過去台灣傳產食品機械業向來被認為能達到自動化階段已是頂峰，而難以企及智慧化、工業4.0高度。但近年來先受益數位轉型趨勢興起，吸引國內外關鍵零組件大廠投入整合服務；後續又有淨零碳排、循環經濟蔚為風潮，可望由下而上趁勢轉型升級。

現今無論是在歐盟生產或進口的食品機械CE認證標準，係指從食品原料加工成食品或半成品過程中，可能應用到的機械設備和裝置，又可分為食品加工、包裝機械兩大類。但近年來基於食品加工、包裝機械也逐漸走向系統整合及整廠輸出（Turnkey）解決方案道路，客製化程度高反而增加導入國內外關鍵技術意願，可望成為實踐人工智慧物聯網（AIoT）的重要示範場域。

Beckhoff運用AI建構彈性產線及OEM設備

其中德商倍福自動化公司（Beckhoff）自從約5年前在台設立分公司以來，並搭配過去15年來建構的完整代理經銷體系，引進更多德國原廠解決方案。包括PC/PLC-based編程、HMI蒐集資料與量測，甚至可透過ADS通訊協定連線Linux或機器人/AGV的ROS操作系統溝通資訊；並利用IPC的優勢，直接在HMI呈現Web畫面，或經過AR/VR裝置、iPhone/iPad遠端操控，適用於較長的連續製程產線。

倍福自動化公司業務經理邱俊憲表示，即使在2021~2022年面臨全球供應鏈瓶頸，Beckhoff不僅仍可維持正常出貨速度；還能利用EtherCAT通訊協定的開放特性，針對OEM設備、終端加工（End user）業者，彈性調配不同品牌的新舊零組件或產線，以強化管控供應鏈韌性。

尤其近年來也有許多Beckhoff客戶逐漸從銷售單機轉型為SI，搭配周邊視覺、能源、溫控及量測、HMI等零配件組成整廠輸出解決方案（Turnkey Solution）。邱俊憲認為：「雖然串聯起來必然可用，但因為不同品牌的PLC、HMI、AOI、IPC都有各家不同軟硬體，整合起來曠日廢時，亦恐延遲系統交握時的傳訊時間，不符現今設備要求高速、高精和響應效率的趨勢。」

圖1 : 近年來有許多Beckhoff客戶逐漸從銷售單機轉型為SI，搭配周邊視覺、能源、溫控及量測、HMI等零配件組成Turnkey solution。（source：Beckhoff）

隨著近年來北部地區市場需求和業績不斷成長， Beckhoff也因此新設桃園辦公室，方便業務和工程師就近支援，提供包含人工智慧（AI）、自動光學檢測（AOI）、工業機器人等，再分別搭配所屬系統整合商（SI），讓服務更為彈性，以滿足現今越來越多客戶逐漸從銷售單機轉型為SI，對於Turnkey Solution的硬/軟體、系統整合需求。

「自疫後崛起的遠端服務管理需求，工業電腦（IPC）甚至比起傳統PLC更方便內建硬軟體監控管理，得以即時掌握設備、I/O運行狀態、溫度、負荷，甚至是調校維運。」邱俊憲表示，由於Beckhoff控制器屬於PC-Based架構，方便導入NVIDIA的GPU，非傳統PLC能及，並利用自家開發的Soft PLC軟體最新版本TwinCAT 3，囊括了所有工業4.0科技所需功能。

尤其是在當前設備廠商面臨缺工困境時，有限的人力更無法負荷組成專責團隊，學習Turnkey Solution裡大量待整合的品牌PC/PLC、AOI等設備硬軟體和零配件。如今則只要學會使用TwinCAT 3即可，也符合長遠規劃減少人力需求。

