广东省装备制造技术与产业发展调研
食品包装行业调研报告
目 录
1.2.1珠江三角洲(包括广州、深圳、东莞、佛山、珠海、惠州、中山、江门和肇庆) 6
1.2.3粤西和粤北地区(包括湛江、茂名、阳江、韶关、清远、河源、梅州和云浮) 10
2.1 食品包装行业国内外发展趋势及装备需求动态... 11
2.3 广东省食品包装装备制造业对本地市场需求的满足状况... 21
3.2 广东省食品包装制造装备优劣势及与相关地区的比较... 45
3.3 制约广东省食品包装装备业发展的共性、关键技术问题... 49
3.3.1研发新型包装材料及其制造装备与技术,大力发展绿色包装工程,促进循环经济发展 49
3.3.2搭建创新设计平台,依托现代设计方法与技术促进产业升级... 50
3.3.3夯实节能减排技术研发,提高能源利用率,降低对环境的方面效应... 51
3.3.4食品包装装备的电气自动化综合控制与检测技术... 52
1、广东省食品包装行业装备总体发展概况
1.1 广东省食品包装行业总体概况
包装行业是国民经济的配套服务行业。目前,我国已建立起以纸、塑料、金属、玻璃、包装印刷、包装机械为主要构成,拥有一定现代化技术与装备,门类较齐全的包装工业体系,基本能够满足国内消费和商品出口的需求。
1.1.1 广东省食品包装行业发展状况
食品包装行业是我国食品工业的一个配套产业,也是包装工业的一个主要类别。广东省食品包装作为一个产业,是从改革开放后,伴随着食品工业的发展而逐步形成的。经过近20年的快速增长,目前已具有一定规模和基础。据初步统计(从中国包装联合会的统计数据了解),2008年中国包装工业的年产值预计达到4500亿元,保持年平均增速为7.5%。广东包装工业总产值约1100亿元,约占全国的1/4。
近几年来,广东省食品包装行业的发展保持了强劲势头,复合软包装、塑料中空容器和软包装印刷增长幅度较大。广东省也培育了一批集约型的食品包装企业和食品包装基地,不少食品包装企业已踏上规模化生产道路。在广东省的印刷包装中,食品塑料包装占据了巨大市场份额,每年更是以26%的速度高速增长,成为中国食品塑料包装行业最重要的消费市场之一,省内还包括许多用量巨大的终端消费企业。广东省塑料制品连续十年居全国首位,年生产能力占全国1/3,实际年产量占全国1/4。
1.1.2 广东省食品包装行业产业结构
目前广东省食品包装主要包括纸包装、塑料包装、金属包装和玻璃包装四大门类。由于纸包装技术门槛低、资金投入弹性大,因而发展最快,约占全省食品包装总量的50%以上;塑料及复合包装由于其包装功能优异,得到较快发展,目前占全省食品包装总量的33%左右;金属及玻璃包装由于其投资相对较大,产品市场集中度高,使其在广东省不但未得到应有的发展,而且还有不同程度的萎缩,分别约占全省食品包装总量的5%和10%左右。
广东省容器加工企业3000多家,食品、制药、化工、IT等产业基础雄厚,是容器加工机械最重要的市场。广东省包装容器生产企业数量、包装容器消耗量、容器加工出口量,容器和软包装印刷技术均领先全国。
图1 广东省食品包装四大门类在全省食品包装总量中所占的比重
广东省纸箱包装的设备先进,行业规模、产品质量和产值效益都超过了全国其它省市自治区,这是行家公认的。例如,广东省拥有代表纸箱包装先进生产力的瓦楞纸板生产线高达800多条,而江苏、浙江、上海加起来不足500条。广东省纸箱包装年产值约在150亿元,而苏、浙、沪合起来,大约在130亿元。广东省生产的纸箱约有30%供应香港。
广东省塑料制品产量居全国一、二、三名,市场前景广阔。广东省规模以上塑料包装企业(指年销售额500万元以上企业及全部国有企业)约2200家(薄膜制造业约600家;丝绳纺织品约800家;泡沫塑料纸约200家,包装箱及其它塑料包装容器约400家),约占全国20%。其中,国有或国有控股企业和集体企业约占10%,外资企业约占51%,其他类企业约占39%,从业人员已超过40万人。全省规模以上企业85%集中在广州、佛山、东莞、深圳、中山等珠江三角洲区域,其余分布在以汕头为主的粤东地区和其他地区。
图2 广东省塑料包装企业中各类企业所占的比重
广东省金属及玻璃包装方面也大有发展潜力。据统计,2007年广东省碳酸饮料产量220.38吨,比上年增长24.4%,瓶(罐)装饮用水产量381.49吨,比上年增长18.3%。2008年广东省啤酒产量在全国排名第三,仅啤酒生产及灌装包装设备的需求将超过100亿元。目前,广东省约有300多家金属容器生产企业,广东省玻璃容器年产约1亿只,产值约15亿。
1.1.3 广东省食品包装行业的产业特色
一是食品包装配套出口或直接出口增多。食品包装产品的直接创汇额近些年在不断增加,其中也包括一些食品包装机械的出口。广东省塑料食品包装机械和印刷机械不仅满足了国内市场的需求,为国家节省了不少外汇,而且产品逐年打入国际市场,其数量已达到食品包装机械行业的25%和印刷机械行业的20%。近几年塑料食品包装机械出口不仅在数量上快速增长,而且在出口地区也发生了深刻变化,已经从主要出口亚非拉发展中国家,逐步转向欧美日等发达国家或比较发达的国家,其份额占出口额的30%-50%。
二是极具创新性。广东省在国内率先引进并生产了BOPP薄膜及BOPET、CPP、OPP、PA、PVDC等薄膜,同时不断开发新的、性能更加优良的软包装基材。如用于耐高温、耐低温、可蒸煮等食品软包装的多层共挤高阻隔性能薄膜及片材;用于缠绕软包装的性能更好的多层共挤拉伸缠绕薄膜;用于热灌装、耐高温的PET饮料瓶及PET啤酒瓶;用于货物标签和软包装袋的合成纸;水溶性薄膜、茂金属薄膜等。同时,广东省食品包装企业在工艺和技术上也勇于创新,如新的成型技术、异型中空、纳米塑料技术、共挤成型技术及容器薄型技术;塑料软包装废弃物回收利用技术等。
三是形成重要的产业基地。目前广东省内已形成珠江三角洲(主要是中山)和粤东(主要是汕头、汕尾、潮州)两大食品包装基地。珠三角的包装印刷业中,有70%以上是软包装印刷业(塑料和彩盒包装),已形成从薄膜、铝箔、纸类等各类软包装、吸塑、铝塑、吹瓶等塑料制品以及油墨、黏合剂生产和包装印刷机械制造一条龙配套完整的产业结构。粤东产业基地的食品包装企业已经走在全国前列,企业产值和销售额年年增加,利税也逐年上升,生产的设备及产品在国内拥有较高的市场占有率,技术已接近国际先进水平,为国家和社会做出了巨大贡献。目前,全国各地,甚至世界上最著名的原辅材料供应商都在珠三角及粤东地区设立办事处,各种档次的产品都有,这些供应商主要服务当地软包装厂,供应商与软包厂之间形成了良性互动的局面,这种产业氛围是全国少有的,这也是广东省两个产业基地发展的另一个主要原因。
四是新产品开发成绩突出。广东省的食品和包装机械企业一方面接受海外华人的特殊订货,可以让国内供货商赴工厂参观已使用的欧洲设备,另一方面赴海外参展也让企业开阔了视野,对于自身的产品改进及创新有很大帮助。另外,广东省的食品饮料行业进口了大量的食品和包装机械,有的企业主动联系身边的机械企业,希望他们能为该企业生产类似的设备以降低采购成本,由此机械企业就诞生了一条新的生产线供应市场,而一种新的食品和包装机械诞生的同时可能推动新的食品门类产生。
1.2 广东省食品包装行业中相关装备总体概况
食品和包装机械行业在我国机械工业中是一个新兴行业。目前,全国从事食品和包装机械制造的企业约4,000多家,其中限上企业1,133家,在职职工23.52万人,人均销售额26.02万元。其中,广东省从事食品和包装机械制造的企业约472家,约占全国的11.8%,其中限上企业189家,占全国限上企业的16.7%,人均销售额24.17万元。
2007年,我国食品和包装机械行业再次取得丰硕成果,各项技术经济指标均好于预期。2007年行业销售产值达1,017.9亿元,较2006年增长22.88%(广东省约占全国的1/5)。产销率达到96.55%。其中食品机械519亿元,包装机械498.79亿元。2007年我国食品和包装机械出口总额12.94亿美元,比上年增长57.14%,其中食品机械出口总额为5.33亿美元,占食品和包装机械出口总额的41.19%,比上年增长64%;包装机械出口总额7.62亿美元,占食品和包装机械出口总额的58.89%,比上年增长55.83%。
2007年1-12月,全国包装机械累计产量为88,001.85台,比2006年同期减少8.13%。2008年1-10月,全国包装机械累计产量为83,602.50台,比2007年同期增加24.09%。[1]
自2001年起,我国食品和包装机械行业始终都保持在15%以上的增长速度,整个行业处于稳定的发展期。图5、图6、图7分别表示了从2001年到2007年我国食品和包装机械行业销售产值、出口总额、进口总额的变化情况[2]。其中,广东省食品和包装机械行业的各项指标约占全国的1/3。
图3 2001-2007年中国食品和包装机械行业销售产值(单位:亿元)
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图4 2001-2007年中国食品和包装机械出口总额(单位:亿美元) |
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图5 2007-2007年中国食品和包装机械进口总额(单位:亿美元) |
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目前,广东省塑料机械制造工业已开始由制造大省向制造强省迈进,塑料机械制造技术已接近国际先进水平。同时,广东省也是我国食品和包装机械的大省强省,位居全国二、三位。经过近十几年的发展壮大,广东的食品和包装机械已拥有一大批国内领先并具有国际水平的产品和成套设备,其中包括液体灌装成套设备、纸板纸箱成套设备、包装材料加工机械和包装印刷机械等。
1.2.1珠江三角洲(包括广州、深圳、东莞、佛山、珠海、惠州、中山、江门和肇庆)
珠江三角洲由于其优越的地理位置和良好的经济基础,使得全国各地甚至世界上最著名的原辅材料供应商都在珠三角设立办事处,各种档次的产品都有,形成了良好互动的产业氛围。珠三角地区已形成了重要的产业基地,集中了全省85%的规模以上塑料企业,同时拥有一大批实力雄厚的塑料机械、包装印刷机械、包装机械生产企业。许多产品的技术已接近国际先进水平,国内市场占有率较高。
广东仕诚塑料机械有限公司国内首创CPP/CPE超宽(5,000mm)、超高速(500m/min)流延薄膜生产线、PVB玻璃夹层膜生产线、CPET/EVA流延薄膜生产线。CPET流延薄膜生产线成功入选国家重点新产品,PVB玻璃夹层膜生产线、CPP/CPE超宽流延薄膜生产线曾多次荣获省市级科技进步奖。
佛山市震德塑料机械有限公司2005年全新推出震德M5系列机型,其中“一出32高速瓶盖机”的速度堪称国产机速度之最。“震德”牌CJ系列和“震雄”牌CH系列注塑机,国内市场占有率约20%,年产能力达12000标准台(套),2007年销售收入达到8亿元,全国排名第二。
佛山市南海东方纸箱机械实业有限公司2007年产量为75台,在国内同行业高档产品中所占比例为30%,生产的APSTAR(亚洲之星)自动化高速多色成套纸箱印刷开槽模切机(下印)占全国生产量的75%以上。该厂2008年1-11月份预计销售额为1.86亿元,工业增加值为0.8亿元,在国内同行业同类高档机销售额中排名在前三名之内,国内市场占有率为15%左右。
广东省万联包装机械有限公司、广东西江机械制造有限公司等瓦楞纸版生产线,国内市场占有率50%以上,七层瓦楞纸板生产线生产速度180 m/min-200m/min,采用计算机控制。广东省万联包装机械有限公司2007年生产产值1.2亿元,广东省市场占有率40%。
中山市松德包装机械有限公司2008年预计实现产值1.6亿元,工业增加值0.47亿元,生产的电子轴传动高速凹版印刷机2006年底国内市场占有率50%,全国排名第一;挤出涂布复合机组生产速度在180m/min-250m/min之间,国内市场占有率60%,全国排名第一;2002年研制成功的SDC系列精密涂布机,至今仍是国内最高档次的精密涂布机,占有国内镭射、烫金等精密涂布领域主要份额;此外还是折叠纸盒凹版印刷生产线的国内唯一制造商。
广州达意隆包装机械股份有限公司2007年出口占销售总额的比例超过30%,2008年预计实现产值6亿元,增长率近40%,生产的五加仑灌装机械生产能力达到了3,000瓶/时,处于世界领先水平,2006年市场占有率80%;茶、果蔬汁饮料全自动高速热灌装机生产能力36,000瓶/时,2006年国内市场占有率8%以上,全国排名第一;数控全自动旋转式PET瓶高速吹瓶机生产能力1,500-1,800瓶/模/小时,国内市场占有率8%以上,全国排名第一;吹灌旋一体化装备获得广州市科技进步一等奖;饮料包装机械系列产品,市场占有率5.02%,36,000瓶/时含汽灌装线2004年进入可口可乐公司。目前已经研发出无菌灌装机,智能型码垛机等新产品。
广东轻工业机械有限公司首条20,000瓶/时纯生啤酒无菌灌装线,填补了国内空白;2005年设计的具有总线控制技术的36,000瓶/时啤酒瓶装生产线,是国内同行中首个实现全线的计算机集中管理;2008年开发完成的50,000瓶/小时节能型链网杀菌机、72,000罐/时节能型链网杀菌机达到国内先进水平,并交付德国克朗斯公司使用。2008年预计实现产值0.7亿元,增加值740万元。
佛山市南海平航机械有限公司2008年预计实现产值0.5亿元,增长率20%,生产的68,000万瓶/时高速迴转式贴标机,国内市场占有率50%,全国排名第一,可同时粘贴头、颈、身、背四种标签,该贴标机是啤酒、饮料灌装线上关键重要配套设备。2008年又新研制出高速多功能贴标机和高速不干胶贴标机。
广州市万世德包装机械有限公司2008年1-11月实现产值0.65亿元,是啤酒、饮料生产线的二次包装设备国内产品品种最全、规模最大的生产企业。
1.2.2粤东地区(包括汕头、揭阳、潮州、汕尾)
以汕头为主的粤东地区是全国著名的食品制造及食品包装生产制造基地。作为中国最大的印刷包装薄膜生产、批发基地和全国三大印刷、包装基地之一的汕头,已形成从印刷、包装装潢、薄膜包装材料、纸张包装材料、油墨、印刷机械、包装机械制造到印前设备、印后设备等的一个完善的产业链结构体系。潮州市潮安县庵埠镇先后被中国包装联合会和国家食品工业协会正式认定为“中国印刷包装第一镇”和“中国第一食品名镇”,印刷包装产业和食品产业已经成为潮安县的重要支柱产业。
广东金明塑胶设备有限公司拥有83项自主知识产权的专利技术;2008年预计实现产值1.5亿元。生产的M7B-1300Q七层共挤薄膜吹塑机、M3B-900QA三层共挤重包装膜生产线,属于国内首创,技术水平处于国内领先地位;多层共挤中空制品吹塑成型机、三层共挤农用大棚膜吹塑机、地膜吹塑机产品,国内市场占有率50%以上,其中大型农膜吹塑机更占到90%,全国排名第一。
汕头市远东轻化装备有限公司生产的BOPP4200-5000型双向拉伸聚丙烯薄膜生产机组、BOPET5200-10000型双向拉伸聚脂薄膜生产机组、6,000幅宽淋膜机组属于国内首创,主要技术指标处于国内同类产品的先进水平;双向拉伸聚丙烯,聚酯薄膜生产机组市场占有率20%;塑料薄膜挤出复合机组市场占有率30%;数控涂布机组市场占有率50%。
汕头市奇佳机械厂有限公司投入研制的“玉米淀粉降解材料挤出片材机组”系列成套生产线,拥有九项专利技术,技术水平处于国内领先,填补了国内空白,达到国际先进水平。该设备以速生资源玉米淀粉为基料,可生产各种食品包装材料、工业包装材料、餐饮具、圣诞用品材料等,是目前市场上广泛使用的EPS发泡包装物及PVC等容器的理想替代品;是消灭“白色污染”、以淀粉为原料代替以石油为原料,解决现时的石油紧缺状况的一种历史性新型环保材料革命,也为欧盟对我国产品出口包装物限制带来了新的契机。
汕头达诚机械有限公司专业研发和生产塑料(胶)机械及包装机械,拥有多项自主知识产权和专利科技成果,产品技术含量高,实用性强。PET/PLA双螺杆挤出片材机、PET共挤出片材机、五层共挤片材机等一系列优质产品在国内拥有一定的市场占有率,并远销世界多个国家。
汕头轻工机械厂有限公司提供制罐、实罐、杀菌成套设备,其中高速制罐成套设备,制罐速度500罐/分钟,处于全国领先地位。
目前,全国生产包装印刷机械的龙头企业一共有四家,分别是陕西北人、汕樟轻工、中山松德和汕头华鹰,其中汕头就占了两家。汕樟轻工机械实业有限公司生产的SGF系列电脑控制高速凹版彩印机,最高机械速度250米/分,料带最大宽度2300mm,七电机高端闭环矢量传动自动化控制技术使设备的纵向和横向自动套印精度达到±0.1mm,与国际先进水平相当,四段张力控制使张力波动范围小,为2-40kg/全幅宽。产品国内市场占有率约35%,与陕西北人排名第一。
汕头市华鹰软包装设备总厂有限公司生产的GF-1000BⅡ工业计算机控制高速干式复膜机,已达到同类进口设备水平并担当起与进口凹版印刷机相配套生产的主要角色;工业计算机控制高速平式复合机、计算机控制全自动制袋机具有国际先进水平;在印刷包装机械上节约资源,保护环境方面都具有国内领先水平。
汕头市光华机械实业有限公司所研制的WY系列卫星式自动柔版印刷机组印幅宽度800-6200mm,生产速度30-100m/min,印刷色数为双面4色+4色或5色+5色以上,属国内中档产品;卫星直印式自动柔版单面四色印刷机组,印刷宽度可达6米,一次性双面(2-16)色印刷,是世界最流行超宽幅塑料蓬布等印刷的必需设备。
广东粤东机械实业有限公司的“杯装单片膜高速充填封口机”达到国际先进水平;“高速自动充填旋盖包装机”达到国内先进水平,市场占有率15%,全国排名第一;果奶、果冻包装设备在国内领先,并大量出口,2007年出口比例占总销售额的87%。
潮安县智星包装机械公司的连续式真空包装机构思巧妙,创造了世界第一台无真空室的真空包装机,各项技术指标都超过了原先世界最先进的连续真空包装生产线,现已开始出口(已申报国际专利)。
汕头市安平食品包装机械有限公司生产的塑料容器充填封口机,在国内市场占有很大份额;果冻、果奶包装设备2007年出口超过60%。
广东轻工机械二厂有限公司2008年预计实现产值3.8亿,增长率8.5%,和德国KHS合资后生产的新产品PET瓶灌装机、新型节能杀菌机,达到国外同代技术水平。
1.2.3粤西和粤北地区(包括湛江、茂名、阳江、韶关、清远、河源、梅州和云浮)
