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我国食品包装机械自动化水平要求越来越高

来源:网络转载更新时间:2020-05-18 16:02:05点击次数:4485次

目前我国有从事食品装备的企业6,000余家,年销售额在500万元以上的企业约1,000余家,其余大多数是小型企业(年销售额在500万元以下的企业)。2007年以来我国食品装备工业发展速度快速增长,涌现出了一批以食品装备为主的龙头企业,食品装备新技术在食品工业产业中的应用不断扩大。

我国食品包装机械行业发展现状

近年来,我国食品加工业高速发展,食品加工业的发展必将带动食品装备的发展。食品装备行业的不断发展与进步为食品工业的发展提供物质基础和技术保证,推动食品工业的技术进步,在食品工业的发展中起着举足轻重的作用。随着经济的快速发展,未来的市场是巨大的。据协会预计,从2011年—2015 年,中国食品与包装机械工业总产值有望突破4,000 亿元人民币,年平均增长速度维持在18%的水平,人们对食品多样化、多层次需求的不断提高,必将为食品装备行业提供良好的发展机遇和空间。

但是,我国食品和包装机械行业整体还存在着诸多不足,主要体现在产品质量的差距、科技水平的差距、标准化的差距、管理水平的差距等,这些无疑是制约我国食品装备行业发展的主要瓶颈。

针对自动化产品在食品包装机械行业的应用现状,楚秘书长做了具体的分析:自动化产品在食品包装机械行业的市场具有很大的发展潜力。2005年包装 机械使用的自动化产品的市场规模约为8亿元,2006 年自动化产品在包装机械的市场增长率在10%左右。

我国食品包装机械大部分以单机控制为主,应用

还是应用继电器控制,不应用变频器,应用国产低压电器产品,基本不应用人机界面。

自动化产品的厂家市场概况

活跃在食品包装机械市场的PLC厂家主要有12 家,具有竞争实力的有三菱、OMRON、西门子、松下电工、施耐德和台达6家。

活跃在食品包装机械市场的变频器厂家主要有12 家,具有竞争实力的有三菱、富士、安川、SEW、松下电工及松下电器、西门子、台达和施耐德9家。

活跃在食品包装机械市场,且互为竞争对手的人机界面厂家主要有6家:DIGITAL、HITECH、三菱、OMRON、西门子和EASYVIEW。活跃在食品包装机械市 场的电机厂家主要是国内电机生产厂商,合资和进口的电机基本得不到应用。

活跃在食品包装机械市场的低压电器的合资或进口厂家主要有7家,具有竞争实力的有富士、OMRON、西门子、施耐德4家,大部分都是国内生产。PLC和工控机、DCS及现场总线技术不到设备总数   10%。食品和包装生产线的传动以机械传动为主,控制技术和驱动技术的综合应用水平低,系统不能达到最优化设计。由于生产企业技术水平不高,传感和检测技术、定位控制、在线监测等得不到充分应用,与国外先进控制技术有较大差距。而且我国的自动化水平及通用性还较低,设备的稳定性及通用性还不高。虽然现如今国内企业比较重视自动化运用程度,但是运用范围还不广阔。因此,我们应将自动化加工技术与食品包装机械相结合,同时自动化是未来工作重点的主攻方向,并且提高机电一体化、模块集成化。

自动化产品的应用概况

该行业使用的自动化产品主要有控制产品、驱动产品和低压电器。具体包括——控制产品:PLC、工控机、单板机和人机界面等;驱动产品:交流变频器、直流调速器、三相电机等;低压电器:主要包括小型断路器、低压熔断器、漏电断路器、接触器、继电器、接近开关等。PLC、变频器和人机界面的应用主要集中于啤酒和饮料包装设备、方便面食品生产线、全自动包装机、瓦楞纸板(箱)生产设备、乳品包装设备等。但电机主要以普通电机和国产变频电机为主,只有少量的进口。伺服电机和变频电机在啤酒和饮料包装设备中得到应用,低压电器主要应用于合资企业产品及进口产品。

食品和包装机械高、中、低档产品自动化水平差距大。中高档食品和包装机械中自动化产品平均约占销售额的8%-12%,普遍应用于PLC、变频器、合资低压电器产品,部分应用于人机界面。低档食品和包装机械中自动化产品平均约占销售额的3%~5%,大部分

食品包装机械自动化的发展趋势

 

食品包装机械市场中,除针对个体用户的以手工操作为主的产品外,提高自动化程度和产品水平已成为国内食品包装企业对机械设备的主要需求。同时由于中高档食品包装机械市场需求的扩大,以及低档食品包装机械市场自动化水平的提高,食品包装机械生产企业开始开发国际中高档水平的食品包装机械产品。国际上食品包装机械自动化的发展趋势体现在5 个方面:

