Как правильно выбрать машину для упаковки конфет: инженерные соображения для разных типов конфет

Введение

Упаковка конфет выходит из строя по-своему, и характер неисправности полностью зависит от продукта. Твёрдые конфеты царапаются и сколываются при механическом воздействии. Жевательные конфеты прилипают друг к другу и к поверхностям упаковки при неправильной температуре. Системы подачи джема леденцов, предназначенные для сыпучих кусочков. Шоколад цветет, когда в упаковке не поддерживается влажность. Машина, которая производит леденцы со скоростью 800 штук в минуту, не обрабатывает жевательные конфеты, и обратное также верно.

Именно эта специфика делает выбор упаковочной машины для конфет более требовательным, чем выбор большинства других категорий упаковки. Скорость производства является одной из переменных. Чувствительность продукта к температуре, механическая хрупкость, склонность к слипанию или комкованию, скорость поглощения влаги и барьерные свойства упаковочного материала — это другие факторы, и они взаимодействуют друг с другом. Одна ошибка влияет на остальные.

В этом руководстве рассматриваются инженерные принципы упаковки конфет, переменные, которые на самом деле определяют выбор оборудования, а также то, как современные линии по упаковке конфет обеспечивают баланс между производительностью, защитой продукта и требованиями безопасности пищевых продуктов, не противопоставляя одно другому.

Почему упаковка конфет более сложна, чем упаковка большинства продуктов питания

В отличие от многих сухих пищевых продуктов, конфеты постоянно меняют свои физические характеристики в процессе производства. Такие факторы, как поглощение влаги, температура продукта, поверхностное трение, образование сахарной пыли и геометрия продукта, напрямую влияют на стабильность упаковки.

По этой причине опытные производители обычно начинают выбор машины с оценки самого продукта, а не упаковочной машины.

Эффективность работы линии по упаковке конфет зависит от нескольких инженерных факторов.

• Гигроскопичность и липкость поверхности
  
• Чувствительность к температуре
  
• Хрупкость продукта
  
• Конфетная геометрия
  
• Стабильность кормления
  
• Совместимость упаковочных материалов
  
• Влажность окружающей среды
  
• Синхронизация производственных линий

Понимание этих факторов позволяет производителям выбирать подходящие системы подачи, оборудование для взвешивания, методы упаковки, системы контроля и схемы автоматизации.

Инженерное понимание: почему гигроскопичность является одной из самых больших проблем

Гигроскопичность — склонность поглощать влагу из окружающего воздуха — лежит в основе большинства проблем с упаковкой жевательных конфет, зефира, жевательной резинки и желатиновых конфет. Проблема не драматична. Это постепенно. Относительная влажность повышается на несколько процентных пунктов, влага скапливается на поверхности конфет, липкость поверхности увеличивается, а кусочки, которые час назад свободно текли, теперь слипаются в бункере или сплавляются в весах.

Этот прогресс происходит быстрее, чем ожидает большинство инженеров по упаковке некондитерских товаров, и к тому моменту, когда система подачи начинает явно давать сбои, линия уже некоторое время работает неоптимально.

Существует два ответа: контролировать окружающую среду или спроектировать контактные поверхности, в идеале — оба.

На большинстве кондитерских предприятий зоны первичной упаковки располагаются ниже Относительная влажность 40–45 % (ОВ). Ниже этого порога накопление влаги происходит достаточно медленно, поэтому линия может работать без постоянного вмешательства. Выше этого продукта продукт начинает выигрывать битву с упаковочной системой.

Контактная инженерия поверхности решает то, что контроль влажности не может полностью устранить. Вибрационные питатели, многоголовочные весовые бункеры и направляющие желоба, изготовленные из ПТФЭ покрытия или тисненые поверхности из нержавеющей стали уменьшают трение между конфетой и машиной, что усиливает липкость. Кусок, который приклеился бы к гладкой плоской поверхности, скользит по тисненой или покрытой — не потому, что конфета менее липкая, а потому, что площадь контакта между куском и поверхностью уменьшается.

