食品机械行业在我国拥有巨大发展潜力，被誉为未来食品加工的大型工厂，每年仅水果罐头的产量约为120万吨，其中60万吨出口国外，约占全球市场的1/6[1]。中国近五年来，食品包装机械行业每年以11%～13%[2]的增长速度发展，高于同期国民经济增长速度;有关数据显示：全球食品包装机械的市场规模从2005年的290亿美元迅速增长到2020年的6000亿美元[3]，呈百倍速度发展，尤其是中国，近几年的发展更为迅猛，但国内大多数包装机械仍存在科技含量低、低重复水平建设严重、缺乏创新性及安全卫生等问题。同时，我国在大型食品包装生产线领域比较薄弱。本文就目前迫切的市场需求，针对大型食品包装机械生产线的发展现状和问题做了一定研究，并对食品包装机械未来的发展方向做了一定预测。
1食品包装机械发展现状
1.1食品包装机械控制系统的发展
目前，我国的食品包装机械在能满足国内基本生活需求的基础上，传动复杂、技术含量高的设备也陆续涌入市场，得到广大消费者青睐。发展至今，我国已生产出成套化的食品包装机械，即食品分拣、包装材料制造、食品包装等一体化的设备。马晓宇[4]搭建了以ARMCortex-M3和PIC单片机为主体的温度控制系统的热封机构，用以提高整体包装机械在包装过程中的效率和热封温度影响的产品质量。袁飞、高雪[5]设计了以PLC为控制核心，集自动送料、送膜、封袋等功能为一体的满足不同尺寸产品的新型食品自动包装机，提高了整体流水包装的效率和多对象性。目前食品包装机械的控制系统设计主要以PLC为控制核心，在提高食品包装效率及包装质量同时，控制重点主要在食品包装机械流水线自动化包装及自动分拣方面，这些功能模块的设计为我国食品包装机械的发展具有积极的促进意义。
1.2食品包装安全的发展
近年来，各种食品安全问题层出不穷，各个国家也对绿色可持续发展进行着不同领域的研究，我国也秉持着绿色发展的理念在食品包装行业上进行开拓。邹萍萍[6]利用聚乳酸和纳米纤维制备了新型高性能材料，以其优良的降解和高强度特性为市场带来更为绿色、健康的食品包装。束浩渊等[7]在食品抗菌的新用途方面进行了深入研究，对食品中的天然抗菌剂进行论述，为包装机械的设计提出了新的思考和设计理念。郝倩等[8]利用表面等离子共振、毛细管电泳、色谱质谱联用以及基于抗体的酶联免疫反应等方法对食品包装中的有害物质进行检测，论证了食品包装中有害物质的迁移行为对消费者健康的影响，为后续食品包装机械设计要求的提出做了基础性研究工作。通过对食品包装安全的研究，引入多种食品包装抗菌、毒物检测等技术，研究制备新型绿色食品包装材料，使得我国在食品及材料安全等领域有重大发展，同时，也可将这些技术结合到目前的食品包装机械自动化生产线中，提高整体食品包装机械的功能性和检测水准。
1.3创新发展及新技术的融入
戴宏民等[9]对食品包装机械进行创新研究，旨在支持发展包装机械智能工厂，在食品包装机械设备中引入了人工智能、机器视觉、智能物流(AGV)、图像传感器等高端技术，在能满足食品高效包装的基础上，对食品包装机械设计的智能化和安全性有进一步提升要求。乔计等[10]基于迭代学习算法设计一种智能称重控制器，称重误差不超过2%，称重耗时小于5s，大幅缩短了食品包装分拣时间，利用智能称重能更好地避免人工分拣造成的食品质量误差问题，使食品包装机械具有更高的工作效率和准确性。为提高食品分量包装的速度、降低分量包装成本、保证分量食品卫生，刘欢等[11]设计了高速食品分量机的控制系统，在原有的食品装盒机基础上加入高速脉冲精确控制系统，能高效完成多种食物的准确分量，大大提高了食品包装速度。通过将智能化感受器、智能算法等多种新技术融入食品包装机械，有利于生产包装过程中更精细化的分拣、质量测算及整体包装速度的提高，对食品包装机械智能化发展以及我国整体机械行业的智能化发展有着重大意义。
2食品包装机械行业面临的发展机遇与挑战
目前我国包装机械行业的年增长率虽因市场激励发展较快，但从包装效率、包装的多对象性、安全性考虑，要与国际市场接轨，扩大市场占有率，仍需在产品的科技含量、产品建设规模和专业技术研发方面进行改进，在包装机械的突破和创新仍存在一定的问题值得思考。
2.1我国食品包装机械存在的问题
