“食品加工4.0 ”概念是指在當(dāng)前的數(shù)字時代，通過利用第四次工業(yè)革命（稱為工業(yè)4.0）技術(shù)來加工食品，以提高加工食品的質(zhì)量和安全，降低生產(chǎn)成本和時間，節(jié)約能源和資源，以及減少食品損失和浪費。近年來，工業(yè)4.0技術(shù)得到了極大的關(guān)注，徹底改變了許多制造業(yè)，包括食品加工行業(yè)。本分析的目的是提供工業(yè)4.0技術(shù)在食品加工行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型和流程自動化方面的最新發(fā)展概況。分析顯示，機器人、智能傳感器、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)作為食品加工4.0的主要推動者，在質(zhì)量控制（例如，在加工過程中采用機器人和人工智能進(jìn)行分揀）、安全（采用物聯(lián)網(wǎng)連接傳感器和設(shè)備）和生產(chǎn)效率（采用大數(shù)據(jù)預(yù)測需求）方面的優(yōu)勢。然而，仍有必要進(jìn)行詳細(xì)研究，以應(yīng)對重大挑戰(zhàn)，并對食品加工4.0的每一個推動因素進(jìn)行深入了解，如開發(fā)機器人的特定效應(yīng)器；傳感器的小型化和便攜性；系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化和改善大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)共享；以及降低這些技術(shù)的初始和維護(hù)成本。

圖 過去十年中報告機器人技術(shù)（a）、智能傳感器（b）、人工智能（c）、物聯(lián)網(wǎng)（d）、大數(shù)據(jù)（e）和新興技術(shù)（f）在食品行業(yè)的應(yīng)用的出版物和引文數(shù)量（檢索查詢于2022年5月進(jìn)行）
 

　　食品行業(yè)對各種加工操作的數(shù)字化和自動化有很高的要求。特別是在COVID-19大流行的背景下，利用第四次工業(yè)革命（工業(yè)4.0）的最新進(jìn)展和創(chuàng)新，加強食品部門的數(shù)字化和自動化，包括食品加工，顯然時機已到。在這項工作中，探討了“食品加工4.0”的概念、效用和有效性，指的是在現(xiàn)代數(shù)字時代利用機器人、智能傳感器、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)等工業(yè)4.0技術(shù)加工食品。應(yīng)用食品加工4.0概念的主要優(yōu)勢是提高食品質(zhì)量和安全，減少食品浪費和對環(huán)境的影響，有助于食品加工領(lǐng)域的綠色轉(zhuǎn)變。
 

　　各種類型的機器人正越來越多地被部署在食品工業(yè)中。過去兩年，隨著COVID-19大流行病的爆發(fā)，對自動化和機器人技術(shù)的需求也在增加。許多挑戰(zhàn)（如食品尺寸和形狀的可變性）阻礙了食品加工中的自動化應(yīng)用，阻礙了機器人的廣泛采用。然而，該領(lǐng)域最近的技術(shù)進(jìn)步，包括先進(jìn)的夾持器的設(shè)計，已經(jīng)能夠處理精細(xì)或不規(guī)則形狀的食品。不同的智能傳感器（例如，基于光譜的傳感器和電子傳感器）已經(jīng)被開發(fā)出來，用于各種應(yīng)用場景。例如，在食品包裝中，智能傳感器的應(yīng)用有可能改善食品質(zhì)量和安全，并向消費者傳達(dá)有用的信息。最近的小型化和便攜性趨勢，以及某些領(lǐng)域的科學(xué)進(jìn)步，如納米生物技術(shù)，導(dǎo)致了基于智能手機的高效和廉價傳感器的發(fā)展。
 

　　人工智能是最強大的工具之一，可用于解決復(fù)雜的問題和執(zhí)行食品加工中的各種任務(wù)（如食品分揀、質(zhì)量和安全檢查以及流程優(yōu)化），加速了向智能食品加工的發(fā)展。盡管人工智能已經(jīng)改變了制造業(yè)和食品加工環(huán)境的一些領(lǐng)域，但預(yù)計在不久的將來，更多基于人工智能的應(yīng)用將被引入到更多領(lǐng)域。
 

　　路漫漫其修遠(yuǎn)兮，食品加工行業(yè)正在熟悉物聯(lián)網(wǎng)和其他相關(guān)技術(shù)。通過實施基于物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)，食品質(zhì)量、安全和物流可以得到提高，食品浪費和食品生產(chǎn)成本可以減少?；谖墨I(xiàn)分析，可以觀察到與食品加工中的物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的出版物數(shù)量呈增長趨勢。物聯(lián)網(wǎng)通過實時監(jiān)測和跟蹤食品的生產(chǎn)、分配和儲存，加強供應(yīng)鏈的透明度，為改善食品加工提供了機會。一旦技術(shù)、運營、財務(wù)和其他相關(guān)挑戰(zhàn)得到解決，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可能成為未來食品加工和其他食品工業(yè)部門的游戲規(guī)則改變者。
 

　　分析綜述中討論的另一個食品加工4.0推動因素是大數(shù)據(jù)，它正在為食品行業(yè)的革命鋪平道路。在食品行業(yè)實施數(shù)據(jù)分析工具有許多好處，其中包括食品安全、需求預(yù)測、實時決策和食品廢物管理。然而，與缺乏系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)、有限的共享數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)安全和法律問題有關(guān)的一些障礙，仍然阻礙著大數(shù)據(jù)在食品生產(chǎn)中的充分開發(fā)。
 

　　鑒于創(chuàng)新的食品加工技術(shù)（如高靜水壓技術(shù)、高壓脈沖電場技術(shù)等）具有完全符合工業(yè)4.0原則的理想特性（如能源效率、節(jié)省時間和資源），食品行業(yè)正越來越多地采用這些技術(shù)。這些新興技術(shù)對于滿足消費者對具有高營養(yǎng)和感官品質(zhì)的輕度加工食品的需求至關(guān)重要。然而，影響食品加工業(yè)采用這些新技術(shù)的許多因素（包括消費者的接受程度、利益和風(fēng)險、高初始投資和監(jiān)管框架）需要考慮和徹底分析。
 

　　總之，預(yù)計在不久的將來會有更多的研究集中在更廣泛地利用工業(yè)4.0創(chuàng)新，并與新興的食品加工技術(shù)保持一致，從而克服目前的缺陷，從而支持向更智能和更可持續(xù)的食品加工過渡。盡管食品加工4.0的推動者給食品行業(yè)帶來了巨大的機遇和顯著的改善，但也帶來了需要解決的挑戰(zhàn)。