的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

1 食品包裝設備自動化技術的發(fā)展現(xiàn)狀

相對于其他行業(yè)的包裝設備，食品自動化包裝設備有更加嚴格的技術要求。在自動化生產(chǎn)線的建立過程中，食品自動化包裝設備作為產(chǎn)品出場的最后一個環(huán)節(jié)，需要展開對食品品質(zhì)、生產(chǎn)效率、產(chǎn)品標準化的診斷和控制，從而實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的食品加工要求。我國食品包裝設備的發(fā)展起步相對較晚，但產(chǎn)品包裝在加工領域的應用較廣，具有廣闊的市場，因此自動化技術的發(fā)展速度較快。

2 食品包裝設備自動化技術的應用價值

2.1 食品品質(zhì)的管理控制

不同品類的食品在加工、生產(chǎn)時，對環(huán)境有非常嚴苛的要求，如對溫度、濕度、酸堿度等參數(shù)的要求。面粉制品容易發(fā)生霉變，在包裝前應當全面檢測食品中微生物情況，控制包裝時食品的溫度，一般在溫度較低的環(huán)境下進行密封包裝，才能避免食品過早出現(xiàn)霉變情況。自動化技術通過傳感設備能夠?qū)Πb環(huán)境、食品溫度、微生物菌落等情況進行全自動、有效判斷，以確保包裝、加工環(huán)境的有效性，從而保證食品品質(zhì)不會受到影響。根據(jù)不同的食品品質(zhì)要求，在自動化食品包裝設備運行的過程中，可以針對性地選擇傳感器，對食品進行全自動品質(zhì)檢查，及時剔除不合格的產(chǎn)品，從而確保產(chǎn)品品質(zhì)的統(tǒng)一性，為消費者提供更穩(wěn)定的食品口感、味覺服務，為企業(yè)的品牌管理提供可靠助力。

2.2 減少原材料的浪費

在我國提倡食品安全的同時，節(jié)約糧食、減少浪費是食品行業(yè)得以可持續(xù)發(fā)展的重要基礎。自動化食品包裝設備，可以通過標準化生產(chǎn)，進一步提升生產(chǎn)、加工過程的標準化。通過對數(shù)量、重量、品質(zhì)等參數(shù)的合理設計，提升包裝設備的精準性，從而有效減少加工、包裝過程中出現(xiàn)的材料浪費情況。同時，現(xiàn)代食品包裝的設計較為復雜，如包裝規(guī)格、包裝材料等各有差異，自動化技術的應用，可以提升包裝傳遞過程中的有序性，并反饋給不同的包裝機械手，使其能夠按照準確的位置進入到包裝中，從而避免包裝失誤造成的浪費。

2.3 滿足市場對生產(chǎn)效率、包裝參數(shù)的調(diào)整需求

自動化技術的應用，可以顯著提升食品包裝設備的工作效率，在無人監(jiān)管的環(huán)境下，保證生產(chǎn)過程的連續(xù)性，從而提升生產(chǎn)效率。同時，在展開包裝參數(shù)調(diào)整的過程中，可以根據(jù)實際需求設置相關參數(shù)，甚至通過遠程的方式，在控制端口輸入相關信息，對于提升食品包裝的可靠性有重要影響。

2.4 適應食品行業(yè)工業(yè)化、規(guī)?；纳a(chǎn)要求

食品行業(yè)在工業(yè)化、規(guī)?；纳a(chǎn)過程中，自動化無人值守的技術可以有效提高生產(chǎn)過程的連續(xù)性與可靠性，在提升生產(chǎn)能力的同時，可以進一步降低食品加工、包裝過程中的成本支出。特別是在規(guī)?；a(chǎn)的過程中，自動化技術的有效利用，可以進一步保證使用相同的質(zhì)量標準進行相同產(chǎn)品的生產(chǎn)與加工，以保證每批次食品的質(zhì)量安全。此外，自動化技術在面向市場時，能夠為食品企業(yè)建立品牌效應，并提供可靠的支持。例如，可口可樂公司采用的自動化可樂生產(chǎn)線，確保了可口可樂公司飲料產(chǎn)品品質(zhì)的統(tǒng)一性，在長期保持良好品質(zhì)的情況下，為企業(yè)的品牌形象提供了良好的保障。

