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隨著我國商品經濟的繁榮和人民生活水平的提高,食品包裝機械和包裝技術的前景十分樂觀。近年來,國家加大了對食品和藥品質量和安全的監督力度,對食品的生產加工和包裝技術都提出了新的要求。一批食品生產企業先后投入資金進行包裝設備的技術改造和生產技術的創新,在一定程度上提升了我國食品行業的水平和市場競爭力。
盡管我國食品包裝機械和包裝技術的水平有了提高,但是我國的食品包裝機械和包裝技術與發達國家的相比在競爭中還是明顯處于弱勢。我國包裝機械行業30%左右的企業存在低水平的重復建設。這種狀況不但浪費了有限的資金、人力等重要資源,還造成了包裝機械市場的無序混亂,阻礙了行業的健康發展,制約了我國中小食品企業包裝機械的升級換代和包裝技術的創新。
目前,我國的食品包裝機械多以單機為主,科技含量和自動化程度低,在新技術、新工藝、新材料方面應用的少,滿足不了我國當前食品企業發展的要求。一些食品企業為了技術改造,不得不花費大量的資金從國外引進一些技術先進的、生產效率高、包裝精度高的成套食品包裝生產線,導致很大一部分國內的市場份額被國外品牌所占領。
國產食品包裝機械與國際的主要差距
1、生產效率低、能耗高、穩定性和可靠性差,產品造型落后,外觀粗糙,基礎件和配套件壽命低,國產的氣動件和電器元件質量差。
2、控制技術應用得少。比如遠距離遙控技術、步進電機技術、信息處理技術等。專家指出,世界上德國、意大利、美國和日本的包裝機械水平處于領先地位。其中,在美國成型、充填、封口三種機械設備的技術更新很快。如美國液體灌裝設備公司(EJF)生產的液體灌裝機,一臺設備可以實現重力灌裝、壓力灌裝以及正壓移動泵式灌裝。就是說,任何黏度的液體,只要通過微機控制來改變灌裝方式就可以實現。
而德國的包裝機械在計量、制造、技術性能方面均屬世界一流。該國生產的啤酒、飲料灌裝成套設備生產速度快、自動化程度高、可靠性好。主要體現在:工藝流程的自動化、生產效率高,滿足了交貨期短和降低工藝流程成本的要求;設備具有更高的柔性和靈活性。主要體現在生產的靈活性、構造的靈活性和供貨的靈活性,以適應產品更新換代的需要;利用計算機和仿真技術提供成套設備,故障率低,可以進行遠程診斷服務;對環境污染少,主要包括噪音、粉塵和廢棄物的污染。
意大利生產的包裝機械中,40%是食品包裝機械,如糖果包裝機、茶葉包裝機、灌裝機等。產品的特點是外觀考究、性能優良、價格便宜。意大利包裝機械行業的最大優勢就在于可以按照用戶的要求進行設計和生產,并能保證很好地完成設計、生產、試驗,實現監督、檢驗、組裝、調整和用戶需求分析等。
日本的食品包裝機械,雖然以中小單機為主,但設備體積小、精度高、易于安裝、操作方便、自動化程度也較高。
隨著世界科技的發展,發達國家已經把核能技術、微電子技術、激光技術、生物技術和系統工程融入了傳統的機械制造技術中。新的合金材料、高分子材料、復合材料、無機非金屬材料等新材料也得到了推廣應用,食品包裝機械的集成化、智能化、網絡化、柔性化將成為未來發展的主流。
未來的制造業將呈現出以下特點:
■生產規模:小批量→少品種大批量→多品種變批量。
■資源配置:勞動密集型→設備密集型→信息密集型→知識密集型。
■生產方式:手工→機械化→單機自動化→剛性流水自動線→柔性自動線→智能自動線。
■工藝方法:重視加工前后處理、重視工藝裝備,使制造技術成為集工藝方法、工藝裝備、工藝材料為一體的成套技術。
■過程控制:把對物流、檢驗、包裝、儲存過程的控制作為制造技術的組成部分。
■建立產品循環系統:設計→生產預備→加工制造→銷售→→利用,整個過程形成一個良性循環。
面對市場的需求和我國食品包裝機械的差距,如何加大自主創新的步伐,力爭在短時間內開發出一批具有自主知識產權和國際先進水平的產品,是擺在我國食品包裝機械企業面前的緊迫任務。
我國食品包裝機械的創新