粤西和粤北地区经济发展比较缓慢,工业总产值和GDP在全省所占的比重很小。这些地区相关设备的生产企业也比较少,技术水平与珠三角地区和粤东地区相比有较大的差距。
作为粤西地区重要工业生产基地的江门,2004年工业总产值1322多亿元。包装印刷产业发展迅速,到2005年止,全市共有印刷企业1500多家,年产值近40亿元。清远市佛冈县国珠精密塑机有限公司,主营吹瓶机,注塑机,注塑模具等注塑机械;梅州前程机械公司,主要生产塑料挤出中空成型机,塑料挤出机,全自动塑料中空成型机;韶关塑料吹瓶机设备有限公司,专业生产平移式双工位塑料吹瓶机、全自动塑料吹瓶机;湛江市霞山科鑫饮料食品包装机械厂专业生产饮料灌装成套设备。
从前面的分析可以看出,广东省食品和包装机械行业在全国处于领先地位,拥有一大批有实力的生产企业,所生产的设备开始向高端市场迈进,许多设备达到了国内先进水平,市场占有率较高。
表1 广东省食品包装行业部分优势设备一览表
设备名称 |
国内地位 |
生产厂家 |
“震德”牌CJ系列和“震雄”牌CH系列注塑机 |
销售额全国第二 |
佛山市震德塑料机械有限公司 |
M7B-1300Q七层共挤薄膜吹塑机、M3B-900QA三层共挤重包装膜生产线 |
国内首创 |
广东金明塑胶设备有限公司 |
大型农膜吹塑机 |
国内市场占有率全国第一 | |
玉米淀粉降解材料挤出片材机组 |
填补国内空白 |
汕头市奇佳机械厂有限公司 |
BOPP4200-5000型双向拉伸聚丙烯薄膜生产机组、BOPET5200-10000型双向拉伸聚脂薄膜生产机组、6,000幅宽淋膜机组 |
国内首创 |
汕头市远东轻化装备有限公司 |
电子轴传动高速凹版印刷机 |
国内市场占有率全国第一 |
中山市松德包装机械有限公司 |
挤出涂布复合机组 | ||
茶、果蔬汁饮料全自动高速热灌装机 |
国内市场占有率全国第一 |
广州达意隆包装机械股份有限公司 |
数控全自动旋转式PET瓶高速吹瓶机 | ||
68,000万瓶/时高速迴转式贴标机 |
国内市场占有率全国第一 |
佛山市南海平航机械有限公司 |
高速自动充填旋盖包装机 |
市场占有率全国第一 |
广东粤东机械实业有限公司 |
2008年下半年,受金融危机的影响,全球经济都出现了不同程度的衰退。其中,制造业的滑坡在全球范围内表现得最为明显。由相关数据统计:如果从绝对增速来看,排在前五名的行业依次为:工程机械、重型矿山、机械基础件、农业机械和机床工具行业。2008年1-11月大机械行业利润总额增速为16.42%,比去年同期的47.79%下降了31.37个百分点。从细分行业来看,农业机械和食品包装机械行业增速为机械行业内利润增速最快的行业,工程机械行业利润增速下降是最快的,比去年同期下降了149.20个百分点。由此看来,食品包装机械行业将是金融危机中利润增速最快的行业。而具有高性价比的广东省食品包装装备,在金融危机中突显了它的竞争优势,这对广东省食品包装装备而言是一个发展契机,对行业未来的发展也是极其有力的推动。
(注:相关数据来源于广东省食品和包装机械行业协会)
2、广东省食品包装装备制造业市场需求分析
2.1 食品包装行业国内外发展趋势及装备需求动态
2.1.1 食品包装行业国内外发展现状及趋势
食品安全是关系国计民生的重大问题,与此息息相关的食品包装的重要性也就毋庸置疑。我国的食品包装企业大部分规模偏小,行业内目前大约有 1/4 的企业存在低水平重复生产现象,造成包装机械市场的混乱。科学技术的不断发展,对食品包装技术和设备都提出了新的要求。
根据美国包装机构提供的有关资料,预测今后十年食品包装行业的发展趋势为:(1)轻量、无菌、绿色包装将成为现代化包装的主流和标志;(2)玻璃、金属等大型容器包装将逐步退出部分市场;(3)超薄塑料包装(白色污染)必将禁用;(4)努力降低包装的制造和运输成本,走多样化包装之路;(5)收到消费者欢迎的小额定量的软包装将会继续发展;(6)防盗、防伪的安全包装将进一步受到重视;(7)复合包装材料的优点更加突出,将有取代传统包装材料之势。
1.包装材料
目前国内外的食品包装材料主要可分为纸制品、塑料、金属、玻璃、陶瓷等类别,市场上主流的为塑料包装、纸制品包装和金属罐包装。
塑料是使用最广泛的食品包装材料。作为包装材料的塑料一般可以分为热可塑性和热硬化性两种。前者包括PVC、ABS、PE、PP、PS、NY、AS、PVDC、PET、PEN等,后者包括UF、PF、MF等。同时,新型的环保包装材料 OPS、PET 开始进入市场。从包装形式上来看,塑料包装可分为托盘、容器、软管、单层薄膜和多层薄膜等。从当前世界塑料业发展速度来看,德国和瑞典居首位,日本和欧洲国家次之,美国较慢。产量方面,美国、西欧国家、日本以及北美国家居领先地位,拉丁美洲、非洲及中东国家目前尚需要进口。
毋庸置疑,环保必然成为今后社会生活的主题。可降解塑料具有广阔的发展前景。据有关方面的资料显示:仅2005年我国难以回收利用的塑料废弃物达3500万吨,因此引发的环境问题非常严重。若其中50%采用可降解塑料替代的话,则2005年可降解塑料的需求量应是1750万吨。何况现在又过了4年,可降解塑料的需求量更大。因此可降解塑料,特别是可降解片材,在中国市场潜力巨大。
纸包装容器包括纸箱、纸盒、纸杯、纸盘、纸管、纸桶、纸浆模塑制品等。世界包装纸板市场需求将以每年2.8%的速度增长,预计到2010年市场需求量将达到1.25亿吨。在欧美国家,由于塑料包装材料的兴起,纸箱、纸盒的需求量呈现下降的趋势。在中国,纸和纸板的总生产量和总消费量迅速而稳定的发展。其中,瓦楞纸箱、纸盒、纸袋将是食品包装纸容器的重点发展方向。纸类包装材料的缺点是耐压性和密封精度都比不上玻璃瓶和金属罐,也不能进行加热杀菌。预成形纸盒会因聚乙烯氧化而降低热封性能,或因折痕或低于纤维硬化失去弹性变为不平,给灌装机造成困难。
金属包装材料中,以马口铁为原料的各类食品用罐也是符合环保理念的包装容器(废弃物氧化后以氧化铁方式入土),同时食品保鲜期相对较长,所以在市场依然占据一定地位。金属包装产品主要是铝制两片罐、马口铁三片饮料罐、食品罐头罐等,相对于软包装来说,技术相对成熟。我国的金属包装已达到先进国家同类产品水平,对于金属包装生产企业来说,一旦金属包装的成本降下来了,并解决开启难的问题,将会带来金属包装的一次飞跃。[3]
如今,国内外都在发展新型的包装材料,纸张和塑料作为主要的包装材料,呈现出多元化的趋势。比如,现在国际上出现了可以食用的包装纸;日本研究出了可以速溶于水的包装纸,加快纸张降解,以减少纸张垃圾。还有塑料方面,很多国家在研究多层包装塑料膜以提高薄膜阻隔性,使得一些食品保质期能够延长;还出现了能够检测细菌的塑料膜等等。为了包装一些特殊的食品,还会将纸张和塑料这两种材料结合起来。另外,高阻渗性多功能保鲜、无菌包装材料,纳米复合包装材料等发展也十分迅速。总而言之,世界包装材料会朝多元化的方向发展。
2.包装印刷
包装印刷是现代食品包装的重要组成部分。包装印刷是以美化、识别、宣传商品为主要目的而采用的印刷方式和印后加工处理技术,是应用一般印刷技术成果,在一般印刷技术的基础上发展起来并形成一个新的印刷工业体系。
图6 包装印刷方式的发展趋势
以世界包装印刷方式变化趋势为例,柔性版印刷在包装领域所占比重将会进一步增长。国外柔性版印刷已经向新闻出版、软包装领域拓展、尤其是欧美地区。目前欧洲包装印刷市场40%的包装印刷为胶印,柔性版印刷发展也相当快,已占32%。柔性版印刷占北美包装印刷市场的74%,占全世界印刷出版市场的24%,覆盖的市场领域包括软薄膜包装、纸袋多层包装袋、标签、瓦楞纸预印、折叠纸盒、信封等。
目前,我国柔印已完全能满足烟包、医药包装、食品包装、商标标签、不干胶印刷等包装印刷品的要求,且能联机完成印刷涂胶、模切烫印等多种加工,可提高工效,降低成本,提高生产效率。国内当前柔印应用最好,且比例最大的是瓦楞纸箱的印刷。商标标签、塑料软包装、折叠纸盒是目前柔印生产在包装印刷品市场中的三大“重头戏”。可以肯定的说,印刷高精产品绝对是柔印今后发展的一种趋势。
柔、凹等印刷工艺因工艺特色的不同而适印范围也不相同,它们会长期并存,互相补充,在包装印刷中占有一席之地。凹版印刷是传统印刷工艺,技术基础好,投资少,上马快,适应小批量、小幅面、特殊规格品种的包装印刷;对纸张、油墨材料要求不苛刻,可以较大幅面调节印刷压力和控制墨量,使印刷质量达到较为理想的程度,适用范围广。所使用的水性油墨符合绿色环保要求。凹版印刷仍将稳步发展。凹印的优势一直在于高速、宽幅、低耗和停机时间少,能在各种承印材料上获得最佳效果的印刷品。
虽然凹印制版成本高,但凹印滚筒可多次使用,很适合长版印刷,性能稳定,油墨和承印物的应用范围广,如PVC、PP塑料标签,PET、PE和各种复合材料的软包装;铜版纸/卡纸软硬烟包;普通湿强纸/镀铝纸/铝箔标签及纺织印染等。自改革开放以来, 凹版印刷技术在国内发展极其迅速,凹版印刷机在国内的制造技术和水平也有了大幅度的提高。
在涂布复合方面,无溶剂涂布复合技术是当代国际软包装的最重要的三大环保技术之一,而且是最没有争议的环保技术。最主要的优点是:典型的“三无”工艺,即:整个生产和使用的全过程无污染;成品(复合材料)无溶剂残留;由于不使用溶剂,生产过程中无爆炸等安全隐患。此外,干燥(固化)能耗很低,仅为干式涂布复合的1/25-1/15,使用成本较低。完全满足环保健康安全(EHS)的要求。采用无溶剂复合技术替代干法涂布复合,不仅在环境保护、生产安全、确保产品质量方面都表现了明显优势,而且降低生产成本、提高经济效益方面效果显著,代表了涂布复合技术的发展方向之一。
3.食品包装
食品包装行业还有一个很重要的部分,那就是食品包装技术。目前,国内外的食品包装技术的发展趋势主要体现在:
(1)新型的食品呼唤新型的包装材料与包装技术。冻干食品、微波食品、绿色食品等新型食品的出现,迫切需要与之相应的包装新材料与包装技术。
(2)人类生存与社会发展之间的矛盾日益明显,环境保护已成为世界性重大课题,这迫使人们寻找和环境对人类生存无害的绿色包装材料及相匹配的包装技术。
(3)全新概念的包装技术也将出现。如防放射性污染的包装技术、非外加能源的速冷(速热)包装技术、化学污染及重金属离子消除包装技术、食品环境自适应 (温度、湿度等)包装技术等等。
(4)现代新技术,特别是生物技术与基因技术将在食品包装中发挥着重要。如酶技术、维生素、发酵剂、各类食品添加剂、各种气体吸收剂、抗氧化剂、活性剂等。
(5)包装功能的实现要求从过去的静态转向动态。像水果未采摘施行的在树套袋保鲜包装、海(水)鱼类的加氧包装、鲜花食品的远距离包装等均属此类。
(6)随着世界各国对于食品安全性和食品保鲜问题的重视,国际上的食品包装技术也在不断地为食品包装行业的发展发挥作用。无菌包装技术、细菌侦测包装技术、绿色包装技术、气调包装技术、可食性包装技术、纳米包装技术等食品包装技术,不仅促进了食品包装材料向新型和绿色方面的发展,同时也推动了包装机械和印刷机械向无毒、无污染的目标前进。此外,超低温、超高压、膜分离、超临界萃取、辐射、真空等技术及装备也急需企业投入资金。
值得关注的是,今年二月底将要对《食品安全法》草案进行四审,草案坚持“预防为主”原则,对食品生产、加工、包装、运输、销售各环节都设置了严格的规范要求。尤其是去年三鹿奶粉事件发生后,国家进一步明确了食品安全监管体系,规范了食品召回制度、强制检查制度等,并强化了对食品添加剂的监管。
轻工业振兴规划(2009年-2011年)也将于近日出炉,初稿指出,未来三年轻工业以食品、家电、造纸、塑料、皮革、五金、电池、照明电器、洗涤、轻工装备等行业为振兴重点,兼顾其他行业的重点品牌企业。振兴目标暂定为:生产年均增长10%左右,新产品销售产值所占比重由当前的6.5%提高到8%左右;出口年均增长8%左右,市场多元化拓展取得成效,轻工产品对欧美日出口的集中度由50%左右调整至40%以下;提供新增就业岗位300万个左右;全行业主要污染物排放量要降低10%-12%。同时,将重点关注食品安全指标,强化产品和原料中的农残、药残、重金属的监控和分析,大力推广原料基地建设。其中乳制品行业完成重点企业的食品安全检测手段的改造升级,食品添加剂行业重点控制原材料质量管理等措施。还将对行业标准缺失严重的食品添加剂行业,三年完成300项标准制定工作。
这些法律法规和相关政策规划的出台,都将对食品包装行业产生深远的的影响,进而对食品包装装备的要求也将进一步提高。
2.1.2 食品包装行业装备需求动态
根据食品包装行业的发展趋势,可以了解到目前食品包装行业的装备需求主要是:
1.包装材料及制品制造机械
目前,国内外的食品包装行业对于塑料的需求量不断增加,应用的范围也越来越广,塑料的类型也在不断的变化,塑料包装机械的需求也呈现出不断增长的势头。目前,国内外用于食品包装行业的塑料机械主要有挤出机和注塑机。其中,挤出机中需求最多的是塑料薄膜机械,主要生产食品包装薄膜,如多层共挤薄膜机械;注塑机中需求最多的是塑料中空成型机械,主要生产塑料的食品容器。最近几年,食品包装薄膜和PET瓶的应用比较广泛,相应的生产设备也得到了快速的发展。
由于近年来人们对环保问题越来越关注,满足环保要求的适应可降解材料的塑料机械也开始逐渐增多,如吹膜机、片材机等,目前汕头市奇佳机械厂有限公司、广东金明塑胶设备有限公司等企业都在研发和生产该类设备,并取得了一定的成果。另外,塑料包装制品回收机械也得到了一定的发展。
目前,世界上对于包装纸的需求虽然有所下降,但是纸制品依然是市场需求最大的包装材料。纸包装生产机械中主要以生产纸箱、纸盒和纸袋的设备为主。目前,由于微处理机和微电子技术广泛用于瓦楞纸箱(盒)机械上,使得国内外瓦楞纸板生产线朝着大宽幅、高速度的方向发展。而随着CAD/CAM、数控、激光等技术的应用,机械化、自动化高的纸盒机械成了市场需求的产品。另外,蜂窝纸板设备也正朝着高精度和自动化的方向发展。
金属包装制品主要用于啤酒、罐头和饮料行业。最近几年,啤酒、罐头和饮料行业的快速发展,给金属包装制品机械带来了无限机会。现在市场上需求量比较高的还是以生产马口铁三片罐、铝制两片罐和食品罐头罐的设备为主,如高速电阻焊制罐设备,另外还有皇冠盖生产线等。
2.包装印刷机械
用于食品包装行业的包装印刷机械和普通的印刷设备基本上没有什么区别,只是在食品包装材料及容器的安全性上有一点不同。由于食品一般都是直接供人食用的,人们对于食品包装印刷的要求比较高,同时也就使得食品包装印刷设备更加注重绿色和环保。
目前,国内外包装印刷机械需求量较高的主要是凹印机、柔印机以及干式复合机、挤出复合机等。其中,满足环保要求的适应水性/醇溶性油墨的凹印机、无溶剂复合机等需求进一步增多。
3.直接包装机械
目前,直接包装机械需求量较多的主要是啤酒饮料灌装成套设备、灌装封口机、袋成型充填封口设备、全自动薄膜包装机等。此外,为了使进行了一次包装后的食品更加容易存放、搬运或运输,二次包装设备的需求量也逐步增加。
在“十一五”期间,我国啤酒产量每年增长5%左右,五年净增量750万吨左右,啤酒生产及灌装包装设备的需求将超过400亿元。饮料消费的增长“十一五”期间平均增幅仍会超过10%,五年净增量1,000万吨以上,仅水处理及灌装包装的需求设备约100亿元。
环保和食品卫生安全是包装成败的关键。由于设备运行时是直接接触到所要包装的食品的,所以对设备的卫生和安全的要求很高,设备本身的清洁度、包装过程中如何保证食品的洁净,都是对这类设备的需求方向。同时,各种新的食品包装技术的出现,也对包装机械提出了更高更新的要求。
2.2 广东省食品包装行业市场前景及装备需求
2.2.1 广东省食品包装行业市场前景
在世界约6000亿美元的包装消费市场中,我国已成为仅次于美国、日本之后的第三大“包装大国”,我国将成为世界包装业发展及市场开发中心。自中国加入WTO以来,随着食品、电子、医药、烟草、日化等相关行业的持续、快速、健康发展,为中国包装工业的持续、快速发展提供了必要的前提和强劲的动力。除了颇具魅力的国内市场,中国产品的出口市场同样看好,产品出口量的增加,也必将带动相应产品包装的增长。毫无疑问,中国的包装行业极具发展潜力。
广东省包装工业总产值已经连续好几年居于全国首位,约占全国包装工业总产值的1/4。机械工业联合会预计从2011年到2015年,我国包装工业总产值可望突破6000亿元,每年平均增速约维持在16%的水平。以产品分类,中国纸包装制品产量到2015年可达3600万吨,塑料包装制品946万吨,金属包装制品491万吨,玻璃包装制品1550万吨,包装机械120万台套。预计未来循环经济将成为包装行业发展的主要模式、包装废资源回收利用将实现产业化、绿色包装材料将获得大力开发和发展、包装基础工业也将加快发展。
广东省是食品大省,目前已经成为中国及亚洲最大的食品饮料生产基地,每年食品生产值约占全国总值的18.6%,并且年均增长率达22%。“珠江水-广东粮”在上世纪七、八十年代被国人称口不绝,直到今天广东饮料市场仍处在国内领先地位。据2005年1-3月份统计数据:广东省饮用水产量及排名全国第一,产量54.79万吨,约占全国产量的23%,比全国排名第二的浙江(30.22万吨)多10.33%,比全国排名第三的上海(19.38万)吨多14.91%;广东的果汁及果汁饮料,产量及排名全国第一,产量25.78万吨,约占全国产量的19.1%,比全国排名第二的陕西省(18.15万吨)多5.56%,比全国排名第三的北京市(15.09万吨)多7.92%;2006年广东碳酸饮料产量220.38吨比上年增长24.4%,瓶(罐)装饮用水产量381.49吨比上年增长18.3%。2007年广东省啤酒产量291.80万千升,全国排名第三,排在山东省(423.92万千升)和浙江省(300.33万千升)之后。
表2 广东省啤酒饮料市场在全国的地位
种类 |
省份 |
产量 |
全国排名 |
饮用水 (2005年1-3月) |
广东省 |
54.79万吨 |
第一 |
浙江省 |
30.22万吨 |
第二 | |
上海市 |
19.38万吨 |
第三 | |
果汁及果汁饮料 (2005年1-3月) |
广东省 |
25.78万吨 |
第一 |
陕西省 |
18.15万吨 |
第二 | |
北京市 |
15.09万吨 |
第三 | |
啤酒 (2007年) |
山东省 |
423.92万千升 |
第一 |
浙江市 |
300.33万千升 |
第二 | |
广东省 |
291.80万千升 |
第三 |