3 食品包裝設備自動化技術的應用

3.1 傳感技術對生產(chǎn)過程的自動監(jiān)控

傳感器技術在食品加工行業(yè)中十分常見，根據(jù)不同的監(jiān)控需求，利用對應類型的傳感器可以有效提升生產(chǎn)數(shù)據(jù)的收集效率，并在自動化控制系統(tǒng)的支持下，對生產(chǎn)過程進行管理。例如，對儲存罐的監(jiān)控，可以利用傳感器對溫度、壓力、容量等參數(shù)進行監(jiān)控，以保證包裝過程的安全可靠。同時，隨著現(xiàn)代傳感技術的快速發(fā)展，傳感設備的小型化、集成化現(xiàn)象變得更加明顯，包裝設備可以在生產(chǎn)過程中，在獲得食物加工數(shù)據(jù)和產(chǎn)品線具體流程、變化的同時，隨時掌握食品的資訊和狀態(tài)，并與食品加工資料庫中的信息數(shù)據(jù)進行對比，保持自動化生產(chǎn)過程的最佳狀態(tài)。

3.2 運動控制系統(tǒng)對生產(chǎn)過程的精準控制

工業(yè)化的食品加工過程，是一個具有連續(xù)性的生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)，因此對食品、物料的使用、加工狀態(tài)，以及管理控制的精度等方面均有較高的要求。運動控制系統(tǒng)可以利用視頻、傳感器等方式，追蹤同一食品、物料在投放后的運動情況，實現(xiàn)高精度全程跟蹤的同時，讓技術人員能夠根據(jù)食物的具體變化或者通過自動化控制系統(tǒng)的預設條件進行控制和分類，在確保食品生產(chǎn)、加工質(zhì)量的同時，可以通過對生產(chǎn)過程的精準控制，進一步提升食品的質(zhì)量和加工效率。而在食品包裝和填充階段，對運動軌跡的精準控制，可以保證產(chǎn)品移動和包裝生產(chǎn)的同步，使食品的包裝、填充平穩(wěn)展開，能夠精準保證每一包食品分量，并對產(chǎn)品類型進行分類。例如，在包裝過程中，對于碎裂較為嚴重、品質(zhì)較差的產(chǎn)品，需要將其與品質(zhì)優(yōu)秀的食物進行區(qū)分。利用運動控制系統(tǒng)，可以自動區(qū)分不符合包裝、出廠要求的食物，并確保包裝、填充后的產(chǎn)品質(zhì)量。在此基礎上，利用高速通信模塊以及自動化生產(chǎn)線的實時控制，可以快速切換食品加工、生產(chǎn)模式，并對不同的食品運動、加工信息進行交叉處理和定位，確保食品包裝過程能夠在裝卸、運輸、碼垛以及標記等過程中保持良好的定位和速度同步，從而確保包裝過程的精準性與可靠性。

3.3 對食物狀態(tài)、品質(zhì)的自動化識別

在食品包裝設備自動化執(zhí)行生產(chǎn)任務時，通常是以預先設定的程序展開自動作業(yè)，實現(xiàn)簡單的打包包裝等工序。自動化識別技術的應用，可以對食品的原材料、品質(zhì)、加工情況進行智能化識別，從而在生產(chǎn)過程中自動排除不合格的產(chǎn)品，為食品加工的質(zhì)量提供保障。在實際應用過程中，通常會采用光電技術、紅外傳感技術以及智能信息處理技術建立一個自動化的識別系統(tǒng)，通過視頻、攝影等方式采集食品相關的圖像，并在自動化識別系統(tǒng)的支持下，減少人工質(zhì)檢所導致的操作誤差。自動化識別技術的生產(chǎn)效率遠比傳統(tǒng)人工質(zhì)檢要高，該技術在借助智能系統(tǒng)進行識別的過程中，可以將相關的數(shù)據(jù)發(fā)送給生產(chǎn)設備管理人員，管理人員則可以根據(jù)計算機提供的操作建議，對設備的運行過程進行高精度調(diào)整，從而減少同一批次產(chǎn)品在生產(chǎn)加工時的返工現(xiàn)象。

