機械自動化在食品包裝領域的應用

摘 要：食品包裝是食品加工生產的重要環節，其直接關系到食品品質與營銷工作。機械自動化技術的出現改變了傳統手工包裝的局面，為食品包裝的全面升級提供了技術支持，越來越多的機械自動化技術在食品包裝領域得到運用，推動了食品包裝行業的現代化發展。本文闡述了食品包裝領域應用機械自動化技術的意義，并從自動化食品包裝生產線、包裝缺陷圖像識別檢測、包裝遠程控制3個方面分析了機械自動化在食品包裝領域的應用，最后提出了機械自動化在食品包裝領域的應用發展策略，希望為食品包裝領域的發展提供一定幫助。

關鍵詞：機械自動化；食品包裝；技術研發

The Application of Mechanical Automation in the Field of Food Packaging

CHEN Chunguang， CAO Erwen

（Pingdingshan Institute of Technology， Pingdingshan 467000， China）

Abstract： Food packaging is an important link in food processing and production， which directly affects food quality and marketing work. The emergence of mechanical automation technology has changed the situation of traditional manual packaging and provided technical support for the comprehensive upgrade of food packaging. More and more mechanical automation technologies are being applied in the field of food packaging， promoting the modernization development of the food packaging industry. This article first elaborates on the significance of applying mechanical automation technology in the field of food packaging， and then analyzes the application of mechanical automation in the field of food packaging from three aspects： automated food packaging production lines， packaging defect image recognition and detection， and remote control of packaging. Finally， the article proposes development strategies for the application of mechanical automation in the field of food packaging， hoping to provide assistance for the development of the food packaging industry.

Keywords： mechanical automation; food packaging; technical research and development

我國食品包裝工業在近年來實現了長足的發展，無論是在生產效率、包裝質量還是食品安全性上，都獲得了顯著提升。而在機械自動化技術出現之后，食品包裝領域取得了進一步發展，但仍存在對機械自動化技術的應用研究尚不深入，技術層面相對薄弱等問題。因此，更需要持續深入研究機械自動化技術在食品包裝領域的應用，進而推動食品包裝行業的發展。

1 食品包裝領域應用機械自動化技術的意義

機械自動化包裝設備能夠實現大批量、高速度的包裝作業，進而提升食品包裝領域乃至食品加工業的生產效率。這有助于食品生產迅速響應市場需求，滿足日益多樣化的食品包裝發展要求[1]。

機械自動化包裝設備的應用也降低了食品包裝領域對人工的依賴性，能夠顯著降低勞動力成本。而在做好基礎性維護及保養的前提下，機械自動化包裝設備也能夠維持長時間的高效運行，其故障率在得到有效控制之后，設備的維護成本和停機時間也隨之減少，能為食品加工業提供更理想的盈利空間，并顯著提升企業市場競爭力[2]。

機械自動化包裝設備大多配備了先進的傳感器與控制系統，能夠實現對包裝重量、尺寸、封口位置的精確控制，以確保產品包裝符合相應要求，由于減少了人為接觸，能夠降低食品被污染的風險，提升了食品的衛生程度與安全性，對乳制品、冷凍食品等衛生標準要求極高的食品尤為重要。

2 機械自動化在食品包裝領域的應用

2.1 自動化食品包裝生產線應用

自動化食品包裝生產線是一種典型的機械自動化技術，其通過機械方式對傳統手工包裝進行替代，以包裝流水作業和自動化包裝實現食品的高質高效包裝。盡管食品包裝機械有多種類型，但其基本構成大同小異，此處以袋裝水果食品包裝生產線為例，對其應用進行分析[3]。

食品包裝生產線的工藝流程包括供料、清洗、烘干、整料、裹包、分級、儲存入庫。以帶式輸送機進行供料，然后通過清洗設備進行清洗，去除表面雜質；完成清洗后的食品表面存在水分，需干燥處理，借助高頻疊加電場進行加熱實現干燥；為了更好地開展統一包裝，包裝前要進行整料處理，結合食品形態特征通過特殊的機械裝置讓其呈現統一狀態；送袋裝置將袋子送到指定位置，并由開口裝置將袋子打開；推料裝置將食品推到袋子中，扎口裝置將袋口及時扎緊，推料裝置將包裝好的食品推到下個單元，并推入新的食品，依次循環；完成包裝的食品通過貼商標機進行商標貼附、自動上漿、熱風吹干，完成包裝[4]。

2.2 包裝缺陷圖像識別檢測應用

包裝缺陷圖像識別檢測主要是借助圖像采集分析儀器或者裝置先獲取檢測對象的圖像，后通過圖像識別處理系統對所獲取圖像的特征進行提取與分析，判斷其是否有缺陷。此技術能夠有效實現生產檢測自動化水平的提升，且檢測結果具有很高的準確性[5]。①在某食品塑料包裝袋缺陷圖像識別檢測系統中，通過傳感器對食品包裝袋的圖像特征（包裝袋寬、長、面積等）進行采集和獲取，然后對圖像進行灰度化處理，通過圖像信息中各像素的灰度值和閾值間的關聯性，對檢測目標區域實施分割定位處理并和標準參數進行對比，實現對包裝袋完整性的檢測，能夠有效發現包裝袋各類缺陷類型，包括連袋、表面異物和外形不符等。②在某食品紙質袋缺陷圖像識別檢測系統中，借助硬件對紙質包裝的圖像特征進行獲取，然后對圖像信息特征部分以及背景部分實施分割，借助Roberts算子邊緣檢測技術準確獲取目標區域，從而有效檢測出紙質包裝袋的破損、倒置、變形和斜置等情況，檢測速度及準確率均較高[6]。

