適切なキャンディ包装機の選び方: さまざまなキャンディの種類に対するエンジニアリング上の考慮事項

はじめに

キャンディの包装は特定の方法で失敗します。そして、失敗のモードは完全に製品によって異なります。機械的衝撃によるハードキャンディーの傷や欠け。不適切な温度ではグミ同士がくっついたり、包装の表面にくっついたりします。ばらけたピース用に設計されたロリポップジャム供給システム。包装環境の湿度が管理されていないと、チョコレートのブルームが発生します。毎分 800 個のハードキャンディーを実行する機械はグミを処理できません。また、その逆も同様に当てはまります。

その特殊性により、キャンディ包装機の選択は、ほとんどの包装カテゴリーよりも厳しくなります。生産速度は 1 つの変数です。その他には、製品の温度感受性、機械的脆弱性、粘着または凝集の傾向、吸湿率、包装材料のバリア特性などがあり、それらは相互作用します。一つ間違えると残りにも影響が出てしまいます。

このガイドでは、キャンディ包装の背後にある工学原理、機械の選択を実際に左右する変数、および最新のキャンディ包装ラインがスループット、製品保護、食品安全要件を相互にトレードすることなくどのようにバランスを取るかについて説明します。

キャンディの包装が他の食品包装よりも難しい理由

多くのドライフード製品とは異なり、キャンディーは製造を通じてその物理的特性が継続的に変化します。吸湿性、製品温度、表面摩擦、シュガーダストの発生、製品の形状などの要因は、包装の安定性に直接影響します。

このため、経験豊富なメーカーは通常、包装機ではなく製品自体を評価することから機械の選択を開始します。

キャンディ包装ラインが効率的に動作するかどうかは、いくつかのエンジニアリング要因によって決まります。

• 吸湿性と表面粘着性
  
• 温度感度
  
• 製品の脆弱性
  
• キャンディーの幾何学模様
  
• 給餌の安定性
  
• 梱包材の適合性
  
• 環境湿度
  
• 生産ラインの同期

これらの要素を理解することで、メーカーは適切な供給システム、計量装置、包装方法、検査システム、自動化レイアウトを選択できるようになります。

エンジニアリングの洞察: 吸湿性が最大の課題の 1 つである理由

吸湿性 周囲の空気から湿気を吸収する傾向は、ほとんどのグミ、マシュマロ、チューインガム、ゼラチン キャンディの包装問題の根本にあります。この問題は劇的なものではありません。それは徐々にです。相対湿度が数パーセント上昇し、キャンディーの表面に水分が蓄積し、表面の粘着性が増加し、1 時間前には自由に流れていた破片がホッパー内で橋を架けたり、計量機内で融合したりしています。

その進行は、製菓以外の包装エンジニアの多くが予想しているよりも早く起こります。そして、供給システムが明らかに問題を抱えている頃には、ラインはすでにしばらく最適状態で稼働していません。

環境を制御するか、接触面を設計するか、理想的には両方です。

ほとんどの製菓施設では、次のような一次包装エリアが維持されています。 相対湿度 (RH) 40 ～ 45%。このしきい値を下回ると、水分の蓄積は十分に遅くなり、継続的な介入なしでラインを稼働させることができます。それを超えると、製品は包装システムとの戦いに勝ち始めます。

接触表面エンジニアリングは、湿度制御では完全に除去できない問題に対処します。振動フィーダ、マルチヘッド計量ホッパー、およびガイドシュートを搭載 PTFEコーティング またはエンボス加工されたステンレス鋼の表面は、粘着性を増幅させるキャンディーと機械の間の摩擦を軽減します。滑らかで平らな表面に接着する部品が、エンボス加工やコーティングされた表面の上を滑ります。これは、キャンディーの粘着性が低いためではなく、部品と表面の間の接触面積が減少するためです。

これに基づいた設計原則は、湿気による不安定性がラインに混乱し始めてから管理するのではなく、梱包シーケンスに入る前に防ぐことです。

温度管理が包装品質に直接影響する理由

エンジニアリングの観点: 堆積ラインから出たグミは冷却が完了していません。チョコレートが詰まった作品でも、型から出したばかりのソフトキャンディでもありません。表面は固まったように感じられますが、内部温度はまだ低下しており、その低下中も製品は圧力下で変形し続けます。