1、生產效率化、機電一體化。是實現包裝機械自動化,保證設備的可靠性和穩定性的要害。未來的機械將向四個方向發展,一是功能多元化、彈性化,那些具有多種切換功能的包裝機械才能適應市場的需要;二是結構設計標準化、模塊化,充分利用原有機型進行模組設計,在短時間內轉換機型;三是控制智能化。目前食品包裝機械普遍采用的是PLC動力負載控制器,雖然PLC彈性很大,但是仍然未具有電腦所擁有的強大功能;四是結構高精度化,在結構設計和結構控制等關系設備性能的要害部分都是通過電動機、編碼器、NC數字控制和PLC動力負載控制來實現的,并適度的作產品功能延伸,使食品包裝機械成為一種高技術產品。
2、資源高利用化。主要是提高設備對資源的綜合利用率,做到物盡其用,提高有效成分的提取率,減少食品營養的損失。
3、設備的節能化。在設備上廣泛采用節能技術,努力降低生產成本,提高經濟效益。
4、高技術的實用化。采用微機技術、真空技術、無菌包裝技術、膜分離技術、超高壓殺菌技術等,提高包裝后的食品質量和儲存期。
總之,食品包裝機械應向知識密集化、技術綜合化、產品智能化的方向發展。包裝行業應集中科研力量,把研制我國食品行業急需的成套設備作為攻關的重點,推出新品種,填補空白。
食品包裝機械上的新技術
1、設計標準化和模塊化。國際上發達國家的制造商都十分重視包裝機械部件的通用性。模塊化設計是指為了開發出具有多種功能的不同產品,不必對每種產品施以單獨設計,而是設計出許多模塊,再將這些模塊依據不同的方式組合在一起,以解決產品品種規格在制造周期、成本之間的矛盾。
2、機電一體化。食品包裝機械實現機電一體化是當代科學迅速發展形勢下出現的技術創新和必然趨勢。將機電一體化技術引入食品包裝機械,可以開發出智能化包裝技術,使得食品包裝能夠按照工藝要求實現全自動生產。
同時生產過程的監測和控制、故障的診斷和排除,都能自動完成。從而達到高速、優質、低消耗和安全生產。
機電一體化技術應用在水產品的精確計量、高速充填和包裝自動控制方面可以使包裝機械的結構得到簡化,性能更加優化,產品質量得到提高。又如常用的塑料袋封口機,其封口質量與包裝材料的材質、封口溫度、封口速度都有直接關系。這些因素假如發生變化,生產過程控制就將比較困難。而假如采用微機控制,將各種包裝材料、封口溫度和封口速度的最佳匹配參數輸入到微機儲存器,在配備上必要的傳感器,組成自動跟蹤系統,就可達到不論工藝參數發生如何變化,都可以保證封口質量的效果。
3、伺服電機的應用。在食品包裝機械上許多企業都采用步進電機來代替普通電機,這對于提高設備的性能起到了重要作用。步進電機是一種離散運動的裝置,它和現代的數字控制技術有本質的聯系,在數字控制中應用很廣。但是,步進電機存在著控制精度不高、啟動時間長(步進電機的啟動時間200~400毫秒,伺服電機的啟動時間只有幾毫秒)、過載能力差等弱點。用伺服電機代替步進電機可以提高食品包裝機械的控制精度。
食品包裝新技術
近年來許多包裝技術在食品包裝中得到了應用,如泡罩及貼體包裝技術、收縮與拉伸包裝技術、真空和充氣包裝技術、防霉防腐包裝技術、無菌包裝技術等。在國際上還有一些新的包裝技術將在未來得到普及和推廣:
1、微波連續滅菌技術。微波連續滅菌技術是采用2500MHZ高頻對食品進行加熱的滅菌方法。
微波在生物體內產生的極性分子在微波磁場中產生強烈的旋轉效應,致使營養細胞失去活性或破環微生物的酶系統,造成微生物死亡。微波連續滅菌技術在固體食品滅菌保鮮方面有廣泛的應用前景。
2、超高壓滅菌技術。又稱為高靜水壓技術。這種技術是利用以液體為傳壓介質,使食品處于高壓狀態,導致微生物蛋白質變性,酶失去活性,最終使細菌死亡。美國佐治亞大學用該方法對橙汁進行滅菌,在4℃的條件下儲存90天沒有發現任何劣變現象。這種滅菌方法可以保持食品的色、香、味不變,蛋白質和維生素都不會減少。
3、靜電殺菌技術。食品不是直接放在電場之中,而是利用電場放電形成的粒子空氣和臭氧對食品進行處理。臭氧的滅菌機理是03/H2O形成的強氧化電極電位對微生物的細胞膜、細胞壁中的磷脂、蛋白質有破環作用。當03進入細胞后會破環酶和遺傳物質,從而達到殺滅微生物的作用。將臭氧與水混合形成臭氧水,可替代雙氧水,處理無菌包裝容器。
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