快速发展的食品加工业，需要大量高品质的包装机械，这给食品包装机械制造行业带来了商机。资料显示，2006年中国的食品和包装机械行业销售火爆，销售额达到828.38亿元，是近几年增长率最高的一年。由于国际上对食品安全的高度重视，具有高新技术的食品和包装机械市场需求旺盛。

1 中国食品和包装机械发展现状及存在问题

我国的食品和包装机械行业形成仅20年，相对于食品工业还是一个新行业。据统计，2005年末，食品和包装机械工业总产值约为620亿元，而国内市场需求达到850亿元。而到2010年，国内行业总产值可达到1300亿元(现价)，而市场需求可能达到2000亿元。这个市场的空间将会有国外设备来填补。“十一五”的目标是要缩小这个空间，为食品工业赶上世界先进水平，为使包装大国向包装强国迈进，提供先进的技术装备，让进口设备在国内市场上只起到拾遗补缺的作用。这就要求国内食品和包装机械的年发展速度超过18％，新产品产值率达到25％。

虽然我国食品包装机械制造行业近年来发展较快，但与国外先进水平相比，还存在一定的差距。行业存在的问题主要表现在：

1.1 产品品种及成套数量少

国内大多以生产单机为主，而国外大多为配套生产，很少单机销售。一方面国产设备的品种无法满足国内食品和包装企业的需要，另一方面机械厂单机生产销售上利润微薄，无法获得成套设备销售的高效益。

1.2  技术水平低

主要表现在产品可靠性差，技术更新速度慢，新技术、新工艺、新材料应用少。我国的食品和包装机械单机多、成套少，通用机型多、满足特殊要求、特殊物料的设备少。技术含量低的产品多，高技术附加值、高生产率的产品少。智能化设备还处于研制阶段。而国外已将很多先进技术应用在包装机械上，如远距离遥控技术（包括监控）、步进电机技术、自动柔性补偿技术、激光切割技术、信息处理技术等。

1.3  产品质量差

我国食品和包装机械产品的质量差距主要表现在稳定性和可靠性差、造型落后，外观粗糙、基础件和配套件寿命短、无故障运行时间短、大修周期短，且绝大多数产品还没有制定可靠性标准。国际包装界十分重视提高包装机械加工和整个包装系统的通用能力，所以包装机械零部件生产专业化是发展的必然趋势，很多零部件不再由包装机械厂生产，而是由一些通用的标准件厂生产，某些特殊的零部件由高度专业化的生产厂家生产，真正有名的包装机械厂将可能是组装厂。产品向多功能与单一、高速两极化发展。包装机械的最终作用在于提高生产效率和产品多样化。

1.4  开发能力不足

我国食品和包装机械主要还是仿制、测绘，稍加国产化改进，谈不上开发研究。产品开发缺少创新，难上水平。生产手段落后，大部分还是用陈旧的通用设备加工。新产品开发不但数量少，而且开发周期长。在企业管理上，往往重生产加工、轻研究开发、创新不够，不能紧跟市场需求及时提供产品。国际先进的作法是将各种机器元素以数据库形式存入计算机，再把图纸数字化后输入计算机，由计算机自动合成三维模型，接着将过去曾经发生过的生产线故障输入计算机，计算机即可演示实际工况，在用户面前根据需要进行修改。计算机合成速度快，修改工作迅速方便，如果用户的某些要求达不到，计算机也会告诉你，以免除以后的纠纷。这种由计算机完成的仿真技术，大大缩短了包装机械（生产线）的设计周期，客户的满意度也大大提高。

我国食品包装机械制造行业目前的产品水平呈宝塔状。底部是大量的低水平重复生产的产品。中等产品水平的企业数量正在增加，出口产品主要是这些企业生产的，如方便面机械、纸箱纸盒机械、捆扎打包机械、真空包装机械、纸张及塑料彩印机械、塑料包装机械、杯装封口机械、果冻机械、片材制杯机械、饮料及塑料吹瓶机械等。这样的企业年销售额大都2000万～5000万元，具有一定的经济实力及新产品开发能力，他们大都愿意参与国际市场的竞争。高端产品比较少，具有国际水准的企业也不多。但他们出口量都不大，一方面是对外宣传不够，另一方面这些大型设备还没有取得国外用户的信任。