その段階で高速パッケージング システムに投入すると、予想通りの結果が得られます。振動フィーダーからの摩擦によりエッジが歪みます。秤量器内での圧縮により、隆起した表面パターンが平らになります。ラッパーの機械的接触により、完全に安定していない部分が変形します。正しく形成された製品として梱包シーケンスに入ったものが不合格として排出されます。さらに悪いことに、見た目は許容範囲内に見えても下流での品質検査に合格しないパッケージが発生します。

あ 冷却トンネル パッケージ化セクションがソースでこれに対処する前に挿入されます。エンジニアリングは単に製品を冷やすことだけではなく、供給システムに入る前にすべての部品を同じ内部温度にすることも重要です。気流の分布によって、緻密な部品の中心が表面と同じ速度で冷却されるかどうかが決まります。滞留時間によって、ボトルネックを発生させることなくトンネルの長さが回線速度と一致するかどうかが決まります。冷却能力は、周囲の熱が蓄積するにつれてシステムが徐々にウォームアップするのではなく、生産シフト全体にわたって安定した出力を維持できるかどうかを決定します。

3 つすべてを間違えると、トンネルは存在しますが、問題は解決されません。

高級菓子（表面仕上げと寸法精度が価値提案の一部である製品）の場合、温度管理は、たまたま設備が関与する品質管理ステップではありません。これは、包装ラインが設計される際のエンジニアリング要件です。

製品の形状が機械の設計を決定します

エンジニアリングの観点: 他の変数が考慮される前に、ジオメトリが処理方法を決定します。球形のロリポップが平坦なコンベア上で予期せず転がり、バラ片用に設計された供給チャネルに詰まります。枕の形をしたチューイーキャンディーをブリッジせずに食べるには、一貫した向きが必要です。圧縮されたミントタブレットは寸法的には安定していますが、横からの衝撃を受けると端が欠けてしまいます。長方形のキャラメルが積み重ねられ、振動的な摂食パターンを乱す形で絡み合います。

同じ包装ライン カテゴリでも、まったく異なる 4 つのエンジニアリング上の問題があります。

たとえば:

グミ

柔らかく、柔軟性があり、少し粘着性があります。

共通装備：

• マルチヘッド秤量機
  
• 振動フィーダー
  
• テフロンコーティングホッパー

ハードキャンディ

硬いけど脆い。

エンジニアリング上の考慮事項は次のとおりです。

• シュガーダストの発生
  
• 製品の破損
  
• 穏やかな搬送
  
• 低い落下高さ

多くの生産ラインでは搬送高さを以下に抑えています 50mm 衝撃力を軽減し、キャンディーの欠けを最小限に抑えます。パッケージの密封を妨げる可能性のある砂糖の粉や小さな破片を除去するために、機器を計量する前に振動ふるいを設置することもできます。

圧縮キャンディタブレット

ミントタブレットなどの製品は、寸法の一貫性が計数精度やパッケージの見栄えに直接影響するため、非常に安定した供給が必要です。

ロリポップ

ロリポップは、最も困難なパッケージング アプリケーションの 1 つです。

通常の菓子とは異なり、プラスチックスティックによって重心がオフセットされるため、従来の大量供給には適していません。

代わりに、メーカーは通常、専用の ロリポップ方向調整機 製品を搬送する前にスティックで整列させます。 ツイスト包装機 または ピロー包装機.

この種類の製品に対して間違った供給システムを選択すると、紙詰まり、向きの間違い、包装効率の低下が発生することがよくあります。

包装機械は製品に適応する必要がありますが、その逆ではありません

エンジニアリングの観点: キャンディ包装における最も一般的な購入ミスは、間違った機械を購入したことではありません。製品を完全に理解する前に機械を選択し、方向変更に費用がかかる試運転中に不一致を発見することになります。

生産速度は最初に比較されるスペックです。これは最も役に立たない出発点でもあります。ハードキャンディーでは毎分 800 個の速度で動作する機械は、グミの場合はその数分の 1 で動作します。これは速度定格が間違っていたからではなく、製品の吸湿性、表面摩擦、形状が選択にまったく考慮されていなかったためです。

