机械自动化技术在食品包装领域的应用研究

2023-03-07张兵

食品安全导刊 2023年1期

张兵

（赣西科技职业学院，江西新余 338000）

1 机械自动化技术在食品包装领域应用的必要性

1.1 改变传统的包装方式

由于我国人口的增长，对食品的需求也在不断增加。在此背景下，为了适应市场需求，食品包装技术需要得到持续的创新和研发。在食品包装业中，应采用机械自动化技术，且在改变传统的包装方法的基础上，不断添加各种设备，以适应不同的市场需求，从而达到更好的使用效果。机械自动化技术在食品包装行业中的应用使其不断地向智能化发展。但食品包装行业的设备选用的技术不同，内部结构复杂，因此需要进行技术革新，以实现更加精密的加工工艺[1]。

1.2 促进各项环节的优化

随着数字化时代的来临，机械自动化技术的广泛应用和发展将直接影响到各行各业的发展和变化，特别是在新的历史时期，极大地提高了食品的生产效率，也为工业发展提供了强大的技术支持。机械自动化技术是一项集计算机、系统工程、电子、液压、气动和自动控制等多种学科于一体的现代综合技术，其应用不仅可以促进相关行业技术的革新，还可促进自动化技术的发展，从而形成一套符合数字化发展趋势的运行管理系统[2]。随着人们越来越关注食品安全问题，对食品包装设备的优化开发提出了更高的要求。大多数食品的生命周期较短，品种较多，对于储存的温度及包装的要求也较高，故应重视食品的储存环境，并应注意其灵活性、稳定性。将机械化技术与食品包装结合起来，其作用主要有3个方面：①避免因人为因素产生的不利影响，提高整体包装设备的运转速度，确保食品的安全；②自动化包装能够为企业节省人力和时间，且提供更多的资金和资源，在技术创新方面进行了探索与完善；③由于自动化技术的统一性特征，使其更加适合客观重复关键性食品包装步骤，从而保障了食品包装的规范化发展，提高了食品机械的生产效率[3]。

2 当前机械自动化技术在食品包装领域应用中存在的不足

2.1 自动化技术落后和产品类型单一

其他发达国家的食品包装工作已经进入机械自动化阶段，传统的单机生产形式正在被自动化技术代替，许多机器设备也逐渐向自动化、智能化方向发展，采用自动化设备不仅可提高生产效率，而且还可增加工作的可靠性。此外，整套自动包装设备具有很强的灵活性，可满足各种产品的需求，特别是采用计算机技术和模拟技术，可有效地解决机器的安全隐患，且能够保证远程诊断性能起到应有的作用，同时避免了对环境造成过度损伤[4]。

2.2 食品机械自动化包装生产发展进度较慢

我国食品包装领域主要是由中小民营企业组成，如果只依靠几家小公司的力量，根本不可能促进整个行业的发展和创新。此外，包装行业发展的方式比较单一，致使食品机械的自动化包装水平呈下降的趋势，产品设计、性能开发、产品质量等都有很大的缺陷，与国外相比有很大的差距，国内的食品包装企业在国际市场的竞争中也很难取胜[5]。

2.3 科学技术创新性较低，耗能过高

目前，我国部分机械自动化技术的运用仍处于落后状态。由于技术革新不足，不能充分发挥其创造力，且受到国外先进技术、装备的冲击，国内市场难以得到较好的发展。现有的设备研制也存在一定的缺点，由于设备的设计和制造工艺上的不足，很难与国外技术、装备达到同等水平。此外，目前国内在设备包装上的能耗偏高，包装太过简陋，很难适应市场的需要，且设备的使用年限也相对较低，在实际应用中不具备充分的优越性。

3 机械自动化技术在食品包装生产工作中技术应用

3.1 安全检测技术应用范围得到拓展

食品包装的安全性问题是影响整个行业发展的重要因素，近年来，随着包装技术在我国的应用与发展，安全检测技术已经得到进一步的提升。以往的食品安全检查技术都是通过简单的机械、物理指标来反映食品的安全状况，而食品的颜色、原料、加工等方面的工作也应当予以重视。机械自动化技术在包装生产工作中的引入在一定程度上提高了食品检测的标准，如安全检测技术具有较高的精度，能够及时发现食品生产过程中隐藏的病菌。

3.2 应用虚拟化技术

以往在机械加工制造行业中，常常会有一种情况，在设定时，由于精度不够，生产出来的零件无法满足要求，对于原材料也会造成极大程度的浪费。但合理应用虚拟化技术后，就可根据数值做出正确的预测，判断出其是否能满足预期的效果，通过反复的计算和对比，不断地调整和优化，最后完成产品的制作，这样才能做出高精度、高质量的成品。虚拟技术在实际运用时，不仅可节省大量的材料，还可避免生产中的各种问题，同时也可保证生产出来的东西在业内的知名度和实用性都会大大提高，同时也会提高整个机械工业的经济效益。