2003年全国塑料制品总计生产1650.5万吨,广东生产420.1万吨,占全国总计的25.5%,排名全国第一;塑料薄膜全国总产量327万吨,广东产量72.1万吨,占全国总产量的22%,排名全国第一;塑料包装箱及容器全国总产量72.4万吨,广东产量15.7万吨,占全国总产量21.7%,排名全国第一;塑料板片材全国总产量89.6万吨,广东产量13.2万吨,占全国总产量14.7%,排名全国第三;塑料棒管材全国总产量189.9万吨,广东产量27.6万吨,占全国总产量14.5%,排名全国第二;其他塑料人造革,泡沫塑料排名全国第三。2005年塑料薄膜累计生产356.97万吨,比去年同期增长17.1%,占塑料制品总产量的20%。
表3 广东省塑料制品生产在全国的地位(2003年统计数据)
种类 |
产量 |
占全国总产量的百分比 |
全国排名 |
全部塑料制品 |
420.1万吨 |
25.5% |
第一 |
塑料薄膜 |
72.1万吨 |
22% |
第一 |
塑料包装箱及容器 |
15.7万吨 |
21.7% |
第一 |
塑料板片材 |
13.2万吨 |
14.7% |
第三 |
塑料棒管材 |
27.6万吨 |
14.5% |
第二 |
同时,广东省在我国印刷、包装和装饰行业中也具有重要的地位。改革开放以来,广东省印刷企业数量增长近20倍,平均每年以15%的速度增长,超过其他工业发展速度。据国家统计局统计,2002年全国共有印刷企业45,086家,广东省5,425家,占全国印刷企业的12.033%,全国排名第一;中国印刷企业100强中,广东省就有31家印刷企业入围,占31%,全国排名第一;广东省印刷加工出口额300亿元,占全国总出口额的2/3;2004年全国引进印刷设备86,040台(套),其中广东省59.510台(占69.17%),超过北京(占63.15%)和上海(占59.21%)。
表4 广东省印刷包装行业在全国的地位(2002年统计数据)
类别 |
数目 |
占全国的比重 |
全国排名 |
印刷企业 |
5,425家 |
12.033% |
第一 |
印刷企业100强 |
31家 |
31% |
第一 |
印刷加工出口额 |
300亿 |
2/3 |
暂无排名 |
引进印刷设备 |
59.510台 |
69.17% |
暂无排名 |
由此可以看出,处于中国包装工业蓬勃发展的大背景下,广东省食品包装行业必将持续快速稳定的发展,市场前景十分广阔。
2.2.2 广东省食品包装行业装备需求
作为中国及亚洲最大的食品饮料生产基地,广东省的食品生产企业主要集中在珠三角地区和粤东地区。珠三角地区主要生产啤酒、饮料及乳制品等液体食品。粤东地区主要生产糖果、巧克力、蜜饯、饼干、肉制品等。广东省食品行业在国内实力雄厚,产量巨大,与之配套的食品包装行业及相关装备的需求主要是:
1.包装材料及制品制造机械
目前,用于包装啤酒、饮料、乳制品等液体食品和糖果、蜜饯等颗粒状食品的包装材料和容器主要是塑料、纸制品、及玻璃瓶、PET瓶、金属罐等等。因此,广东省食品包装行业中对包装材料和制品制造机械的需求主要是多层共挤塑料薄膜机械、塑料片材机械、塑料吹瓶机械、瓦楞纸箱纸板机械、制罐设备、制杯机等。
另外,酸奶的包装形式包括新鲜屋、新鲜杯、HDPE 瓶(桶)等在内不下十余种,塑杯仍是酸奶包装的主流,采用纸盒和塑料薄膜制成的集束包装将继续流行。同时,集束包装在啤酒饮料包装中也越来越多的使用。因此,相关的集束包装设备的需求将继续增长。
2.包装印刷机械
软包装行业中的包装印刷设备,目前需求较多的是凹印机、柔印机和涂布复合设备。此外,许多食品都是用各种塑料材质的袋子来包装的,故对制袋机的需求也较多。
用于食品包装行业的包装印刷机械,由于是在包装食品的材料和容器上进行图案、字体等的印刷,安全环保成为了比较关注的问题。由于水性油墨、无溶剂涂布复合技术在环保方面的优势,使得适应水性油墨的凹印机和使用无溶剂涂布复合技术的涂布复合设备的需求也越来越高。
3.直接包装机械
广东省是生产啤酒、饮料和乳制品的大省,行业对直接包装机械的需求主要是啤酒饮料灌装成套设备、灌装封口机等。目前,广东省生产单机的技术水平已较高,但生产成套设备还不多。而啤酒饮料行业对灌装成套设备的需求越来越大,对灌装机械制造厂商成套供应能力提出了越来越高的要求,因此,装卸箱机、洗瓶机、杀菌机、贴标机等配套设备应该进一步发展,逐步转向成套设备的生产,以满足市场需要。
另外,颗粒状食品的包装所需要的直接包装机械主要有袋成型充填封口设备、全自动薄膜包装机等。此外,二次包装设备也有一定的市场需求量。
表5 广东省食品包装行业各类装备的机型需求一览表
装备类别 |
机型需求 |
包装材料及制品制造机械 |
多层共挤塑料薄膜机械 塑料片材机械 塑料吹瓶机械 瓦楞纸箱机械 制罐设备 制杯机 集束包装设备 |
包装印刷机械 |
凹印机(特别是适应水性油墨的凹印机) 柔印机 涂布复合设备(特别是无溶剂涂布复合设备) |
直接包装机械 |
啤酒饮料灌装成套设备 灌装封口机 袋成型充填封口设备 全自动薄膜包装机 二次包装设备 |
2.3 广东省食品包装装备制造业对本地市场需求的满足状况
在中空成型设备方面,广东省生产的设备在高端市场上已经具有了一定的竞争优势。目前,广州达意隆包装机械有限公司生产的RJM系列吹瓶机,技术水平处于全国领先的地位。特别是该系列中的RJM22全自动旋转式吹瓶机,产能达到了36000瓶/小时。2007年11月,珠海中富进口德国西得乐公司的SBO24XS吹瓶机,其产能达到了43200瓶/小时,是世界上产能比较高的设备。与之相比较,达意隆生产的RJM22全自动旋转式吹瓶机,其产能已经接近了国际先进水平,可以满足广东省的高端市场。目前,凭借设备的技术水平,达意隆已经成为了“可口可乐” 、“百事可乐” 、达能集团等世界知名企业的设备供应商。
在塑料机械方面,广东省具有较强的实力,特别是塑料薄膜机械。广东仕诚塑料机械有限公司和广东金明塑胶设备有限公司目前都有能生产九层共挤高阻隔薄膜设备,其中仕诚塑料机械有限公司生产的设备,通过调整分块模式,可以生产十一层高阻隔薄膜,已经达到了世界先进水平。佛山市巴顿菲尔塑料设备有限公司是德国著名塑料机械制造商SMS塑料技术集团在中国的分公司,该公司生产的多层共挤设备,最高能达到七层,但是其设备生产精密度和速度处于世界一流水平。目前,在塑料机械方面,广东省基本能够满足本地市场的需求。
瓦楞纸箱产品是广东省主要的纸包装制品。目前,广东省瓦楞纸箱生产企业3000多家,瓦楞纸箱生产线600多条,其中国外引进的先进设备占20%以上;瓦楞纸箱的产量近400万吨,产值约180亿元。广东肇庆西江机械制造有限公司是广东省生产瓦楞纸板设备的重要企业,其生产的瓦楞纸板设备代表了国内比较高的水平。另外,很多国外的知名企业也已经在广东省建立了分公司,提升了广东省瓦楞纸箱设备的水平。目前,广东省的瓦楞纸箱制造设备不仅能够满足广东省的市场需求,而且还有部分产品出口国外。
广东省是我国的包装印刷强省,汕头是全国三大包装印刷基地之一,珠三角地区也有很多包装印刷企业处于国内领先地位。全国包装印刷设备四大龙头企业,其中有三家都在广东,分别是——中山松德、汕樟轻工、汕头华鹰,生产的相关设备性价比高,不仅能够满足本地市场,而且在国内市场也有很大的占有率,有一些产品还出口到国外,参与到国际市场的竞争中。
在直接包装机械方面,广东省生产的部分灌装、封口一体化设备已经达到较高的技术水平,包括塑料饮料瓶、无菌包装成型设备和贴标机在内的包装生产线水平也得到了提升,已能满足中型企业的需要,部分已经可以替代进口设备,出口量逐年提高。此外,饮用水、碳酸饮料、茶饮料的前处理设备,产品基本上可以满足需要,中、低速理瓶、装箱设备也有相匹配的产品可供选择,在热灌装机方面,各设备厂都能解决设备在热灌装环境下的控制、密封等工艺要求。而在PET瓶、金属罐还有利乐包方面,饮料企业的包装生产线还大多是引进国外设备。
从前面的分析中可以了解到,目前广东省食品包装装备制造业基本能够满足本地市场,许多设备还在国内拥有较高的市场占有率,同时出口世界许多国家,为我国创造了丰厚的经济效益。在高速、稳定、多功能成套设备方面目前虽还主要依赖进口,但省内部分企业已开始联合拟填补国产设备在这方面的空白,逐步替代进口。
经过二十多年的发展,广东省食品包装装备制造业在做好中端产品的基础上,不断加大科研投入,逐渐开始占据高端市场,许多设备已经达到了国际水平。由于广东省生产的设备拥有较高的性价比,在国内外市场中极具竞争优势。
2.4 广东省食品包装装备市场前景
按照食品和包装机械发展规划,2010年我国食品和包装机械销售额将达到1300亿元,这个规划看起来有点保守估计有可能达到1600亿元。预计到2020年可望达到3800亿元,按目前广东省的比例,广东省的食品包装机械2015年有望达到380亿元的销售额,发展前景看好。
2008年1-8月份,中国机械工业联合会对广东省食品和包装机械行业中99个限上企业的相关数据进行统计,如图6所示。
其中工业总产值较07年增长22.9%;工业销售值较07年增长18%;新产品产值较07年增长35.2%;出口交货值较07年增长4.4%;资产总计较07年增长-9.5%;利税总额较07年增长33.1%。
图7 2008年1-8月份广东省食品和包装机械行业中99个限上企业的相关统计数据
2008年下半年的金融危机严重影响了世界许多国家,广东省食品包装装备制造业存在一些问题的同时也存在发展的契机:
1、存在的问题
(1)食品和包装机械行业主要间接为消费市场提供生产设备,随着消费者市场低迷,不景气,令生产设备订单减少,销售额下降、产值减少。
(2)中低端产品市场竞争加剧,订单减少,企业利润下降,资金紧缺,且周转困难。
(3)生产大型和成套生产线的企业,设备制造工期长、生产资金周转时间也长,给流动资金量带来较大压力。
(4)金融危机造成客户对市场的信心不足,且持观望之势,国外订单有所减少。有些企业2009年订单为零。而2007年同期订单已有4000多万元。
(5)金融危机伴随而来的是信誉危机,应收贷款无法按时回收,有的企业金额高达2000多万元,资金链出现严重问题,影响公司生产运作,09年将面临停工状态的可能性,进而加大了出口设备风险。
(6)产品在国际市场占有率低,大部分产品在国外缺乏竞争力。
2、金融危机虽然对行业造成一定的影响,但也存在积极的一面
(1)一直以来,在行业中拥有大量自主知识产权的企业,在金融风暴中所受到的冲击比没有或很少自主知识产权的企业少得多。
(2)在行业中,一直以来主攻中高档市场的企业生产的产品,在金融风暴中取得一定的突破,主要是由于在大致相同的产品性能下,投资商由于资本性支出的剧烈,转向采购性价比较高的产品,特别是替代进口型产品。
(3)在中高档市场中的企业,通过自我调整并加强研发,争取到更多的市场认同和影响力,巩固了国内领先的龙头地位。
因此,广东省食品包装装备制造业在努力解决存在和问题和金融危机带来的影响的同时,应该最大限度的发挥积极的方面,市场前景还是十分乐观的。
(注:相关数据来源于广东省食品和包装机械行业协会)
3、广东省食品包装装备制造业优劣势及比较分析
3.1 食品包装装备国内外技术水平及发展趋势
3.1.1 食品包装装备国内外技术水平
目前,国外食品包装机械制造水平高的国家主要是美国、德国、日本、意大利和英国。德国的设备代表了世界最先进的水平,在设计、制造及技术性能等方面在世界居于领先地位。近几年国外设备表现出如下特点:流程自动化程度越来越高;提高生产效率,降低工艺流程成本,最大限度地满足生产要求;适应产品变化,设计具有好的柔性和灵活性;成套供应能力强;采用现代设计方法与技术,借助计算机仿真手段,大大缩短了包装机械的设计周期及新产品开发周期。
我国的食品包装设备制造业通过20多年的发展,技术水平相对于20世纪80年代来说,有了很大的提高。在设备的自动化程度上,虽然相对国际先进水平还有一定的差距,但是也有了明显的改善。国内也出现了一批能够生产高质量高水平设备的企业。
1.包装材料及制品制造机械
包装材料及制品制造机械主要是生产各种用于包装食品的材料和容器,主要包括塑料薄膜机械、塑料片材机械、中空成型机、瓦楞纸箱机械、制罐设备等。目前我国相关设备的技术已达到一定的水平,但与国际先进水平还有较大的差距。
表6 包装材料及制品制造机械国内外技术水平对比
项目 |
国内 |
国外 |
比较结论 | |
塑料薄膜机械 |
规格款式 |
少有采用诸如组合式叠加机头、膜泡内冷技术、旋转牵引技术的装备。(龙头企业除外,如金明) |
:欧美国家最新的多层共挤高阻隔包装膜吹塑生产装备己使用了组合式叠加(盘式叠加或锥形叠加)机头、膜泡内冷技术(提高膜制品的强度、透明度、提高生产率)、旋转牵引技术、在线自动控制膜厚及厚度偏差的自动风环和自动称量配供料技术,加工制造过程则使用精密数控加工中心及柔性制造技术。大多采用计算机集中控制的方式,自动化程度高。 |
国内在用的多层共挤吹膜机组与国外特别是与欧美国家技术上的差距较大,除了少量进口装备以外,大多属于低档产品。但是以广东金明塑胶设备有限公司为代表的龙头企业的技术已基本接近国际先进水平。 |
应用状态 |
多使用金明产品及国外进口设备。其中金明多层共挤中空制品吹塑成型机、三层共挤农用大棚膜吹塑机、地膜吹塑机产品,国内市场占有率50%以上,其中大型农膜吹塑机更占到90% |
主要使用欧美及日本设备,广泛的原料适应性、高挤出量,低能耗 | ||
塑料片材机械 |
规格款式 |
环保餐具成套设备、热成型包装成套设备、塑料机械及模具、玉米淀粉降解材料挤出片材机组的技术达到国际先进水平。 |
可降解片材生产设备较为先进 |
国内应加大在可降解生产设备的研发。采用“纳米塑料”制造的“纳米片材”成为人们关注的另一焦点,也成为生产厂家新的“卖点”。为提高食品保质期和货架寿命,具有“高阻隔性能的片材”已成为各生产企业竞相开发的目标。 |
应用状态 |
省内仅有30多家生产降解塑料的厂家,生产能力仅十万吨左右,远远赶不上市场的需求。 |
欧美及日本设备市场比例较大 | ||
中空成型机 |
规格款式 |
国产中空成型机,可生产单层、多层容器,容积1~5000L。国内企业多数是在消化吸收国外产品的基础上进行研究,形成自己的技术 |
机械结构合理,零部件性能优异,成型速度高,拥有瓶坯质量检测装置 |
瓶坯质量检测技术,在国内还是空白。国内的注拉吹中空塑料成型机:只重主机开发,忽视模具开发。模具技术水平达不到要求。主机厂与模具厂缺少合作。国外,特别是日本模具水平很高。 |
应用状态 |
国产设备已占相当份额,但高端设备多从国外进口 |
主要使用欧美及日本设备 | ||
瓦楞纸箱机械 |
规格款式 |
国内瓦楞纸箱普遍质地较软,抗破强度不足。相当比例的设备速度低、效率低及科技含量低。但是广东省万联包装机械有限公司、广东肇庆西江机械制造有限公司等的七层瓦楞纸板生产线生产速度180m-200m/min,采用计算机控制,接近国际先进水平。 |
省内瓦楞纸箱机械质量与国际上先进的国家(美国、德国、日本、意大利等)相比还有较大差距,主要在结构、速度、材质及加工精度方面。与我国台湾地区也有差距。 |
我国瓦楞纸箱设备通过走引进吸收和开发之路,与世界先进水平正在逐渐缩小。 |
应用状态 |
广东省万联包装机械有限公司、广东肇庆西江机械制造有限公司等瓦楞纸板生产线,国内市场占有率50%以上,台湾地区及日本的设备也比较多。 |
日本瓦楞纸箱机械技术已比较成熟 | ||
制罐设备 |
规格款式 |
目前已能生产速度高达350罐/分的数控罐身电阻焊机 |
当前处于国际先进水平的瑞士产罐身电阻焊机速度已达800罐/分,该型号高速罐身电阻焊机售价高达50万欧元(约550万人民币)。 |
国内已达到国外中等速度水平,但与国际先进水平仍有一定距离。 |
应用状态 |
较多使用国产及瑞士设备 |
瑞士设备占有较大市场份额 |
图8 吹膜塑料生产工艺
2.包装印刷机械
我国包装印刷设备制造业在引进设备的基础上,通过消化吸收、仿制和自主开发,近年来已取得了很大进步。目前,我国已能生产印刷速度300米/分钟、幅宽1000mm以上的凹印机、干式复合机、挤出复合机及制袋速度100段/分钟以上的各种全自动制袋机。国产设备在技术上已经成熟,陕西北人、中山松德、汕樟轻机、汕头华鹰等一批企业几乎完全占领了国内中高档凹印软包装设备市场。但由于国内缺乏相关的理论研究基础,设备整体性能仍然与发达国家存在一定的差距。印刷设备国内外技术现状对比及一般工作流程图如下所示。
表7 印刷设备国内外技术现状比较
项目 |
国内 |
国外 |
比较结论 | |
绩效指标 |
速度、幅宽、套印精度方面等方面 |
国产机最高印刷速度绝大多数在200米/分以下,最多不超过300米/分;最大幅宽已经达到1000-1300mm;套印精度可达±0.1-±0.15mm。 |
国外最常见的是200-350米/分,最高可达500米/分;国外已有厂家生产出更大宽度的机器;套印精度可以达到±0.1mm。 |
国内与国外相比较,印刷速度差距明显;幅宽方面常见规格相差不大;套印精度方面基本相当。 |
主功能需求 |
印刷机类型 |
有凹印、胶印及柔印机;但柔印机使用率低于10%;高精度、高速度的凹印、胶印机多从国外进口,或在生产时进口关键部件。 |
以欧洲的海德堡、曼罗兰、日本的小森等公司生产的先进凹印机、柔印机为主。 |
国产的印刷机速度低、精度不高,与欧洲、日本等国家存在较大技术差距。 |
传动控制方式 |
国内应用较广的是联动控制方式。 |
国外较多应用无轴控制。 |
与国外相比,国内控制方式比较落后,无轴控制没有得到广泛应用。 | |
适应油墨类型 |
国内丝网版油墨、醇溶油墨使用比较成熟,并且水性环保油墨发展很快。 |
国外水性环保油墨技术水平较高。近年来国际大油墨公司也开发许多新的油墨品种,如单张纸工艺油墨、热固卷筒纸胶印油墨等。 |
我国环保油墨发展很快,但与国外仍有较大差距。 | |
干燥系统 |
国内的干燥热源主要局限于蒸汽和电。部分大企业引进射线干燥系统,国内的干燥监控检测也在进一步完善。 |
在国外天然气和热油已成为常用的干燥热源,并且在射线烘干技术的利用上有较大进展,加热干燥技术比较成熟。 |
国内分段式干燥装置刚起步,热油和天然气的开发还没有成熟的经验,而国外已成为常用的干燥热源,并且射线干燥技术较国外先进水平差距较大。 | |
柔性功能需求 |
机器模块化 |
技术不成熟,应用较少,鉴于模块化设计的诸多优点,机器的模块化是印刷机重要发展方向之一。 |
模块化的产品设计已经有很多成功的案例在众多著名公司中应用。 |
国内印刷设备模块化技术不成熟,与德国设备存在明显差距。 |
印刷工艺准备技术 |
CTP技术应用还很有限。随着CTP设备、CTP版材的成熟和降价,许多国内印刷企业开始接受CTP设备和技术。 |