2.3 包裝遠程控制技術應用

包裝遠程控制技術可以實現食品包裝過程的現場無人化和自動化。在食品包裝過程中，借助遠程控制技術，以手機或者平板客戶端和遠程控制系統上位機實現連接，通過以太網和互聯網進行接入，能夠對包裝機器上傳的數據進行實時下載和獲取，并結合實際工作情況進行包裝工序的控制與調整，達到對食品包裝過程的監控。以某紙箱包裝遠程監控系統為例，其主要構成包括Android平臺、單片機傳感模塊、遠程服務模塊，通過單片機傳感模塊對食品包裝作業的數據進行采集，如工作參數（材料余量、工作速率、實時進度等）、實時畫面等，之后把所采集的數據發送到機載的Android控制端并上傳至服務器，此時借助Android客戶端平臺就能夠遠程對食品包裝機器環節的紙箱型號（不同物品對應不同規格的紙箱）、材料充填、工序參數等實現遠程化操作，還能夠對工作運行參數進行遠程調整。為了確保自動化控制的安全性，Android控制平臺設有2個界面，分別為用戶登錄、主控制界面[7]。

3 機械自動化在食品包裝領域的應用發展策略

3.1 加強機械自動化技術的研發

食品企業在進行食品包裝時需要高度重視技術研發投入，通過建立專門的研發團隊，或是與一線機械自動化技術開發企業合作，專注于食品自動化包裝技術的研發與創新[8]。同時要重視與高校、科研機構建立緊密的產學研合作關系，共同進行自動化包裝技術的研發與創新，通過資源共享及優勢互補，加速技術成果的轉化及應用。還應當積極引進國內外先進的自動化包裝技術與設備，深入分析這些技術、設備并進行創新，通過探索模塊化設計理念在食品包裝機械自動化上的應用，為設備提供擴展升級的可能，以使設備能夠適應不同的食品包裝需求。還要開發智能控制系統，使自動化食品包裝設備能夠實現自我診斷、自我調整及遠程監控，以提升設備的適應性及靈活性[9]。

3.2 完善人員技能培訓及人才培養

在食品包裝領域應用機械自動化技術時，為了更好地實現技術的深入應用，企業需要做好人員技能培訓與人才培養，提升他們的技術素養。企業應當明確培訓目標，結合企業機械自動化食品包裝設備的配置情況，擬定培訓目標及內容，以保證人員培訓的針對性與實效性[10]。在此基礎上針對不同工作層級的員工制訂不同的培訓計劃，如基層操作人員需要重點培訓設備操作、日常維護及簡單故障排除等技能；技術人員及管理人員則需要強化自動化理論、系統集成、高級故障處理等方面的培訓[11]。整個培訓過程應充分重視理論與實踐的結合，通過模擬操作、案例分析等方式，提升員工的實際操作能力和問題解決能力。除了針對現有員工開展培訓教育之外，食品包裝企業還需要建立技能認證與激勵機制，對能夠正確操作食品包裝生產線、長時間無故障生產的員工予以獎勵，同時為培訓過程中表現優秀的員工頒發對應的技能合格證書，確保人員技能的有效提升[12]。

4 食品包裝機械自動化實踐案例

某復合調味品領軍企業為提升食品包裝環節的生產質量及效率，決定引入自動化包裝設備及機器視覺設備，對食品包裝生產線進行升級改造[13]。在升級改造過程中，該企業通過使用ABB公司生產的機器人和人工智能+3D視覺技術，實現了食品包裝生產線的自動化升級[14]。依靠梅卡曼德提供的3D視覺系統，該企業食品包裝生產線能夠準確識別定位周轉箱，引導機器人進行精準抓取、拆垛等操作，并將產品倒至上料口實現自動化投料。而在應用了Mech-Eye工業級3D相機之后，食品自動化包裝生產線獲得了高精度、大視野的點云數據，能夠在多種復雜環境下實現精準識別及操作，從而落實了智能拆垛、投料、碼垛的全流程自動化。經過此次升級之后，該企業食品包裝生產線單線產能提升了117%，人均效能在600%以上，單件包裝成本下降了37.9%，同時也大幅減少了二次包裝環節的人力消耗，節約成本近46.6%。通過引入先進的自動化設備和機器視覺技術，該企業不僅實現了生產效率的大幅提升和成本的降低，還提高了產品質量和生產線的靈活性[15]。

5 結語

綜上所述，機械自動化在食品包裝領域的應用具有顯著的現實意義，不僅可以提高生產效率和產品質量，降低生產成本，還有力地推動了行業的現代化和可持續發展，滿足了市場的多樣化需求，同時提升了食品包裝企業的競爭力。隨著科技的不斷進步和市場環境的不斷變化，機械自動化在食品包裝領域的應用前景將更加廣闊。

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作者簡介：陳春光（1988—），男，河南平頂山人，本科，講師。研究方向：數控加工技術。