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食品包装机械中气动技术的应用及发展
日期:2010-10-9  点击:2491  来源:

中国的食品包装机械经过近20年的发展,已经形成了一定的规模,成为机械工业的重要组成部分。现在国内食品加工的大部分包装工作,尤其是较复杂的包装过程基本还是人工操作,从而极可能对被包装产品造成污染,这种状况极需得到改变。目前,国家加大力度实施食品质量安全市场准入制度,食品包装设备也正在逐步纳入食品质量安全准入体系中,这是食品包装机械行业实现产业升级的良好契机。现代食品包装机械是汇集了多种学科的先进技术,具有高效率、高精度、高自动化和高柔性的特点,并正向智能化和集成化的方向发展,其中基础组成部分之一就是气动技术。
    气动技术是生产过程自动化和机械化的有效手段之一,具有高速高效、清洁安全、低成本及易维护等优点,被广泛应用于轻工机械领域中,在食品包装及生产过程中也正在发挥越来越重要的作用。其在各类包装机械中均有大量应用,可以缩短加工辅助时间,减轻工人劳动强度,充分发挥设备的高效性能。

    但由于食品包装机械必须符合食品机械安全的相关要求和规定,而且工作现场环境一般又较为复杂苛刻,如果使用了不适当的气动元件,往往会出现不正常现象。而现代的食品包装机械,通常集机械、电气、液压和气动等技术于一体,且各部分之间有着密不可分的联系,任何一部分发生故障都会影响到设备的正常工作。因此,在食品包装机械气动部分的设计与应用中,一定要选用可靠的切合实际需要的产品。

    在食品生产中,不同生产区的卫生要求有所不同。欧洲的EN1672-2标准将食品加工机械的环境定义为3个工作区,即食品区、飞溅区和非食品区。根据不同区域的卫生要求,所需使用的气动技术及产品也不尽相同。

    食品区和飞溅区要求安全卫生

    在食品区和飞溅区,气动技术主要用于分配、装瓶、成形、灌装、配剂和密封等装置中,由于气动元件需要直接或间接与主要生产原料接触,为避免对最终产品产生污染,其材质应为无毒、无吸收性且耐腐蚀的不锈钢原件。如果使用铝合金材料,则应具有一定抗腐蚀能力,无毒性,无吸收性。元件内部所使用的橡胶制品如密封件等应符合相应的卫生要求,应具有耐热、耐酸碱和耐油等特性,可接受正常清洗和消毒,不溶解、无毒性且无吸收性,不得有影响产品的气味。工作空气过滤装置应保证禁止5μm以上的尘埃通过,结构及表面应平滑、耐久、易于清洁并能达到良好的洗净效果。尽管飞溅区的设计需要和食品区域相似,但材料要求可酌情降低,同时必须保证该设计对食物产品无负面影响。

    在这两种环境中应用的典型气动产品有不锈钢气缸、洁净型气缸、易清洗阀岛、不锈钢过滤器和减压阀等,而其中最具代表意义的是洁净型气缸,如英国Norgren的PVA系列洁净型气缸。这种气缸的洁净式设计消除了食物颗粒可能附着的空腔、缝隙和锋利边角,具有自排水功能,所以液体可以直接流掉。缸筒材质采用阳极氧化铝,活塞杆采用镀硬络不锈钢,所用密封件为聚氨酯材料,气缸整体符合IP67的要求,不仅耐腐蚀,还可进行反复清洗。另外,该气缸是符合ISO6431的标准化产品,具有可替换性,甚至连安装件也都采用标准件,安装维修都极为方便。

    非食品区元件的尺寸要求日益严格

    在非食品区域,气动技术主要用于封袋、包装、贴标、检测和加盖等装置中,尽管这个区域的气动元件不需要接触生产原料,但通常仍然需要具有标准化、易清洗、智能环保及结构紧凑等特点。由于现在的食品包装设备要求在有限空间内实现更多的功能,因此对于气动元件的尺寸要求也越来越严格。典型产品包括如图2所示的英国Norgren易清洗阀岛VM系列,其宽度仅10mm的阀体可提供430L/min的流量,可进行2~20位集成,且符合IP65和食品包装中复杂控制的趋势。此外,先进的食品包装设备普遍采用由过滤器、减压阀和不供油润滑的阀及气缸等组成的无给油润滑气动系统,这种系统在元件需要润滑处预先封入润滑脂,无需油雾器,可长时间工作而无需补充润滑脂,能降低油耗和成本、改善环境、维修方便且性能稳定。

    气动装置智能化

    随着食品加工工艺的日益提高,食品包装的自动化水平也在不断提高,目前食品包装机械的研发正朝着高速、多功能及控制智能化的方向发展,工业机器人、微电子、电脑、智能型和图像传感技术等将会得到越来越广泛的应用,而应用于食品包装机械的气动技术的智能化和网络化也将成为必然。