在欧美国家,CTP技术已经成为印前制版的首选,市场占有率不断扩大。 |
较国外,国内CTP技术存在较大差距。 | |
供墨技术 |
国内主要采用双辊式供墨、墨斗式供墨及墨腔式供墨。 |
供墨装置采用了新开发的封闭式防溅装置,并有日本YAM ADA公司研制的印刷供油墨泵。 |
国内供墨技术比较落后,供墨装置不稳定,与德国、日本差距较大。 | |
设备运行管理需求 |
先进生产过程控制技术 |
目前国产设备还主要限于:自动料卷更换、自动纠偏控制、自动套准控制、自动干燥温度控制、油墨粘度控制、静电辅助移墨、图像观测仪等基本功能单元。 |
国外已可提供故障诊断信息系统、印刷机监管系统、远距离技术支持系统等。 |
国内设备主要局限于局部控制技术或系统,而国外已可提供故障诊断信息系统、印刷机监管系统、远距离技术支持系统等更高一个层次的系统。 |
故障诊断与维护技术 |
主要依靠操作人员的个人感觉以及经验对印刷机的运行状态和故障进行判断,反复试验,停机检修,开机试印交替进行,效率低下。 |
采用印刷机故障诊断新方法,适应现代化印刷机发展的要求。不断将各种机器设备的故障诊断技术应用于印刷机故障诊断中,提供了良好的技术支持。 |
国内印刷机故障诊断技术比较落后,需采用印刷机故障诊断新方法,适应现代化印刷机发展的要求。 | |
成品控制率需求 |
套准控制技术 |
国产自动套准系统在进口设备改造和国产印机配套方面,对国外产品构成一定的冲击力。在软件方面,基本达到了国外产品九十年代中期水平。 |
国外生产的自动套色控制系统进行了逐步升级换代。高档工业控制计算机取代原来的单板机;显示界面由彩色显示器取代原来的数码显示。 |
与国外领先水平相比,还有一些差距,主要在套准速度上。它可以通过采用高速处理芯片如DSP芯片来提高。 |
张力控制技术 |
国内一些高档电脑套色凹印机均已采用了微型计算机控制系统。PLC可编程控制器张力控制技术取得重大突破,卷筒纸设备大多数是进口产品。 |
采用了变频器张力控制系统,国外的卷筒纸印刷机全面控制系统发展较快。
|
国外的卷筒纸印刷机全面控制系统发展较快,但国产印刷机张力控制的研究与国外相比有很大差距,在这方面的研究还不够深入。 | |
接卷技术 |
主要引进国外不停机接纸技术,研发实力较强的企业也取得了技术创新。 |
在节约物料、张力控制、接纸精度、纸张位置控制、上纸结构的技术方面都比较成熟。 |
缺少核心技术、应加强与国外合作。 | |
印刷质量检测及控制 |
生产、工艺及质量控制体系大都沿用落后的经验性生产控制方法,我国多采用美围GATF和瑞士布鲁纳尔的信号、测试条。 |
许多国家已经开始采用先进的在线测控印刷技术直接反馈控制,不仅可以针对测控条,还可以直接对印刷品进行测试。 |
较大的差距,尤其在检验设备的使用上,较为落后。 |
图9 印刷设备结构图
图10 印刷设备工艺流程图
我国涂布复合设备生产起步较晚,加上当时涂布纸发展缓慢以及对外技术交流少,致使涂布机技术水平的提高处于平缓阶段。近年来,市场的竞争、环保节能意识的不断增、加上中国软包装设备水平和客户层次的提高及与国外客户的交流合作越来越多,进一步推动了涂布机的技术进步。虽然国内像陕西北人、中山松德、汕头汕樟、汕头华鹰等公司正在努力追 赶世界先进技术,但目前只能达到世界中等产品水平,与高端产品仍有差距 。但是在技术方面也取得了长足进展,主要包括以下几个方面:
(1)目前国外的涂布复合速度达到了250米/分钟,涂布宽幅最大可做到1.5米左右,涂布量可以做到1.2 。更快更宽的设备都依赖进口或引进国外技术许可生产;
(2)现在应用广泛的涂布方式有直接凹版涂布、逆向吻辊涂布、三辊逆向涂布、胶凹版涂布等多种涂布方式。但是对比较复杂的涂布头的研究几乎是空白,设计都靠仿制国外先进产品,据调研,工厂现有的设计均已经验为主,对机理知之甚少,由此导致样机实验时间长,耗费了大量人力、物力、财力;
(3)目前国内已有企业开始投入涂布小车的研发,未见实物投入市场。汕头华鹰公司研制的密封式刮刀和盒式刮刀已投入市场,密封式刮刀可适应工作速度200m/min,幅宽达到1650mm,已达到国外同类产品的技术水平。国内刮胶方式多采用传统刮刀刮胶方式,使用的组合式刮刀多为进口产品;
(4)国内的烘箱结构设计大多是靠仿制国外产品,以热空气式烘箱居多,潍坊凯信研制的气浮式干燥系统,可以满足国内机组的使用,但与国外相比还有一定的差距;
(5)目前国内使用的自动供胶装置多为进口,研究尚处于一片空白;
(6)目前国内已经开始通风系统噪声与残留溶剂控制的研究,对烘箱、热风循环的结构进行优化,主要是利用干燥系统热风的二次循环利用来达到节能的效果。国内的干燥热源国内普遍采用蒸汽加热和电加热,热油和天然气的开发还没有成熟的经验今后在国内的应用将会越来越广泛;
(7)在国内印刷涂布行业,只有极少数企业采用废气回收装置,有机废气的污染治理主要采用活性炭纤维吸附装置净化印刷尾气,印刷涂布行业有机废气回收的产业化应用还未见报道,而国内这些方面的基础研究和应用研究才刚刚开始。
(8)目前国内应用最广泛的复合方式是干式复合和湿式复合,已有汕头华鹰和广州通泽推出无溶剂复合涂布机,工作速度可达到280m/min,涂布量1 ;
(9)加工精度和制造安装精度不高,难以和国外先进设备相媲美。
表8 涂布复合设备国内外技术现状比较
项目 |
国内 |
国外 |
比较结论 | |
绩效指标 |
速度、幅宽等方面 |
国产机最高涂布复合速度大多数在180米/分以下;最大幅宽已经达到800~1700mm |
国外最常见的是300米/分以上,最高可达600米/分;国外已有厂家生产出宽度可达3000m |
国内与国外相比较,涂布复合速度差距明显;幅宽方面常见规格相差甚大。 |
主功能需求 |
适应涂料类型 |
国内涂布复合材料生产行业现仍以溶剂型涂料为主,因此涂布复合设备主要还是适应溶剂型涂料,水性溶剂涂料和无溶剂涂料以缓慢速度发展。 |
在环保卫生的法规或者倡议下,国外涂布复合材料生产商和设备生产商的主打机型为水性溶剂与无溶剂涂布复合,并已在市场上普遍使用。 |
由于国内仍没有形成既定的环保法律法规,加上受国内工业生产水平限制,零部件生产加工难以达到设备使用要求。 |
干燥系统 |
国内涂布复合设备多采用电加热的辊式烘箱,它的优点是加工工艺简单,但它最大的缺点是能源消耗很大和干燥效率较低。 |
在国外,气浮式干燥系统已在涂布复合设备普遍使用,并已达到较好的效果,干燥效率远高于辊式烘箱,可实现涂布复合材料的双面涂布工艺。 |
干燥系统是影响印刷速度的一个重要原因,近年来干燥技术和检测也得到发展。总的来说:干燥的效果与涂料质量、溶剂配比、环境温湿度等诸多因素均有关系。 | |
机器模块化 |
技术不成熟,应用较少,鉴于模块化设计的诸多优点,机器的模块化是印刷机重要发展方向之一。 |
模块化的产品设计已经有很多成功的案例在众多著名公司中应用。 |
无论国内与国外,是现在还是将来,模块化的产品都有着明显的优点,这值得我们关注。在今后设计工作中,我们应该更多的去考虑将产品进行模块化的设计。 | |
设备运行管理需求 |
先进生产过程控制技术 |
自动料卷更换、自动纠偏控制、自动套准控制、自动干燥温度控制等基本功能单元。 |
故障诊断信息系统、远距离技术支持系统等。 |
国产涂布复合设备还只是注重提高涂布复合速度一项指标,对有效利用率则没有给予同样的重视。 |
故障诊断与维护技术 |
主要依靠操作人员的个人感觉——看、听、触摸、嗅以及经验对印刷机的运行状态和故障进行判断,反复试验,停机检修,开机调试交替进行,此类方法非常麻烦,不仅浪费了大量的人力物力资源,而且效率低下。 |
采用涂布复合设备故障诊断新方法,适应了现代化涂布复合设备发展的要求。不断地将各种机器设备的故障诊断技术应用于印刷机故障诊断中,提供了良好的技术支持。 |
国内涂布复合设备故障诊断技术发展比较缓慢,设备故障检查仍然依赖人工进行,设备维护效率低。 | |
涂布质量在线检测及控制 |
生产、工艺及质量控制体系大都沿用落后的经验性生产控制方法,我国大部分涂布复合材料还是以涂后成品质量检验为主。 |
许多国家已经开始采用先进的在线测控印刷技术直接反馈控制,直接减少材料的废品率,并提高产品的生产质量。 |
较大的差距,尤其在检验设备的使用上,较为落后。 |
图11 涂布复合设备结构图
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图12 涂布复合设备工艺流程图
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图13 三边封袋制袋工艺流程图
表9 制袋机国内外技术现状对比
项目 |
国内 |
国外 |
比较结论 |
规格款式 |
制袋方式有三边封、中封、四边封、侧封、自立袋等;切袋方式有热封热切、热封冷切;国内制袋机功能多样化,一机多用,以满足不同客户需求 |
国外制袋机功能单一,一种机型只能加工一种袋子,一旦定刑无法更改;配有专用更换模块,高效电动部件和全电脑化用户界面,可简化操作提高效率 |
制袋机的技术指标主要有制袋速度、制袋尺寸等。国内制袋机水平虽然落后于世界一流水平,但也开始日趋完善;我国已经能够生产国际高水平的制袋机,国产制袋机在功能和质量上有一定优势,性价比高 |
应用状态 |
国内使用的制袋机中侧封方式的比较多,而新型的自立袋方式的比例较小;产地为中国大陆的占了一半以上,也有一部分使用日本和中国台湾的产品 |
国外的制袋机技术已经发展得相当成熟,尤其是日本和德国在制造机械方面的研究,如德国制袋设备供应商LEMO公司 |
3.直接包装机械
啤酒饮料灌装设备在我国起步比较早,已经有几十年的发展历史了。我国的啤酒饮料灌装行业经过前期的引进,在后来的消化、吸收和创新,制造水平得到了很大的提高。目前,我国的啤酒灌装生产线灌装的最高速度能够达到60000瓶/ 小时,灌装阀最多的也已经超过100头。如广州达意隆包装机械股份有限公司生产的啤酒灌装机,灌装速度达到了40000瓶/小时,灌装阀达到了122头。其生产的瓶装水灌装设备,最高速度达到了42000瓶/小时。南京的乐惠实业集团生产的玻璃瓶啤酒灌装生产线,灌装速度达到了60000瓶/小时。目前,我国的啤酒饮料灌装设备正朝多样化的方向发展,机器人技术、机电—体化技术、智能化计算机技术等技术得到广泛运用,设备也越来越高速化,高精化。
表10 啤酒饮料灌装设备国内外技术现状比较
比较指标 |
国产设备 |
国外设备 |
比较结论 |
灌装速度 |
啤酒灌装速度最高能达到60000瓶/小时,饮料灌装速度最高能达到40000瓶/小时,矿泉水灌装能达到速度48000瓶/小时 |
啤酒灌装超过60000瓶/小时,碳酸饮料灌装超过12万瓶/小时,非碳酸饮料灌装超过90000瓶/小时 |
国产啤酒灌装速度达到国际领先水平。饮料灌装设备的灌装速度相对与国外设备来说比较低,应该发展高速灌装生产线 |
灌装阀门 |
国内的灌装阀门比较少,达意隆的灌装阀门最多有122头,处于国内领先地位 |
德国H&K灌装阀多达165头,SEN公司144头,Krones公司178头 |
灌装阀的多少在一定程度上决定了灌装速度,国产设备可以向多阀门方向发展 |
成套能力 |
国内的灌装成套能力还不是很强,很少有企业能够生产整个灌装生产线的所有设备 |
国外的成套能力强,能够生产从去标,洗瓶,灌装到贴标和装箱整个生产线 |
国产设备成套能力比较差,还有待提高。可以通过不断的与其他企业交流来共同提高。 |
图14 啤酒饮料灌装生产线简图
1-卸托盘机 2-卸箱机 3-洗箱机 4-洗瓶机
5-空瓶检验及 6-灌装封盖机 7-贴标机 8-装箱机 9-堆托盘机
袋成型充填封口设备按照规格来分,可以分为大袋、重袋包装机,中型包装机和小袋包装机。在国外,一般中型和大型的包装机需求比较大,小型机需求不多。目前,国外机械包装速度小袋已达到1200袋/min,中袋160袋/min,包装精度在±1%以下,而且稳定性好。而目前国内机械主要采用的是单列包装,包装速度比较低,小袋包装大都在60-120袋/min之间,超过80袋/min时包装质量下降,中袋包装35-60袋/min。
表11 国内外制袋填充封口设备技术现状比较
比较指标 |
国内 |
国外 |
结论 |
包装速度 |
小袋包装60-120袋/min,超过80袋/min质量会下降,中袋包装35~60袋/min |
小袋速度最高能达到1200袋/min,中袋速度最高160袋/min。 |
国产设备的速度与国外设备的速度差距很大 |
包装精度 |
一般都在±1%到±3%之间,有一些甚至超过±3% |
一般都在±1%以内,有的达到了±0.25%甚至更小 |
国产设备在精度上还应该再提高,与国外设备差距明显 |
主要机型 |
75%是小机型,机构复杂,调整机构多,稳定性差 |
主要以大中型机械为主,小型机需求不高。传动机构简单,稳定性高 |
国产机型应该朝大中型方向发展,改进机构特点,提高稳定性。 |
包装形式 |
国内主要以单列式包装为主,封合形式一般是三边封、四边封和背封式 |
单列多列共存,多列包装最高为12列。包装形式有三边封合袋、四边封合袋、枕形袋,还有风琴式、自立袋等 |
国产机可以发展多列包装,可以提高封口速度。同时可以多种包装形式 |
智能化水平 |
设备智能化高,用过电子显示屏可以显示切袋长度、包装速度、充填物的净含量等,并可以自我诊断 |
采用了一些PLC和具有智能控制功能的仪表,但是缺少数据储存、采集、修正等功能 |
国内企业可以加大机械智能化方面的研究,提高设备的机械化水平 |
图15 袋成型充填封口设备工艺流程图
图16袋成型充填封口设备工艺结构图
3.1.2 食品包装装备国内外发展趋势
在未来十年,食品包装机械向着机电一体化、智能化、自动化控制的方向发展。以食品包装工业中急需的量大面广的成套技术装备为重点,填补国内空白;以微电子和计算机技术为先导,引进新技术,增强自主开发能力,促进机械技术和电子技术的结合,推动食品包装装备机电一体化,进而想食品包装机械智能化迈进。
1.包装材料及制品制造机械
表12 包装材料及制品制造机械的发展趋势
主要设备 |
发展趋势 |
多层共挤薄膜机械 |
模块化吹膜系统;适应多种材料的复合挤出系统;高度节省空间的复合共挤设备;双向拉伸薄膜生产线 |
中空成型机 |
多层共挤出中空塑料成型机;大型挤吹中空塑料成型机; |
纸板、纸箱制造机械 |
以印刷开槽机和模切机为核心的后道设备;把前道工艺和后道工艺分别整合成两条生产线 |
制罐设备 |
钢质三片罐生产线微机集中控制及变频技术;钢质二片罐成型设备的开发; 发展高速焊机、复合罐、异型罐、喷雾罐等多种系列制罐成套设备及相应的制罐生产线;研制无汞焊接和专用电环保包装机械,同时改进产品性能,提高成品率和材料利用率。 |
2.包装印刷机械
目前,凹印机技术正在快速发展,并将主要呈现以下几方面的趋势:
(1)以电子轴传动为技术平台实现凹印机的全面升级换代
电子轴传动在未来若干年仍将是国产凹印机最重要的技术发展方向,各种用途的凹印机都将采用电子轴传动。
(2)大幅面印刷机的比例将会不断增加
一是装饰印刷(主要是木纹纸印刷)和纸箱预印迅速增长,二是软包装凹印机宽度也在不断增加,大幅面(包括宽度和印刷重复长度)凹印机的数量将快速增加。这些都对机器设计、结构、装配等多方面提出了新的要求,原有凹印机的许多设计概念必须有相应的改变。
(3)适应水性油墨印刷的凹印机将被更广泛地采用
由于环保与卫生方面的原因,凹印水性油墨和光油将越来广泛地受到欢迎,要求凹印机在结构、材料、功能等多方面都要系统地改进。
(4)纸张凹印机的比例将会迅速增加,并且将有力推动技术进步
纸制品和纸基复合材料凹印(木纹纸、烟标、无菌包装、礼品包装纸等)将是增长最迅速的一个分支,相应的凹印机也将更复杂,如一般都需要采用展平、除尘、预处理等印前装置,有时还需要采用“零速对接“等机构,还常需采用ESA装置(静电吸墨)等,这些都是常见的软包装凹印机所没有的。
(5)机器配置将更加复杂化、个性化
连线加工将更加多样化,如UV上光、模切、横切、软标裁切等,因此相应地凹印机管理系统、远距离技术支持系统将被越来越多地采用。
(6)模块化将成为设计和制造的基本方法
由于规格、功能和配置越来越复杂,过去那种由制造厂先定宽度、色组数量、放收卷直径、干燥热源等所谓标准机型将不复存在。为满足个性化的需要,从放卷、印刷、连线加工、收卷等各部分都将被模块化,其中最重要的将是凹印小推车或凹印与柔印互换小推车。
(7)将更多地采用国际(外)标准、通过国内外认证
欧洲标准,经过必要的认证,如CE认证,以便顺利进入国际市场。更多出口、更多外国印刷公司进入中国都将对国产凹印机提出更多更严格的要求。
(8)凹印机制造厂将与配套厂家更加紧密、协调发展
凹印机的关键部件和系统将朝两个不同的方向发展:一是更多地采用进口部件;另一方向是不断国产化。更多地合资和独资企业产品可以利用:如套筒型压印滚筒、气胀轴等。对于高端用户和出口凹印机,选用欧洲产品的比例将大大增加。套准控制系统、ESA等将有更多欧洲产品。这些将有力推动凹印机制造商与配套厂家的共同进步。
未来柔印机将有以下发展趋势:[4]
(1)柔印机选用不停机的生产方式
柔性版印刷机现在大部分采用单工位开卷方式,即用完印材后换新印材时需停机,浪费了柔性版机的使用效率,加上头尾印材在重新套准时的浪费和部分操作失误。由于柔性版机主要是包装盒的生产,尤其是厚型印材,选用印材均在220g/m2以上,每卷印材只有约四千多米长度,如以每分钟90米印刷,50分钟为一个换卷周期,即使是薄纸型商标也在80g/m2以上,2小时一个周期,这样的生产方法无法使成品率达到95%以上,造成印刷材料极大浪费。
(2)推广采用斜齿轮传动方式
柔性版由于采用凸版印刷的方式,如传动系稍不稳定,尤其印刷三辊(印版辊、传墨辊、承印托辊),如三辊中有任意一组齿轮精度较差,均会使印刷中产生墨杠,影响产品质量,如印刷三辊采用斜齿轮传动,可使传动更加平稳,有利于功能优化。
(3)避免穿轴安装印版
柔性版印刷时,柔印印压即是柔性印版硬度大小被印刷物和传墨辊压入切点后产生的弹性力大小,必然有旋转轴承间隙及内外圈不同心度的误差影响。如果在印刷三辊中采用穿心轴固定印版的方法,使径向印跳动增大或引起振动,严重时产生墨杠,造成印刷品质量下降,所以穿轴固定版筒方式应改进为轴承直接支承,使印刷三辊徊转精度得到保证。
(4)精确控制印材张力