Из этого следует принцип проектирования: предотвращать нестабильность, связанную с влажностью, до того, как она попадет в процесс упаковки, а не управлять ею, когда она уже нарушает работу линии.

Почему контроль температуры напрямую влияет на качество упаковки

Техническая перспектива: камедь, выходящая из линии осаждения, еще не остывает. Ни кусок шоколадной начинки, ни мягкая конфета не только что вынуты из формы. Поверхность может казаться затвердевшей, но внутренняя температура все еще падает — и во время этого падения продукт остается деформируемым под давлением.

На этом этапе загрузите его в высокоскоростную упаковочную систему, и последствия последуют предсказуемо. Трение от вибропитателей искажает края. Сжатие в весах сглаживает выступы на поверхности. Механический контакт с оберткой деформирует детали, которые не полностью стабилизировались. То, что входит в процесс упаковки как правильно сформированный продукт, выходит как бракованный — или, что еще хуже, упаковки, которые выглядят приемлемо, но не проходят проверку качества на последующих этапах.

А охлаждающий туннель вставляется перед тем, как раздел упаковки рассматривает это в источнике. Целью инженерных разработок является не только охлаждение продукта, но и доведение каждой детали до одинаковой внутренней температуры перед тем, как она попадет в систему подачи. Распределение воздушного потока определяет, охлаждается ли центр плотного куска с той же скоростью, что и его поверхность. Время пребывания определяет, соответствует ли длина туннеля скорости линии, не создавая при этом узких мест. Мощность охлаждения определяет, будет ли система поддерживать стабильную производительность в течение всей производственной смены, а не постепенно нагреваться по мере накопления окружающего тепла.

Если вы ошибетесь во всех трех случаях, туннель существует, но не решает проблему.

Для кондитерских изделий премиум-класса — продуктов, в которых чистота поверхности и точность размеров являются частью ценового предложения — контроль температуры не является этапом контроля качества, который требует оборудования. Это инженерное требование, на основе которого спроектирована упаковочная линия.

Геометрия продукта определяет конструкцию машины

Инженерная перспектива: геометрия определяет метод обработки до того, как будет рассмотрена любая другая переменная. Сферический леденец непредсказуемо катится по плоскому конвейеру и застревает в питающих каналах, предназначенных для сыпучих кусочков. Жевательные конфеты в форме подушки нуждаются в постоянной ориентации, чтобы они могли питаться без образования мостиков. Спрессованная мятная таблетка имеет стабильные размеры, но при боковом ударе откалывается по краям. Прямоугольная карамель складывается и сцепляется таким образом, что нарушает вибрационные схемы подачи.

Одна и та же категория упаковочных линий, четыре совершенно разные инженерные задачи.

Например:

Мармеладки

Мягкий, гибкий и слегка липкий.

Общее оборудование:

• Мультиголовочный дозатор
  
• Вибрационный питатель
  
• Бункер с тефлоновым покрытием

леденец

Твердый, но хрупкий.

Инженерные соображения включают в себя:

• Образование сахарной пыли
  
• Поломка продукта
  
• Бережная транспортировка
  
• Низкая высота падения

Многие производственные линии поддерживают высоту передачи ниже 50 мм для уменьшения силы удара и минимизации раскалывания конфет. Перед взвешиванием оборудования также можно установить вибрационное сито для удаления сахарной пыли и мелких фрагментов, которые могут помешать запечатыванию упаковки.

Спрессованные конфетные таблетки

Такие продукты, как мятные таблетки, требуют очень стабильной подачи, поскольку постоянство размеров напрямую влияет на точность подсчета и внешний вид упаковки.

леденцы

Леденцы представляют собой одно из самых сложных применений упаковки.

В отличие от обычных кондитерских изделий, центр тяжести смещен пластиковой палочкой, что делает традиционную порционную подачу непригодной.