    智能化气缸是气缸智能化的集大成者,以Norgren公司的智能化气缸为例,这种气缸内置电磁阀和速控阀,气缸提供Fieldbus及ASI接口,可以实现总线远程集中控制。其具有IP66防护等级,易于冲洗;而且还符合ISO/VDMA标准,可以和普通标准气缸实现互换。利用该气缸就可以替代传统的整个气动回路。

    智能化气动三联件则使空气处理系统的自我诊断成为可能,大多数气动系统的故障因空气处理系统而起,智能化三联件有效解决了这一问题。其可以对气动系统进行持续的监控并随时通过Fieldbus及ASI连接显示相关数据,告知何时需要更换滤芯或润滑油,压力状态是否正常,并记录使用时间,从而使故障率达到最低,减少维护维修成本,提高正常运行时间和生产能力。

    智能化和网络化气动技术的开发和应用,将使食品包装机械进一步智能化,实现设备的自行诊断,从而提高国内食品包装机械的自动化水平。
包装原来的目的,只是为了使商品在运输过程中不致破损,便于储存。而现代包装,除了完成这些基本目的,逐渐成为产品设计不可或缺的一部分。随着商品竞争的加剧和人们对个性化商品的需求日增,包装的作用也日益明显。优秀的包装设计,可以提高商品的价值,诱发消费者的购买欲,而且随着超级商场流通机制的普及发展,顾客购物靠自己选择,商品包装设计的魅力成为促进购买的重要因素。对易耗消费品来说,包装的促销作用尤其明显。
    包装的视觉设计在设计方法和步骤上,与其它视觉传达设计有相同和相似的地方。包装设计也必须以市场调查为基础,从商品的生产者、商品和销售对象三个方面进行定位,选择适当的包装材料,先进行包装结构的设计,然后根据包装结构提供的外观版面,进行文字、标志、图像等视觉要素的编排设计,做到信息内容充分准确,外观形象抢眼悦目,富于品牌的个性特色。

    一、设计语言表达的整体性

    包装设计中的视觉要素是造型、构图、色彩、图案、纹样和字体的总和设计。造型决定包装的骨骼体裁,构图体现包装的形象风格,色彩代表包装的精神面貌,字体直接反映包装的内容本质。因此,包装设计的构图、色彩、字体应同时进行构思,互为补充,达到造型功能化,构图特殊化,色彩理想化,文字形象化,并满足包装所具有的科学实用、美观达意、成本低廉、有竞争力四个条件。成功的包装设计往往能达到三种效果:远效果一一令人注目;近效果一一引人入胜;久效果——印象深刻。同时,成功的包装设计又必须具备五个基本点:①货架印象:好的设计能使商品在货架上对顾客起着强有力的吸引作用;②可读性:包装上的文字要清晰易读,产品说明要简单直接,一目了然;③外观图案:外观图案要美观大方,醒目、喻意性强而富有艺术性才能成功;④商标印象:商标要简炼清晰,一看就能留下深刻的印象;⑤功能特点说明:商品的功能、特点、开包方法、注意事项等也要用简单明了的图文表示出来。具备上述五个基本点的设计,会使消费者爱不释手。因此,在包装设计的过程中首先必须注重设计各要素的整体关系。

    二、设计中的文字

    包装上文字包括牌号品名、商品型号、规格成份、数量批号、用途保养、使用方法、生产单位和拼音或外文等,这些介绍商品、宣传商品不可缺少的重要部分,比如化工、仪表、药品、食品、机械、文教用品主要靠文字来辨认,说明文字是包装中的一个重要部分。

    文字作为一种装饰手法在设计中有美化商品的意义,它应该以表现商品特性为前提。文字的装饰处理手法各异,用来结合商品容易唤起顾客的共鸣、想象和记忆,使用得当还能以巧取胜,使人感到别具一格。只要根据商品的特性进行合情合理的设计,无论结合其它形式还是单独使用,都能表现出包装个性和各种新意。

    我们伟大的中华民族有着几千年的文化遗产,传统的汉字书法本身就是一种艺术。近年来,我国不少文字作为包装设计主体的作品也获成功,特别是土产、特色礼品一类,用汉字书法作装潢,有的加上印章、古画,强烈地显示出了民族风格。我们纵览日本的包装装潢设计,可以看到书法包装在日本也颇为流行。总而言之,应该充分调动文字装饰美的功能来提高和丰富设计效果。

    三、商业摄影的运用

    商品包装不仅应该在货架上明显地胜过竞争对手,同时应该迅速地反映商品的内容。

    在食品、玻璃器皿、陶瓷制品、精美工品、玩具等方面,人们越来越多地重视“逼真的”形象,顾客急切地希望通过包装,一目了然其中的实际产品形象。如果包装不能达意,顾客就不会把它挑选出来,也就是说,如果不以适当方式显示包装的内容物,该商品也就无人问津了。

    现代国际市场上运用商业摄影手法的包装设计日趋增多。它顺应国际市场上自助式销售方式的出现和发展,顺应了顾客要求“真实地”了解产品的心理,顺应了社会化大工业生产的要求。使包装设计的画面具有直观、快速、准确地反映内在物,并就其形象、质感、色彩达到完美的地步,甚至超出原有产品的境地。现代技术和日益发展的电子制版印刷工艺,已为包装视觉传达设计提供了比逼真表达事物更高的物质手段,加上设计的巧妙构思,使商品包。装更富有魅力。