目前柔性版印刷机普遍采用两级张力来稳定印刷套准精度,但在机械提速和降速时仍会出现套准跑偏和套准回位慢的缺点。两级张力除全部采用闭环控制外,应借鉴凹印机的四段控制优点,使进入印刷前的张力稳定程度≤1%的波动,优化设计达到有加减速度时,仍不>2%的范围,使机械在加减速时,仍能满足套印精度要求。
(5)红外、紫外快速更换烘干系统
柔性版印刷机经常碰到需全UV印刷的印刷品,其干燥系统应快速互换,适应不同油墨、不同印品的要求,要求对干燥系统进行集成化、模块化设计制造,有快速组合的使用性能。电器控制应分速度分档投入,使印刷与烘干功率匹配。
(6)多功能的印刷工艺单元
由于柔印机需要印制各种包装物,所以需要为柔印机动力工作站上开发正反印、打孔折页、凹印、凹印磨沙、发泡,圆丝网印刷、普通烫金与镭射定位烫、UV转移印刷平压平及园压园模切等各用途多功能的印刷单元以适应需求。
(7)无轴传动
无轴传动技术避免了客户在购机时对动力站数量选择的无法预见,采用无轴传动模块单元后,可使客户任意选购增减,极大提高了客户选购的定位准确性,也为客户日后发展提供了方便。
(8)不停机开卷机构
国内外生产的柔性版印刷机其开卷工位,绝大部分为单工位开卷,即每卷印刷材料用尽时,均需停机换卷作业,这样耗时浪费,重新启动时,操作工手忙脚乱、套准后再正常运行,浪费了印刷材料、油墨、电力、机械效率。
(9)柔印中的连线烫金机组
采用圆压圆方式时,烫印膜和印刷材料必须等速运行,使烫印膜使用效率降低,增加印刷成本,采用这种方式,烫金膜的长度也和印刷物长度很难匹配。此外,卷筒印刷速度都比较高,在圆压圆烫印时必须要解决烫金膜烫印瞬间与印刷物同步,而在烫印点离去时,迅速使烫印膜退回,使烫印膜不浪费的连续使用。
(10)打孔工作站
柔印机在印刷厚型长片类印刷物时,需进行打孔作业,在正反印定位时也需进行打孔作业,用孔来作为正反印版的定位标志而达到正反套准的目的,另外如表格及票据纸的印刷更需要在印刷作业中连续打孔。打孔技术已经是很成熟的技术,但在柔印机中需要具有灵活的可更换性,未来趋势应该是打孔组可快速更换,是一个可在任意组间安装的工作站。
尽管国产涂布复合设备取得了一定的成就,但与欧美发达国家和地区相比,在设备速度、智能化控制水平、稳定性及可靠性上还存在差距。国际水平的涂布复合设备追求的不止是高速化和宽幅化,目前国产涂布复合设备开发理念正在发生转变,产品设计追求环保化、人性化,产品结构向个性化、模块化、智能化发展。
首先,涂布复合设备的结构设计应标准化、模块化,这样有利于形成规模生产,有利于快速地开发出新品。其次,控制系统的智能化,例如在高速涂布机上应研发远程诊断功能。再次,设备功能应多元化,开发具有多种切换功能的包装印刷设备,如涂布印刷联线,复合印刷联线,涂布、模切、横切、压痕联线等,才能不断满足市场的需求。还有生产周期的迅速化,控制并不断减少总时间对企业变得越来越重要。如涂布小车、组合刮刀等技术的开发为进一步减少总时间起到了很大的推动作用。最后是产品的安全、环保、节能、人性化,特别是噪音控制、设备的能耗、残留溶剂水平、LEL(最低爆炸浓度)控制、废气的处理和利用等新技术会越来越多地使用在高档次的涂布复合设备。
3.直接包装机械
目前,我国啤酒饮料灌装机械市场对成套设备供应能力的要求越来越高。随着啤酒饮料行业的发展,行业规模越来越大,同时,产业集中度也越来越高。生产规模的扩大、企业实力变强,对设备的要求相应也就越来越高。今后的发展趋势主要是:
(1) 自动化程度加强
随着啤酒饮料行业的规模化、集中化,市场对啤酒饮料灌装机械的速度、性能提出了更高的要求。规模化的生产需要高速度、高效率的生产设备。而要提高灌装机械的生产效率,自动化水平一定要加强。
(2)设备适应性提升
我国啤酒饮料行业经历数十年的发展,产品品类、包装形式均已极大丰富。而消费者对包装的要求也越来越高,使得啤酒饮料厂商在包装形式上求新、求变,在包装质量上求精、求美。往往一家企业经营的产品形式就达到数十种乃至上百种,企业在加工生产的过程中,经常会遇到数种不同包装形式的产品需连续生产的情况。这就要求灌装设备具有较强的适应性,能够适应更多种类的灌装物料、更多规格的灌装容器乃至不同的灌装工艺。
设备适应性的提升,一方面表现为设备适应广度的提升;一方面表现为设备工艺调整的方便性。
(3)设备一体化
设备一体化将多个工艺环节集成到一个机组完成,消除了中间流通环节可能导致的二次污染,提升设备的整体效率。现在,越来越多的厂商开发出一体化设备投放市场。如达意隆、张家港金荣等企业推出的冲瓶、灌装、旋盖三合一机组。从市场反应来看,该类型设备受到用户的追捧。
我国袋成型充填封口设备近几年发展较快,通过参考国外同类型产品,在消化吸收的基础上自行开发研制,技术上有了很大的提高。但在高新技术应用方面与国外还有较大差距,尤其在总体设计、新技术、新工艺方面差距较突出。今后的发展趋势主要是:
(1)提高整机的自动化程度,控制系统采用微机或可编程控制器。
(2)执行机构和传动系统趋于简单,横封和纵封等动作的执行机构采用气动元件,包装动作简捷快速;采用变频调速装置,实现无级变速。
(3)定量范围宽,一机多用。
(4)采用热管技术提高热封系统的热传导效率,保证封口质量。
(5)发展辅机,扩大功能,如打印装置、折袋装置、充气装置等。
此类设备制造的发展将为解决我国机械制造工业能力过剩提供良好的用武之地,也将为培养新的经济增长点带来机遇。
全自动薄膜包装机的发展趋势主要是提高产品的可靠性和操作的安全性;大力发展与之配套的各种辅助装置,以扩大主机功能和应用面,包括高频热合、脉冲、电磁感应、激光、冷热封口、超声波封口机等辅助配套设备。
3.2 广东省食品包装制造装备优劣势及与相关地区的比较
3.2.1 广东省食品包装装备的优势分析
广东省作为我国的经济大省和人口大省,由于优越的地理位置和良好的经济基础,在发展食品包装制造设备方面具有很大的优势。
(1)从业人员的数量比较多
广东省是我国人口最多的省份,拥有巨大的人力市场,也正因为巨大的人力市场,给广东省食品包装制造业提供了大量的从业人员,这有利于广东省发展食品包装制造业,为广东省在这个方面的发展提供充足的人力资源。
(2)雄厚的经济实力和与国际接轨的市场
广东省是我国的经济大省,拥有雄厚的经济实力,这为广东省大力发展食品包装制造业提供了物质上的支持,同时也为研发和创新高水平的设备提供了保证。另外,充足的资金支持,使得发展食品包装行业教育和培训成为可能,为发展食品包装设备制造业提供强有力的后备力量。
广东省有特殊的地理位置和良好的经济资源,使得其有充分的与国际接轨的市场。这样,就能够不断的加深与拥有国际先进水平的国家和企业之间的交流,为自己发展更高层次的设备提供技术上的指导,缩短自行研发的周期,加快食品包装设备制造业发展的步伐。
(3)良好的政策环境
广东省对于发展食品包装设备制造业比较重视,这得益于广东省包装行业在全国的优势地位和发展历史。广东省拥有全国三大包装和印刷设备生产基地的其中两个,分别是潮汕地区和珠三角地区。这种优势使得广东省在发展食品包装设备制造业方面有比较好的政策指引和政策扶持,能够鼓励食品包装设备制造企业在广东地区发展,不断促进广东食品包装设备制造业水平的提升。
3.2.2广东省食品包装装备的劣势分析
(1)高端产品品种及成套数量少
目前,从产品机构上看,我国食品包装机械品种约为1300种,基本上能够满足用户的需求。广东省作为国内包装机械生产的主要省份,生产产品的类型几乎包含国内所有的种类。但是,缺少高科技、高精度、高质量的配套产品,产品品种及成套数量少等问题依然存在。而且,广东省的产品还是以生产单机为主,而国外大多为配套生产,很少单机销售。
(2)技术水平低
广东省食品包装机械的技术水平处于国内领先的状态,但是由于国内食品包装行业起步晚的原因,广东省的水平与国际先进水平比,还是有很大的差距。行内人士估计,广东省的食品包装机械技术水平与国外先进水平相比,大概还有20年的差距。现有的一些包装机械产品技术含量不高,而国外己经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。
(3)产品整体质量差
广东省拥有数百家食品包装机械生产企业,但是真正有规模的企业并不多,而且能生产高质量产品的企业就更少了。从广东食品包装机械行业整体上来说,目前生产的产品质量还是存在很多问题:稳定性和可靠性差、造型落后、外观粗糙、基础件和配件寿命短、无故障运行时间短等等。这些都影响了广东省整个食品包装机械行业的质量。
(4)研发能力和意识淡薄
广东省虽然有很多的食品包装机械生产企业,但是具有自主开发能力和开发意识的企业数量并不多,只有一个行业领导企业和具有一定规模的企业才有。很多企业生产的产品,都是抄袭、仿制其他企业的产品,根本就不去考虑机械产品如何升级换代,如何实现技术创新。同时,在开发的投入上也显得不足。就我国整体而言,科研投入经费仅占销售额的1%,广东省的投入就会相对更少。而欧美国家的科研经费投入高达8%-10%。从这些数据可以看出,开发能力和意识方面的缺乏,也是广东省食品包装机械的一个劣势所在。
经过前面对广东省食品包装装备优势和劣势的分析,我们可以用SWOT分析来明确广东省食品包装装备制造业技术领域面对市场的应对战略。SWOT分析如下表所示。
表13 广东省食品包装装备制造业的SWOT分析矩阵
内部因素
外部因素 |
优势(S) 1.性价比方面高 2.售后服务好 3.适应性好(满足客户差异化需求) 4.产品品种丰富 5.更新换代快 6.产量大 |
劣势(W) 1.缺乏高端产品 2.稳定性/可靠性方面差 3.低端产品恶性竞争 4.缺乏关键技术 5.管理技术落后 6.缺乏技术人员 7.污染严重 |
机会(O) 1.技术改进空间大 2.市场需求旺盛 3.国家政策扶持 4.与发达国家合作 5.产业转移 |
SO战略 发挥优势,利用机会 1.充分依靠传统优势,目前庞大的市场需求、国家的政策扶持,去做大做强整个产业 2.以现有产业链为基点,加大技术改进的投入水平,加强同拥有先进技术的发达国家交流合作 |
WO战略 利用机会,克服劣势 1.利用国内软包装印刷设备产业的集群现状,找出适合现有技术水平下的一种产业模式 2.培养高尖端科研技术人才,培养自己的品牌,快速进行产业升级 |
威胁(T) 1.竞争日趋激烈 2.高端技术国外垄断 3.国际经济环境不稳定 4.国内劳动力成本日益增高 5.品牌策略与产业联盟 6.国内自身定位低 |
ST战略 利用优势、抵御威胁 1.利用市场空间大,适应性好、售后服务好的特点,尽可能弥补在技术上的落后 2.密切关注国际经济环境,提高劳动力的专业水平,保持对各方面成本的控制 |
WT战略 减小劣势、回避威胁 1.改善国内自身产业定位地的局面,在引进技术的基础上,加大对关键技术的开发 2.在节能减排的环节要加大投入,保持同国家宏观经济产业政策的同步 |
3.2.3广东省食品包装装备与相关地区的比较
随着经济的高速发展,我国的食品包装装备行业也在迅猛发展,而且呈区域化、集团化发展。其中,珠三角地区(包括粤东地区)、长三角地区和环渤海地区的发展最为迅速。以上三个地区的产量、产值占全国的绝大部分。
以上海、江苏和浙江为主导的长三角地区,地理位置优越、经济发达、工业基础好,食品包装机械的发展也非常迅速。长三角的食品包装装备制造业在国内处于领先水平,产值约为全国的三分之一以上。一些企业的产品已经达到国外先进水平,比如上海光华印刷机械有限公司是中国印刷包装机械行业最大的合资企业之一,生产翼鹰牌印刷机械20000余台,用户已达10000余家,遍布全国,远销亚非欧美。江苏昌昇集团生产的最大幅面全张高速双色机填补了国内多项空白,生产的高中速单双色、单双面胶印机结构先进,特色鲜明,04年自主研发的 CS920 系列产品达到国内先进水平。
以京、津、冀都市圈为中心以及辽、鲁为基础的环渤海地区食品包装印刷行业十分发达,中国包装总公司投资10亿元在天津建设的“中国绿色包装产业苑”引进先进技术,将建成中国包装行业最高水平的包装基地。该地区许多企业生产的产品在国内占有很大的市场,比如北京万源多贝克(TOPACK)包装印刷机械有限公司生产的多贝克TP2200型柔版印刷机是利用法国最新印刷机制造技术,其技术含量、制造精度、整机性能与世界最先进的印刷机同步。潍坊华光精工设备有限公司主导产品印刷设备类产品HG52系列单色、双色、多色胶印机,产品达到了国内领先,国际同类产品的先进水平,可以替代进口产品。
广东省是我国食品和包装机械起步最早的省份之一。二十世纪八十年代,广东的食品和包装机械在技术上属于国内领先,销售额国内领先,啤酒灌装设备甚至供不应求,一些国企纷纷进行技术改造以适应不断增长的需求。九十年代后,浙江的民营企业、江苏的乡镇企业经过十余年的摸索已具备了和广东企业竞争的实力,产品档次迅速提高,直逼广东,食品和包装机械行业形成了江苏、浙江、广东三足鼎立的局面,竞争日益激烈。这一阶段正是全国食品和包装机械发展较快的时期,年增长率超过30%。广东省食品和包装机械仍然保持着国内第一的位置。
与长三角地区和环渤海地区相比,珠三角地区的食品包装装备制造业具有自己的优势。由于广东省在食品工业、包装印刷方面都是全国的大省强省,与之配套的食品包装行业也处于全国领先地位。进入二十一世纪后,经过二十多年的发展,珠三角地区(包括粤东地区)的食品包装装备已在全国打出了品牌,拥有一大批著名企业和龙头企业,相关产品也牢牢占据国内市场,并远销海外,为国家创造了丰厚的经济效益。不过,近几年浙江地区由于产业链的高度完善,在很好的保证了零部件质量的同时大大降低了整机成本,使其竞争力快速提高,部分产品竞争力已超过广东。近几年广东省食品和包装设备技术水平在国内仍处于领先位置,但销售额在全国排在了江苏和浙江之后。因此,珠三角地区的食品包装装备制造业是优势与挑战并存。
3.3 制约广东省食品包装装备业发展的共性、关键技术问题
从产品结构看,我国包装机械品种约有1300多种,配套数量少,缺少高精度和大型产品;产品质量差距表现在产品性能稳定性和可靠性差,外观造型不美观,表面处理粗糙,许多元器件质量差、寿命短、可靠性低,影响了整体产品的质量;从企业状况看,省内食品包装机械行业龙头企业有限,生产规模大、产品档次高的企业还不够多;从产品开发看,我国还未能完全走出仿制阶段,自主开发能力不足,科研经费仅占销售额的1%,而国外高达8%-10%。总的来说,虽广东省食品包装设备技术水平已在国内处于领先位置,但和国际巨头相比,在产品的开发、性能、质量、可靠性、服务等方面的竞争中还不具明显优势。行业制造水平与国外的差距是严重制约我国包装工业发展的瓶颈。为提高行业竞争力,必须加快自主创新能力,加大技术研发投入,特别是在产业共性关键技术上,应从以下几个方面入手,致力于广东省包装装备水平的整体提高与整个行业的产业升级。
3.3.1研发新型包装材料及其制造装备与技术,大力发展绿色包装工程,促进循环经济发展
(1)绿色高性能包装材料的研发与制备
随着科技的进步与社会的发展,人类对包装制品的环保要求越来越高,不符合环保要求的材料和高耗能材料必将因不再适应需求而被逐步淘汰,因此各类包装制品都面临环保要求的严峻挑战,包装材料向节能低耗、防污染、高功能方向发展,同时国际包装市场不断发展的先进材料技术也将为国内包装企业提出新课题。
(2) 绿色包装工程技术
包装制品向绿色包装技术方向发展是未来的趋势之一,实施绿色包装工程,用高性能的包装材料代替传统包装,使包装减量化,利用先进的技术与装备提高包装物的复用率和再生利用率,可降低成本,节约能源和资源,减少污染。循环经济是一种资源高效利用和循环利用为核心,以低消耗、低排放、高效率为基本特征,符合可持续发展理念的经济增长模式。实施绿色包装工程,努力做到包装用量减量化、包装生产清洁化、包装资源循环利用、包装废弃物高效回收利用,可很好的减少包装工业的负面效应,促进循环经济的发展。
3.3.2搭建创新设计平台,依托现代设计方法与技术促进产业升级
(1)计算机辅助设计技术
广东省食品包装行业研发能力依然不足,很多企业生产的食品和包装机械主要还是仿制、测绘,稍加国产化改进,谈不上开发设计研究,企业由于规模的原因很难有足够的资金和技术人员去研发设计新的产品,企业所采用的设计手段也普遍落后,有条件的企业开展了“甩图版工程”,但真正使用CAD软件特别是三维设计软件的企业非常稀少。
(2)创新设计软环境建设
广东省食品和包装机械行业知识产权意识比较淡薄,企业由于对自己开发出来的新产品没有及时申请专利权加以保护而往往会导致被诸多企业抄袭侵权,实力较强的企业本身也在抄袭仿制国外的同类产品,使得整个行业知识产权保护意识淡薄,并对设计创新的有一定程度的轻视。我们鼓励企业在别人的基础上创新,合理的规避专利技术,但不提倡跟踪仿制的“剽窃”行为,良好的知识产权环境是推动创新设计与技术革新的必备条件, 因此,探索实施知识产权战略的体制机制、加强实施知识产权战略的政策研究、促进行业内企业知识产权创造和运用、大力培育知识产权优势企业、建立专利业务信息绿色通道等措施是广东省食品和包装机械行业需要重新审视的课题。
(3) 现代设计方法与理念
设计是人类社会最基本的生产实践活动,是生产的重要环节,创新设计是技术创新的主要内容。设计的本质是革新和创造,没有任何创新的抄袭和模仿智能认为是“抄技”,在市场的竞争中是没有优势可言的。工程设计是建立技术系统的第一道工序,它对产品的技术和经济效益起到决定性的作用,产品成本的70%-80%是由设计阶段所决定的,因此设计环节应引起整个产业界足够的重视并身体力行去创新实践。现代设计是过去长期传统设计的延伸和发展,它继承了传统设计的精华,吸收当今科技成果和计算机技术,推行现代设计技术,可尽快提高产品的性能质量和市场竞争力。如可适应设计方法兼顾经济效益和环境效益,根本思想是当境况变化时适应新需求和重用产品和设计的能力,可以满足企业在开发产品和优化产品全生命周期方面更快、更好响应的要求,并追求产品功能、质量、特征、定制、环境友好、低成本,短交货期等内涵,是一种很有前途的现代设计方法和理念,符合食品与包装机械行业发展的要求。食品包装行业存在一定的污染,特别是软包装环节,因此,若考虑产品的全生命周期,在设计阶段将能量消耗与污染排放降至最低,即考虑产品全生命周期的设计,将是一项极具经济效益和社会效益的研究课题。
3.3.3夯实节能减排技术研发,提高能源利用率,降低对环境的方面效应
(1) 有机溶剂尾气回收再利用技术
