未来食品工厂：更低能耗，更高产能

随着全球人口的持续增长，对食品的需求也在不断攀升。食品和饮料加工商别无选择，只能通过不断创新来满足未来需求。然而，这条道路蜿蜒曲折，并向多个方向延伸。不同食品领域的制造商对未来食品工厂的具体期望也不尽相同。

然而，总的来说，无论哪个食品饮料加工环节，都会有一些话题被人们津津乐道。自动化能减少所需工人数量，同时提高生产能力，并最大限度地减少浪费，一些食品领域已经在这条道路上走得很远。

不过， Kiewit工业集团业务发展高级总监Jeff Jendryk说，未来的食品厂需要具备快速的反应能力，无论生产什么产品，都能够进行灵活转换。

自动化仓储

“企业用于自动化方面的支出将继续增加，以更好应对众多挑战。首当其冲的是劳动力的短缺，这是让工厂经理们最为头疼的问题，他们担心是否有足够的工人维持工厂的运转。”Jendryk表示。

Hixson Architecture公司工程与工艺项目经理Angel Landeros解释说，与精细人工智能（AI）和机器学习算法相关的机器人、视觉系统和传感器的改进，将使更复杂的任务实现自动化。

“创建高度自动化和可定制的流程工艺和包装系统，可以为超本地化、高度适应性的供应链创造机会，这些供应链可以随时满足当地消费者的需求。”他补充道。

人工智能、视觉系统助力肉类行业增速

几十年来，在流程自动化的“竞赛”中，食品和饮料行业的自动化程度在许多方面都超过了肉禽加工业。但如今后者的技术取得了长足的发展，已经可以更好地面对和处理动物的多样性。

北美肉类协会（North American Meat Institute）的监管政策主管Casey Gallimore表示，家禽和猪肉的未来工厂可能已经出现。此外，她认为机器学习和人工智能推动了牛肉加工厂的自动化，就像多年来家禽和猪肉工厂所经历的那样。她说：“虽然，我们在牛肉加工厂还没有看到同样的自动化程度，但我认为变化很快就会到来。”

负责认证安格斯牛肉的产品集成经理Mark Gwin对牛肉行业的预测，也得出了同样的结论。他认为，到2030年，自动化处理和加工将成为全行业的普遍现象。生产线上的人工智能将能够适应不同的胴体，从而提高效率和一致性。

输送系统上的肉类

随着技术的改进与处理方法的多样化，Gallimore预计在未来十年内，用于家禽和猪肉的技术将应用于牛肉加工厂。这些相同的概念，能够应用于食品加工的许多其他领域。

“视觉系统在过去10年里取得了显著进展。”她补充道，“我们已经看到了视觉系统用于异物检测和其他任务，包括收集加工流程中的质量信息。”

先进的传感器和数据收集设备，使机器能够优化从分拣、分级到加工和包装的所有类型的流程。
Gallimore补充道：“我们将看到更多由数据驱动的互联系统，它们直观且实时响应。比如，机器的切口偏移了1/4英寸——通过自动检测系统我们可以很快作出实时调整，而不是等到两小时后在人工质检中才发现。”

尽管这些创新举措大大减少了车间的工人数量，但Landeros提醒人们，食品加工商不能关上厂门，让机器在没有人工监视的情况下自己运行。

他说：“在这种情况下，需要一支技术娴熟、训练有素的员工团队来维护、升级和排除自动化系统及其程序的故障。”关键是，这些技术工人的工作将更加高效、工作环境更为安全。Gallimore则认为，工厂所需要的技术工人，其技术与以往所掌握的技能类型将完全不同。

她表示：“劳动力的类型需要改变，事实上，这种转变已经开始。我们需要更多维护人员或IT人员来分析现有数据。这是一个很好利用现有劳动力的机会，通过专业的技能培训，帮助他们获得未来工作所需的额外技能。”

然而，Gallimore表示，对于未来的肉禽加工厂来说，由于不会有很多空余空间，工人的安全生产改进措施也必须跟上。

 “例如，在生产巧克力或加工谷类成分时，工人们通过操作机器就可以进行生产和加工；而在肉类和家禽加工中，处理的是活的动物，所以会有很多细微差别。如果肉类和家禽的加工能够达到其他食品领域的自动化水平，我会感到很震惊。”她说。

