智能控制技术在食品机械中的应用——《食品机械与设备》评述

随着科学技术水平不断发展，各国工业生产都逐渐趋向于数字化、智能化，制造业的改革与升级因此备受关注。食品机械行业作为中国制造业的重要分支，其智能化发展趋势也十分明显，各企业通过升级生产设备、优化生产技术等手段推动中国食品制造业向着高端制造的方向转变，从根本上提高了中国食品行业的发展水平。由康旭编写、科学出版社出版的《食品机械与设备》一书，对食品生产行业的常见机械设备进行了介绍，可为中国食品机械行业如何向智能化、数字化方向发展提供依据。

该书共17个章节，第1章绪论简单介绍食品机械设备的分类、材料以及发展现状。第2章介绍物料输送机械，包括固体与液体输送。第3章为物体物料分选机械，对重力分选、磁选、色选、光电分选等设备进行了阐述。第4章介绍切割与粉碎机械。第5章介绍物料混合机械，包括固液混合、气液混合。第6章介绍过滤、浸出以及压榨等食品分离设备。第7章介绍发酵设备。第8章介绍针对饼干、面包等食品的成型机械。第9章介绍熟制设备，如蒸煮、烘焙以及油炸等设备。第10章介绍浓缩设备，主要对真空浓缩与冷冻浓缩的原理进行说明。第11章介绍杀菌设备。第12～14章则介绍干燥、挤压以及冷冻设备。第15章介绍食品包装机械。第16章对果蔬、啤酒以及肉类等多种食品生产线的全套设备进行了说明。第17章则阐述食品机械的电气控制技术原理。

1 食品机械行业走智能化发展道路的必要性

1.1 中国机械制造行业的发展趋势

工业生产是一个国家稳定发展的重要基石，也是人民生活的依靠。近年来，中国很多行业的生产规模在不断扩大，但原有的生产技术却难以满足社会的大规模需求；与此同时，很多发达国家对其制造业进行改革升级，越来越多发展中国家开始参与国际制造业生产任务的竞争，双重挤压下，中国制造业只能通过降低生产成本来保持优势，但长此以往，中国制造业的发展规模必将不断缩减。此外，中国机械行业很多核心设备仍需依靠发达国家，高端机械与设备只能依靠进口，“卡脖子”现象较为严重，以上种种现象皆说明中国制造业仍处于中低端制造环节，这种发展现状严重阻碍了中国制造业的进一步发展。但机械设备的智能化则使得中国制造业由中低端方向向高端方向转变成为可能，人们将各种新兴技术应用于机械设备，推动中国工业生产向着规模化、智能化的方向发展，并利用生产技术的创新与优化来推动制造业进一步转型。可见，智能制造是中国机械制造业的必然发展趋势。

1.2 推动食品机械行业走智能化发展的重要意义

食品制造是事关国民生命与健康的重要产业，中国是一个人口大国，因此对食品有着很大的需求量，为迅速扩张食品行业，满足人们对食物的需求，食品机械设备的发展与创新也备受社会关注。在如今智能制造的趋势下，食品机械行业向着智能化逐步发展，这也成为食品机械行业未来发展的主流方向。食品机械是指将各种原材料进行加工处理使其成型为可出售食品的机械设备。如《食品机械与设备》一书所述，常见的食品机械设备主要包括食品生产与加工机械设备、食品包装机械设备，例如物料输送机、真空浓缩机以及包装设备、蒸煮焙烤设备等都是食品生产行业中的常用机械。对这些机械设备进行研究可以发现，这些机械设备的智能化水平仍处于初级阶段，很多食品生产线的成套设备中缺乏高端装备，这导致中国食品机械行业的装备质量与生产技术仍与世界先进水平有较大差距，而中国机械制造行业与发达国家的差距则使得中国食品机械行业的发展空间不断缩小，如此困境下，中国依靠科技创新对食品机械行业进行改革升级便有着重要意义，其中低端机械设备向高端装备转变后，中国食品生产行业的发展必将更加智能化、规范化，整体食品机械行业的科技水平必将得以提升。