包装ラインが実行するかどうかを実際に決定する変数は次のとおりです。

製品の流動性 — ピースが振動、ベルト、または重力供給システムを介して、ブリッジや塊が発生することなく、どのように安定して移動するか。

表面摩擦 — キャンディーの表面が接触面に対してグリップするか滑るか、そしてそれが温度や湿度の変化によってどのように変化するか。

吸湿性 — 製品がどれだけ積極的に湿気を吸収するか、そしてその吸収がどれだけ早く給餌と密封を妨げるか。

温度安定性 — 製品が機械的接触下でその形状を保持できる範囲。

製品の形状 — 形状が一貫してフィード、方向付け、ラップされるか、各段階で特殊な処理が必要かどうか。

給餌方法 — 製品が確実に梱包シーケンスに入るために、振動、ベルト、エレベーター、またはカスタムの方向調整装置が必要かどうか。

梱包材 — フィルムのバリア特性、シール温度、表面特性が製品の要件と一致しているかどうか。

環境条件 — ラインが動作する周囲の湿度と温度、および施設がそれらを制御するか、またはそれらを考慮して設計する必要があるかどうか。

これら 8 つの変数が製品にマッピングされた後にのみ、VFFS、水平フロー ラッパー、ツイスト ラッパー、既製パウチ システム、または完全に統合されたラインなどのマシン カテゴリが選択されます。マシンタイプは製品要件に従います。それは彼らに先立つものではありません。

最初に製品、次にマシンという順序で、ダウンタイムはインストール後に管理されるのではなく、計画的に設計されます。

機械の速度よりも包装ラインのレイアウトが重要な理由

エンジニアリングの観点: 多くのメーカーは、キャンディ包装装置を選択する際に機械の速度に重点を置いています。しかし、経験豊富な包装エンジニアは、生産効率が単一の機械ではなく包装ライン全体に依存することを知っています。

高速包装機では、不安定な供給、不良な製品の流れ、ボトルネック、非効率的な装置レイアウトを補うことはできません。多くの製菓工場では、不十分な包装速度ではなく、不適切なラインバランスによって生産ロスが発生しています。

効果的なキャンディ包装ラインは、最適化するように設計する必要があります。 総合設備効率 (OEE) 製品の流れのバランスを取り、停止を最小限に抑え、汚染リスクを軽減し、オペレーターが効率的にメンテナンスを実行できるようにすることによって。

エンジニアリングの洞察: 衛生ゾーニングが製品の安全性を保護

エンジニアリングの観点: 二次包装作業とは異なり、キャンディの一次包装には食品との直接接触が伴います。

このため、現代の製菓工場では通常、製造エリアをいくつかの衛生ゾーンに分割しています。

一般的な生産フローは次のとおりです。

キャンディ製造→製品冷却→供給・一次包装→検査→二次包装→ケース詰め→パレタイジング

この一方向の製品の流れにより、露出した菓子と外部包装材料の間の相互汚染の可能性が最小限に抑えられます。

一次包装エリアは多くの場合、次の条件で稼働します。 正の空気圧カートンの取り扱い中に発生する粉塵、紙繊維、浮遊粒子が露出した製品ゾーンに侵入するのを防ぎます。

などの食品安全マネジメントシステムを遵守するため HACCP, GMP、そして BRCGS, 包装機器は通常、オペレーターと包装資材が可能な限り別の交通経路をたどるように配置されています。

適切な衛生ゾーニングは単に施設の設計要件ではなく、製品の品質、保存期間、食品安全コンプライアンスに直接影響します。

デルタロボットがキャンディーの包装に使用される理由

製品が均一で、一貫して供給される場合、機械的な位置決めが機能します。グミ、チューイーキャンディー、ソフトキャンディー、チョコレート片、ミントタブレットなどはそうではありません。これらは、同じバッチ内でランダムな方向、ランダムな間隔、場合によってはランダムな形状で包装ステーションに到着します。ある構成の方向を向くように設計された機械ガイドは、ピースが異なる形で到着したときに詰まります。

デルタロボット スパイダー ロボットとも呼ばれるこの問題は、機械的な制約ではなく視覚を通じて解決されます。産業用カメラがコンベアをリアルタイムで読み取り、移動中の各部品の位置と方向を識別します。ビジョン コントローラーはそのデータを処理し、ピック座標をロボットに送信します。ロボットアームは最適な経路を計算し、ピースを取り出し、トレイ、カートン、または熱成形パッケージに配置します。その一方で、コンベアはその下で動き続けます。