    四、设计中的抽象画面

    采用抽象的设计手法来表现香烟、药品、香皂、牙膏、洗衣粉、矿泉水、调味品、生理盐水等这些特定商品的内容,已是目前世界的上包装现代设计的显著特点。富于现代美,形式感很强烈的抽象图形包装容易为人们所接受,即使有些可具象图形表现的商品,设计者为追求包装的视觉效果的差异和现代美感,也往往采用抽象设计。

    随着科学技术的日益发展,计算机已普遍运用于各个领域,这些现代技术手段所产生或呈现的种种特异的规则和不规则的几何纹样画面的特殊效果,具有非同寻常的几何形态感、不规则色块感、特殊立体感、深远感等,采用这种抽象语言,以某种既象又不象的视觉效果,创造出特殊的视觉效果,形象地表现电波、声波、频率、振幅、能量的聚散,物质的化合与分解等不可视之事物。从而达到表达商品内涵的“可视观感觉。”

    当然,抽象图形在包装上也有无一定意义的纯装饰性作用,但一般是具有一定含义的设计。其功能除给人们以现代美感之外,还创造一种效果含蓄而富有意境,能令人产生与商品相关的联想,成功地表达商品的内在意义。

    五、设计中的绘画、卡通、夸张变形手法

    随着包装设计的发展,过去经常采用的绘画、卡通、夸张变形手法设计的包装是否还有实用价值?特别是商业摄影和制版印刷水平日益提高的今天,现代包装设计似乎缺少不了逼真的彩色照片。似乎绘画形式已失去了实际效用。但浏览世界各国的现状包装,包括一些名牌包装,都还在充分利用绘画、卡通、夸张变形手法的广阔想象力、表现力来追求一些商品包装的特定主题和个性特色。在国外的一些外星人玩具包装、太空人游戏机包装中想象的人物、古英雄,大力士等形象都不能通过摄影和其他形式来表现,而只能借助绘画形式来表达。同时绘画形式不受机械条件的限制,不受时间、空间的约束,具有多样的变通性,既可高度写实(运用各种画种的写实方法)也可高度简化,更可巧妙夸张。依据商品的内容需要和设计构思的需要,充分发挥设计者的创造能力。而各种艺术手法的表现力又可获得千差万别的视觉效果。

    六、设计中的色彩处理

    当顾客进入商场选购产品的时候,色彩往往首先进入眼帘,优美得体的色彩,能更好地宣传产品,美化环境,陶冶人们的心灵,这就是色彩的力量体现。包装色彩的运用是同整个画面设计的构思、构图紧密联系着的。

    包装的色彩要求平面化、匀整化。这是对色彩的过滤、提炼和高度的概括。要求在一般视觉色彩的基础上,发挥更大的想象。它以人们的联系和对色彩的习惯为依据,进行高度的夸张和变色,是包装艺术的一种特长,同时包装设计的色彩,还必须受工艺、材料、用途、销售地等等的制约。

    包装设计的主色调,应根据内容物来考虑,可以以商品的固有色为起点,采用加强或减弱的手法,或对比、或调和,以更好的突出商品的宣传效果,增强商品的竞争能力。

    包装画面往往以底色作为主色调来处理是比较常见的。画面上的其他色彩需依据主调来恰当安排,各自为战的色调处理必然会出现零乱的弊病,那就无法突出主题,失去整体感。尤其在画面上出现对比色时,那就要注意二个对比色之间,面积大小不要太一致了,纯度或明度也不宜太接近了,使其达到既有对比(包括色相、明度、纯度对比),又有统一的感觉。有时在对比色之间不宜作减弱处理时,亦可采取用黑、白、金、银、灰等中性色加以勾边来处理,既保持了对比的色相对比,又达到了和谐统一的效果。

    包装设计的独特性与市场竞争有着密切的联系。在产品推销业务中,除了广告的作用外,以产品包装设计的独特性与其他产品相区别是十分重要的,在整个传递中起着非常重要的“自我宣传”作用。从本质上讲,包装设计是通过人们的视觉进行传递。视觉要素和设计语言是全世界通行的,而且随着时代的前进,视觉要素和设计语言的传递水平越来越高,尤其是在文化水平较高和发达的国家,已越来越少地使用文字作广告词了,现代技术使人们已经能够直接地迅速地传递形象了。一方面消费者越来越有知识,生活水平不断提高,使人们要求选择更多的花色品种;另一方面市场上繁多的商品又使消费者不知所措。这对设计师来讲就要研究更确切地、迅速地、简炼地传递包装物,设计效果应该是立竿见影,使自己的产品包装迅速“接近”消费者,以帮助厂商招揽更多的顾客。要了解市场上顾客的心理,预测消费者是如何在包装的外观特征上鉴别“这个”商品与“那个”商品,并且具备视觉要素和设计语言能打动人心的设计技能。
 

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