2 智能控制技术在食品机械行业的应用

2.1 食品机械设备中的常见智能控制技术

智能制造在机械制造行业中有着良好的发展前景，这给中国食品机械行业的发展也带来了启迪，企业必须利用先进的智能信息技术来提升其机械科技水平，促进企业转型升级。在食品机械设备优化中，智能控制技术的应用有着很大优势，企业利用智能控制技术对食品机械设备的功能与操作进行控制，能有效提升其加工精确度与生产效率，从而优化食品机械行业的生产能力与技术水平。食品机械中常用的智能控制技术主要有逻辑控制技术、分层递进控制技术以及流程控制技术等，这些技术可解决传统食品机械设备中的复杂系统控制问题，从而使机械设备更加适应生产环境，提高食品生产的效率与质量。

2.2 智能控制技术在食品机械设备中的具体应用

(1) 智能控制技术在食品生产与加工机械设备中的应用。食品生产与加工环节是食品行业中的关键部分，将高新技术应用于此阶段中的机械设备，可显著提高中国食品制造业的发展水平，保障食品生产质量与效率能够满足社会需求。目前，智能控制技术在食品加工与生产机械设备中的应用极为常见，企业利用智能控制技术对食品生产与加工设备进行管控，实现食品生产环节的智能化。事实上，食品生产与加工设备应用的智能控制技术的实质是电子信息技术，机械设备生产厂家利用电子信息技术构建管理控制模型，并将其嵌入相关设备内部，工作人员只需通过简单的功能命令工具即可运行设备，并对设备的运行状态进行智能控制，比如输送物料设备中可应用流程控制技术、逻辑控制技术等，对原材料的进料顺序、进料量以及加工状态等进行监控与检测，让整个物料输送过程更加规范；此外，针对面包、饼干等食品的成型机械设备，以及真空浓缩、干燥、杀菌等机械设备也利用多种智能控制技术，企业利用内嵌微处理器对实际生产状态进行智能调控，实现食品加工与生产的一体化流程。

(2) 智能控制技术在食品包装机械设备中的应用。包装机械是现今机械制造业中的重要发展领域，而食品包装机械约占中国包装机械市场的1/3，面对如此庞大的包装市场，食品机械行业将智能控制技术应用于设备中，以此来提高包装设备的生产效率，从而进一步占据市场。食品包装过程通常包括填充、包裹以及封口等环节，为对各环节完成质量进行监测，包装机械设备上通常会安装很多传感器，对包装材料的尺寸、形状以及食物的填充位置、状态等进行参数设置，但这些传感器并非全部打开。目前，食品包装机械的智能控制途径主要表现为开环控制、闭环控制以及半闭环控制。开环控制是指企业并未打开包装机械上的传感器，此种控制方法适用于要求不高的食品包装，比如简单的灌注包装、封口包装；闭环控制是指包装机械上各种传感器都处于运行状态，能够对食品状态或包装位置等参数进行检测并将其传送至控制器，以便于工作人员进行其他操作的控制方式，这种方式更适用于对包装要求较高的食品机械设备，比如真空包装、压力罐装等机械设备；半闭环控制是指企业对包装机械设备上某个传感器进行实时监测，及时检测某包装环节的质量是否合格。现今，人们利用智能控制技术对食品包装机械设备进行调控，机械设备的包装动作、包装过程都有着严格的程序设计，这使得食品企业的包装生产线无人化成为可能，在智能控制技术的帮助下，食品包装机械设备的自动化、智能化水平大大提升。

(3) 智能控制技术在食品质量检测机械设备中的应用。食品质量检测是现今各国都尤为重视的环节，人们对食品的质量、味道等进行严格检测，以保障食品的安全性与美味性，随着国民生活质量的不断提高，人们对食品检测提出了更严格的要求，这使得食品质量检测机械设备的升级与优化备受关注。企业利用传感器对食品的状态、品质进行检测，并对检测数据进行全面分析来控制食品的质量，将智能控制技术引入其中后，传感器检测的精确度、效率都进一步提升，食品质量检测水平大幅提升，这为国民食品安全提供了坚实的保障。

2.3 智能控制技术应用于食品机械行业的优势

随着智能控制技术的应用，食品机械行业的发展越来越好，食品加工与生产的质量与效率得以提高，包装环节也更加趋向于智能化，中国食品加工与生产体系已形成较为完善的产业链，促进中国食品行业进一步发展。得益于中国食品机械行业技术水平的大幅提升，中国食品机械设备更加复杂多样，食品机械设备的出口与相关外来投资商不断增加，中国的制造水平更加提升。可见，智能控制技术在食品机械行业的应用具有重要意义。