機械自動化技術(shù)在食品包裝領(lǐng)域的應(yīng)用研究

張 兵

（贛西科技職業(yè)學(xué)院，江西新余 338000）

1 機械自動化技術(shù)在食品包裝領(lǐng)域應(yīng)用的必要性

1.1 改變傳統(tǒng)的包裝方式

由于我國人口的增長，對食品的需求也在不斷增加。在此背景下，為了適應(yīng)市場需求，食品包裝技術(shù)需要得到持續(xù)的創(chuàng)新和研發(fā)。在食品包裝業(yè)中，應(yīng)采用機械自動化技術(shù)，且在改變傳統(tǒng)的包裝方法的基礎(chǔ)上，不斷添加各種設(shè)備，以適應(yīng)不同的市場需求，從而達(dá)到更好的使用效果。機械自動化技術(shù)在食品包裝行業(yè)中的應(yīng)用使其不斷地向智能化發(fā)展。但食品包裝行業(yè)的設(shè)備選用的技術(shù)不同，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此需要進(jìn)行技術(shù)革新，以實現(xiàn)更加精密的加工工藝[1]。

1.2 促進(jìn)各項環(huán)節(jié)的優(yōu)化

隨著數(shù)字化時代的來臨，機械自動化技術(shù)的廣泛應(yīng)用和發(fā)展將直接影響到各行各業(yè)的發(fā)展和變化，特別是在新的歷史時期，極大地提高了食品的生產(chǎn)效率，也為工業(yè)發(fā)展提供了強大的技術(shù)支持。機械自動化技術(shù)是一項集計算機、系統(tǒng)工程、電子、液壓、氣動和自動控制等多種學(xué)科于一體的現(xiàn)代綜合技術(shù)，其應(yīng)用不僅可以促進(jìn)相關(guān)行業(yè)技術(shù)的革新，還可促進(jìn)自動化技術(shù)的發(fā)展，從而形成一套符合數(shù)字化發(fā)展趨勢的運行管理系統(tǒng)[2]。隨著人們越來越關(guān)注食品安全問題，對食品包裝設(shè)備的優(yōu)化開發(fā)提出了更高的要求。大多數(shù)食品的生命周期較短，品種較多，對于儲存的溫度及包裝的要求也較高，故應(yīng)重視食品的儲存環(huán)境，并應(yīng)注意其靈活性、穩(wěn)定性。將機械化技術(shù)與食品包裝結(jié)合起來，其作用主要有3個方面：①避免因人為因素產(chǎn)生的不利影響，提高整體包裝設(shè)備的運轉(zhuǎn)速度，確保食品的安全；②自動化包裝能夠為企業(yè)節(jié)省人力和時間，且提供更多的資金和資源，在技術(shù)創(chuàng)新方面進(jìn)行了探索與完善；③由于自動化技術(shù)的統(tǒng)一性特征，使其更加適合客觀重復(fù)關(guān)鍵性食品包裝步驟，從而保障了食品包裝的規(guī)范化發(fā)展，提高了食品機械的生產(chǎn)效率[3]。

2 當(dāng)前機械自動化技術(shù)在食品包裝領(lǐng)域應(yīng)用中存在的不足

2.1 自動化技術(shù)落后和產(chǎn)品類型單一

其他發(fā)達(dá)國家的食品包裝工作已經(jīng)進(jìn)入機械自動化階段，傳統(tǒng)的單機生產(chǎn)形式正在被自動化技術(shù)代替，許多機器設(shè)備也逐漸向自動化、智能化方向發(fā)展，采用自動化設(shè)備不僅可提高生產(chǎn)效率，而且還可增加工作的可靠性。此外，整套自動包裝設(shè)備具有很強的靈活性，可滿足各種產(chǎn)品的需求，特別是采用計算機技術(shù)和模擬技術(shù)，可有效地解決機器的安全隱患，且能夠保證遠(yuǎn)程診斷性能起到應(yīng)有的作用，同時避免了對環(huán)境造成過度損傷[4]。

2.2 食品機械自動化包裝生產(chǎn)發(fā)展進(jìn)度較慢

我國食品包裝領(lǐng)域主要是由中小民營企業(yè)組成，如果只依靠幾家小公司的力量，根本不可能促進(jìn)整個行業(yè)的發(fā)展和創(chuàng)新。此外，包裝行業(yè)發(fā)展的方式比較單一，致使食品機械的自動化包裝水平呈下降的趨勢，產(chǎn)品設(shè)計、性能開發(fā)、產(chǎn)品質(zhì)量等都有很大的缺陷，與國外相比有很大的差距，國內(nèi)的食品包裝企業(yè)在國際市場的競爭中也很難取勝[5]。

