食品飲料包裝自動(dòng)化現(xiàn)狀及趨勢(shì)分析
“十五”前三年,我國(guó)食品工業(yè)發(fā)展迅速,其發(fā)展速度達(dá)到18-21%,2003年乳品工業(yè)、果汁及飲料工業(yè)更是達(dá)到30%的增速。
2003年食品工業(yè)限上企業(yè)(500萬(wàn)元以上)銷售額達(dá)12330億元,限下企業(yè)尚有1萬(wàn)余億元銷售額。而食品和包裝機(jī)械銷售額僅460億元,遠(yuǎn)不能滿足國(guó)內(nèi)需求,共進(jìn)口22.94億美元,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)總需求為650億元。
近幾年進(jìn)口的設(shè)備都是國(guó)內(nèi)不能制造或者制造水平相差甚遠(yuǎn)的,進(jìn)口真正代表著我們的差距所在。
食品安全問(wèn)題已為舉國(guó)關(guān)注,如果放任不管,將會(huì)影響人們的身體健康、降低人們的生活水平,會(huì)對(duì)社會(huì)的穩(wěn)定、對(duì)食品工業(yè)乃至對(duì)整個(gè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)嚴(yán)重的負(fù)面影響。因此,“十一五”期間應(yīng)提高食品安全領(lǐng)域的科技和裝備水平,研制快速、準(zhǔn)確鑒定食品中危害因子的技術(shù)和裝備,進(jìn)一步研發(fā)病原微生物的抗性,病原的控制等預(yù)防技術(shù)及儲(chǔ)藏技術(shù)和裝備。
由于食品和包裝機(jī)械形成行業(yè)僅20年,相對(duì)于食品工業(yè),它是一個(gè)新行業(yè)。這20年又是世界技術(shù)發(fā)展最快的時(shí)期,新技術(shù)不斷在該行業(yè)上應(yīng)用,而國(guó)內(nèi)該行業(yè)的基礎(chǔ)薄弱,技術(shù)及科研力量不足,其發(fā)展相對(duì)滯后,在某種程度上拖了食品和包裝工業(yè)的后腿??傮w發(fā)展雖然較快,但食品及包裝工業(yè)發(fā)展更快,如2003年,食品工業(yè)增速為21%,而食品和包裝機(jī)械工業(yè)增速僅16.75%,差距又拉大了。如按年遞增16%計(jì),預(yù)測(cè)2005年末,食品和包裝機(jī)械工業(yè)總產(chǎn)值約為620億元,而國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求會(huì)達(dá)到850億元,而到2010年,國(guó)內(nèi)行業(yè)總產(chǎn)值可達(dá)到1300億元(現(xiàn)價(jià)),而市場(chǎng)需求可能達(dá)到2000億元。這個(gè)市場(chǎng)的空穴將會(huì)有國(guó)外設(shè)備來(lái)填補(bǔ)?!笆晃濉钡哪繕?biāo)是要縮小這個(gè)空穴,為食品工業(yè)趕上世界先進(jìn)水平,為使包裝大國(guó)向包裝強(qiáng)國(guó)邁進(jìn),提供先進(jìn)的技術(shù)裝備,讓進(jìn)口設(shè)備在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上只起到拾遺補(bǔ)缺的作用。這就要求國(guó)內(nèi)食品和包裝機(jī)械的發(fā)展速度超過(guò)18%/年,新產(chǎn)品產(chǎn)值率達(dá)到25%(2003年為12.97%)。
國(guó)際上包裝和食品機(jī)械的發(fā)展是以大型客戶的要求為目標(biāo),以此帶動(dòng)相關(guān)機(jī)械的發(fā)展。大型客戶的要求主要體現(xiàn)在以下方面。
一是對(duì)生產(chǎn)效率要求越高越好,這樣可以降低單件產(chǎn)品的成本,滿足交貨期和降低工藝流通成本,同時(shí),高速包裝機(jī)要求與前道工序要有相關(guān)銜接,不需搬運(yùn)環(huán)節(jié),包括控制銜接,整個(gè)生產(chǎn)線按生產(chǎn)及包裝工序排列要做到倒序啟動(dòng),順序停機(jī)。如冷灌裝生產(chǎn)線從塑料原料自動(dòng)上線到飲料灌裝、大包裝碼垛全部自動(dòng)在封閉車間內(nèi)進(jìn)行。