Вместо этого производители обычно используют специальные Машины для ориентирования леденцов которые выравнивают продукты с помощью палочки перед тем, как переложить их в Машины для упаковки в крутки или Машины для упаковки подушек.

Выбор неправильной системы подачи для этого типа продукта часто приводит к застреванию, ошибкам ориентации и снижению эффективности упаковки.

Упаковочные машины должны адаптироваться к продукту, а не наоборот

Инженерный взгляд: Самая распространенная ошибка при покупке упаковки конфет – это не покупка неправильного оборудования. Это выбор машины до того, как продукт будет полностью изучен, а затем обнаружение несоответствия во время ввода в эксплуатацию, когда изменение направления обходится дорого.

Скорость производства — это характеристика, которую сравнивают в первую очередь. Это также наименее полезная отправная точка. Машина, работающая со скоростью 800 штук в минуту на леденцах, работает со скоростью в несколько раз меньше, чем на жевательных конфетах — не потому, что номинальная скорость была неправильной, а потому, что гигроскопичность, поверхностное трение и геометрия продукта никогда не учитывались при выборе.

Переменные, которые фактически определяют, работает ли упаковочная линия:

Текучесть продукта — насколько равномерно детали перемещаются через вибрационные, ленточные или гравитационные системы подачи, не слипаясь и не слипаясь.

Поверхностное трение — держится ли поверхность конфеты или скользит по контактным поверхностям, и как это меняется при изменении температуры или влажности.

Гигроскопичность — насколько агрессивно продукт впитывает влагу и насколько быстро это поглощение нарушает подачу и запечатывание.

Температурная стабильность — диапазон, в пределах которого изделие сохраняет свою геометрию при механическом контакте.

Геометрия продукта — стабильно ли подается, ориентируется и оборачивается форма, или требуется специальная обработка на каждом этапе.

Метод кормления - требуется ли продукту вибрационное, ленточное, элеваторное или специальное ориентирующее оборудование для надежного входа в последовательность упаковки.

Упаковочный материал — соответствуют ли барьерные свойства пленки, температура сварки и характеристики поверхности требованиям продукта.

Условия окружающей среды — влажность и температура окружающей среды, в которых работает линия, а также то, контролирует ли их объект или необходимо их учитывать.

Только после того, как эти восемь переменных будут сопоставлены с продуктом, следует выбрать категорию машины — VFFS, горизонтальную поточную упаковку, твист-упаковку, систему готовых пакетов или полностью интегрированную линию. Тип машины следует из требований к продукту. Оно не предшествует им.

В такой последовательности — сначала продукт, потом машина — время простоя планируется, а не управляется после установки.

Почему расположение упаковочной линии имеет большее значение, чем скорость машины

Инженерная перспектива: Многие производители при выборе оборудования для упаковки конфет обращают внимание на скорость машины. Однако опытные инженеры по упаковке знают, что эффективность производства зависит от всей упаковочной линии, а не от отдельной машины.

Высокоскоростная упаковочная машина не может компенсировать нестабильную подачу, плохой поток продукта, узкие места или неэффективную компоновку оборудования. На многих кондитерских фабриках производственные потери вызваны неправильной балансировкой линий, а не недостаточной скоростью упаковки.

Эффективная линия упаковки конфет должна быть спроектирована таким образом, чтобы оптимизировать Общая эффективность оборудования (OEE) за счет балансировки потока продукции, минимизации простоев, снижения рисков загрязнения и предоставления операторам возможности эффективно выполнять техническое обслуживание.

Инженерный взгляд: Гигиеническое зонирование обеспечивает безопасность продукции

Инженерная перспектива: В отличие от операций по вторичной упаковке, первичная упаковка конфет предполагает прямой контакт с пищевыми продуктами.

По этой причине современные кондитерские фабрики обычно делят производственное помещение на несколько гигиенических зон.

