机械自动化在食品包装领域的应用

摘 要：食品包装是食品加工生产的重要环节，其直接关系到食品品质与营销工作。机械自动化技术的出现改变了传统手工包装的局面，为食品包装的全面升级提供了技术支持，越来越多的机械自动化技术在食品包装领域得到运用，推动了食品包装行业的现代化发展。本文阐述了食品包装领域应用机械自动化技术的意义，并从自动化食品包装生产线、包装缺陷图像识别检测、包装远程控制3个方面分析了机械自动化在食品包装领域的应用，最后提出了机械自动化在食品包装领域的应用发展策略，希望为食品包装领域的发展提供一定帮助。

关键词：机械自动化；食品包装；技术研发

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

我国食品包装工业在近年来实现了长足的发展，无论是在生产效率、包装质量还是食品安全性上，都获得了显著提升。而在机械自动化技术出现之后，食品包装领域取得了进一步发展，但仍存在对机械自动化技术的应用研究尚不深入，技术层面相对薄弱等问题。因此，更需要持续深入研究机械自动化技术在食品包装领域的应用，进而推动食品包装行业的发展。

1 食品包装领域应用机械自动化技术的意义

机械自动化包装设备能够实现大批量、高速度的包装作业，进而提升食品包装领域乃至食品加工业的生产效率。这有助于食品生产迅速响应市场需求，满足日益多样化的食品包装发展要求[1]。

机械自动化包装设备的应用也降低了食品包装领域对人工的依赖性，能够显著降低劳动力成本。而在做好基础性维护及保养的前提下，机械自动化包装设备也能够维持长时间的高效运行，其故障率在得到有效控制之后，设备的维护成本和停机时间也随之减少，能为食品加工业提供更理想的盈利空间，并显著提升企业市场竞争力[2]。

机械自动化包装设备大多配备了先进的传感器与控制系统，能够实现对包装重量、尺寸、封口位置的精确控制，以确保产品包装符合相应要求，由于减少了人为接触，能够降低食品被污染的风险，提升了食品的卫生程度与安全性，对乳制品、冷冻食品等卫生标准要求极高的食品尤为重要。

2 机械自动化在食品包装领域的应用

2.1 自动化食品包装生产线应用

自动化食品包装生产线是一种典型的机械自动化技术，其通过机械方式对传统手工包装进行替代，以包装流水作业和自动化包装实现食品的高质高效包装。尽管食品包装机械有多种类型，但其基本构成大同小异，此处以袋装水果食品包装生产线为例，对其应用进行分析[3]。

食品包装生产线的工艺流程包括供料、清洗、烘干、整料、裹包、分级、储存入库。以带式输送机进行供料，然后通过清洗设备进行清洗，去除表面杂质；完成清洗后的食品表面存在水分，需干燥处理，借助高频叠加电场进行加热实现干燥；为了更好地开展统一包装，包装前要进行整料处理，结合食品形态特征通过特殊的机械装置让其呈现统一状态；送袋装置将袋子送到指定位置，并由开口装置将袋子打开；推料装置将食品推到袋子中，扎口装置将袋口及时扎紧，推料装置将包装好的食品推到下个单元，并推入新的食品，依次循环；完成包装的食品通过贴商标机进行商标贴附、自动上浆、热风吹干，完成包装[4]。

2.2 包装缺陷图像识别检测应用

包装缺陷图像识别检测主要是借助图像采集分析仪器或者装置先获取检测对象的图像，后通过图像识别处理系统对所获取图像的特征进行提取与分析，判断其是否有缺陷。此技术能够有效实现生产检测自动化水平的提升，且检测结果具有很高的准确性[5]。①在某食品塑料包装袋缺陷图像识别检测系统中，通过传感器对食品包装袋的图像特征（包装袋宽、长、面积等）进行采集和获取，然后对图像进行灰度化处理，通过图像信息中各像素的灰度值和阈值间的关联性，对检测目标区域实施分割定位处理并和标准参数进行对比，实现对包装袋完整性的检测，能够有效发现包装袋各类缺陷类型，包括连袋、表面异物和外形不符等。②在某食品纸质袋缺陷图像识别检测系统中，借助硬件对纸质包装的图像特征进行获取，然后对图像信息特征部分以及背景部分实施分割，借助Roberts算子边缘检测技术准确获取目标区域，从而有效检测出纸质包装袋的破损、倒置、变形和斜置等情况，检测速度及准确率均较高[6]。

