自動化技術在食品包裝機械中的應用

1自動化技術

1.1現場總線技術

運用現場總線技術首先“解放”了大部分的硬件，使得繁瑣的安裝環節得到簡化。在生產應用的實際過程中，便利性與靈活}生更加明顯；可以將現場總線技術與ERP系統集成，這樣管理層就可以通過ERP系統十分便利地調取、分析運行數據，了解生產的實際和即時情況，監測車間的運行情況。現場總線技術在大型食品加工企業應用較為普遍，這為整個生產線的無人化操作以及傳動、檢測等工序的無縫銜接提供了便利。

1.2傳感器技術

在食品加工與食品機械行業中，傳感器的應用場合繁多，在食品飲料存儲罐的監控、灌裝封裝、混合及加工、冷卻及加溫、清潔、包裝等工序都要用到傳感器。

1.3傳動控制技術

傳動產品在食品機械上的使用，主要是為了調整工藝速度和控制電機在生產過程速度的周期性變化。但對于大多數食品機械而言，變頻器并非必選的電氣產品。變頻器在本行業的使用率較低，在大型標準規格的包裝生產線上有較大的發展空間。

1.4運動控制技術

運動控制產品在包裝機上的應用，主要是實現精確的位置控制和嚴格的速度同步，用于裝卸，輸送，打標，碼垛，卸垛等工序。

1.5人機界面技術

食品機械的HMI通常與PLC或者單片機配合使用，用以設定生產工藝參數，監控設備運行狀態，記錄設備生產的數據。少數高端機械使用了觸摸屏。

1.6物流自動化技術

物流自動化的進一步發展就使得整個食品加工與包裝生產線得到完善，一個完整的食品加工鏈就形成了。物流自動化技術最直接的體現就是使得人力得到節省，盡管中國的勞動力較為充足，但物流的發展是大勢所趨。

1.7自動識別技術

自動識別包裝材料的厚度、硬度、反彈力等，通過電腦反饋到機械手調整動作幅度，保證不反彈；同時，保證各種不同的產品裝到同一盒中，其排列是有規律的。由于生產線傳遞的產品是無序的，則需要探頭掃描來確定不同形狀的物料位置，然后反饋給不同機械手，這樣它就會準確無誤地將物品按準確的位置及方向放入托盤中。

1.8安全檢測技術

食品加工與包裝過程中的檢測技術不僅僅局限于生產線上雜質的檢測，隨著食品檢驗受重視程度逐漸加大，自動化技術在檢測技術應用領域將進一步擴大。

2自動化技術應用

2.1開放而靈活的接口設計

一個開放的系統才能連接到各個傳感器、儀器儀表、安全系統，這不僅包括了設備的之間的互聯，也包括了與上位的EIKP/MES，CIMS等系統的互聯能力，包括開放的接口如oPcServer，與數據庫的連接等。

2.2靈活的硬件設計

首先要有完整的產品生產線來滿足各種控制系統的產品，如BR的GMC就包含了針對同步伺服、異步伺服、直流、步進、液壓等的控制，同時也包含了機器人的支持能力。

2.3柔性的生產

由于食品包裝對象的巨大變化能力，對于生產系統的柔提出了巨大的挑戰，一方面，工藝要快速切換，另一方面，無需為一個新的生產設計新的機器，這就體現在生產系統的適應范圍上，而生產系統的柔性不僅體現在生產工廠的組織、流程的優化，在執行面上，由自動化系統提供的則是快速的工藝切換，以及帶來的生產范圍的擴展。

2.4安全技術

隨著終端用戶以及政府對于人身安全的重視，系統的安全性必須得到重視。

3氣動技術應用

現在食品加工的大部分包裝工作，尤其是較復雜的包裝過程基本還是人工操作，從而極可能對被包裝產品造成污染，這種狀況極需得到改變。目前，國家加大力度實施食品質量安全市場準入制度，食品設備也正在逐步納入食品質量安全準入體系中，其中的基礎組成部分之一是氣動技術。氣動技術，具有高速高效、清潔安全、低成本、易維護等優點，在食品包裝及生產過程中也正在發揮越來越重要的作用，飲料和啤酒灌裝機、果凍充填包裝機、灌醬機、肉類包裝機等均有大量使用，可以縮短加工輔助時間，減輕工人勞動強度，充分發揮設備的高效性能。在食品生產中，不同的生產區對衛生有不同要求，將食品加工機械的環境定義為3個工作區，食品區、飛濺區和非食品區；根據不同的區域，所需要使用的氣動技術及產品也不盡相同。在食品區和飛濺區，氣動技術主要用于分配、裝瓶、成形、灌裝、配劑、密封等裝置中，由于氣動元件需要直接或間接與主要生產原料接觸，為了防止產生對最終產品產生污染的可能性，其材質應為無毒、無吸收眭、耐腐蝕的不銹鋼；如果使用鋁合金，則應具有一定抗腐蝕能力、無毒性、無吸收性；元件內部所使用的橡膠制品如密封件等應符合相應的衛生要求，在工作環境中應具有耐熱、耐酸堿、耐油的穩定眭，可接受正常清洗和消毒，不溶解，無毒性、無吸收性，不得有影響產品的氣味；工作空氣過濾裝置應保證不得使5ixm以上的塵埃通過；結構及表面應平滑、耐久、易于清潔并達到良好的洗凈效果。在這兩種環境中應用的典型的氣動產品有不銹鋼氣缸、潔凈型氣缸、易清洗閥島、不銹鋼氣源處理元件等，而其中最具有代表意義的，是潔凈型氣缸。非食品區，在這個區域，氣動技術主要用于封袋、包裝、貼標、檢測、加蓋等裝置中，盡管這個區域的氣動元件不需要接觸生產原料，但通常仍然需要具有標準化、易清洗、智能環保、結構緊湊等特點。

總結

在食品加工技術水平不斷提升的推動下，食品包裝的自動化水平也呈現出高速提升的趨勢。如今，食品機械的研制與開發正在向功能多樣化、控制智能化、高速發展的方向前進，微電子、智能型、工業機器人、圖像傳感技術、電腦等的運用范圍也會變得愈來愈廣，而在食品機械上用到的氣動技術也勢必會朝著網絡化、智能化的方向發展。事實上，大部分氣動系統的故障均源于空氣處理系統，但由于狀態的反饋與監控的缺失使得傳統意義上的氣源處理存有大量不足，比方說調壓閥調壓不正常、過濾器濾芯堵塞等問題，這些問題的出現給整個氣動系統的正常周轉與運作帶來極大的問題。為此，智能化三聯件應運而生，它能及時告知是否更換潤滑油、濾芯、記錄使用時間以及壓力狀態，將維修、維護成本及故障發生幾率降至最低，增強設備與系統的生產能力與正常的運作時間。

（作者單位：艾菲曼普香精香料有限公司）