甚至最終能使用人工智慧（AI）的機器學習技術（Machine Learning）模型演算，來找出最佳化運行條件，不僅止於傳統僅輸入運動參數來得到零組件選型建議，還能藉此提高能源效率，不必全程都全速（功率）衝刺，還能同步達到定位目標及時間，估計可省電15~20%及提升良率。在完成部署前最耗時的導入生產流程、製程來訓練模型階段，Beckhoff也會有專責團隊協助OEM設備/終端使用客戶，成為OEM設備廠商對外競爭優勢，已有中國大陸客戶用於泡麵包裝生產線，利用TwinCAT 3機器學習技術執行即時可靠的智慧化檢測。

「在過程中也不斷協助台廠，加速通過歐盟、清真等在工業等級之上的食安驗證，不僅要求生產線上整機、零組件等，皆須通過歐盟CE認證。」邱俊憲說，為了符合食品、飲料和製藥行業以及包裝技術中的應用，對於潔淨生產的嚴格要求，Beckhoff提供一系列IP69K等級的一體化不鏽鋼材質的硬體解決方案。

其中包括：控制面板、I/O模組與驅動器、伺服馬達、低背隙行星式齒輪，通過附帶不鏽鋼設計連接器的EtherCAT電纜串聯，組成該公司強項的線性傳輸系統XTS與平面磁懸浮系統XPlanar等產品，都能讓食品加工及包裝業者能直接水洗、快速更換設備而防止汙染，符合食安法規的嚴格要求。

現也受到許多客戶反應，確實能藉此減少發生粉塵或滑油洩漏事故，維持在食品加工過程中的高潔淨度。同時納入周邊檢測設備，進行能源管理、環境和視覺量檢測，快速找出食品可能受污染部位；最後再通過該公司PC-based控制器，即時上傳資訊到客戶端的Server、Cloud，進行判讀和追蹤。

目前Beckhoff既可滿足所需Turnkey Solution，還可依有限的廠房空間，自由規劃採用立/臥式線性XTS模組化輸送系統的配置最佳化；進而導入XPlanar磁懸浮系統、AOI、機器人等創新概念產品，以提高設備彈性。由於透過XPlanar浮動和非接觸式運輸，避免了任何形式的磨損，不僅可直接保護食品免受污染，還顯著簡化了清潔和組裝、維護工作。

圖2 : 目前Beckhoff既可滿足所需Turnkey Solution，還可依有限的廠房空間，自由規劃採用立/臥式線性XTS模組化輸送系統的配置最佳化。（source：beckhoff）

法令驅動綠色永續包裝 源頭禁塑成主流

且基於來自新法規、消費者壓力和展現產品特色差異，向來是廠商落實永續包裝精進的重要推力，包括為此減少浪費和精進回收再利用的包裝法規，由於現今塑膠產品具有各種化學成分，比起金屬、紙張和玻璃等更複雜也極難收集，幾乎無法被分為機械和化學兩類的多數回收設施處理；且因為機械回收也不經濟，製造新塑膠比回收舊塑膠更便宜，最後仍是運到垃圾掩埋場，就連美國綠色和平組織也不得不承認：「塑膠回收已是一條死胡同」，人類每年產生約4億噸塑膠垃圾，已成為嚴重環境和健康負擔。

反而從源頭減塑才是主流，包括台灣於2002年首度推出分階段限用塑膠袋及免洗餐具的政策；更已預告自今年8月起共有8大場所將禁用聚乳酸（Polylactide；PLA）生物可分解塑膠材質的免洗餐具，為源頭減塑跨出一步。

惟此僅相當於「減塑政策1.0」階段，因為少了多面向考量，導致政策成效不如預期。現今環團更推崇的「減塑政策2.0」，則是除了禁塑之外還有更完備的系統規劃，包含從塑膠製品的設計、生產、進出口、供應商、消費者到回收商，依據不同對象設計讓每個政策都環環相扣。

圖3 : 由於現今塑膠產品具有各種化學成分，更複雜也極難收集；且利用機械回收也不經濟，製造新塑膠比回收舊塑膠更便宜，就連美國綠色和平組織也不得不承認：「塑膠回收已是一條死胡同」。（source:res：heraldm.com）