Типичный производственный процесс выглядит следующим образом:

Производство конфет → Охлаждение продукта → Подача и первичная упаковка → Проверка → Вторичная упаковка → Упаковка в коробки → Паллетирование

Этот односторонний поток продукта сводит к минимуму возможность перекрестного загрязнения между открытыми кондитерскими изделиями и внешними упаковочными материалами.

Участки первичной упаковки часто работают под положительное атмосферное давление, предотвращая попадание пыли, бумажных волокон и частиц в воздухе, образующихся при работе с картонными коробками, в открытые зоны продукта.

Соблюдать такие системы управления безопасностью пищевых продуктов, как ХАССП, GMPи БРКГСУпаковочное оборудование обычно устроено таким образом, чтобы операторы и упаковочные материалы по возможности следовали разными маршрутами движения.

Хорошее гигиеническое зонирование — это не просто требование к проектированию предприятия — оно напрямую влияет на качество продукции, срок годности и соблюдение требований безопасности пищевых продуктов.

Почему роботы Delta используются для упаковки конфет

Механическое позиционирование работает, когда продукт однороден и подается равномерно. Жевательные конфеты, жевательные конфеты, мягкие конфеты, кусочки шоколада, мятные таблетки — нет. Они поступают на упаковочную станцию ​​в произвольной ориентации, на произвольном расстоянии, а иногда и в произвольной форме в пределах одной партии. Механическая направляющая, предназначенная для ориентации одной конфигурации, застревает, когда деталь поступает по-другому.

Дельта-роботы — иногда называемые роботами-пауками — решают эту проблему посредством видения, а не механических ограничений. Промышленная камера считывает информацию о конвейере в режиме реального времени, определяя положение и ориентацию каждой детали во время ее движения. Контроллер машинного зрения обрабатывает эти данные и отправляет координаты выбора роботу. Манипулятор робота рассчитывает оптимальный путь, выбирает деталь и помещает ее в лоток, картонную коробку или термоформованную упаковку, в то время как конвейер продолжает двигаться под ней.

Типичная система Pick-and-Place включает в себя:

• Дельта Робот
  
• Промышленная камера
  
• Светодиодное освещение
  
• Кодировщик слежения за конвейером
  
• Контроллер зрения

Система технического зрения определяет положение и ориентацию случайно распределенных продуктов.

Затем робот рассчитывает оптимальный путь комплектации и переносит продукцию в лотки, коробки или термоформованные упаковки, не прерывая движение конвейера.

По сравнению с традиционными механическими сборщиками роботы Delta обеспечивают:

• Более высокая гибкость
  
• Ускоренная смена продукта
  
• Улучшение обработки нестандартных продуктов
  
• Уменьшенная механическая сложность

Для производителей, производящих несколько сортов конфет, роботизированные системы захвата и размещения значительно повышают гибкость производства.

Системы контроля являются частью процесса упаковки

Линия по упаковке конфет, которая только упаковывает продукт, теряет половину своей функции. Каждая упаковка, покидающая линию, также является решением контроля качества, принимаемым либо автоматизированной системой контроля, либо тем, кто открывает упаковку на другом конце цепочки поставок.

Металлодетекторы

Каждая упакованная единица проходит через детектор перед вторичной упаковкой. Все загрязнения регистрируются как из черных, цветных металлов, так и из нержавеющей стали, при этом нержавеющая сталь является наиболее актуальной в кондитерском производстве, где поверхности технологического оборудования являются наиболее вероятным источником загрязнения. Обнаружение на этом этапе означает, что пораженное подразделение покидает линию, а не объект.

Системы рентгеновского контроля

Металлоискатели находят металл. Рентгеновские системы находят все остальное, что не пропускает металлоискатель — осколки стекла, плотный пластик, камни и осколки конфет, сместившиеся внутри обертки или отсутствующие вовсе. Для кондитерских изделий премиум-класса, где вес упаковки и целостность кусочков являются частью стандарта, рентгеновский контроль сразу после первичной упаковки выявляет то, что не может подтвердить сама по себе печать обертки.