在软包装生产的许多环节,如复合、制袋、印刷及生产设备、印版滚筒的清洗等过程都需要使用有机溶剂,这些有机溶剂一方面严重污染环境,另一方面,由于操作个人直接或间接接触有机溶剂,他们的身体健康在不同程度上受这些生产环节有机溶剂的影响。目前,我国塑料软包装印刷仍以凹印为主,凹印油墨中含有大量挥发性有机溶剂,几乎占到凹印油墨的50%,另外很多的胶水亦有有机溶剂,象二甲苯、甲苯、醋酸乙酯、丁酮等这些低沸点、高挥发性有机溶剂,含有的芳香烃既有毒又可燃,是食品包装行业环节污染的主要因素。印刷机和复合机内排放含溶剂的废气量非常大,易造成污染和安全问题,使食品包装企业面临严峻的环保问题。
溶剂回收包括对废液和废气中的溶剂进行回收再利用,液体溶剂回收技术比较简单,所需设备的投入资金也大大少于气体溶剂回收设备,有机废气中的溶剂回收再利用相对较复杂,主要包括以下几个技术环节:(1)废气的前处理技术;(2)回收装置;(3)吸附风回用技术;(4)回收溶剂的精制提纯技术。溶剂回收能解决环保问题,给企业带来社会效益,更重要的是能给企业带来非常可观的经济效益,有资料显示,溶剂回收设备投资回收期仅为一年左右,回收后的溶剂再利用可为企业带来巨大的经济收益。目前。不少企业已考虑在排放系统中通过溶剂回收处理等手段对溶剂回收再利用,以减少空气中的溶剂排放,最大限度的节省资源。我国的溶剂回收处于起步阶段,国家“十一五”规划中提出了优化产业结构、提高资源利用率、降低能耗和遏制生态环境恶化的趋势,这一战略目标为有机废气回收再利用技术创造了新的发展机遇,相关的政府职能部门、行业协会企业以及科研单位应通力合作,加强政策引导、加大资金投入,加强研发力量,促进这一新兴技术的发展。
废气回收再利用以实现减排的另一种方式是利用高温(850℃)条件下发生的氧化反应,将有机废气转化成CO2(二氧化碳)和H2O(水),产生的热能作为印刷涂布生产烘箱干燥的再生能源,以满足印刷涂布机组烘箱干燥热量的需求,其中的关键技术有:
Ø 蓄热式氧化炉设计与工艺技术;
Ø 陶瓷填充物蓄热材料与热回收装置技术
(2) 干燥系统优化设计技术
干燥环节是印刷涂布设备等的主要耗能环节,日本、欧美国家通过对烘箱结构的优化设计,提高热空气的利用率以及基材的干燥效率以实现节能目标。
对于干燥环节,实现节能的关键技术有:
Ø 干燥系统仿真优化设计软件:该设计软件通过对印刷涂布基材的干燥特点进行综合运算,对客户提供的印刷涂布基材、涂层原料、涂布量、加工速度进行仿真,得到最佳工艺参数及能耗数据。
Ø 干燥系统检测实验平台:包括实验设备及检测设备,并根据生产工艺要求进行各项试验及数据采集,完善设计软件的数据准确性及数据存量,为成套设备节能减排数字化自动控制系统提供可靠的依据参数。
3.3.4食品包装装备的电气自动化综合控制与检测技术
此技术是我国包装机械与国外包装机械的主要差距之一,也是较难解决的关键技术。该技术应实现成套设备生产线的远距离在线工作控制以及综合检测功能,进一步实现设备的远距离在线运行状态检测、故障诊断与设备维护等。
此技术的重要内容包括基于高速高分辨率图像处理的在线自动检测技术、总线控制技术、复杂控制策略实现技术、多电机高精度同步驱动技术等。
该技术的突破将大大提升包装机械行业总体自动化水平,实现联线自动化。尤其可以积极推动食品、医药等安全性要求较高的专用设备的研发和生产,打破进口设备的垄断。
3.3.5食品包装行业企业生产管理控制技术
食品包装机械制造行业目前仍以中小企业为主,面向订单生产的管理控制技术对企业的规模化发展至关重要。采用信息技术,围绕着产品、工艺的设计和产品的生产制造过程的信息和知识,对产品设计、制造等全过程进行重组,将优秀的设计、制造、管理等方面的经验、专有技术和知识提炼和融合到信息化系统中,将有效提高企业知识生产力、促进企业综合生产指标的优化、构建敏捷制造战略,通过信息化来优化企业内部管理,加速企业向分工协作突出核心竞争力的模式转变。该技术具体包括如下三大方面:
(1) 计算机辅助工艺设计系统
Ø 定量化工艺设计
Ø 多工艺方案优化
Ø 智能公差决策
(2) 先进加工工艺与装备
Ø 磨削加工优化
Ø 精镗误差补偿
Ø 装备性能提升
(3) 制造执行系统
Ø 制造系统配置
Ø 制造系统性能优化
Ø 制造系统运行优化
以上技术的突破不仅能够优化整个企业生产过程,减少企业内部没有附加值的活动,改善物料流通性,提高生产回报率,还将有力促进现代信息技术与包装设备制造技术的结合,提高设备制造产品的自动化、智能化水平,实现制造过程的自动化和柔性化,进而实现企业综合管理信息化。
4、广东省食品包装装备制造业定位与发展目标
4.1 广东省食品包装装备制造业定位
广东省是我国的食品包装装备制造业的强省,技术在国内处于领先水平,许多设备在国有拥有很高的市场占有率。广东省应该在自身优势的基础上,加大投资,以企业为主体,研究机构为技术支撑,实行产、学、研相结合,使我省的食品包装装备制造业能够实现更快的发展。
目前,我省的包装薄膜生产机械、预印制、复合、制袋成型机械、直接包装机械的发展都很快,有一大批企业的产品已经达到国外先进水平,不仅满足了省内、国内市场的需求,有些产品还成功的打入了国际市场。因此,广东省在这些优势设备方便要继续加大研发投入,占据高端产品市场,争取更多的出口创汇。
目前,广东食品和包装机械已有一大批国内领先并具有国际水平的产品和成套设备:液体灌装包装成套设备,纸版纸箱成套设备,包装材料加工机械和包装印刷机械,另外还有浓酱(浆)包装成套设备,制药包装成套设备,饼干加工机械,果蔬加工机械。“十一五”期间,挑战和机遇同存,面对巨大的国内需求,广东省要切实把握好机遇,发展具优势和特色的专用设备,完善产业链,使单件小批生产变为大批大量生产,提高重点领域内的产业集群度,形成专用装备制造基地。支持龙头企业带动行业技术发展,发展高附加值产品,加速淘汰能耗高、效益低的一批小型设备,扶持中小企业形成“专、精、新”优势群体。力争使我省的包装机械能够满足省内需求,而且在国内、国际市场竞争中占领一席之地。
4.2 广东省食品包装装备制造业发展目标
面对巨大的国内需求和海外市场,广东省食品包装装备制造业的发展目标主要是:
1.开发9层、幅宽2.5m以上、生产速度250m/min以上的高强度瓦楞纸版生产线;开发全伺服控制的自动化高速多色柔性纸箱印刷成套设备,生产能力达到200-250张/分钟以上;加快蜂窝纸板和高强度纸板纸箱机械的研发,提高纸箱强度和扩大纸箱的使用领域。
2.研究开发可替代进口的、技术先进、性能价格比高、适合中国国情的多层复合高阻隔包装膜高性能吹塑成型技术与装备,攻克降低能源消耗的难关,其指标达到欧美国家水平;突破塑料机械设备的关键技术:组合式叠加机头、膜泡内冷技术、旋转牵引技术、在线自动控制膜厚及厚度偏差的自动风环和自动称量配供料技术等,占领更大市场。
3.研发数控式全自动薄膜包装机,使其生产能力提高到120包/分钟,并形成60包/分钟-120包/分钟的系列化,以满足不同层次的市场需求,技术达到国际先进水平,自动化程度高,节能降耗15%以上;开发连续凸轮式纸箱成型机、旋转式装箱机、高速码/卸箱垛机、三轴智能码/卸箱垛机器人等二次包装设备。
4.研究开发多层共挤一次复合成型无需粘合剂(粘合剂含有有害物质)方式,避免对人员和环境的不利影响,继续提高BOPP、BOPET双向拉伸聚丙烯、聚脂塑料薄膜生产机组的性能参数,缩小与世界先进水平的差距。
5.研制开发具有国际水平的数字化宽幅高速卫星式柔性版印刷机及加工成套设备,用于纸箱预印、软包装、折叠纸盒、标签印刷等领域的中高端市场,以满足国内市场的迫切需要,填补国内同类产品的空白,提升国产装备的水平;研制开发高速多功能无溶剂/干式复合机,以满足国内包装市场对卫生环保越来越严格迫切需要,填补国内同类产品的空白;自主研制开发“环保型高速水性油墨凹版印刷机”。采用国际包装印刷行业“EHS”的新理念,按照“环保、健康、安全”的要求统筹包装印刷设备的产品开发。
6.发展镭射防伪印刷制版技术。镭射防伪技术的关键问题是无缝圆筒版的制作:将平版图案转移到圆筒型版内侧,实现无缝效果,即平版图案的起始处与结尾处自然连接,之间无缝隙;采用电镀方式将图案从圆筒型版的内侧转移到圆筒型版的外侧,得到工作版;将工作版安装在版辊上,且要保证密实连接,最终得到无缝圆筒版。最近几年镭射防伪印刷技术飞速发展,市场需求巨大,前景广阔。广东省是我国的包装印刷强省,应该抓住机遇,实行产、学、研相结合,集中力量研究镭射防伪印刷技术。
7.完善和推出新一代纯生啤酒灌装生产线,开发无菌灌装系统工程,包括灌装线、过滤、管线、无菌环境、配套设备及软件、安装服务等;应用加工和包装过程在线集成技术,开发高速无菌灌装成套设备,达到以下指标:产量达到48,000瓶/小时;灌装温度为常温灌装;吹瓶机产量达到24,000瓶/小时;空气净化达到10级;制盖机产量达450个/分钟。
8.开发16,000支/时全自动数控、节能、降耗PET双级注胚系统,此产品可以和全自动吹瓶机配套, , , , , 使用;提高数控全自动旋转式PET瓶高速吹瓶机生产能力到1,800瓶/模/小时以上,达到国际先进水平;使全自动高速PET瓶灌装生产线生产能力提高到45,000-66,000瓶/小时,形成15,000 -45,000瓶/小时的系列化产品,以满足不同层次的市场需求,采用总线控制技术达到国际先进水平。
9.开发以48,000瓶/小时啤酒灌装线为代表的更大型、高速、全自动、低损耗、计量准确、自动检测、机电一体化的啤酒饮料包装成套设备;研究开发酒、调味品(酱、酱油、醋等)高效自动化灌装设备。
将来包装机械的特征趋于“三高”—— 高速、高效、高质量,寻求适应市场的智能化包装机械,其发展重点将趋向于能耗低、自重轻、结构紧凑、占地空间小、效率高、外观造型适应环境和操作人员心理需求、环保需求等方面。所以省内包装机械行业应在引进、消化、吸收的基础上,有一定的创新,使产品科技含量在不断提高,在提高包装机械产品的使用性能和可靠性前提下,走向机电一体化、控制微机化。运用可靠性设计、优化设计和计算机辅助设计等先进的设计方法,研制组合式、模块式等先进机械部件(零件),提高产品的工艺水平以及“三高”水平,同时与国际质量体系相结合,大力发展与包装机械配套的各种自动检测技术与设备。
21 世纪,我省包装机械行业想在竞争中谋求发展,应努力提高包装机械的总体技术水平,提供高水平的装备和技术,使包装机械在现有的档次和水平上具有较大的技术含金量和创新性。我们应积极引进技术,消化吸收,发展机电一体化技术来提高产品的可靠性和稳定性,大力推行产、学、研联合,以科学的态度,遵循科学规律和经济规律,扎扎实实地由逐步摸透到全面掌握,鼓励开发创新,促进我省包装工业与国际接轨。[5]
5、广东省食品包装装备制造业发展重点
作为位居全国二、三位的食品包装机械大省强省,广东已拥有一大批国内领先并具有国际水平的产品和成套设备。为适应市场需求,广东省的食品包装机械行业正积极向多功能化、模块化、控制智能化及高精度化等方向发展,并将以下装备作为进一步发展的重点:
表14 广东省食品包装装备制造业发展重点及龙头企业一览表
重点发展的装备 |
相关的龙头企业 | |
包装材料及制品制造机械 |
塑料薄膜机械 塑料片材机械 中空成型机 瓦楞纸箱机械 制罐设备 |
广东仕诚塑料机械有限公司 佛山市震德塑料机械有限公司 广东金明塑胶设备有限公司 汕头市远东轻化装备有限公司 汕头奇佳机械厂有限公司 汕头市达诚机械 佛山市南海东方纸箱机械实业有限公司 广东省万联包装机械有限公司 广东西江机械制造有限公司 汕头轻工机械厂有限公司 |
包装印刷机械 |
凹印机 柔印机 涂布复合设备 |
中山市松德包装机械有限公司 汕樟轻工机械实业有限公司 汕头市华鹰软包装设备总厂有限公司 汕头市光华机械实业有限公司 |
直接包装机械 |
啤酒饮料灌装成套设备 袋成型充填封口设备 全自动薄膜包装机 二次包装设备 |
广州达意隆包装机械股份有限公司 广东轻工业机械有限公司 广东粤东机械实业有限公司 广东轻工机械二厂有限公司 佛山市南海平航机械有限公司 广州市万世德包装机械有限公司 |
装备一:包装材料及制品制造机械
1.塑料薄膜机械
塑料机械,重点在包装薄膜生产机械;而包装薄膜生产机械又以多层共挤薄膜吹塑机为主,另一重要的是流延膜设备,如远东轻化生产的BOPP双向拉伸膜机组。
随着中国经济的快速发展及与世界市场的进一步融合,包装产业将会有更快的发展。我国包装制品的人均消耗量会大大提高。其中多层结构的包装材料(包括复合和共挤两种工艺生产)的应用范围最广,市场需求量最大。仅我省潮州庵埠一地的各种包装用塑料薄膜的产量每月在3万吨以上。同时在发达国家业已普遍生产和应用各种多层共挤吹塑工艺的包装用塑料膜。多层共挤薄膜主要应用于各种食品、调味品(果酱、蛋黄酱)、奶酪、肉制品的包装;医疗用输血袋、输液袋、医院用垃圾袋及生物安全袋;电子产品、文具用品、化工产品等的包装。
为了满足在诸领域的应用,包装薄膜生产机械必须要解决装备本身模头流道、挤出塑化、旋转牵引、膜泡卷取、冷却纠偏、原料处理系统、铸片机、纵向拉伸机、横向拉伸机、牵引机、收卷机和电控温控系统等各个领域的关键技术。
但是,目前国产高水平的专用成套加工装备还不多,能满足要求的基本是价格昂贵的从发达国家进口的产品。
欧美国家产品的控制技术大多采用计算机集中控制的方式,自动化程度高。在产品的研制开发过程中最显著的特点是:注重对塑料原料性能的深入研究,注重对装备与高分子材料加工工艺性能适应性的研究。这种思路体现了塑料加工装备属于多学科多专业的技术互相交叉并渗透的特点。国外吹塑机的开发一方面注重原料的塑化理论,广泛的原料适应性、高挤出量,低能耗,同时也注重辅助机构(风环,牵引、收卷、在线测厚、其它保证制品质量的机构)性能的高指标,产品生产线采用计算机集中控制,屏幕显示式的人机对话操作界面。同时开发和应用总线技术和接口技术,适应企业信息化的趋势。开发的产品力求产量高,能耗低,制品阻隔性能满足各种需求,质量高,操作方便、灵巧。
国内在用的多层共挤吹膜机组与国外特别是与欧美国家技术上的差距较大,除了少量进口装备以外,大多属于低档产品。少有采用诸如组合式叠加机头、膜泡内冷技术、旋转牵引技术的装备。不过这种情况正在发生变化,国内该设备龙头企业广东金明塑胶设备有限公司推出的M7B-1300Q七层共挤薄膜吹塑机使用了9项新技术。其中包括七层共挤平面叠加式机头、自动风环技术、IBC膜泡内冷系统等国际先进技术。除金明外,国内还有两三家企业可以生产5层、7层的共挤膜设备。汕头市远东轻化装备有限公司的BOPP型三层共挤双向拉伸薄膜生产线是吸收国外先进技术,用新工艺开发的成套设备。采用平面双轴向拉伸工艺,纵横逐次拉伸法生产ABC、ABA或AC型的热封型或非热封型三层、双层或单层BOPP膜。本设备关键部位均配套国际上先进的装备,质量和工艺已达到国际先进水平。这些龙头企业的实力说明我们的技术水平基本接近国际水平,但部分基础研究还欠缺。
通过前面的市场分析可知,中国应抓住机遇,在现有技术水平的基础上加大在塑料加工设备上的科研投入,以突破该设备的关键技术:组合式叠加机头、膜泡内冷技术、旋转牵引技术、在线自动控制膜厚及厚度偏差的自动风环和自动称量配供料技术等,努力缩小与国际先进水平的差距,打造出自己的品牌,在未来的国际市场竞争中立于主动地位。该过程中广东金明塑胶设备有限公司应起到领头模范作用。
关键共性技术——静态混炼综合成型模头技术,主要应用于节能、高效、高质量薄膜吹塑料成套装备上,是一项涉及到静态混炼技术、高分子材料研究、塑化挤出机理研究、机械加工技术、数字化控制技术等多学科、多专业、技术相互交叉渗透的集成技术创新研究课题。为满足国内包装行业的需要,开拓高端市场,保持并提高国产多层共挤吹塑机的市场占有率,并参与国际竞争,必须尽快将静态混炼综合成型模头的技术,应用到吹塑设备上。应用静态混炼综合成型模头技术的设备性能可达到发达国家同类机械产品的技术性能,部分性能优于国外同类机械的先进技术水平。
目前为缩小国产吹塑设备与国外产品的差距,需研发静态混炼综合成型模头技术以彻底解决平行叠加模头熔体在流道分配过程中造成分支流道温度场、速度场差别极大这一技术瓶颈问题。该项技术预估投资约数百万元,拟达到的技术指标如下:
Ø 薄膜厚度在线测量和控制系统达到完全数字化的控制,制品厚度误差≤±2.5%;
Ø 膜泡控制系统达到完全数字化的控制,制品宽度误差≤±2mm;
Ø 现场总线控制系统完全数字化控制;
Ø 更换颜色及其他原料时间缩短1/3,不到10分钟;
Ø 制品能耗小于0.32kW.h/kg ;
Ø 安全技术符合国家相关技术标准的规定;
该项技术将提升国内节能高效高质量薄膜吹塑成套装备的技术水平,增强该领域内自有知识产权的技术集成创新的实力。项目成果实现产业化后,五年内可新增销售收入近1.5亿元。若有一半为国内用户取代进口装备,也可节约外汇1500万美元。同时还能进一步提高国产装备制造业的竞争力。
2.塑料片材机械
目前,塑料包装片材主要用于生产一次性塑料杯、盘、碗、碟、盒等热成型制品,广泛应用于食品、疏菜、水果、饮料、乳品、工业零件等领域的包装。随着国内需求的日益增长,包装塑料热成型片材用途也越来越广泛,用量也在逐年增加,前景看好。 随着国家对环保的重视,适应生产的“环保降解片材生产线”已经能够成功向市场供应各类型的“降解片材”。但是,降解片材因其生产成本高尚未推广使用。采用纳米塑料制造的纳米片材成为人们关注的另一焦点,也成为生产厂家新的卖点。为提高食品保质期和货架寿命,具有高阻隔性能的片材已成为各生产企业竞相开发的目标。[10]
但是,据不完全统计,省内仅有30多家生产降解塑料的厂家,生产能力仅十万吨左右,远远赶不上市场的需求。主要原因是可降解塑料生产成本高。这与可降解塑料生产设备的成本投入及技术水平是密切相关的。为了满足巨大的市场需求,我们现在不只是要研究可降解塑料技术(可降解塑料技术已较为成熟),更重要的是开发高性价比及高效率的可降解塑料生产设备,尤其是可降解塑料片材生产设备,加大在这方面上的资金及政策扶持力度,以减少可降解材料的生产成本,使其能够推广使用。
汕头市奇佳机械厂有限公司是一家集体科研、设计、制造、销售于一体的“国家级高新技术企业”、“广东省百家优势企业”。主要经营环保餐具成套设备、热成型包装成套设备、塑料机械及模具、玉米淀粉降解材料挤出片材机组。产品荣获“国家重点新产品”、“绿色之星”称号,技术处于国内领先、达到国际先进水平。企业拟与高校科研机构合作解决淀粉添加量在同一台专用设备上融溶、剪切、接技改性和加工极限等问题。开发新一代淀粉降解材料挤出片材机组和全自动切片机,改善机组功能和操作界面。也包括解决工艺、装备、测试、标准等行业薄弱环节,全面缩小与国内外先进水平的差距。