2.3 包装远程控制技术应用

包装远程控制技术可以实现食品包装过程的现场无人化和自动化。在食品包装过程中，借助远程控制技术，以手机或者平板客户端和远程控制系统上位机实现连接，通过以太网和互联网进行接入，能够对包装机器上传的数据进行实时下载和获取，并结合实际工作情况进行包装工序的控制与调整，达到对食品包装过程的监控。以某纸箱包装远程监控系统为例，其主要构成包括Android平台、单片机传感模块、远程服务模块，通过单片机传感模块对食品包装作业的数据进行采集，如工作参数（材料余量、工作速率、实时进度等）、实时画面等，之后把所采集的数据发送到机载的Android控制端并上传至服务器，此时借助Android客户端平台就能够远程对食品包装机器环节的纸箱型号（不同物品对应不同规格的纸箱）、材料充填、工序参数等实现远程化操作，还能够对工作运行参数进行远程调整。为了确保自动化控制的安全性，Android控制平台设有2个界面，分别为用户登录、主控制界面[7]。

3 机械自动化在食品包装领域的应用发展策略

3.1 加强机械自动化技术的研发

食品企业在进行食品包装时需要高度重视技术研发投入，通过建立专门的研发团队，或是与一线机械自动化技术开发企业合作，专注于食品自动化包装技术的研发与创新[8]。同时要重视与高校、科研机构建立紧密的产学研合作关系，共同进行自动化包装技术的研发与创新，通过资源共享及优势互补，加速技术成果的转化及应用。还应当积极引进国内外先进的自动化包装技术与设备，深入分析这些技术、设备并进行创新，通过探索模块化设计理念在食品包装机械自动化上的应用，为设备提供扩展升级的可能，以使设备能够适应不同的食品包装需求。还要开发智能控制系统，使自动化食品包装设备能够实现自我诊断、自我调整及远程监控，以提升设备的适应性及灵活性[9]。

3.2 完善人员技能培训及人才培养

在食品包装领域应用机械自动化技术时，为了更好地实现技术的深入应用，企业需要做好人员技能培训与人才培养，提升他们的技术素养。企业应当明确培训目标，结合企业机械自动化食品包装设备的配置情况，拟定培训目标及内容，以保证人员培训的针对性与实效性[10]。在此基础上针对不同工作层级的员工制订不同的培训计划，如基层操作人员需要重点培训设备操作、日常维护及简单故障排除等技能；技术人员及管理人员则需要强化自动化理论、系统集成、高级故障处理等方面的培训[11]。整个培训过程应充分重视理论与实践的结合，通过模拟操作、案例分析等方式，提升员工的实际操作能力和问题解决能力。除了针对现有员工开展培训教育之外，食品包装企业还需要建立技能认证与激励机制，对能够正确操作食品包装生产线、长时间无故障生产的员工予以奖励，同时为培训过程中表现优秀的员工颁发对应的技能合格证书，确保人员技能的有效提升[12]。

4 食品包装机械自动化实践案例

某复合调味品领军企业为提升食品包装环节的生产质量及效率，决定引入自动化包装设备及机器视觉设备，对食品包装生产线进行升级改造[13]。在升级改造过程中，该企业通过使用ABB公司生产的机器人和人工智能+3D视觉技术，实现了食品包装生产线的自动化升级[14]。依靠梅卡曼德提供的3D视觉系统，该企业食品包装生产线能够准确识别定位周转箱，引导机器人进行精准抓取、拆垛等操作，并将产品倒至上料口实现自动化投料。而在应用了Mech-Eye工业级3D相机之后，食品自动化包装生产线获得了高精度、大视野的点云数据，能够在多种复杂环境下实现精准识别及操作，从而落实了智能拆垛、投料、码垛的全流程自动化。经过此次升级之后，该企业食品包装生产线单线产能提升了117%，人均效能在600%以上，单件包装成本下降了37.9%，同时也大幅减少了二次包装环节的人力消耗，节约成本近46.6%。通过引入先进的自动化设备和机器视觉技术，该企业不仅实现了生产效率的大幅提升和成本的降低，还提高了产品质量和生产线的灵活性[15]。

5 结语

综上所述，机械自动化在食品包装领域的应用具有显著的现实意义，不仅可以提高生产效率和产品质量，降低生产成本，还有力地推动了行业的现代化和可持续发展，满足了市场的多样化需求，同时提升了食品包装企业的竞争力。随着科技的不断进步和市场环境的不断变化，机械自动化在食品包装领域的应用前景将更加广阔。

参考文献

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作者简介：陈春光（1988—），男，河南平顶山人，本科，讲师。研究方向：数控加工技术。