对生产效率要求越来越好

这样可以降低产品的成本,满足交货期。高速包装机要求与前道工序要有相关衔接,包括控制衔接, 整个生产线按生产及包装工序排列要做到倒序启动、顺序停机。如冷罐装生产线,从塑料原料自动化上线到饮料罐装及大包装码垛全部自动在封闭车间内进行。

可适应产品的更新变化

包装机械要具有很高的柔性和灵活性,生产线允许在一定的尺寸范围内包装物大小可以变化。因为产品的生命周期远短于设备使用寿命,变更产品及包装不至于更换贵的包装生产线。

设备常见故障迅速排除解决方案预先输入电脑,当设备出现常见的故障时可以自行诊断,亦可实行远程诊断并排除故障。

要求具有自动识别功能一方面,可以实现自动识别包装材料的厚度、硬度、反弹力等,通过电脑反馈到机械手调整动作幅度,保证不反弹;另一方面,各种不同的产品, 如形状各异的巧克力或点心等,装到同一盒中,其排列是有规律的。生产线传递的产品是无序的,可用探头扫描,确定不同形状的物料位置,再反馈到不同的机械手,它会准确无误地将物品按准确的位置及方向放入托盘中,快速而且准确,排除人工操作的视觉及手指的疲劳。

尽量减少环境污染

减少包括噪声、粉尘污染,并尽量减少废弃物,在食品加工过程中尤为重要。食品原料在加工时不仅生产主要的产品,如玉米加工,产品除了玉米淀粉外,还有玉米油、色拉油、人造黄油葡萄糖、玉米蛋白及饲料,以及污水处理等生产全过程均为自动化。因此,没有废弃物、没有污染的环保、绿色包装的价值已大大超过玉米淀粉本身的价值。

产要求;包装机械普遍使用仿真设计技术,大大缩短了包装机械的设计周期及新产品开发周期。

到2007年底,荷兰150多个食品机械制造企业, 大都是荷兰食品加工与包装机械制造商协会的会员。在这些会员企业中,约有80%的食品机械产品出口海外,其中50%的产品出口到欧盟以外的国家。荷兰的优势产品主要有屠宰和肉类加工机械、果蔬加工机械、乳制品加工机械、烘培食品机械和马铃薯加工机械等。据统计资料显示,世界上几乎50%的马铃薯机械都来自于荷兰,其设备品种有马铃薯淀粉加工机械、薯片加工机械、薯条加工机械、马铃薯全粉加工机械等。荷兰屠宰和肉类加工机械已发展到从生禽到鲜肉成品加工的连续化、自动化水平,并凭借微电子技术进行品质管理系统控制,符合最严格的技术标准要求。

经过几十年的发展,国外发达国家的食品和包装机械技术日益工业化、自动化,尤其是欧盟、美国、日本等发达国家和地区的技术水平处于世界前列,很多成功的经验值得学习借鉴。

德国食品机械制造业的设计、制造、技术性能等综合技术居于世界领先地位。到2007年底,德国食品机械制造企业约380个,2000年—2007年平均增长速度约为16%。就营业额而言,肉类加工机械、咖啡加工机械、茶叶加工机械、烘培和糖果加工机械所占份额较大。德国食品加工装备制造业在研究开发方面投入大量资金,平均花在研发上的金额占企业营业额的10%左右。经过技术创新,获得了大量的自主知识产权。2007年德国食品加工机械制造业中的主要产品制造企业,其注册的专利已占全球同行业注册专利的28%,使其创新能力居于全球领导地位,这也是德国食品机械在技术先进性、安全性及可靠性等方面享有国际声誉的重要出口国第一位,其产品出口比例占80%左右;欧洲食品机械的70%为德国生产,占世界食品机械出口市场的30%左右;德国主要的食品机械出口市场依次为美国、英国、法国、中国和俄罗斯等。从产品出口集中度来看,德国糖果加工机械和肉类加工机械占全球市场份额的30%以上,饮料加工机械占全球市场份额的50%。工艺流程的自动化程度越来越高,提高了生产效率,降低了成本,最大限度地满足了生工机械包括加工、包装、储存、冷藏及配销设备,其高超的技术水平和产品质量,造就了荷兰乳品加工机械今天的国际地位。欧盟成员国中其他国家在欧盟成员国中还有很多食品机械优势强国,如意大利、丹麦、瑞士等。其中,意大利高尔非特制粉设备公司是世界著名的面粉加工机械公司,丹麦佛玛克食品机械公司是世界著名的鱼类加工机械开发制造企业,瑞士布勒公司是一个集粮油、饲料、食品等于一体的食品机械综合公司。因此,欧盟是世界诸多食品机械产品品牌的集中地,也是全球食品机械技术领先产品的生产地。

美国食品制造装备产品以高、大、精、尖居多, 机械与计算机紧密结合,实现机电一体化控制。美国富有特色且处于世界领先技术地位的产品有果蔬加工机械、肉类加工机械、乳制品加工机械、面包加工机械和糖果加工机械等。其中,果蔬加工机械所占比重最大,超过20%;其次是肉类加工机械,为第2位;乳制品加工机械为第3位;面包加工机械为第4位;糖果加工机械为第5位。