2.3 科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新性較低，耗能過高

目前，我國部分機械自動化技術(shù)的運用仍處于落后狀態(tài)。由于技術(shù)革新不足，不能充分發(fā)揮其創(chuàng)造力，且受到國外先進(jìn)技術(shù)、裝備的沖擊，國內(nèi)市場難以得到較好的發(fā)展?，F(xiàn)有的設(shè)備研制也存在一定的缺點，由于設(shè)備的設(shè)計和制造工藝上的不足，很難與國外技術(shù)、裝備達(dá)到同等水平。此外，目前國內(nèi)在設(shè)備包裝上的能耗偏高，包裝太過簡陋，很難適應(yīng)市場的需要，且設(shè)備的使用年限也相對較低，在實際應(yīng)用中不具備充分的優(yōu)越性。

3 機械自動化技術(shù)在食品包裝生產(chǎn)工作中技術(shù)應(yīng)用

3.1 安全檢測技術(shù)應(yīng)用范圍得到拓展

食品包裝的安全性問題是影響整個行業(yè)發(fā)展的重要因素，近年來，隨著包裝技術(shù)在我國的應(yīng)用與發(fā)展，安全檢測技術(shù)已經(jīng)得到進(jìn)一步的提升。以往的食品安全檢查技術(shù)都是通過簡單的機械、物理指標(biāo)來反映食品的安全狀況，而食品的顏色、原料、加工等方面的工作也應(yīng)當(dāng)予以重視。機械自動化技術(shù)在包裝生產(chǎn)工作中的引入在一定程度上提高了食品檢測的標(biāo)準(zhǔn)，如安全檢測技術(shù)具有較高的精度，能夠及時發(fā)現(xiàn)食品生產(chǎn)過程中隱藏的病菌。

3.2 應(yīng)用虛擬化技術(shù)

以往在機械加工制造行業(yè)中，常常會有一種情況，在設(shè)定時，由于精度不夠，生產(chǎn)出來的零件無法滿足要求，對于原材料也會造成極大程度的浪費。但合理應(yīng)用虛擬化技術(shù)后，就可根據(jù)數(shù)值做出正確的預(yù)測，判斷出其是否能滿足預(yù)期的效果，通過反復(fù)的計算和對比，不斷地調(diào)整和優(yōu)化，最后完成產(chǎn)品的制作，這樣才能做出高精度、高質(zhì)量的成品。虛擬技術(shù)在實際運用時，不僅可節(jié)省大量的材料，還可避免生產(chǎn)中的各種問題，同時也可保證生產(chǎn)出來的東西在業(yè)內(nèi)的知名度和實用性都會大大提高，同時也會提高整個機械工業(yè)的經(jīng)濟效益。

3.3 傳感技術(shù)在食品工業(yè)中的運用分析

安全檢測技術(shù)被逐漸引入食品自動化包裝工作中，這也對食品包裝過程中的溫度控制和密封設(shè)置提出了更高的要求，而采用傳感器技術(shù)能很好地解決此問題。傳感技術(shù)的引入使食品檢測技術(shù)的功能更加完善，如國外的食品包裝廠商都采用了先進(jìn)的集成電路測試設(shè)備，它能夠起到檢查和分析食品壽命的作用。同時，許多國家也利用無線傳感網(wǎng)絡(luò)建立了食品狀況信息采集系統(tǒng)，以確保監(jiān)測部門了解食品生產(chǎn)狀況，從而進(jìn)一步減少食品安全風(fēng)險。近幾年，隨著食品包裝行業(yè)的不斷發(fā)展，越來越多的自動化設(shè)備被用于食品包裝行業(yè)，同時傳感器技術(shù)的逐漸完善，也將在食品包裝生產(chǎn)中發(fā)揮其更大的優(yōu)勢。

3.4 自動化識別技術(shù)的應(yīng)用

食品自動化包裝過程中，還可以通過系統(tǒng)檢測原料的厚度、硬度和反彈力等，充分發(fā)揮自動識別技術(shù)的優(yōu)勢，此類技術(shù)需要機械手高精準(zhǔn)度的工作，且要實現(xiàn)對機械設(shè)備的自動控制。食品包裝領(lǐng)域機械自動化的自動識別系統(tǒng)能夠保證多樣化產(chǎn)品在生產(chǎn)線的包裝生產(chǎn)，從而有效地提高包裝效率，減少人工作業(yè)的錯誤率。這項技術(shù)在我國市場上的引入還應(yīng)該根據(jù)實際的需求情況以及消費形勢。從目前的經(jīng)濟形勢來看，一些大型的食品包裝企業(yè)正在采用前沿的新技術(shù)，而對于我國來講，技術(shù)的引入應(yīng)該根據(jù)我國科學(xué)技術(shù)的水準(zhǔn)以及創(chuàng)新發(fā)展的趨勢，通過自主設(shè)計，開發(fā)出更適合我國情況的機械裝置。