3.4 自動化氣動包裝

自動化氣動包裝在食品包裝設備中比較常見，特別是飲料、啤酒、果凍等食品的加工過程中，自動化驅(qū)動包裝技術的應用，可以減少在包裝過程中造成的污染。利用氣動技術，可以更加安全、清潔、高效地完成食品包裝。自動化驅(qū)動包裝應用環(huán)境被分為食品、飛濺和非食品區(qū)3 個部分。在食品區(qū)和飛濺區(qū)，自動化氣動技術被應用在食品的分配、裝瓶、成型以及灌裝等作業(yè)過程，采用無毒、耐腐蝕的不銹鋼材料作為氣動設備的材質(zhì)，可以有效減少氣動元件在接觸食品材料時所產(chǎn)生的污染現(xiàn)象。該技術在應用的過程中具有較高的耐久性、易清潔性、低成本和高效生產(chǎn)的特點，在食品加工包裝的過程中具有較高的應用價值。而在非食品區(qū)，氣動技術主要被用于封袋、包裝、貼簽和加蓋等環(huán)節(jié)。該階段氣動設備并不會與食品進行直接接觸，但為了進一步保障加工生產(chǎn)過程的標準化、安全性，需要氣動設備具有易清洗、智能環(huán)保等特點，從而提升其可利用價值。

3.5 模塊化的功能接口

為了滿足不同類型食品包裝的需求，現(xiàn)階段食品包裝設備在應用過程中，利用總線技術、模塊化技術，將不少硬件進行模塊化，食品加工企業(yè)可以根據(jù)自身的需求采購具有相應模塊的包裝設備，從而提升食品包裝設備的靈活性，使其可以應對大部分的食品包裝使用需求。在建立大型食品自動化生產(chǎn)線的過程中，模塊化的機械設備，可以根據(jù)企業(yè)的實際要求安裝傳感器、儀器儀表以及生產(chǎn)系統(tǒng)、安全系統(tǒng)。此外，可通過集成化的系統(tǒng)控制對自動化包裝設備的生產(chǎn)過程進行控制。例如，在產(chǎn)品生產(chǎn)線的自動化控制過程中，基于現(xiàn)場總線技術和EPR 系統(tǒng)的有效結合，可以對食品包裝設備的生產(chǎn)過程進行同步伺服或者異步伺服的有效控制，而不同模塊的控制需求均可以通過EPR 系統(tǒng)進行統(tǒng)一設置，從而保證生產(chǎn)過程的連續(xù)性，并使食品包裝設備具有可擴展性。例如，可以根據(jù)食品加工的需求，在食品包裝設備中增加智能機器人，并根據(jù)實際的生產(chǎn)需求進行有效控制。

4 結語

隨著科學技術的不斷發(fā)展，現(xiàn)代食品加工行業(yè)正朝著規(guī)模化、自動化的方向高速發(fā)展。食品機械的研制過程中，食品包裝設備的功能也不僅限于簡單的包裝功能，在傳感技術、智能技術、工業(yè)機器人等技術的支持下，其功能變得更加多元化。食品加工設備的智能化、網(wǎng)絡化運行使食品包裝設備的遠程管理得到有效支持，進一步提升了生產(chǎn)、加工過程的可靠性，為提升食品企業(yè)的生產(chǎn)能力、確保食品安全提供了客觀的技術基礎。