因此，北美肉类协会制定了蛋白质公约（Protein PACT） ——这是一个为肉类行业未来制定的集体愿景和目标。根据其中有关员工安全的目标，成员（以2019年为基准）将工伤人数减少50%，这是在该行业过去20年的基础上制定的。

加码可持续性

所有食品领域都需要更可持续的经营。在实施各类举措、进行技术创新时，可持续性是未来的食品工厂应优先考虑的事项。

Landeros认为，由于越来越多国家出台法律法规限制化石燃料的使用，加之大型互联电网自身存在的脆弱性，能源效率和替代能源将在未来的厂址设计中发挥更大的作用。食品和饮料加工厂需要24小时全天候的温度控制，如果企业不主动进行这方面的调整，那么压力可想而知。

他解释说：“能源和水资源的短缺将进一步加剧。在评估新场地或新工艺的可行性时，要充分考量这两者的成本和管理情况。由于能源和水资源的分布存在差异性，可能会对食品生产设施的投资、范围和位置选择带来不利因素。”

Jendryk认为，飙升的能源成本，将促使食品工厂使用替代能源，这也会影响到工厂的服务车辆。
“能源成本正在飙升，利用太阳能电池板能够建造更具可持续性的设施。如果工厂建有电动卡车充电站，可以在进行充电的同时装载或卸载拖车。这些都需要对未来工厂的场地和设施进行改造。”

多年来，对可回收塑料的回收利用一直是许多加工商关注的焦点，加工商们签署了各种协议、建立各种合作伙伴关系，借以制定并实现特定的目标。Landeros认为，随着一次性塑料禁令的出台和全球立法的扩大，制造商寻找塑料包装替代品的压力也会越来越大。相反，对工厂和包装产线的潜在改造可能也会随之而来。

他表示：“新型可持续包装材料的设计和使用，要求对现有的包装产线进行改造，或以全新的包装产线取而代之，从而满足新的法规要求。然而，颠覆也能够带来创新。”

这些进步，可能包括新的包装和工艺设计，构建包装容器重新使用的循环供应链，也许还会完全改变消费者行为和偏好。

Landeros说：“所有这些变化，都将为那些足够灵活、响应快速的公司创造新的增长机会。”
Gallimore认为，使用100%可回收包装的挑战在于，确保材料得以真正回收的收集系统和基础设施是否到位。为此，麻省理工学院（MIT）于2月宣布，他们正在与五家大型快消费品公司进行合作，重新开发回收材料的分拣流程。这样，一些小的塑料容器就不会从缝隙中滑出，并最终进入废物流。

肉类行业正在努力用更少的资源去做更多事情。Gallimore认为，节约用水和水资源的再利用是肉类和家禽行业的关注焦点，并已取得了可衡量的成功，她预计这一领域的创新将继续下去。

“我们将尽可能地重新获取资源和回收资源，我认为在未来五到十年里，在如何重新利用水资源，并使这项技术更容易为单个工厂所利用等方面，将会出现一些真正有创意的调整。这个行业正在朝着工厂自给自足的方向发展，减少对外部资源的依赖。”她预测说。

Gallimore表示，随着全球人口日益增多，人们需要更多的食物。食品行业要确保所有的消费者都能负担得起这些产品，还要确保产品在生产加工中的品质管控，才能提高消费者的购买愿意，获得他们的支持。

未来的食品工厂如何在同等质量和安全水平下，以更少的资源和更轻的碳足迹生产更多的食品？这几乎是任何食品加工商都渴望提供的承诺。

像业内外的许多人一样，Gwin对牛肉加工技术上的进步感到惊讶，但对于食品饮料行业的大部分人来说，他的观点确实无可厚非。

他说：“如果在我职业生涯刚开始的时候接触到这些新技术，我一定会难以置信。看看这个行业现在的发展，以及我们是如何挑战自身的创新能力的，真的很令人兴奋。”

在一二十年内，未来的食品工厂可能会以技术发明、创新为特色，甚至会有一些令人兴奋的惊喜，最终，以更少的资源提供更多食物。

作者：Andy Hanacek
摘自Food Processing杂志

来源：荣格-《国际食品加工及包装商情》

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