2 自动化技术在食品和包装机械中的应用

高新技术的运用成为实现食品机械安全的重要途径。当前，在食品包装机械中广泛采用的高新技术主要有机电光液一体化技术、自动化控制技术、数字化智能化技术等，并且已贯穿于食品加工各个环节的食品机械中。

各种自动化技术的不断应用大大推进了各国食品工业的产业发展，由连续化生产代替了间歇式生产；由专业化生产代替了通用化生产；由大型化生产代替了中小型生产；由全程质量控制代替了最终产品的质量控制等。实现了食品加工过程的连续化生产、专业化作业、自动化调节、全程化控制和产业化经营。事实表明，这些自动化技术的应用不仅可保证加工产品的营养、安全、卫生、方便、快捷和降低生产成本，而且还可以提高生产效率和产品的市场竞争力。

2.1 总体情况

包装机械上使用的自动化产品主要有控制系统，传动控制，运动控制，人机界面和传感器这几类，具体包括：

控制系统：嵌入式产品、PLC，IPC，现场总线；

传动控制：变频器，直流调速；

运动控制：伺服，步进，运动控制器；

人机界面：文本显示器，触摸屏，平板电脑；

电器元件及传感器：光电开关，温度传感器，压力传感器，行程开关等。

2.2 主要自动化产品介绍

(1) 控制器

食品和包装机械使用控制器的情况差别较大，大型生产线用到了现场总线技术，控制点多达数千，单机上大多使用了PLC或者专用控制器，部分中低端设备采用了继电器控制的方式，而更多的小型设备没有使用任何电子控制器，总体上国内的包装机械只有10%左右使用了先进的控制器。

从性能上IPC最好，具有很强的扩展性，丰富的软件资源使它可以开发出更多的应用方案，目前主要用于大型设备的管理和通讯。PLC系统在5年以内仍然将是包装机械的主流控制器；继电器作为以前的主流控制器，将继续在低端市场延续。

(2) 传动

传动产品在包装机械上的使用主要是为了调整主工艺速度和控制电机在生产过程速度的周期性变化。对于大多数包装机械而言，变频器并非必选的电气产品。尽管越来越多的包装机械厂商设计了基于变频器的传动方案，但是使用者寥寥。因此，除非在必须使用变频器的场合，包装机械生产厂商较少考虑采用变频器。变频器在本行业的使用率较低，在大型标准规机和包装生产线上有较大的发展空间。

(3) 运动控制

运动控制产品在包装机上的应用主要是实现精确的位置控制和严格的速度同步，用于装卸，输送，打标，码垛，卸垛等工序。本行业可能用到运动控制产品的包装机械主要包括：纸箱生产线，自动包装机、真空充气包装机、塑料覆膜机、复合软包装机、液体包装机、包装机器人、无人操作包装生产设备、装箱/装瓶设备、清洗、烘干设备、成型、填充设备、封口、封盖设备、称量、打包设备、无菌包装设备。由于中国包装行业的快速发展，国内将需要更多的高端包装机械，运动控制产品也将在本行业获得更大的发展空间。

(4) 人机界面

包装机械的HMI以文本显示器为主，通常与PLC或者单片机配合使用，用以设定生产工艺参数，监控设备运行状态，记录设备生产历史。少数高端机械使用了触摸屏。

3 食品包装的标准发展

据了解，基于食品安全的发展需要，世界各国开始高度重视和大力开发符合安全卫生要求的食品机械；同时研究制订相关的安全卫生标准，把安全卫生要求作为食品机械与国际接轨的重要条件。目的在于：一是减少食品机械作业过程的错误发生，将食品加工过程中人为或机器的差错降低到最低限度；二是以防范食品机械在不卫生条件、可能引起污染的环境下作业，避免食品加工中不合格产品的发生；三是确保食品机械可靠运行，实现安全生产和清洁生产。