二是為適應(yīng)產(chǎn)品的更新變化,包裝機(jī)械要具有高的柔性和靈活性,生產(chǎn)線允許在一定的尺寸范圍內(nèi)被包裝物大小可以變化。因?yàn)楫a(chǎn)品的生命周期遠(yuǎn)短于設(shè)備使用壽命,變更產(chǎn)品及包裝不至于更換昂貴的包裝生產(chǎn)線。
三是將設(shè)備的常見(jiàn)故障及解決方案預(yù)先輸入電腦,當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)常見(jiàn)的故障時(shí)可以自行診斷,亦可實(shí)行遠(yuǎn)程診斷并排除故障。
四是自動(dòng)認(rèn)別功能。一方面可以自動(dòng)識(shí)別包裝材料的厚度、硬度、反彈力等,通過(guò)電腦反饋到機(jī)械手以使機(jī)械手調(diào)整動(dòng)作幅度,保證不反彈。另一方面各種不同的產(chǎn)品對(duì)如形狀各異的巧克力或點(diǎn)心裝到同一盒中,其排列是有規(guī)律的,而生產(chǎn)線傳遞到的產(chǎn)品是無(wú)序的,可以先用探頭掃描,確定不同形狀的物料位置,再反饋到不同的機(jī)械手,它會(huì)準(zhǔn)確無(wú)誤地將物品按準(zhǔn)確的位置及方向放入托盤中,快而且準(zhǔn),不像人工那樣會(huì)出現(xiàn)視覺(jué)及手指的疲勞。五是在生產(chǎn)及包裝過(guò)程中盡量減少環(huán)境污染,包括噪聲、粉塵污染,并盡量減少?gòu)U棄物,這一點(diǎn)在食品加工過(guò)程中尤為重要。食品原料在加工時(shí)不僅收獲主要產(chǎn)品,如玉米加工,產(chǎn)品除了玉米淀粉外,還有玉米油、色拉油、人造黃油、葡萄糖、玉米蛋白及飼料及污水處理等生產(chǎn)全過(guò)程均為自動(dòng)化。沒(méi)有廢棄物、沒(méi)有污染,其它產(chǎn)品的價(jià)值已大大超過(guò)玉米淀粉的價(jià)值。
當(dāng)前中國(guó)的食品和包裝機(jī)械的一個(gè)突出問(wèn)題是新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng),模仿多,新的創(chuàng)意少,這不僅與設(shè)計(jì)人員的知識(shí)水平有關(guān),也和相關(guān)行業(yè)的發(fā)展有關(guān)。
國(guó)際先進(jìn)的作法是將各種機(jī)器元素以數(shù)據(jù)庫(kù)形式存入計(jì)算機(jī),再把圖紙數(shù)字化后輸入計(jì)算機(jī),由計(jì)算機(jī)自動(dòng)合成三維模型,接著將過(guò)去曾經(jīng)發(fā)生過(guò)的生產(chǎn)線故障輸入計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)即可演示實(shí)際工況,在用戶面前根據(jù)需要進(jìn)行修改。計(jì)算機(jī)合成速度快,修改工作迅速方便,如果用戶的某些要求達(dá)不到,計(jì)算機(jī)也會(huì)告訴你,以免除以后的糾紛。這種由計(jì)算機(jī)完成的仿真技術(shù),大大縮短了包裝機(jī)械(生產(chǎn)線)的設(shè)計(jì)周期,客戶的滿意度也大大提高。
當(dāng)然,這種仿真技術(shù)的應(yīng)用亦提醒包裝機(jī)械的制造按照部件的功能要先進(jìn)行模塊化,各部件有統(tǒng)一接口,各模塊之間可以自由組合。這樣可以變包裝機(jī)械的單件小批生產(chǎn)為各種模塊的批量生產(chǎn),以降低生產(chǎn)成本。即使不是生產(chǎn)線而是單個(gè)機(jī)器,模塊式組合也可以縮短設(shè)計(jì)及制造周期,降低生產(chǎn)成本。而模塊化又可以使非標(biāo)準(zhǔn)零件走向標(biāo)準(zhǔn)化,使用戶排除故障方便快捷,也就降低了用戶的運(yùn)行成本。
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