3.5 制定對應(yīng)人機界面，順應(yīng)主流構(gòu)建專業(yè)控制系統(tǒng)

在食品包裝機械中，人機交互是實現(xiàn)自動控制的重要環(huán)節(jié)。因此，應(yīng)加強人機界面的建設(shè)，并根據(jù)食品包裝設(shè)備的實際特點和規(guī)律，建立一個現(xiàn)代的人機界面，使操作人員可在此平臺上向自動控制系統(tǒng)輸出信號，并將分析結(jié)果反饋到相應(yīng)的設(shè)備上，保證食品包裝設(shè)備的正常運行。同時，企業(yè)也可借助自主調(diào)節(jié)能力強、震動頻率低、速度快的伺服電機，實現(xiàn)對食品包裝設(shè)備的最佳控制，從而提高設(shè)備的操作精度。要有針對性地制定和完善管理制度。鑒于當(dāng)今社會對食品包裝設(shè)備的要求，要求其具有高速度、高精度和高同步性，因此在充分理解目前的發(fā)展?fàn)顩r和潮流趨勢的基礎(chǔ)上，積極引入具有靈活、方便、可靠、穩(wěn)定以及抗干擾性的主流控制系統(tǒng)，根據(jù)這些控制系統(tǒng)的實際使用狀況，建立和完善相關(guān)的管理制度，為食品包裝設(shè)備的發(fā)展提供堅實的技術(shù)和后勤管理保障。

3.6 綠色清潔技術(shù)的運用

①企業(yè)本身應(yīng)當(dāng)在提高自動化技術(shù)的利用率上，讓食品包裝設(shè)備在運用中盡可能地減少能源消耗。②在生產(chǎn)過程中，盡可能讓生產(chǎn)環(huán)節(jié)保持清潔化以及節(jié)能化，使其在實際使用中能夠滿足各種節(jié)能、減排的要求，實現(xiàn)綠色化的目標(biāo)。③要想最大限度地減少工業(yè)對環(huán)境的影響，就必須要對自動控制技術(shù)進(jìn)行深入的研究和分析，且要積極地朝著綠色的生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展。當(dāng)前，國內(nèi)關(guān)于綠色化產(chǎn)品的研究還比較薄弱，這在某種程度上意味著自動化的綠色清潔技術(shù)在未來發(fā)展中，對于行業(yè)而言是一項重大創(chuàng)新。

3.7 提高包裝機械柔性與靈活性

科技信息技術(shù)已經(jīng)被廣泛運用于機械制造業(yè)中，整個生產(chǎn)流程都能達(dá)到全流程的自動化，也就是對食品的全過程進(jìn)行自動操作，全面優(yōu)化包裝環(huán)節(jié)的設(shè)計。靈活的機械自動化技術(shù)是對機電技術(shù)的綜合提高，具有很強的創(chuàng)新能力，也有利于機械化生產(chǎn)的發(fā)展。例如，在食品包裝過程中，利用自動化技術(shù)實現(xiàn)了對工具和零件的自動驅(qū)動，從而降低了人力成本。此外，通過采用柔性技術(shù)，可對產(chǎn)品進(jìn)行實時監(jiān)測，提高產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝的靈活性。在機械工業(yè)中，柔性自動化技術(shù)也具有無可替代性，在面對不同的食品產(chǎn)品包裝需求時，也能夠及時做出相應(yīng)調(diào)整，從而更好地提高包裝機械的適應(yīng)性，促進(jìn)產(chǎn)品包裝工作更加高質(zhì)高效地完成。

3.8 運動控制系統(tǒng)的建立

運動控制體系在食品包裝機械中具有設(shè)定產(chǎn)品位置和管理加工進(jìn)度的作用，此類技術(shù)對位置和進(jìn)度有較高的標(biāo)準(zhǔn)，需要位置和速度的同步進(jìn)行，這是對包裝機械的優(yōu)化。食品包裝自動化機械裝置投入運行后，則需要強化流水線作業(yè)的連續(xù)性，同時也要對包裝機的工作速度、扭矩、精度等有一定的要求?，F(xiàn)階段，對一些先進(jìn)的總線型運動控制裝置的應(yīng)用能夠發(fā)揮總線通信形式的作用，確保在設(shè)備高速運轉(zhuǎn)時能夠做到位置控制方式的調(diào)整和信息交互性能的發(fā)揮。

4 結(jié)語

機械自動化技術(shù)是提高工業(yè)生產(chǎn)效率的重要手段，在某些行業(yè)中引進(jìn)這種技術(shù)，可解決目前的問題。食品包裝是人們關(guān)注的一項安全問題，因此在食品包裝企業(yè)發(fā)展過程中，必須加大機械自動化技術(shù)的應(yīng)用，以提升產(chǎn)品的品質(zhì)與效益，達(dá)到改善食品包裝的目的。