Чеквейеры

Мультиголовочный дозатор обеспечивает точную дозировку при нормальных условиях. Недостающие кусочки, перерывы в подаче и поломка продукта во время упаковки — все это приводит к появлению упаковок с недостаточным весом, который весовщик никогда не замечает, поскольку проблема возникает после этапа взвешивания. Чеквейер, работающий в линию после упаковки, улавливает пакеты еще до того, как они попадут в коробку. Каждая единица взвешивается. Те, кто находится за пределами толерантности, автоматически отвергают.

Системы визуального контроля

Целостность печати, положение этикетки, недостающие продукты, читаемость кода партии, проверка кода даты, проверка штрих-кода и QR-кода — системы технического зрения проверяют то, что другие технологии проверки не охватывают. Посылка, прошедшая проверку на металлодетектор, рентген и проверку веса, все равно может покинуть линию с неправильно прочитанным кодом даты или с запечатанной, но не прямой пломбой. Визуальный контроль — это уровень, который выявляет ошибки представления и отслеживания, которые системы физического контроля не предназначены для обнаружения.

Вместе эти четыре системы не требуют дополнительного контроля на упаковочной линии. Они делают проверку непрерывной — от первой упаковки до конечного ящика, не полагаясь на периодические выборочные проверки или финальные проверки, чтобы обнаружить то, что уже было упаковано неправильно.

Инженерный взгляд: доступность повышает долгосрочную производительность

Эффективная производительность упаковочной линии — это не просто ее номинальная скорость — это номинальная скорость, умноженная на процент времени, в течение которого линия фактически работает. Время простоя при техническом обслуживании, время переналадки и время очистки — все это вычитается из этой цифры. Оборудование, к которому трудно получить доступ, делает каждое из этих мероприятий более длительным, чем необходимо.

Замена пленки, очистка, смена продукции, ежедневный осмотр, профилактическое обслуживание — все это происходит на каждой линии, в каждую смену. Вопрос не в том, происходят ли они, а в том, сколько времени они займут. Уплотняющая губка, требующая частичной разборки для очистки, занимает в три раза больше времени, чем конструкция с быстроразъемным доступом. Эта разница, повторяющаяся в каждом цикле уборки в течение года, приводит к измеримому разрыву в фактическом объеме производства.

Ширина прохода для обслуживания – вот с чего все начинается. План большинства кондитерских предприятий 800–1000 мм между машинами — достаточно, чтобы оператор мог работать по обе стороны от оборудования, не перемещая соседнюю машину для получения доступа. Более узкие проходы выглядят эффектно на плане помещения и сокращают время работы при каждом техническом обслуживании.

Принципы SMED — Замена штампов за одну минуту — применяется непосредственно при замене упаковочного оборудования. Быстросменные инструменты, узлы направляющих и регулировка без инструментов позвольте операторам менять формовочные трубы, уплотнительные губки, направляющие и менять детали за считанные минуты, а не часы. Инженерное требование заключается в том, что детали, требующие замены во время переналадки, должны быть доступны без инструментов, сниматься, не нарушая соседних компонентов, и заменяться без повторной калибровки.

Для производителей кондитерских изделий, использующих сезонную продукцию, рекламную упаковку или несколько вариантов вкуса, частота переналадки достаточно высока, поэтому время, сэкономленное на перенастройке, быстро превращается в восстановленную производственную мощность — не в виде теоретического улучшения OEE, а в виде дополнительных смен, которые линия может фактически работать.

Выбор подходящей машины для упаковки конфет для различных продуктов

Разные кондитерские изделия требуют разных технологий упаковки.

Скорость — это характеристика, которую сравнивают в первую очередь при большинстве оценок оборудования. Это также то, что имеет меньше всего значения в изоляции. Более быстрая машина, работающая с продуктом, для которого она не была разработана, в среде, для которой она не была предназначена, на линии, с которой она не может синхронизироваться, производит больше брака в час, а не больше готовой продукции.

