從巴氏殺菌、裝瓶與罐裝技術催生 “現代” 加工食品，到如今冷藏、冷凍及凍干技術造就 “方便食品”，食品加工已發展成為一個規模龐大的全球性產業 —— 其核心驅動力是實現食品的安全保鮮，以滿足長期儲存與全球分銷的需求。

許多加工食品包含多種配料，這些配料需經過預處理、混合，再通過一種或多種工藝處理，以確保在保質期內食用安全。為滿足這些需求，食品加工企業依賴一系列機械，在食品沿生產線流轉過程中完成各類不同的作業任務。

邁向安全高效的食品加工

在效率衡量方面，食品加工企業會通過多項參數進行監控，并將數據反饋至新產品線的研發中，包括：

• 衛生與清潔：優化生產停機清潔的間隔時間，確保成品的污染物含量或單位微生物數量不超標，同時滿足生產吞吐量要求。
• 廢料控制：最大限度減少原材料浪費，例如塊根類蔬菜的削皮效率優化。
• 能源消耗：優化單位加工量的能耗，例如烤箱的溫度曲線調控。
• 自動化與人工投入：現代食品加工廠配備復雜機械，實現 24 小時不間斷運行，且通常具備超高速度與精度。但從農場到工廠的全鏈條中，部分流程無法或尚未實現自動化。因此，生產線上處理故障所耗費的時間或干預次數等指標，仍是識別問題的重要依據。

接下來，讓我們來深入探討：仿真技術在食品飲料行業的應用，如何推動加工流程持續高效運轉。

如何預判食品的行為特性？

無論是生產咖啡豆、奶粉還是口香糖，要實現各項效率指標，關鍵在于了解不同食品原料在加工全流程中的行為特性。任何食品原料都需經過特定工藝的妥善處理，再無縫流轉至下一環節，直至包裝完成并離開工廠發貨區。這正是離散元法（DEM）的核心作用 —— 作為一種成熟的建模仿真技術，它能讓工藝工程師在虛擬環境中預判食品原料在機械或輸送系統中的行為表現。

Altair 離散元法仿真綜合解決方案 Altair^? EDEM?，為食品加工企業提供了優化工藝參數所需的關鍵信息，可最大限度減少結塊、離析與磨損問題，并在更換配料、調整配方或切換不同供應商的原材料時提供技術支持。該解決方案廣泛應用于各類形狀顆粒物料（從谷物到大宗粉末）的精準仿真，為食品加工全流程的各類操作與工藝提供深度洞察 —— 涵蓋物料輸送（螺旋輸送、流化床、氣力輸送、料斗、傳送帶）、混合、粉碎、干燥、擠壓，以及包裝（裝瓶、裝袋）等多個環節。

諸如水果擠壓變形、玉米片破碎、管道堵塞、粉末結塊、調味料混合不均、涂層厚薄不一、灌裝量不一致等問題，均可在生產啟動前通過仿真預測并解決，而非在設備投入工廠運行后才發現問題并進行事后整改。

數字化未來已來

傳統上，預測與解決問題依賴物理測試、原型制作以及漫長的現場調試試驗 —— 每一次挫折都意味著成本高昂的返工。如今，工程師采用全新的集成化仿真驅動設計方法，大幅減少了對物理測試與原型制作的需求。

更進一步來看，數字孿生技術的出現，使得整條生產線的全流程可在虛擬環境中進行探索、問題排查與優化，再啟動實際生產。

工業數字化帶來的不僅是通過嵌入式傳感器網絡監控和控制復雜流程的能力，傳感器產生的持續數據流還可通過人工智能進行分析，不僅能實時調整生產過程，更為數據驅動型企業的未來發展提供了寶貴資產。

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