一般的なピックアンドプレイス システムには次のものが含まれます。

• デルタロボット
  
• 産業用カメラ
  
• LEDビジョン照明
  
• コンベヤトラッキングエンコーダ
  
• ビジョンコントローラー

ビジョン システムは、ランダムに分散された製品の位置と方向を識別します。

次に、ロボットは最適なピッキング パスを計算し、コンベアの動きを中断することなく製品をトレイ、カートン、または熱成形パッケージに移します。

従来の機械式ピッカーと比較して、デルタ ロボットは次の機能を提供します。

• より高い柔軟性
  
• 製品切り替えの迅速化
  
• 不定形品の取り扱いの改善
  
• 機械的な複雑さの軽減

複数の種類のキャンディを製造するメーカーにとって、ロボット ピック アンド プレイス システムは生産の柔軟性を大幅に向上させます。

検査システムは包装プロセスの一部です

商品を包装するだけのキャンディ包装ラインでは、その機能の半分が欠けています。ラインから出るすべてのパッケージも品質管理上の決定であり、自動検査システムまたはサプライ チェーンのもう一方の端でパッケージを開ける人のいずれかによって行われます。

金属探知機

梱包されたすべてのユニットは二次梱包前に検出器を通過します。鉄鋼、非鉄鋼、およびステンレス鋼の汚染はすべて記録されています。ステンレス鋼は製菓製造において最も関連性が高く、加工装置の表面が汚染源となる可能性が最も高くなります。この段階での検出は、影響を受けたユニットが施設からではなくラインから退出することを意味します。

X線検査装置

金属探知機は金属を見つけます。 X 線システムは、金属探知機が見逃すその他すべてのもの、つまりガラスの破片、密度の高いプラスチック、石、包装紙の中でずれた、または完全に欠けている割れたキャンディの破片を検出します。パッケージの重量とピースの完全性が両方とも製品標準の一部である高級菓子の場合、一次包装直後の X 線検査により、包装紙のシールだけでは確認できないものが検出されます。

重量チェッカー

マルチヘッド計量機は、通常の条件下で正確に計量します。ピースの欠落、供給の中断、包装中の製品の破損はすべて、計量者が決して認識しない重量不足のパッケージを生み出します。問題は計量段階の後に発生するためです。梱包後にインラインで稼働する重量チェッカーが、これらの荷物をケースに入る前にキャッチします。すべてのユニットの重量が測定されます。許容範囲外のものは自動的に拒否されます。

画像検査システム

シールの完全性、ラベルの位置、製品の欠落、バッチコードの読み取り可能性、日付コードの検証、バーコードおよび QR コードの検査 — ビジョンシステムは、他の検査テクノロジーではカバーできない内容を検証します。金属探知、X 線検査、重量検査に合格したパッケージであっても、日付コードの読み間違いや、密封されているものの真っ直ぐではないシールがラインに残る可能性があります。視覚検査は、物理的な検査システムが検出するように設計されていないプレゼンテーションおよびトレーサビリティの障害を検出するレイヤーです。

これら 4 つのシステムを組み合わせても、包装ラインに検査が追加されるわけではありません。定期的なサンプリングやライン終了時の監査に依存せずに、最初の包装紙から最終ケースに至るまで、すでに間違って包装されているものを見つけるために検査を継続的に行うことができます。

エンジニアリングの洞察: アクセシビリティにより長期的な生産性が向上

包装ラインの有効生産量は、その定格速度だけではなく、定格速度にラインが実際に稼働している時間のパーセンテージを掛けたものです。メンテナンスのダウンタイム、切り替え時間、およびクリーニング時間はすべて、この数字から差し引かれます。機器へのアクセスが難しいと、各イベントが必要以上に長くなります。

フィルム交換、洗浄、製品交換、日常点検、予防保守 - これらはすべてのライン、すべてのシフトで発生します。問題は、それが起こるかどうかではなく、どれくらいの時間がかかるかです。清掃のために部分的な分解が必要なシーリング ジョーは、クイック リリース アクセスで設計されたものに比べて 3 倍の時間がかかります。この差は、年間の清掃サイクルごとに繰り返され、実際の生産量に測定可能な差が生じます。

メンテナンス通路の幅から始まります。ほとんどの製菓施設プラン 800～1,000mm マシン間 - オペレータがアクセスするために隣接するマシンの位置を変更することなく、機器のどちらかの側で作業できるのに十分です。通路が狭いと、平面図では効率的に見えますが、メンテナンスのたびに作業時間がかかります。

SMED の原則 — 1 分間のダイ交換 — 包装機器の切り替えに直接適用されます。 クイックチェンジツール、スライドレールアセンブリ、工具不要の調整 オペレータはフォーミング チューブ、シーリング ジョー、ガイド レールを交換し、部品を数時間ではなく数分で交換できます。エンジニアリング要件は、切り替え中に交換が必要な部品に工具を使わずにアクセスでき、隣接するコンポーネントを邪魔することなく取り外し可能で、再校正なしで交換できることです。