Оценка, которая приводит к созданию действительно работающей линии, охватывает характеристики продукции, производственную мощность, формат упаковки, санитарные требования, системы контроля и запас расширения. Каждая переменная влияет на отдельный режим отказа. Совместное их правильное решение — это то, что отличает линию, которая работает с номинальной мощностью, от линии, которая работает с частичной ее мощностью, пока команда инженеров выясняет, почему.

Линия, с самого начала спроектированная вокруг продукта, превосходит линию, собранную из индивидуально быстрых машин. Разница проявляется не в сравнении спецификаций, а в фактическом объеме производства за двенадцатимесячный производственный цикл.

Полная линия упаковки конфет

Полностью автоматизированная линия по упаковке конфет может включать в себя:

Система приготовления пищи
↓
Охлаждающий туннель
↓
Вибрационный питатель
↓
Мультиголовочный дозатор / Счетная машина
↓
ВФФС или Упаковщик с горизонтальным потоком
↓
Металлоискатель
↓
Чеквейер
↓
Инспекционная система
↓
Картонирующая машина
↓
Упаковщик ящиков
↓
Паллетизатор

Каждая машина способствует повышению эффективности производства, качества упаковки, безопасности пищевых продуктов и отслеживаемости продукции.

Поэтому лучшим упаковочным решением является не одна машина, а интегрированная упаковочная система, разработанная с учетом характеристик самих конфет.

Почему выбирают ZONESUN?

ZONESUNУпаковочное оборудование для конфет охватывает всю производственную цепочку — системы подачи, мультиголовочные дозаторы, счетные машины, упаковочные машины VFFS, упаковочные машины с горизонтальным потоком, картонирующие машины, чеквейеры, металлодетекторы и полностью автоматические линии. Мармеладные конфеты, леденцы, леденцы, мятные конфеты, шоколад, жевательные конфеты — ассортимент продукции, с которым работает оборудование, отражает технические различия между ними, а не единую конфигурацию, адаптированную для всех из них.

Процесс оценки начинается с продукта в соответствии с тем, что описано в этом руководстве. Тип конфет, сыпучесть, гигроскопичность, формат упаковки, производственные мощности, планы расширения — все это определяется до того, как будет выбрано оборудование. Линия, рекомендованная без этого сопоставления, — это строка, рекомендованная без понимания того, что на самом деле будет на ней выполняться.

Модернизация существующей линии или строительство новой — отправная точка одна и та же. Отправьте сведения о заявке: тип конфет, объем производства, формат упаковки, условия на предприятии, а также любые конкретные требования к проверке или отслеживанию. Конфигурация оборудования вытекает из этой специфики.

Исследуйте ZONESUNрешения для упаковки конфет на сайте www.zonesuntech.com.

Заключение

Инженерные проблемы, рассматриваемые в этом руководстве, не являются теоретическими. Гигроскопичные мармеладки, слипающиеся в бункере, термочувствительный шоколад, деформирующийся при механическом контакте, хрупкие твердые леденцы, раскалывающиеся через высокоскоростной питатель, леденцы неправильной формы, заклинивающие ориентирующую систему — это производственные проблемы, возникающие на линиях, где оборудование было выбрано до полного понимания продукта.

Переменные, которые определяют стабильную работу линии упаковки конфет — сыпучесть, контроль влажности, требования к охлаждению, гигиеническое зонирование, буферная емкость, зона контроля, синхронизация линии — каждая влияет на разные виды отказов. Линия, в которой все сделано правильно, не просто работает быстрее. Он работает дольше, с меньшим количеством брака, меньшим количеством незапланированных остановок и более низкой стоимостью упакованной единицы на протяжении всего срока службы.

Самая быстрая машина на рынке, установленная на линии, которая не была спроектирована для продукта, на котором она работает, уступает более медленной машине на существующей линии. Именно на этот вывод указывают технические данные в этом руководстве — и это отправная точка для любых инвестиций в упаковку конфет, которые стоит сделать.