台灣中小企業機材合一 加速落實淨零碳排

基於世界飲料包材趨勢，已朝向可回收再製、重覆使用的概念，以減少使用新料，符合永續循環經濟的概念；且PET瓶在回收體系中具低能源消耗性，在環保意識抬頭的今日，已逐步取代傳統包裝材料。台灣食品飲料包材大廠宏全國際便以生產PET瓶為主，且積極跟進國際ESG及淨零碳排趨勢，帶動及建立綠色供應鏈體系、永續及減碳產品，進而提升營運韌性，並發揮企業永續競爭力。

包括旗下包材及飲料事業體，皆在空氣污染防制、廢水處理、廢棄物處理，及毒性化學物質等面向，進行源頭追蹤管理，並訂定短中長期管理目標。在宏全現有的標籤印刷凹版印刷製程中，已設置完善的廢氣收集設施及密閉式負壓生產專區，經空污防制設備處理後，符合排放標準，有效改善製程所產生的空氣污染物。

且不惜自2020年斥資添購歐洲先進紫外線（UV）柔版印刷機、蓄熱式焚化爐（RTO）等設備，將原有的凹版印刷改採不含溶劑的UV型油墨，大幅降低揮發性有機物（VOCs）排放量95%以上；同時導入優化生產流程、進行教育訓練、聘請專業環保顧問輔導等，從設備、原料、製程到環境，進行點、線、面系統性盤點，不放過任何能進步的空間。並承諾在3~5年內，將全數汰換現有凹版印刷機及溶劑油墨，期許建立專業、優質的五星級印刷廠，躋身於環保標竿廠商。

圖4 : PET瓶在回收體系中具低能源消耗性，在環保意識抬頭的今日，已逐步取代傳統包裝材料。（source：assets.new.siemens.com）

聚焦循環經濟 科思創推出水性阻隔塗層解決方案

惟若以循環經濟的未來發展為例，開發使用單一材料或可回收的材料製成的膜料，來替代過去使用的複合膜料便是關鍵趨勢，紙基包裝由於較易回收，且容易再造漿，使得以紙替塑成為產業關注的首要解決方案。

現今市面上所稱「阻隔塗層」主要可分為兩類：

一、液體聚烯烴類：以乙烯丙烯酸共聚物（EAA）、乙烯醋酸乙烯脂共聚物（EVA）、乙烯丙烯酸乙脂共聚物（EEA）為主；

二、丙烯酸改性乳液類：主要特色包括印刷適應性強、阻隔性和熱封性較佳且性價比高。因為食品包裝紙須和食品直接接觸，所以塗層必須符合衛生及不同使用要求，並達到相關技術標準。

台灣科思創塗料及黏著事業處銷售暨市場發展處處長孫偉恩指出，雖然現今「以紙代塑」方案中以阻隔塗層替代原來的紙塑覆合結構，已被為數不少的下游企業採用，但距離要真正大範圍實施還存在困難與挑戰。創新則是引領發展的首要動力，需要整個產業鏈相關企業在新材料、新工藝、阻隔功能性等方面持續突破。詳細區分市場並發掘「以紙替塑」的潛在應用，針對不同需求提供對應方案、並制定標準流程，促進阻隔塗層技術取得根本的進步與發展。

從材料性能和應用角度分析，必須要不斷優化塗料的氣味、熱封、粘連等性能，並且關注後端的塗佈工藝及加工設備的升級；回收循環利用方面，要具有明確塗佈紙回收技術、成本和標準化方案。從市場應用角度來看，現今一般人日常生活中的包裝用品主要以紙基、塑料包裝為主，紙基包裝在新材料賦能下，將更具備替代塑料的條件，更易於回收製漿、可循環利用率增加，從源頭降低塑料用量更具有現實意義。

此外，隨著大眾下游消費市場對於品牌化、高端化和差異化追求，包裝阻隔性能的需求也已百花齊放，連綠色食品包裝也加入時程，例如紙質包裝必須提供防潮、防腐蝕，以及保鮮、感溫、耐水、油及酸等功能；特別是在COVID-19疫情期間日益發達的餐飲外帶市場，抗菌和抗病毒功能也成為研究方向之一。