季節製品、販促用パッケージ、または複数のフレーバーのバリエーションを実行している菓子メーカーの場合、切り替え頻度が十分に高いため、配合物切り替えごとに節約される時間がすぐに回復した生産能力に反映されます。理論上の OEE 改善としてではなく、追加のシフトとしてラインを実際に稼働させることができます。

さまざまな製品に適したキャンディ包装機の選択

菓子製品が異なれば、必要な包装技術も異なります。

速度は、ほとんどの機器の評価で最初に比較されるスペックです。これは、単独では最も重要ではないものでもあります。設計対象外の環境で、同期できないライン上で、対象外の製品を高速に実行するマシンは、完成品の数ではなく、1 時間当たりの不良品の数を増やします。

実際に稼働するラインにつながる評価には、製品特性、生産能力、包装形態、衛生要件、検査システム、拡張ヘッドルームが含まれます。各変数は異なる故障モードに影響します。これらを総合的に正しく行うことが、エンジニアリング チームが理由を解明する間に、定格容量で稼働するラインとその一部で稼働するラインを分けるものとなります。

最初から製品を中心に設計されたラインは、個別に高速なマシンで組み立てられたラインよりも優れたパフォーマンスを発揮します。その違いはスペックシートの比較ではなく、12 か月の生産サイクルにわたる実際の生産量に現れます。

完全なキャンディ包装ライン

完全に自動化されたキャンディ包装ラインには次のものが含まれる場合があります。

調理システム
↓
冷却トンネル
↓
振動フィーダー
↓
マルチヘッド秤量機 / 計数機
↓
VFFS または 横型フローラッパー
↓
金属探知機
↓
重量チェッカー
↓
検査システム
↓
箱詰め機
↓
ケースパッカー
↓
パレタイザー

各機械は、生産効率、包装品質、食品の安全性、製品のトレーサビリティに貢献します。

したがって、最良の包装ソリューションは単一の機械ではなく、キャンディ自体の特性に基づいて設計された統合包装システムです。

選ぶ理由 ZONESUN?

ZONESUNのキャンディ包装装置は、供給システム、マルチヘッド計量機、計数機、VFFS 包装機、水平フロー包装機、箱詰め機、重量チェッカー、金属探知機、完全な自動ラインなど、生産シーケンス全体をカバーしています。グミ、ハードキャンディー、ロリポップ、ミント、チョコレート、噛み応えのあるキャンディーなど、機器が扱う製品範囲は、それらの製品間のエンジニアリングの違いを反映しており、単一の構成がすべての製品に適用されるわけではありません。

このガイドの内容と一致して、評価プロセスは製品から始まります。キャンディーの種類、流動性、吸湿性、包装形式、生産能力、拡張計画 - これらは、機器が指定される前にマッピングされます。そのマッピングなしで推奨される行は、実際に何が実行されるかを理解せずに推奨される行です。

既存のラインをアップグレードするか、新しいラインを構築するか、出発点は同じです。アプリケーションの詳細（キャンディーの種類、生産量、包装形式、施設の状態、特定の検査またはトレーサビリティ要件）を送信します。機器構成はこれらの仕様に従います。

探検する ZONESUNのキャンディ包装ソリューションは次のとおりです。 www.zonesuntech.com.

結論

このガイドで取り上げたエンジニアリング上の課題は理論的なものではありません。吸湿性のグミがホッパー内でブリッジする、温度に敏感で機械的接触で変形するチョコレート、高速フィーダーで砕ける脆いハードキャンディ、配向システムに詰まる不規則な形状のロリポップなど、これらは製品を完全に理解する前に機器が選択されたラインで発生する生産上の問題です。

キャンディ包装ラインが一貫して機能するかどうかを決定する変数 (流動性、湿度制御、冷却要件、衛生ゾーニング、バッファー容量、検査範囲、ラインの同期) は、それぞれ異なる故障モードに影響を与えます。すべてを正しく満たしたラインは、ただ速く走るだけではありません。稼働時間が長くなり、不良品が減り、計画外の停止が減り、耐用年数全体にわたってパッケージ化されたユニットあたりのコストが低くなります。

市場で最速のマシンは、稼働している製品を中心に設計されていないラインに設置されていますが、そのラインでは低速のマシンのパフォーマンスを下回ります。これが、このガイドの工学的証拠が示す結論であり、キャンディ包装への価値ある投資の出発点です。