为了实现从食品机械的设计制造起就达到食品加工的安全卫生，发达国家对食品机械安全生产技术的研究与应用十分重视。研究的结果表明实现的方式有两条：一是制订完善的食品机械技术规范；二是按照这些技术规范严格组织食品机械的设计、制造和应用。在这些技术规范中，最主要的是食品机械的安全与卫生要求，其内容涵盖了食品机械的设计与制造、设备选型与配套、设备安装与验证等环节。

最近，国际标准化组织ISO在haccp安全管理体系标准的基础上，制定出ISO22000：2005标准——《食品（包装）安全管理体系一对食品链中任何组织的要求》。

该标准由ISO来自食品行业的专家、国际专业化机构和食品法典委员会的代表，以及联合国粮农组织和世界卫生组织联合建立的机构共同制定。该标准可作为技术性标准为全球对企业建立有效的食品安全管理体系提供指导，并促使全球的企业以更加简单、一致的方式实施haccp，避免因为国家不同或者食品产品不同而有所差异。

ISO22000引用了食品法典委员会提出的五个初始步骤和七个原理。五个初始步骤包括：建立haccp小组；产品描述；预期使用；绘制流程图；现场确认流程图。七个原理包括：危害性分析；确定关键控制点；建立关键限值；建立关键控制点；当监视体系显示某个关控制点失控时确立应当采取的纠正措施；建立验证程序以确认haccp体系运行的有效性；建立文件化的体系。ISO22000明确了食品安全管理中的共性要求，而不是针对食品链中任何一类组织的特定要求。

ISO22000是食品安全管理体系的新标准，它旨在确保食品供应链中没有薄弱的链接。ISO22000采用了ISO9000标准体系结构，在食品危害风险识别、确认以及系统管理方面，参照了仪器法典委员会颁布的《食品卫生通则》中有关haccp体系和应用部分。ISO22000的使用范围覆盖了食品链全过程，即种植、养殖、初级加工、生产制造、分销，一直到消费者使用，其中也包括餐饮。另外，与食品生产密切相关的行业也可以采用这个标准建立食品安全管理体系，如杀虫剂、兽药、食品添加剂、储运、食品设备、食品清洁服务、食品包装材料等。该标准可以单独采用，也可以与其他管理体系标准如ISO9001：2000联合采用。

ISO22000《食品安全管理体系要求》是一个自愿采用的国际标准。该标准对全球食品安全管理体系提出了一个统一标准，我国食品及食品包装生产企业应未雨绸缪，尽快熟悉和掌握该标准，按标准建立健全食品安全管理体系。有关部门亦应根据该标准对进口食品的生产企业提出相应的要求。

4 自动化是食品包装机械发展的必然趋势

几年前，自动化技术只占包装机械设计的30%，现在已占50%以上，大量使用微电脑设计和机电一体化控制以达到提高包装机械自动化程度，其目的：一是为了提高生产率；二是为了提高设备的柔性和灵活性；三是为了提高包装机械完成复杂动作的能力，即采用机械手完成包装工序。自动化操作程序已应用于更多的先进包装系统之中，如PLG设备、数据收集系统的应用代表了先进包装系统的走向。为确保高水准的生产力，自动检验系统和高效率的自动化系统是必不可少的。今后工业机器人、智能控制、图像传感技术和新材料等在食品和包装机械中将会得到越来越广泛的应用，食品和包装机械日趋向自动化、高效率化、节能化方向发展。

国际上包装和食品机械的发展是以大客户的要求为目标，带动相关机械的发展。大客户的要求主要体现在以下方面：

一是对生产效率要求越高越好。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，不需搬运环节，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。如冷灌装生产线从塑料原料自动上线到饮料灌装、大包装码垛全部自动在封闭车间内进行。

二是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昂贵的包装生产线。 三是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。

四是要求具有自动识别功能。一方面可以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,快而且准,排除人工操作的视觉及手指的疲劳。

五是可以尽量减少环境污染。减少包括噪声、粉尘污染，并尽量减少废弃物，这一点在食品加工过程中尤为重要。食品原料在加工时不仅收获主要产品,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。没有废弃物、没有污染,其它产品的价值已大大超过玉米淀粉的价值。

总之，自动化、高效化、节能化将是食品和包装机械生产商共同的追求。