从巴氏杀菌、装瓶与罐装技术催生 “现代” 加工食品，到如今冷藏、冷冻及冻干技术造就 “方便食品”，食品加工已发展成为一个规模庞大的全球性产业 —— 其核心驱动力是实现食品的安全保鲜，以满足长期储存与全球分销的需求。

许多加工食品包含多种配料，这些配料需经过预处理、混合，再通过一种或多种工艺处理，以确保在保质期内食用安全。为满足这些需求，食品加工企业依赖一系列机械，在食品沿生产线流转过程中完成各类不同的作业任务。

迈向安全高效的食品加工

在效率衡量方面，食品加工企业会通过多项参数进行监控，并将数据反馈至新产品线的研发中，包括：

• 卫生与清洁：优化生产停机清洁的间隔时间，确保成品的污染物含量或单位微生物数量不超标，同时满足生产吞吐量要求。

• 废料控制：最大限度减少原材料浪费，例如块根类蔬菜的削皮效率优化。

• 能源消耗：优化单位加工量的能耗，例如烤箱的温度曲线调控。

• 自动化与人工投入：现代食品加工厂配备复杂机械，实现 24 小时不间断运行，且通常具备超高速度与精度。但从农场到工厂的全链条中，部分流程无法或尚未实现自动化。因此，生产线上处理故障所耗费的时间或干预次数等指标，仍是识别问题的重要依据。

接下来，让我们来深入探讨：仿真技术在食品饮料行业的应用，如何推动加工流程持续高效运转。

如何预判食品的行为特性？

无论是生产咖啡豆、奶粉还是口香糖，要实现各项效率指标，关键在于了解不同食品原料在加工全流程中的行为特性。任何食品原料都需经过特定工艺的妥善处理，再无缝流转至下一环节，直至包装完成并离开工厂发货区。这正是离散元法（DEM）的核心作用 —— 作为一种成熟的建模仿真技术，它能让工艺工程师在虚拟环境中预判食品原料在机械或输送系统中的行为表现。

Altair 离散元法仿真综合解决方案 Altair® EDEM™，为食品加工企业提供了优化工艺参数所需的关键信息，可最大限度减少结块、离析与磨损问题，并在更换配料、调整配方或切换不同供应商的原材料时提供技术支持。该解决方案广泛应用于各类形状颗粒物料（从谷物到大宗粉末）的精准仿真，为食品加工全流程的各类操作与工艺提供深度洞察 —— 涵盖物料输送（螺旋输送、流化床、气力输送、料斗、传送带）、混合、粉碎、干燥、挤压，以及包装（装瓶、装袋）等多个环节。

诸如水果挤压变形、玉米片破碎、管道堵塞、粉末结块、调味料混合不均、涂层厚薄不一、灌装量不一致等问题，均可在生产启动前通过仿真预测并解决，而非在设备投入工厂运行后才发现问题并进行事后整改。

数字化未来已来

传统上，预测与解决问题依赖物理测试、原型制作以及漫长的现场调试试验 —— 每一次挫折都意味着成本高昂的返工。如今，工程师采用全新的集成化仿真驱动设计方法，大幅减少了对物理测试与原型制作的需求。

更进一步来看，数字孪生技术的出现，使得整条生产线的全流程可在虚拟环境中进行探索、问题排查与优化，再启动实际生产。

工业数字化带来的不仅是通过嵌入式传感器网络监控和控制复杂流程的能力，传感器产生的持续数据流还可通过人工智能进行分析，不仅能实时调整生产过程，更为数据驱动型企业的未来发展提供了宝贵资产。

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