3.3 传感技术在食品工业中的运用分析

安全检测技术被逐渐引入食品自动化包装工作中，这也对食品包装过程中的温度控制和密封设置提出了更高的要求，而采用传感器技术能很好地解决此问题。传感技术的引入使食品检测技术的功能更加完善，如国外的食品包装厂商都采用了先进的集成电路测试设备，它能够起到检查和分析食品寿命的作用。同时，许多国家也利用无线传感网络建立了食品状况信息采集系统，以确保监测部门了解食品生产状况，从而进一步减少食品安全风险。近几年，随着食品包装行业的不断发展，越来越多的自动化设备被用于食品包装行业，同时传感器技术的逐渐完善，也将在食品包装生产中发挥其更大的优势。

3.4 自动化识别技术的应用

食品自动化包装过程中，还可以通过系统检测原料的厚度、硬度和反弹力等，充分发挥自动识别技术的优势，此类技术需要机械手高精准度的工作，且要实现对机械设备的自动控制。食品包装领域机械自动化的自动识别系统能够保证多样化产品在生产线的包装生产，从而有效地提高包装效率，减少人工作业的错误率。这项技术在我国市场上的引入还应该根据实际的需求情况以及消费形势。从目前的经济形势来看，一些大型的食品包装企业正在采用前沿的新技术，而对于我国来讲，技术的引入应该根据我国科学技术的水准以及创新发展的趋势，通过自主设计，开发出更适合我国情况的机械装置。

3.5 制定对应人机界面，顺应主流构建专业控制系统

在食品包装机械中，人机交互是实现自动控制的重要环节。因此，应加强人机界面的建设，并根据食品包装设备的实际特点和规律，建立一个现代的人机界面，使操作人员可在此平台上向自动控制系统输出信号，并将分析结果反馈到相应的设备上，保证食品包装设备的正常运行。同时，企业也可借助自主调节能力强、震动频率低、速度快的伺服电机，实现对食品包装设备的最佳控制，从而提高设备的操作精度。要有针对性地制定和完善管理制度。鉴于当今社会对食品包装设备的要求，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发展状况和潮流趋势的基础上，积极引入具有灵活、方便、可靠、稳定以及抗干扰性的主流控制系统，根据这些控制系统的实际使用状况，建立和完善相关的管理制度，为食品包装设备的发展提供坚实的技术和后勤管理保障。

3.6 绿色清洁技术的运用

①企业本身应当在提高自动化技术的利用率上，让食品包装设备在运用中尽可能地减少能源消耗。②在生产过程中，尽可能让生产环节保持清洁化以及节能化，使其在实际使用中能够满足各种节能、减排的要求，实现绿色化的目标。③要想最大限度地减少工业对环境的影响，就必须要对自动控制技术进行深入的研究和分析，且要积极地朝着绿色的生产技术发展。当前，国内关于绿色化产品的研究还比较薄弱，这在某种程度上意味着自动化的绿色清洁技术在未来发展中，对于行业而言是一项重大创新。

3.7 提高包装机械柔性与灵活性

科技信息技术已经被广泛运用于机械制造业中，整个生产流程都能达到全流程的自动化，也就是对食品的全过程进行自动操作，全面优化包装环节的设计。灵活的机械自动化技术是对机电技术的综合提高，具有很强的创新能力，也有利于机械化生产的发展。例如，在食品包装过程中，利用自动化技术实现了对工具和零件的自动驱动，从而降低了人力成本。此外，通过采用柔性技术，可对产品进行实时监测，提高产品的生产工艺的灵活性。在机械工业中，柔性自动化技术也具有无可替代性，在面对不同的食品产品包装需求时，也能够及时做出相应调整，从而更好地提高包装机械的适应性，促进产品包装工作更加高质高效地完成。

3.8 运动控制系统的建立

运动控制体系在食品包装机械中具有设定产品位置和管理加工进度的作用，此类技术对位置和进度有较高的标准，需要位置和速度的同步进行，这是对包装机械的优化。食品包装自动化机械装置投入运行后，则需要强化流水线作业的连续性，同时也要对包装机的工作速度、扭矩、精度等有一定的要求。现阶段，对一些先进的总线型运动控制装置的应用能够发挥总线通信形式的作用，确保在设备高速运转时能够做到位置控制方式的调整和信息交互性能的发挥。