汕头达诚机械有限公司在已开发的多层(三层、五层)共挤片材机的基础上,将挤出/热成型机及废料循环利用装置、高速真空自动叠杯装置连线集成,将共挤环节的热能损耗和成型过程的热能所需同时降低,实现高效节能,同时节约生产场地,提高生产过程清洁度,也使原料得到最佳利用。该连线装备在大型食品加工企业很有市场,如喜之郎、康师傅、统一等。
3.塑料吹瓶机械
塑料吹瓶机械用于成形中空制品(如PET瓶等)。目前中空制品广泛的应用于食品包装工业,而且在化学品、化妆品、医药卫生及其它工业包装方面也迅速增长。
近几年中国的塑料吹瓶机械发展迅速,已形成了自己的系列。例如广东金明塑胶有限公司研究设计制造的BM 系列,位居国际先进行列。该系列采用美国Barer Colman 公司100点型坯壁厚控制系统,机器中的电器、液压、气动和控制元件又采用了美国、德国著名企业的名牌产品及合模装置采用国际先进无拉杆装置。国产中空成型机,可生产单层、多层容器,容积1-5000L[6]。但是该领域的某些重要设备依然处于低水平,比如多层共挤出中空塑料成型机等。
德国Fischer公司的六层共挤出中空塑料成型机,在挤出软、硬PVC和ABS料时,采用了行星轮挤出螺杆,还设有一段密封的冷却区,使物料低温塑化均匀,输送能力高。而国产设备尚未达到以上水平,这表明多层共挤中空塑料成型机在我国挤吹中空塑料成型机领域中是一个薄弱环节。
另外,国产“一步法”注拉吹中空塑料成型机与国际先进水平的差距明显。 “一步法”注拉吹中空塑料成型机,中、小型机主要成型PET碳酸饮料瓶、矿泉水瓶,大型机主要成型PC纯水瓶。“一步法”注拉吹中空塑料成型机是把注射型坯、加热型坯、拉伸型坯与吹塑、成型制品脱模等工序在同一台设备上连续进行的高效设备,主要优点是成型速度快。据估计,仅用于生产PET瓶的“一步法”注拉吹中空塑料成型机,中国市场至少还需要800台。现在,我国使用的注拉吹中空塑料成型机基本上都是日本青木固和日本日精的设备,而国产机还达不到商品化水平的主要原因有:(1)只重主机开发,忽视模具开发。(2)模具技术水平达不到要求。(3)主机厂与模具厂缺少合作。
具体针对“一步法”注拉吹中空塑料成型机,模具的材料、热流道喷嘴及热流道的设计、温度的控制系统是研制重点。另外,提高成型速度及开发瓶坯质量检测装置也是重要研制方向。提高成型速度的关键是:优化加热系统以减少加热时间,提高瓶坯的运转输送传动速度,提高瓶坯快速稳定定位的性能,缩短模具开合和吹塑压紧头升降时间,增加成型腔数。目前,法国Side公司的SBO-24DC,拉伸吹塑模具的腔数为48,成型0.5LPET瓶的速度可达60000个/h。瓶坯质量检测技术,在国内还是空白。“一步法”拉吹中空塑料成型机所用的瓶坯大多数是外购的,因此瓶坯的质量决定了成品的成型率。欲提高成型率,必须先对瓶坯的质量进行检测。德国Krones研制出了一种瓶坯质量检测装置,能检测瓶坯的同心度、内径等质量,每小时可检测72000个瓶坯,该装置可安装在自动堆垛台之后,也可以安装在Contiform中空塑料成型机的横进给轮上。[7]
若未来三年内投入3,000万元用于 PET瓶吹瓶机的技术研究开发,该类设备可实现单腔产能1800瓶/小时,模腔数22,瓶型600ml-750ml,吹瓶效率95%的性能指标,达到国际先进水平,其中单腔产能远超过法国Side公司的1250瓶/小时,瓶型容积也较大,但是模腔数较Side公司的48腔仍有一定差距。预计每年可新增产值8000万元,实现利润1500万元。
模内贴标复合系统的研究与产业化两年内需要投入800万元,其预期指标为:注射速度450mm/s,注射压力300Mpa,开模行程及位置精度±0.1mm,螺杆定位精度±0.005mm,属国内领先水平,每年可带来新增产值3300万元,实现利润1050万元。
4.瓦楞纸箱纸板机械
无污染、无公害的“绿色包装”已受到全世界的关注。既能满足透气、防潮、抗震、抗压等多种要求,又便于回收利用且不造成环境污染的纸包装容器,无疑具有广泛的发展前景。纸包装容器的发展依赖于国民经济的发展、科学技术的进步,在某种意义上表现在其技术装备的水平上。[8]
国内瓦楞纸箱普遍质地较软,抗破强度不足,随着国际纸箱巨头加快进入中国的进程,这一劣势将表现得越来越明显。故省内瓦楞纸箱机械生产企业要提高设备运行品质,重点提高瓦楞纸箱机械的运行稳定性、自动化水平和操控方便性。
省内瓦楞纸箱机械质量与国际上先进的国家(美国、德国、日本、意大利等)相比还有较大差距,主要在结构、速度、材质及加工精度方面。与我国台湾地区也有差距。目前台湾地区纸箱机械设备制造厂到内地各省市办企业,同大陆纸箱机械设备企业竞争。台湾机械设备价格较低,只比内地同类产品高30-50%,容易被纸箱企业接受,已占领相当份额的国内市场。迫使省内纸箱机械行业进一步提高产品质量和向“四高一宽”(高质、高档、高速、高效、宽幅)方向发展。我们首先必须赶上台湾,再向国际先进靠拢。[9]
目前消费市场对纸箱机械的要求越来越高。这为纸箱包装机械企业进一步开拓高速、高档、高效、高科技纸箱机械指明了方向及发展趋势,例如提高作业品质等。同时纸箱包装机械企业要在日趋激烈的市场竞争中立足,必须提高生产效率及进行智能化管理。今后5年甚至更长的时间,我国纸箱包装设备的重点在制箱后道系列设备。加工纸箱设备应由数量型向质量型转变,由低档次向高档次发展。
广东省万联包装机械有限公司专业制造纸箱前道工序的纸板机械设备。公司拥有各种专业性很强的技术队伍,覆盖着单瓦楞机心脏的瓦楞辊(轮),以及单瓦楞机、电脑螺旋横切机、电脑单刀纵切机、电脑自动堆码机等一系列纸板生产设备的开拓与制造。广东肇庆西江机械制造有限公司建立了完备的研究开发和科技管理体系,设有瓦楞纸包装机械高新技术研究开发中心,采用国际先进的三维及CAD设计系统,反映出重视质量管理是企业保持长盛不衰的法宝。
计算机控制宽幅高速瓦楞纸板生产线的研发需在三年内投入380万元,其预期指标为:幅宽2.5-2.8m,车速300m/min,瓦楞辊径460mm,属国内领先水平,预计每年可新增销售收入1.5亿元,实现利润5500万元。
高精度数控多色印刷模切设备及其数字化设计制造共性技术研究需在三年内投入2,800万元,其预期指标为:采用全伺服驱动,全数字控制,最高工作速度16800件/分钟,最大印刷面积1200×2400mm,属国际先进水平,预计到2010年可新增销售收入8,000万元,利润总额达到500万元。
5.制罐设备
罐身电阻焊制造工艺是一项高科技制造技术,是对马口铁进行高速缝合焊接,将片状马口铁制成圆筒状罐身的工艺。罐身电阻焊机主要应用于以片状马口铁为原料的饮料罐、罐头罐以及各种工业用罐的生产。在国内外有较大而且日益增大的市场。
为满足国内饮料制罐行业的需要,开拓高端市场,保持国产罐身电阻焊机的市场占有率,并参与国际竞争,必须尽快以350罐/分数控罐体电阻焊机为基础,研发制罐速度为500罐/分以上的高速智能数字化控制罐身电阻焊机。500罐/分以上高速智能数字化控制罐身电阻焊机的研制,将使我国罐身电阻焊机的生产水平接近国际先进水平。为制罐行业提供性能接近国际先进水平,而价格相对较低,具有较高性价比的装备。
汕头轻工机械厂有限公司是一家国内制罐行业历史最长、规模最大的企业,生产食品、饮料制罐用焊机有二十多年的历史,拥有国内市场70%以上的份额。经过多年的努力,在汕头大学与汕头轻工机械厂有限公司双方技术人员的通力合作下,数控罐身电阻焊机已研制成功,实现了用PLC控制交流伺服电动机的数字化多轴联动控制系统取代罐身电阻焊机原来机械结构较复杂、易磨损的机械分传动系统,提高了罐身电阻焊机动作的协调性、运动稳定性以及调整、操作的方便性并提高了机器的工作速度。目前已能生产速度高达350罐/分的数控罐身电阻焊机,处于国内领先地位,达到国外中等速度水平,但与国际先进水平仍有一定距离。汕头轻工机械厂现阶段以500罐/分电阻焊机为核心,将前道原料裁切、后道翻边、封盖同时提速,连线集成,加强成套设备供应能力。当前处于国际先进水平的瑞士产罐身电阻焊机速度已达800罐/分,并已开始进入我国,抢占我国高端的饮料罐生产市场,该型号高速罐身电阻焊机售价高达50万欧元(约550万人民币)。
高速智能数字化控制罐身电阻焊机产品性能定位为达到国际先进水平,主要采用先进的现场总线控制系统,应用运动控制模块对多轴伺服系统进行运动控制,特别是应用直线运动伺服电机控制料片的输送,为目前制罐设备的空白,达到国际领先水平。
该项目能为产业解决由于机器高速运转而带来一系列技术问题:包括机构动力学技术、高速响应数字化控制系统技术、高速焊接用焊接电源技术,以及对焊接电源和焊接质量的监控技术等。产品的研发成功,将使我国的金属制罐水平达到国际先进水平。
装备二:包装印刷机械
食品包装行业中占主要比重的软包装生产的工艺路线基本上是:印刷→涂布/复合→分切→制袋或裹包。因此,包装印刷机械应重点发展的机型主要有:凹印机、柔印机、涂布复合机、制袋机等。
1.凹印机
国产凹印机是最先进(现代)和最原始的产品并存,跨度之大是其他类型印刷机所没有的。国内生产凹印机的四大龙头企业分别是陕西北人印刷机械有限公司、汕樟轻工机械实业有限公司、中山松德包装机械有限公司、汕头华鹰软包装设备总厂有限公司。
在我国,凹印技术比柔印技术更为成熟,且有牢固的群众基础,故目前我国预印刷主要以凹印预印为主。衡量软包装凹印机性能的基本指标是:所承印的印刷薄膜最小厚度和宽度、色组数量、印刷图文重复长度、最大料卷直径、生产速度、边线加工方式、套印和加工精度、干燥热源、溶剂残留量标准等。凹印机的应用领域相当广泛,最主要的领域是软包装印刷,近年来折叠纸盒(如烟包、药品和化妆品包装、无菌包装)印刷、装饰材料印刷、以及纸箱预印等迅速发展。
近年来,无论是国外还是国内,凹版印刷机的发展都很快,而我国在引进设备的基础上,通过消化吸收、仿制和自主开发,已在凹印机的研制方面取得了很大的进步,但是要使国产凹印机实现快速、健康、持续的发展,可靠性、稳定性、制造精度等方面赶上并达到国际水平,需要在以下几个方面做出长期的努力:
(1)提高凹印机的工作性能。它主要包括提高机器的速度、稳定性、可靠性。印刷速度是凹印机的重要性能指标,同时,提高稳定性是与提高速度是相辅相成的,国产凹印机稳定性和可靠性在高速和超低速时,特别是放料裁切时还有待于提高。
(2)开发辅助设备提高印品质量。印品质量的提高除依靠机器本身的零件制造加工精度、安装精度外,还依靠随机辅助设备。机器上的各种控制系统,如自动套准控制系统、油墨粘度控制系统、静止图像观测系统、在线印品质量检测系统、凹印机监管系统及张力自动控制系统等都是用来控制印品质量的。
(3)降低能源消耗,提高整机的利用率。国内很多凹印机的干燥系统采用电加热,这种干燥法有很多优点,但它最大的缺点是能源消耗很大,若把电加热系统改造为蒸汽加热或天然气加热系统,能源的消耗就会大大地降低,而采用循环式干燥系统又可以提高能源的利用率。提高整机的利用率则主要是提高生产时间的利用率和能源的利用率,如故障诊断系统、印刷小车、自动套准控制系统等。
(4)向多色、多功能、连线加工发展。凹版印刷主要的应用领域是包装印刷和装饰纸印刷,为满足市场的需要,多色、多功能和连线加工将是今后凹印机的一个发展方向。
2.柔印机
目前,我国柔印已完全能满足烟包、医药包装、食品包装、商标标签、不干胶印刷等包装印刷品的要求,且能联机完成印刷涂胶、模切烫印等多种加工,可提高工效,降低成本,提高生产效率。目前国内柔印应用最好,且比例最大的是瓦楞纸箱的印刷。商标标签、塑料软包装、折叠纸盒是目前柔印生产在包装印刷品市场中的三大重头戏。可以肯定的说,印刷高精产品绝对是柔印今后发展的一种趋势。
我国目前引进和自行研制的柔印机有机组式、层叠式和卫星式三种,机组式和卫星式是两种最重要的机型。与机组式相比,卫星式柔印机具有更高的套印精度。在欧美市场,卫星式柔印机占整个柔印机市场的比例为70%左右,大部分应用于软包装精品印刷、商标标签和瓦楞纸预印上。卫星式柔印机在国外的技术是相当成熟,但在国内才处于刚刚起步阶段,却显露出强大的生命力。可以预料,随着国内市场对柔印技术开发的日益重视和柔印配套器材、油墨、版材、制版等技术的完善,卫星式柔版印刷机必将在包装印刷领域内占有极重要的市场份额。未来几年内,卫星式柔印机将是我国柔印机研制和生产的重中之重。
在市场需求的带动下,先后有10多个厂家(如西安黑牛、陕西印刷、北人富士、上海紫光、青州意高发、温州神力等等)研制成功了多种规格的宽、窄幅机组式柔印机。国产柔印机的印品质量完全可以满足包装印刷的要求,从总体来说,相当于进口产品的中上水平。而国产六色机组式柔印机的售价在200万人民币以下,性价比高,有很强的竞争优势。
我国柔印机发展迅速,但要在可靠性、稳定性、制造精度等方面赶上并达到国际水平,还需要解决以下一些关键技术:
(1)柔印机选用不停机的生产方式。柔性版印刷机现在大部分采用单工位开卷方式,即用完印材后换新印材时需停机,浪费了柔性版机的使用效率,加上头尾印材在重新套准时的浪费和部分操作失误。由于柔性版机主要是包装盒的生产,尤其是厚型印材,选用印材均在220g/m2以上,每卷印材只有约四千多米长度,如以每分钟90米印刷,50分钟为一个换卷周期,即使是薄纸型商标也在80g/m2以上,2小时一个周期,这样的生产方法无法使成品率达到95%以上,造成印刷材料极大浪费。
(2)采用斜齿轮传动方式。柔性版由于采用凸版印刷的方式,如传动系稍不稳定,尤其印刷三辊(印版辊、传墨辊、承印托辊),如三辊中有任意一组齿轮精度较差,均会使印刷中产生墨杠,影响产品质量,如印刷三辊采用斜齿轮传动,可使传动更加平稳,有利于功能优化。
(3)精确控制印材张力。目前柔性版印刷机普遍采用两级张力来稳定印刷套准精度,但在机械提速和降速时仍会出现套准跑偏和套准回位慢的缺点。两级张力除全部采用闭环控制外,应借鉴凹印机的四段控制优点,使进入印刷前的张力稳定程度≤1%的波动,优化设计达到有加减速度时,仍不>2%的范围,使机械在加减速时,仍能满足套印精度要求。
(4)无轴传动。无轴传动技术避免了客户在购机时对动力站数量选择的无法预见,采用无轴传动模块单元后,可使客户任意选购增减,极大提高了客户选购的定位准确性,也为客户日后发展提供了方便。
(5)不停机开卷机构。国内外生产的柔性版印刷机其开卷工位,绝大部分为单工位开卷,即每卷印刷材料用尽时,均需停机换卷作业,这样耗时浪费,重新启动时,操作工手忙脚乱、套准后再正常运行,浪费了印刷材料、油墨、电力、机械效率。
(6)多功能的印刷工艺单元。由于柔印机需要印制各种包装物,所以需要为柔印机动力工作站上开发正反印、打孔折页、凹印、凹印磨沙、发泡,圆丝网印刷、普通烫金与镭射定位烫、UV转移印刷平压平及园压园模切等各用途多功能的印刷单元以适应需求。
3.涂布复合设备
近年来,包装印刷业取得了长足的发展, 尤其是国际和国内市场的需要,要求我国的包装印刷设备和工艺的质量均要有明显地提高和改善。作为组成软包装产业链之一的涂布复合设备,起着不可或缺的作用。目前我国已拥有400多家规模不同的涂布复合制造企业,生产了若干大小门类不同的涂布复合设备品种,适应了国内包装印刷的产业需要。其中具有代表性的企业有:陕西北人、中山松德、汕樟轻工、汕头华鹰等。
我国涂布复合设备的产品设计力量较弱,研发力量也不强,仅有少数大型企业通过引进国外技术或自主开发生产出一批具有国际及国内先进水平的高新技术产品外,与先进工业国家相比,业内专家认为我国涂布覆合设备仍处于中档水平,低档产品的生产为数还不少。要接近或达到国际水平还需十年到二十年的时间,甚至几代人的努力。
目前我国涂布复合技术已日趋势成熟,但与发达国家的产品相比,我国的涂布复合设备无论在设备的外观、运行速度、稳定性、可靠性、多功能一体化及生产过程的无害化等方面都还存着一定的差距。广东省的涂布复合企业应建立相应的研发和试验中心,并且与高校科研机构加强联系以获取最前沿的技术,重点研发以下技术:
(1)新型烘箱干燥技术。随着涂布复合加工速度的提高及节能环保技术的需求,对烘箱干燥技术提出了更高的要求,通过对烘箱干燥机理及干燥气体流场的研究,设计出更合理的烘箱干燥系统,以便提高整机的生产效率并为无害化生产提供了条件。新型烘箱干燥技术的使用能把基材的溶剂残余量减至更低的水平以符合国家卫生安全要求,提高包装材料特别是食品包装材料的安全性。
(2)无溶剂涂布复合技术。无溶剂复合技术是当代国际软包装的最重要的三大环保技术之一,而且是最没有争议的环保技术。最主要的优点是:典型的“三无”工艺,即:整个生产和使用的全过程无污染;成品(复合材料)无溶剂残留;由于不使用溶剂,生产过程中无爆炸等安全隐患。此外,干燥(固化)能耗很低,仅为干式复合的1/25—1/15,使用成本较低。完全满足环保健康安全(EHS)的要求。采用无溶剂复合技术替代干法复合,不仅在环境保护、生产安全、确保产品质量方面都表现了明显优势,而且降低生产成本、提高经济效益方面效果显著。
(3)模块化涂布小车技术。这一技术是多功能柔性涂布复合设备的关键设备之一,小车式涂布系统,即整个涂布单元设计成小车形式。主机与附加的涂布装置可以连用,可安放不同的涂布模块。这样,基本的涂布方式可以扩展成多种涂布方式,并具有重量轻、模块系统容易装卸的优点。新产品或更换现有产品的规格,只需要调节涂布系统,使用另一个涂布模块即可,过程十分简单。目前国内已有企业开始投入涂布小车的研发,未见实物投入市场。汕头华鹰公司研制的密封式刮刀和盒式刮刀已投入市场,密封式刮刀可适应工作速度200m/min,幅宽达到1650mm,已达到国外同类产品的技术水平。
(4)印刷涂布/复合成套联线技术。现代涂布复合设备已不满足于传统的应用领域,已开始了新的创新——涂布复合机连线技术。连线加工可提升印刷品的附加值,满足客户的更多需求。目前出现的涂布复合机连线加工技术包括连线印刷、连线裁切和连线检测等,可实现多种功能、多项工艺联线作业模式。
(5)在线监测技术。薄膜涂层的均匀度是涂布复合的重要理化指标之一,它直接影响薄膜后道工序的质量,如何对于塑料薄膜连续实时的涂层横向厚度在线检测、控制并且通过速度的调整、辊间间隙和溶剂配比的控制从而得到高质量的薄膜涂布产品。因此,如何提高薄膜的涂层均匀度将薄膜生产设备厂家今后关心的问题。
随着软包装材料市场的进一步拓展,对软包装印刷材料除要求它能满足日益提高的包装质量外,还进一步必须满足环保友好、卫生安全的要求,为此涂布复合设备正向机械功能多元化、结构设计标准化、模组化、控制智能化、结构高精度化、环保节能的方向发展。目前我国包装印刷业正处于高速发展阶段,未来十年我国包装市场被看作为全球最具活力的市场之一,中国涂布复合设备制造面临一个良好的发展机遇。