但目前一次式食品紙質包裝多數採取淋膜工藝為主，於紙質基材上覆蓋一層聚乙稀（PE）淋膜，以達到防水防油的效果。這類淋膜工藝品主要用於紙杯、熱封餐盒一次性包裝，或如漢堡紙、烘焙食品包裝、冷鏈包裝盒、防水紙袋等，但因為PE淋膜與紙質素材難以分離，使得紙質產品無法回收，不利於可持續發展與材料的循環利用。

為解決以上問題，如今有越來越多企業推出了新款可持續方案，例如以多功能阻隔塗層用於可回收、再生紙漿、工業可堆肥的包裝解決方案等，分別用於塗佈包裝紙袋、紙杯/餐盒封口紙；以可降解材料為替代方案的聚丁二酸丁二脂（PBS）/聚乳酸（PLA）淋膜紙。科思創的水性丙烯酸阻隔塗層解決方案，則可以針對食品紙包裝應用場景，使用水性阻隔塗層技術替代PE淋膜結構，協助下游更好地進行產品物理可回收、可再造漿，從而實現可持續包裝。

孫偉恩進一步分析，目前科思創定位於產業鏈上游的原材料角色，從研發創新材料，到綠色工廠採用再生能源生產，後續再交由合作企業來完善產品，以及圍繞廢棄物回收的原材料應用，引領完成了從原材料、能源到應用的閉循環測試。

同時持續發展塗料樹脂在紙張領域中應用，包含膠乳/光油/觸感等特種紙張、紙杯塗層技術、特殊防水/油技術，並為此提出新一代紙質包裝阻隔塗層，期望藉此紙基包裝來取代塑料市場。科思創也參與了起草和制定《T/CNFIA 161-2012食品接觸用環保型塗佈紙和紙板材料及製品》標準，將於2023年2月10日正式實施，同時針對市場上低MVTR（水氣通透率）、OTR（氧氣通透率）應用需求進行開發研究，並將「以紙代塑」方案分為兩類：

一、固體淋膜可降解塑料：如PLA、PBS、PBAT等，但可降解塑料粒子將無法再回收，大部份為一次性使用。據統計大陸可嚴格執行降解堆肥工藝的企業僅有數十家，可堆肥處理的垃圾比例總量不足2%。

二、採用塗布工藝的新一代水性塗料：更多用於紙張基材，透過阻隔塗層提供防水防油等功能，從而替代塑料淋膜紙張，此可實現再生紙漿和回收，有利於減少浪費和環保。

圖5 : 科思創的水性丙烯酸阻隔塗層解決方案，則可以針對食品紙包裝應用場景，協助下游更好地進行產品物理可回收、可再造漿，從而實現可持續包裝。（source：科思創）

孫偉恩強調，此由科思創提供的水性丙烯酸阻隔塗層解決方案主要目標，在於減少和消除一次性塑料製品，導致不可重覆利用的包裝資源浪費，進而創造能為大眾日常生活，提供可持續包裝解決方案的材料，為包裝產業帶來環保、可持續發展的高性能產品與解決方案。

既具備低表面黏性和良好的抗黏連性，毋須淋膜就能有效阻隔熱油、油脂和液態水，可用於漢堡防油紙上的耐油阻隔塗層方案，或是紙杯阻隔塗層；且應用於紙張塗層阻隔領域的NeoCryl系列產品可回收及可再造漿，有別於傳統PE淋膜的紙張處理過後仍舊無法剝離和處理膠膜，紙漿回收極難。水性塗佈紙經過處理後，塗層可完全與漿料分離而得到潔白的紙漿，真正達到可再漿的回收要求；乳液穩定性佳，符合GB 9685、FDA、EC/EU等相關食品接觸法規。現已成功商業化並取得紙基包裝產業的高度認可。

**刊頭圖（source:foodmanufacture.co.uk）