2.1.1与国际水平差异较大，技术含量不高我国现有的一些食品包装机械产品技术含量不高，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)、自动柔性补偿技术、激光切割技术、多维信息处理技术等成套生产线，例如欧洲COLIMATIC品牌，专门针对于食品包装和医药包装的自动化包装机，呈车间形式多工段成套工作，因此很少单机销售。而国内大多包装生产以单机为主，通用机型居多，技术含量低，能满足特殊要求特殊物料的设备少、高技术附加值高生产率的产品少，国内很多技术含量较高或高精细化的设备还处于研制或者专利阶段。
2.1.2低水平重复建设严重目前，市场上低水平重复生产现象的主要原因有：产品的科技含量不高，制造工艺简单，投入资金少;企业在投入产出比的影响下不乐意采购高质量的食品包装机;相关研发机构的科研创新能力严重不足，更新换代速度太慢。如技术比较初级的自动封口机仅温州一地就有100多家[12]，而在上海曼亿公司已完成车间化包装，大幅提高生产效率和包装质量;工艺简陋、卫生堪忧的初级塑料包装机在家庭式作坊中屡见不鲜，而大型企业或品牌下的产品已集生产、包装、检测、物流为一体的流水线作业模式，真空包装机已普遍投入市场。中国食品包装机械市场上充斥着低水平重复建设的低档产品，市场环境长期得不到改善，不利于整个行业产品的升级换代。
2.1.3知识产权意识淡薄，缺乏行业规范我国食品和包装机械行业缺乏知识产权意识，企业对自己开发出来的新产品没有专利保护意识而被粗糙仿制，往往某个产品刚投放市场不久，因市场大规模需求的利益诱惑，仿制品短周期内就会在市场内贴有各种品牌的大批量涌现，伴随着的产品质量也层次不齐，到最后谁是该设备产品的开发者都搞不清;当然，这和专利申请的周期也有直接关系，一个实用新型专利申请受理到授权周期一般在6～12个月，而发明专利周期甚至在两年以上，长周期的受理实审让公司出于市场利益最大化和对产品时效性的考虑，不得不选择直接投产销售而放弃专利的申请。同时，缺少国家一定的扶持和激励政策来敦促相关行业内规的生成和完善，我国食品包装机械标准化也因此进展缓慢。目前通过调研，目前所能查到的还是我国于1997年发布《食品机械安全卫生》制定的食品机械标准，由于当时技术的限制，并未对食品包装机械制定完整标准，后期再没进行系统的完善和改进，导致了我国食品包装机械行业企业产品层次不齐，缺乏统一的国家标准、行业标准，严重影响整个行业的综合发展和技术进步。
2.1.4缺乏专业技术研发我国食品包装机械在新技术、新工艺、新材料方面应用较少，相对国际市场，生产手段落后，大部分沿用陈旧的通用设备加工，新产品开发数量少且开发周期长，没有经过完整系统的探索开发过程，多数通过仿制，甚至在要求食品高品质安全的基础上，不得不花费大量的资金从国外引进安全性高、生产效率高、包装精度高的成套食品包装生产线，缺乏创新和核心技术优势，导致很大一部分国内市场份额被国外品牌所占领。因此培养专业技术人才变得至关重要，这也是整个机械行业发展的根本所在。
2.2食品包装机械产业的发展需求
我国食品和包装机械形成行业已有20多年，这段时间也是世界技术发展最快的时期，行业中新技术不断涌现，而国内行业的基础薄弱，技术及科研力量在这方便的投入不足，致使其发展相对滞后。因此，我国需要对食品包装机械产业做出发展要求，要加强自身硬实力以对抗国外品牌对我国市场的冲击。
2.2.1加大产品的柔性化制造因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，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、种类的变化。
2.2.2流水线生产作业流水线生产作业很大程度上集多道工序于一体进行作业，要求与前道工序有相关衔接性，尽量去除搬运环节，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。流水线作业在提高生产效率和生产成本的基础上，能将食品安全在包装环节尽量做到可控，来提高整体的食品安全。当然这在一定程度上也提高了各类产品的集约型制造，有利于提高产出和产品功能化的划分。
2.2.3设备可维护性高设备必须使用寿命长，方便维护，也可使用自动化维护程序进行简单自控、自检，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，亦可实行远程诊断来提高排除故障效率。