此外,印刷涂布复合设备都需要溶剂回收技术。现在印刷包装行业面临一个共性问题——如何回收生产过程中挥发的有机溶剂。挥发的有机溶剂不但污染环境,而且增加了企业的生产成本。溶剂回收可以给企业带来更多的利润,购置溶剂回收装置的资金(三四百万元)在一年左右内可以得到回收,而且可减少有机物对环境的污染,对行业和区域可持续发展是一个积极的贡献,符合国家基本国情。但是目前国内在这方面的技术还处于空白。日本正是看到这一点,加快步伐占领中国市场,已在我国安装了6条溶剂回收生产线。
4.制袋机
制袋机是生产各种塑料软包装的机械设备,广泛应用于食品包装、轻化工等各个领域,它以塑料薄膜为加工对象,可以对食品进行包装,不论对提高经济效益还是提高产品的卫生质量都有应用吸引力,因而得到越来越广泛的应用。随着软包装普及程度的提高,制袋机产业还远远没有饱和,这无疑给制袋机的生产带来了发展机会。
制袋机在我国已经有几十年的发展历史,经过引进设备、消化和吸收国外先进技术,我国制袋机生产企业积累了生产制袋机的技术基础。该行业经过快速发展,国产制袋机在整体性能上能达到国外同类先进设备上世纪90年代的水平。如今,大多数软包装印刷设备制造商都能生产制袋机,还出现了一批专业制袋机生产厂商,在国内享有较高的口碑。例如上海高沁包装机械有限公司,无锡铁民印刷机械有限公司。
虽然我们的技术水平落后于世界一流水平,但是我们的技术也开始日趋完善。目前我国制袋机已经于国际接轨,很多方面已经处于比较高的水平,在产品的规格上也出现了多种样式。
广东省制袋机的研发生产需要着重解决以下几方面问题:
(1)提高制袋机的运转速度、制袋质量,减少废品和各种损耗。运转速度是制袋机提高产量一个重要的因素,目前很多国产的制袋机的速度都较低,在这方面有很大的提升空间。
(2)注重环保,降低能耗。由于我国的产业格局没有得到实质性改变,高能耗和污染环境的生产方式使得我国出现了能源危机和环境危机。因此,环保和低能耗是制袋机的研发重点之一。
(3)提高制袋机产品的系列化、标准化、通用化水平,加速设备的更新换代,建立组合化或模块化的结构体系。
(4)将高新技术应用于制袋机的研发和生产中,这样不仅会带动制袋机技术的提高,同时也会带动我国印刷技术的发展。
装备三:直接包装机械
直接包装机械是指能完成全部或部分产品包装过程的机械。包装过程包括充填、裹包、封口等主要工序,以及与其相关的前后工序如清洗、堆码和拆卸等。此外,包装还包括计量或在包装件上盖印等工序。使用机械包装产品可提高生产率,减轻劳动强度,适应大规模生产的需要,并满足清洁卫生的要求。[11]
直接包装机械是随着新包装材料的出现和包装技术的不断革新而发展的。二十世纪60年代以来,新材料逐渐代替传统的包装材料,特别是采用塑料包装材料后,直接包装机械发生重大变革,现已演化出多种门类。参考国际标准,直接包装机械根据主要功能大体可分为充填机械、灌装机械、裹包机械、封口机械、贴标机械、清洗机械、干燥机械、杀菌机械、捆扎机械、集装机械、多功能包装机械,以及完成其它包装作业的辅助包装机械。将数台包装机和其它辅助设备联成的能完成一系列包装作业的生产线,即包装生产线。
针对应用较多的颗粒状、流体状食品的包装,广东省食品包装装备制造业应重点发展的直接包装机械主要有啤酒饮料灌装成套设备、袋成型充填封口设备、全自动薄膜包装机、二次包装设备等。
1.啤酒饮料灌装成套设备
啤酒、饮料都是规模化生产,也是对包装机械和设备需求较为旺盛的行业。根据国家的“十一五”规划,啤酒饮料灌装成套设备是 “十一五”期间应优先重点发展的包装机械之一。
目前,国际上在啤酒饮料灌装设备方面发展比较好的国家主要有德国、美国、意大利和日本等国。这些国家生产的设备自动化水平高,灌装速度快,灌装精度也很高。现在世界上啤酒饮料灌装速度最高可以达到12万瓶/小时,德国H&K公司灌装机的灌装阀多达165头,SEN公司144头,Krones公司178头,灌装机直径大至5米,灌装精度±0.5ml以下。近年来,随着包装机械科技的快速发展以及市场需求的不断增长,啤酒饮料灌装机械呈现出多样化发展的趋势。出现了新式无菌灌装机、电子容量式灌装机、电子旋转PET灌装机、新容器反压电子灌装机等不同功能的灌装机械。
广东省目前已拥有一批有实力的啤酒饮料灌装设备生产企业,如广州意达隆、广东轻工机械二厂有限公司、广东轻工业机械有限公司等。广东第二轻工业机械厂已与德国KHS公司合作生产,目前形势很好。广州达意隆包装机有限公司已开发了国内第一台大型大桶纯净水灌装机、第一台3.6万瓶/小时不含气饮料灌装机、第一台大型(1万瓶/小时)无菌灌装生产线,其客户群主要是可口可乐、百事可乐、达能等国际知名企业。该公司技术力量雄厚,2008年销售额超过5亿元,发展潜力巨大。近期正在加快开发7.2万瓶/小时的灌装机械及5.5万瓶/小时的吹瓶机械,并攻克PET啤酒瓶的技术难关。
这些企业的技术已达到国内先进水平,国内市场占有率较高,但生产能力与国外相比还存在一定差距,PET瓶吹瓶机法国西德乐(SIDEL)在中国安装生产的可达60,000瓶/时,国外最高可达72,000瓶/时。高速茶、果蔬汁饮料包装成套设备灌装机德国克朗斯(KRONES)、瑞士(SIG)生产时速可达60,000瓶/时,啤酒饮料灌装生产线可达120,000瓶/时,克朗斯贴标机速度最高达到72,000瓶/时,而广州达意隆的茶、果蔬汁饮料全自动高速热灌装机生产能力仅36,000瓶/时。
随着啤酒、饮料行业的快速发展,啤酒、饮料配套机械将具有更大的发展潜力。啤酒灌装成套设备应重点开发年产100kt的中型设备和适度发展年产200kt以上的大型设备以及高速、低耗损、计量精确、能自动检测等多功能、全自动化的高端设备。
啤酒饮料灌装成套设备需要解决的关键技术主要有:
Ø 建立现场总线控制系统,实现现场智能化精确控制、监测,同时可通过设置制品加工工艺参数,提高整线的整体控制水平;
Ø 整条生产线传动系统的优化设计研究;
Ø 对灌装机、杀菌机、洗瓶机等设备的关键部件进行攻关;
Ø 高效节能设备:如高效蒸发器、链网式节能杀菌机等;
Ø 筛选并优化纯生啤酒无菌灌装生产线的各无菌单元的配置,建立合理、高效的无菌冷灌装生产线设备配套模块。
Ø 高速贴标机,以提高配套设备的工作效率。
预期性能指标、经费投入及经济效益分析如下:
Ø 无菌灌装成套设备:长期以来,无菌灌装技术一直被欧洲国家垄断,目前全球只有利乐、康美等几家开发成功高速无菌灌装机。国内厂家需要加大科研投入,发展关键技术,争取早日打破国外厂家的垄断局面。该类设备的预期性能指标主要有无菌水用量达到11,000kg/h,生产中无菌水温度≤40摄氏度,无菌空气压力达到6bar,生产能力达到36,000bp/h,属国内领先水平。需在两年内投入经费约3,100万元,预计年销售收入将达到1.2亿元,实现利润总额约3,000万元。
Ø PET瓶吹瓶灌装机组:吹瓶、灌装联线生产可以减少包装物的运输和储存,使其在最大限度地避免细菌污染的同时减少中间费用。该类设备的预期性能指标主要有吹瓶生产能力达到39,600bp/h,灌装机组生产能力达到36,000bp/h,属国内领先水平。需在两年内投入经费约1,300万元,预计年新增产值1.5亿元。
2.袋成型充填封口设备
袋成型充填封口设备是直接包装机械中的主导机型,是应用最广泛和批量最大的机型之一。在食品行业,使用该类包装设备包装食品非常普遍,各种固体、粉状、液态食品越来越多地采用这种自动包装。
我国的袋成型充填封口设备生产企业主要集中在北京、天津及广东省。广东省的生产企业发展速度较快,生产区域也越来越多,但是生产规模相对于北方地区要小一些。目前,广东省在灌装封口设备方面比较有优势,如粤东机械厂有限公司,生产的设备在国内拥有很高的市场占有率,并出口世界许多国家。
据统计,我国袋成型充填封口设备中有75%是小型机,制袋充填封口机结构复杂、调整机构多,且包装精度低,稳定性比较差。机械式和一般伺服控制成型机耗电量大,封口不结实,尤其是印有彩色图案的商标不能准确到位等问题也比较突出。目前国产小尺寸包装机型已较好地解决了颗粒、液体、膏体和粉状料的包装问题,但中袋粉料的自动袋成型包装设备在国内还没有真正过关的产品,这与缺乏相关基础技术研究有很大关系。
目前,国产的包装机大部分是中、低档次的,高精度、高速度、智能化的产品还缺档,产品品种也少。德国ROVEMA公司生产的立式袋成型包装机,其产品的基本型有十几种,各种派生机型则有百余种。日本三光机械的FC-1000型小袋枕型包装机,最高可达12列,速度可达1000袋/分。意大利seiam公司的DOS-C/102型立式包装机充填范围为50-2000ml,充填速度为70袋/分钟,计量精度能达到0.5%。日本东京自动机械SIGMA3型,精度可达到0.25%,充填容量最高为1.2kg,充填速度最高为100袋/分钟。
与国外同类产品相比,中国袋成型充填封口设备总体上还存在一定差距,主要表现在品种少,缺少适用于奶粉、食盐、绵白糖、洗衣粉等物料包装的专用机型;高精度设备少,较多在±2%-3%之间,有的在±3%以上,而国外同类产品包装精度为±1%,且稳定可靠;包装速度低,目前国内机械的包装速度,小袋包装大都在60-120袋/min之间,中袋包装35-60袋/min,国外机械包装速度小袋已达到1200袋/min,中袋160袋/min。国外先进技术可以实现在真空或无菌条件下完成充填、封口,目前国内还未看到相关厂家生产该类设备的报道。
该类设备未来要发展适用于不同状态的物料、不同包装重量的系列产品,提高产品的适应性、配套性及可靠性并向多功能、自动化、高速度发展,同时发展可用于单膜和复膜两用包装机。
袋成型充填封口设备需要解决的关键技术主要有:
Ø 提高设备的包装速度;
Ø 设备的模块化设计,以适应包装材料和包装物品多样化的要求;
Ø 设备的自适应闭环控制;
Ø 结合计算机控制技术,提高物料计量的精度和速度及工作稳定性。
预期性能指标、经费投入及经济效益分析如下:
Ø 单列小剂量高速自动包装机:预期性能指标主要有包装速度达到600袋/分钟,袋长定位偏差小于±0.5mm,包装合格率达到99.9%,计量偏差小于±2%。目前国产高速自动包装机的包装速度大多在200袋/分钟左右,因此预期的指标在包装速度方面将会有大幅度的提升,整机技术性能可达到国内领先水平,但与国际先进水平(1,200袋/分钟)还有一定差距。需在两年内投入经费100万元,预计年新增产值2,000万元。
Ø 自动化高性能铝盒包装成套设备:食品铝盒式包装是一种新型包装,具有阻光、隔氧、安全、环保、保质期长、外形美观、使用方便、凸显档次等优点,是替代传统半流质、粘稠性食品所使用马口铁易拉罐包装的最佳包装技术。国外先进国家对铝盒式包装的研发方兴未艾,包装形式多样化,但是还缺少能满足铝盒包装工艺要求的铝盒包装机械设备,国内生产铝盒包装机也尚属空白。粤东机械生产的ZCF-自动化铝盒包装成套设备,其核心技术在国内处于领先地位,达到国际先进水平,有效地解决了国内食品包装机械行业至今尚未解决的难题。预期性能指标主要有生产能力达到8,500-12,000盒/小时;能够生产适合各种盒型的高效、节能、环保、一机多用的成套设备;整机技术性能可达到国际先进水平。需在两年内投入经费600万元,预计年新增产值2,250万元,实现利润约585万元。
3.全自动薄膜包装机
近些年,薄膜包装在西方发达国家中广泛流行,它不仅可以为用户节约大量的包装费用,还能解决传统包装箱体在流通及堆放过程中对内存产品的严重污染问题。随着薄膜包装的流行,全自动薄膜包装机也越来越收到用户的青睐。
全自动薄膜包装机需要解决的关键技术主要有:
Ø 薄膜恒张力输送技术
Ø 薄膜冷切技术
Ø 伺服电机同步控制技术
目前,最常见的薄膜包装机主要是热缩膜包装机。收缩包装是目前国际市场上较先进的包装方法之一,它是采用收缩薄膜抱在产品或包装件外面,然后加热,使包装材料收缩而裹紧产品或包装件,充分显示物品的展销性,以增加美观及价值感;同时,包装后的物品能密封、防潮、防污染,并保护物品免受外部的冲击,具有一定的缓冲性。
国内现有及进口的热缩膜包装机的包装能力大部分为45包/分钟,而双通道热缩膜包装机每分钟70-80包基本满足了国内现有的3.6万瓶/小时以上的包装生产线。预期性能指标主要是单通道包装机生产能力保持在30-60包/分钟,双通道包装机生产能力提高至120包/分钟,达到国内领先水平。两年内需投入经费400万元,预计年新增产值2,000万元。
4.二次包装设备
二次包装设备是指包装成的小包装物品再装箱、封箱、码垛。过去由于劳动力廉价,我国基本上靠人工装箱、码垛,叉车入库。现在劳动力价高且不易找人,使得二次包装设备的需求量极具上升。广州花都万世德包装公司虽然开发二次包装设备的时间不长,但成长很快,短短几年销售额就超过亿元/年,目前看,市场需求仍很旺。目前国内仅4-5家企业生产二次包装设备,二次包装线是含有多台单机的自动生产线,随着包装生产线的规模越来越大,二次包装线将必不可少。根据食品包装行业的市场需要,应开发连续凸轮式纸箱成型机、旋转式装箱机、高速码/卸箱垛机、三轴智能码/卸箱垛机器人等二次包装设备。
数控全自动二次包装设备的预期性能指标主要是:纸箱包装能力达到60箱/分钟,包装重量可达25kg,包装合格率达到99.5%;全自动智能型码垛机码垛速度达到60箱/分钟,码垛最大高度达2米,能够与前段最快36,000瓶/小时的生产线相匹配;薄膜包装机产能达到90箱/分钟;全套设备技术性能可达到国内领先水平。三年内需投入经费5,000万元,预计年销售收入可达到6,000万元,实现利润总额780万元。
6、关于加快发展广东省食品包装装备制造业的若干建议和措施
广东省是我国的食品包装装备制造业的强省,面对激烈的市场竞争,广东省要加快行业的进一步发展,保持自己的优势地位。在宏观层面和具体实施措施方面有以下一些建议:
6.1 宏观层面
1.加快产业技术创新体系建设,优先发展体现高端和前沿的重点领域,引领广州装备制造业向高端发展。
2.加快向成套、成线、系列化集成发展,重点突破装备成套能力、设计研发能力和特殊要求加工能力,打造具有国际竞争力和国内领先水平的成套装备。
3.加快产业结构调整,加大政府投资力度,扶持发展一批装备制造业优势企业,引导社会资金投向这些企业。
4.加快推广先进制造模式,以信息化、集约化带动装备制造业升级,实现企业生产自动化、控制智能化、管理信息化和资源集约化。
5.加快发展装备生产服务业,提升装备制造业辐射力和带动力,推动装备产业向上下游及相关领域延伸,实现联动发展。
6.加大人才培养力度,满足产业发展所需的各类人才。
7.运用支持中小企业发展的各类资金,加大对轻工行业公共服务平台建设、共性关键技术研发与推广、行业标准制定、知识产权服务等的支持。
8.落实企业研发投入加计扣除税收优惠政策,加大对重点科技成果产业化等资金支持。
6.2 扶持建议
广东省的食品和包装机械在全国具有重要地位,也起到了带头作用。未来十年,广东省应在已相对成熟的优势装备上继续巩固和发展,同时积极开发、研究新的装备。具体建议如下[12]:
1.包装薄膜机械
此类机械在汕头发展完善,已自成体系。广东金明塑胶设备有限公司生产的吹膜机最大吹膜折径已达20米,世界上仅有3家企业可以制造;汕头远东轻化装备公司的塑膜双拉伸设备已做到6米幅宽,国内仅此一家制造;汕樟轻工业机械公司的塑膜印刷设备年销售额全国第二;再加上汕头华鹰软包装设备总厂的复膜设备,塑料包材在汕头可完成配套。目前,塑料薄膜在世界范围内是不可替代的包材,发展前景乐观,建议予以支持发展。
2.塑料吹瓶机械
广州达意隆包装机械有限公司在国内率先制造大型塑料吹瓶机,追赶世界先进水平;广东金明塑胶设备有限公司是国内第一家生产200升大桶成型机的企业;顺德乐善机械公司生产的塑料吹瓶、桶设备,已有20%出口。上述几家企业年销售额都超过了亿元人民币,发展势头强劲,应予以支持。
3.纸箱纸板设备
随着包装市场的增大,纸箱的需求亦在增长,广东南海东方纸箱设备产销形式都不错,但竞争是残酷的,广东省应该支持南海东方的发展,尤其要支持细瓦楞的发展。
4.电阻焊制罐设备
汕头轻工机械厂的500罐/分电阻焊制罐机再国内处于领先地位,但国际先进技术已达到1000罐/分。金属制罐(已有印铁配套)仍需发展,在2015年前应达到1000罐/分的目标,包括相关的底盖设备成一系列,仍应安排在汕头轻工机械厂制造。
5.啤酒灌装机械
广东第二轻工业机械厂已与德国KHS公司合作生产,目前形势很好;广州达意隆包装机械有限公司技术力量雄厚,发展潜力巨大,开发了国内第一台大型大桶纯净水灌装机、第一台3.6万瓶/小时不含气饮料灌装机、第一台大型(1万瓶/小时)PET吹瓶机。广东省应予以重点支持,以便加快开发7.2万瓶/小时的灌装设备及5.5万瓶/小时的吹瓶机械,并攻克PET啤酒瓶的技术难关。
6.贴标设备
广东省平航机械厂(南海)已开发出6万标的多标贴标机(腹标、肩标、颈标、头标等),河北中德机械厂目前已与国外企业联姻,平航如不发展很可能会受挤。我省要努力摆脱国内啤酒灌装线要配套进口贴标机的局面。
7.特色包装机
潮安县的智星包装机械有限公司研发出一种没有真空室的真空包装机,是世界首创,已申请专利,各性能指标优秀,销售势头很好。国际国内仅此一家生产,已有多台出口。该企业年销售额尚不到亿元,但有发展前景。
8.二次包装设备
广州花都万世德包装机械公司是国内仅有的几家生产二次包装设备的企业之一,短短几年销售额超过亿元/年,目前看,市场需求仍然很旺。广东省生产包装线的企业比较多,应该发展一家二次包装设备的企业。
9.果奶、果冻设备
广东的果奶、果冻设备生产企业主要集中在粤东地区,如汕头的粤东机械厂、安平机械公司、广州的中富机械公司等。2007年粤东机械出口达87%,安平机械出口也超过60%。这几家企业都应该扶持其发展。
10.浓浆料灌装设备
广州南联实业公司生产的浓浆料灌装设备近年来发展很快,特色物料包装的企业国内并不多,南联公司应该是有发展潜力的,可以列入规划支持。
11.方便面生产设备
广州人民机器厂和广州粮食机械厂是国内最早生产方便面设备的企业。可扶持广州粮食机械厂发展,方便面设备在广东是不应该消失的一个产品。
12.饼干设备
现在广东生产饼干设备的企业都集中在珠海,且比较成熟,其生产企业占全国的一半。江苏的几家企业相对于珠海比较有活力,所以广东应该扶持饼干设备的生产及技术创新,以增强其竞争力。
以上食品包装装备在广东都有非常好的发展基础,市场潜力巨大,省政府应该大力支持,使我省的食品包装装备能够更好、更快的发展。
参考文献
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