日本食品制造装备以中小型单机为主,产品具有体积小、精度高、易安装、操作方便、自动化程度高等优点。21世纪以来,日本将变频调整、光电追踪、无触点电子开关、动态数据显示等技术运用在食品制造装备中。最突出的特点是通过微电脑程控实现食品制造装备的技术升级,实现由机械装置为主向电脑程控为主转变,实现了食品制造装备的柔性化。

我国食品机械装备与国外的主要差距

食品装备学科建设存在不足

我国在食品装备制造业高速发展时期,有不少高校设立过食品装备专业,曾培养出许多食品装备专业化人才,但后经教育部高校专业设置调整,目前在我国高校专业设置中没有食品和包装机械学科和专业,只是在部分机械专业、食品科学与工程、轻工技术与工程学科中开设食品机械或包装机械课程,如大部分高校包括有食品科学与工程专业一级学科博士点的13所学校,如江南大学、中国农业大学、华南理工大学、中国海洋大学、江苏大学、华中农业大学、浙江大学、南京农业大学、西北农林科技大学等高校在学科建设中均未设置食品或包装机械专业,减弱了食品和包装机械专业人才的培养力度,造成我国食品机械专业人才的短缺。尤其是在企业招聘过程中对既懂食品工艺又有食品机械基础的人才的需求越来越大,而高校培养中却没有对应的专业设置,这大大影响了行业的发展,与我国蓬勃发展的食品加工业不相适应。

创新体系不够健全

我国食品装备行业起步晚,缺乏与技术发展

校的试验条件落后。故相比国外的科研投入水平我国的科研投入严重不足。

产品技术水平低下

目前我国食品装备行业内,充斥着成本低、工艺水平比较落后、易于制造的食品装备产品。近年来一直约有数以千计的企业的低水平重复产品和低档次的设备不断生产出来充斥市场,造成我国食品装备整体技术水平落后发达国家20年左右。制约食品装备产品结构的因素很多,主要是企业的技术水平、制造能力和经济条件等。技术水平落后的企业,只能制造低水平的产品;制造能力不足的企业,只能制造比较粗糙的产品; 经济条件差的企业,只能跟随别人的产品组织生产。综上所述,导致我国食品装备行业自动化程度技术低,市场满足能力差;单机产品多,成套设备少;主机多,辅机少;技术含量低的产品多,高技术、高附加值、高生产率的产品少;初加工设备多,深加工设备少;通用机型多,特殊要求、特殊物料加工的机型少。产品性能与国外同类产品相比,生产能力低、耗能高,尤其是大型成套设备性能差距更大,国内比较先进的机型其生产能力是国外先进水平的1/2左右。和市场需求相适应的科研手段和设施,技术资源分分散,这导致我国食品装备行业技术创新能力不足。一是部分重点科研院所改为企业后,其技术人员大都在为生存而奋斗;一些科研机构以销售产品为主,没有能力发挥自己的科研优势,削弱了行业的技术创新力量。即使有了新的科研成果,由于没有能力实现产业化,也不能及时转化为生产力。二是大力倡导产、学、研相结合的技术创新模式,主要依靠国家项目带动临时组成的研究开发机构,项目结束后创新机构一般自动解散,在全国范围内没有与发达国家可比的产、学、研相结合的长效机制。三是在进行科研技术开发时,多以消化吸收引进为主,原始创新能力不足。目前我国投放市场的食品装备主要还是仿制、测绘或稍加改造而形成的产品,产业高端的主体技术仍依靠国外进口,有自主知识产权的食品加工装备产品很少。许多国外早已产业化的高新技术,我国还处于实验室小阶段。

科研投入不足

根据国外食品包装装备的成功经验表明,企业用于研究开发的投资,占销售额的1%时企业难以生 存,占2%时可勉强维持,占5%时才有竞争力,而我国食品装备学科重点发展方向在采访接近尾声时,楚秘书长向记者介绍了食品装备在今后的发展方向,在今后的几年里, 随着中央和各级政府的高度重视和支持,13.4亿人口食品工业市场需求的拉动,国民经济和社会发展的需求以及人民生活水平的提高等,大量需要高质量、高水平的食品装备快速发展,并为我国食品装备的技术提升带来新的发展机遇。根据我国食品和包装设备学科的发展现状、国内外对比分析、发展趋势,以及“十二五”期间我国食 品装备发展的指导思想、基本原则和发展目标, 确定我国未来几年食品装备学科发展重点为:加强食品装备专业人才培养;加强食品装备共性关键技术的研究;加强食品装备重点产品关键技术研究开发;加强食品装备集成与成套技术研究开发;加强食品安全检测技术装备的研究开发;加强食品高新技术装备的研究开发;加强食品装备标准与检测技术的研究;加强食品装备平台技术的构建。

 

 

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