2.2.4加入新技术，强调绿色生产在满足基础包装功能的基础上，要求减少噪声、粉尘污染，提高产品的高值化利用并尽量减少废弃物;同时包装机械中加入机器视觉、无损检测等技术，来提高对包装材料的厚度硬度、有害物质迁移等的自动识别，分对象的进行包装，从而提高包装效率及质量。
3食品包装机械发展趋势
当前，要求在满足国内包装需求的基础上进行一定的国际输出，能让“中国制造”满足快速增长的市场需求和竞争，要从以下几点出发：
3.1向自动化、智能化发展
食品包装机械应适用于多对象、多规格的一体式自动加工、分拣、包装过程，以最大化的节省劳力的基础上提高分拣、包装效率和提高机械利用率。在整体的食品包装机械的应用中，柔性化、人性化、智能化手段的运用能更有效地保障食品质量，如直接显示食品是否新鲜，使消费者不必拆开包装后再判断食物是否变质，目前普遍的做法是在包装里面放小包铁粉，或在包装纸里加上一层“吸”氧材料，消耗包装内的氧气;保鲜食品需要在低温下保存，否则会因内部菌群活跃导致食品变质，可在包装上贴有指示时间和温度的新型标签，在温度升高时因内置无害的化学成分发生聚合作用使标签的颜色随即变化，顾客可凭标签颜色对比来判断食品的储存温度、时间和新鲜程度;对于生鲜肉类食品的检测，可以通过检测鱼、肉类腐烂所释放的气体，判断新鲜程度，针对这一特性的包装技术也在研发之中。
3.2向求精求专发展
我国食品包装机械业的发展要有所突破必须求精求专。靠简单重复，扩大生产数量，向上下游延伸的方法不可取，走专业化生产道路，发展中高档设备，提高技术含量，把产品做精做细做专做强，靠技术进步来推动行业的发展才是出路。世界各国对包装机械发展十分重视，集机、电、气、光、生、磁为一体的高新技术产品不断涌现，生产高效率化、资源高利用化、产品节能化、高新技术实用化、科研成果商业化已成为世界各国包装机械发展的趋势，也是我国包装机械业的发展方向。
3.3零部件生产标准化
我国目前包装行业“小而全”“大而全”的格局应尽快调整，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，控制部件或结构部件与通用设备相同，可以借用。包装需要重视提高食品包装机械加工及整个包装系统的通用能力，所以食品包装机械零部件生产专业化是发展的必然趋势。
3.4走品牌化发展战略
我国包装机械行业应走品牌战略，从初期的大部分国外品牌市场份额中转变市场占有率，坚持“质量第一”，在竞争中不断立异，高新技术的应用和前沿工艺的探索，对传统包装机械进行改良，以适用于国内外的食品包装机械市场，著名企业、著名产品逐渐脱颖而出。例如，饮料类灌装生产线、新材料复膜机、大规格桶装吹塑机、均质机等固然出产企业不少,但著名度高、销售额大的企业也已呈显著集中趋势，著名企业、著名品牌正在逐渐形成。
4结语
本文通过对目前食品包装机械发展现状和市场环境进行分析，对近年来食品包装机械的三个板块进行总结。无论是在控制系统、机械安全还是创新投入方面，我国食品包装机械都具有相应的改进和优化。同时，本文针对现如今食品包装机械还存在的一些问题及其发展趋势进行详细阐述，结合我国“中国制造”大局势下的发展趋势，食品包装机械必定会朝着高柔性化、自动化、智能化的绿色方向发展。
参考文献：
[1]包轩.我国灌装设备的发展方向[J].绿色包装，2020(4)：88-89.
[2]李晨，孟庆书.自动化食品包装技术的优势及其发展现状[J].现代食品，2020(5)：129-131.
[3]零食快报.食品机械设备网[EB/OL].(2020-06-12)[2020-06-12].
[4]马晓宇.自动包装机热封温度自适应控制系统设计[J].包装工程，2016，37(21)：173-178.
[5]袁飞，高雪.食品自动包装机的设计与开发[J].食品工业，2020，41(5)：220-223.
[6]邹萍萍.聚乳酸/纳米纤维素可降解食品包装材料的制备与发泡研究[D].杭州：浙江大学，2013.
[7]束浩渊，潘磊庆，屠康，等.抗菌材料在食品包装中的研究进展[J].食品科学，2015，36(5)：260-265.
《浅谈食品包装机械发展》来源：《南方农机》，作者：费叶琦 刘雨浩 马竹樵 赵建平 王吉平
