3.4 Фасовочно-упаковочное оборудование для упаковывания продуктов
3.4.1. Классификация упаковочного оборудования
Упаковочное оборудование для пищевых продуктов классифицируют по виду упаковочного материала и по виду упаковываемого продукта.
По виду упаковочного материала различают девять групп оборудования, использующее следующие виды материалов: термоусадочные оболочки; термоусадочные пленки, поливинилхлорид-ные и перфорированные на основе полипропилена; полимерные пленки; вискозоармированные оболочки с внутренним и наружным полиамидным слоем; натуральные упаковочные материалы; пищевые самоклеящиеся стреч-пленки из поливинилхлорида; вакуумные пакеты; двуосноориентированный полипропилен; подложки из вспененного полистирола; гофрокартон.
Для предприятий торговли и общественного питания целесообразно рассмотреть второй тип классификации.
По виду упаковываемых продуктов упаковочное оборудование можно разделить на четыре группы:
оборудование для фасования и упаковывания штучных (крупно- и мелкоштучных) продуктов;
оборудование для сыпучих продуктов;
машины для упаковывания вязких и пастообразных пищевых продуктов;
автоматы и полуавтоматы для фасования и упаковывания жидких (тихих и газированных) продуктов.
Следует отметить, что упаковочное оборудование четвертой группы в предприятиях торговли и общественного питания используется крайне редко. Этот вид упаковочного оборудования применяют на предприятиях пищевой промышленности при поточном производстве.
Упаковывание продуктов включает несколько операций: подготовку потребительской тары из упаковочного материала, наполнение фасованным продуктом и ее запечатывание.
3.4.2. Виды упаковочного оборудования
Оборудование для фасования и упаковывания штучных продуктов. К штучным пищевым продуктам относятся мясные полуфабрикаты (порционные куски мяса, продукты мясопереработки, пельмени, котлеты и др.), продукты из рыбы и морепродуктов, хлеб
и др.
Для упаковывания этих продуктов в различные виды пленок используют «горячие столы», термоупаковочные машины и оборудование для вакуумного упаковывания отечественного и иностранного производства.
«Горячий стол». Упаковочные аппараты типа «горячий стол» моделей SW-450 (рис. 3.14) и SW-500 предназначены для упаковывания в стретч-пленку продуктов питания в торговле и на производстве. С помощью «горячих столов» серии SW можно легко упаковывать кусковое мясо, мясные полуфабрикаты, птицу, колбасные изделия, рыбу, сыры, овощи, фрукты, ягоды, грибы, орехи, кондитерские и хлебобулочные изделия. Упаковывание продуктов питания может производиться как на лотках из полистирола, так и без них. Аппараты SW-450 и SW-500 изготовлены из нержавеющей стали и оборудованы: термоножом с тефлоновым покрытием для обрезки пленки, нагреваемым столом с тефлоновым покрытием, регулятором с плавной регулировкой температуры.
Рис. 3.14. Общий вид «горячего стола» SW-450 производства Южной Кореи
Процесс упаковывания несложен. Изделие вручную плотно обтягивают пленкой, после чего все образовавшиеся складки «сгоняются» вниз, и товар кладется на пластину горячего стола. Таким образом, снизу швов практически не видно, а натянувшаяся пленка обеспечивает гладкую поверхность. Производительность такой линии небольшая: до 10 изделий в 1 мин. «Горячие столы» производят в Великобритании, Китае, Корее и России.
Ручные запайщики лотков TS-1 и ST- 01 предназначены для герметичной запайки пленкой лотков и стаканов. Аппараты серии TS изготавливают из нержавеющей стали и пищевого алюминия, они имеют малые габариты и экономичны в работе. Ручные запайщики лотков могут комплектоваться матрицами для одновременного запечатывания нескольких лотков или стаканов произвольных типоразмеров.
Автомат SW-300 (рис. 3.16) предназначен для упаковывания продуктов питания на лотках в стретч-пленку, что позволяет, сохранив товарный вид, обеспечить большую защиту как при хранении и реализации, так и при транспортировании. Автомат идеально подходит для птицефабрик, мясо- и рыбоперерабатывающих предприятий, пекарен, хлебных, кондитерских и молочных заводов, фасовочных производств, а также для супер- и мега-маркетов. Его использование позволяет повысить производительность труда, улучшить дизайн упаковки и тем самым поднять конкурентоспособность выпускаемого товара.
Рис. 3.16. Автомат SW-300: а — общий вид; б — образцы упакованных продуктов
Небольшие габаритные размеры, широкие возможности настройки и легкость перехода на другой вид упаковываемой продукции, универсальность, простота обслуживания, точность упаковывания и обрезания пленки, легкость перехода к другому размеру упаковки и толщине пленки, возможность работы с широким диапазоном пленок, высокая производительность упаковывания, большая надежность в работе и привлекательный внешний вид делают автомат идеальным оборудованием как в составе производственных линий, так и в качестве отдельного упаковочного аппарата.
Из отечественных производителей термоупаковочных машин можно выделить Московский завод термоупаковочного оборудования «Термопак», выпускающий модели ТГЩ-200М, -200Н, -370, -550, -550П и др.
ТПЦ-200М позволяет производить упаковывание различных видов продукции: овощей, фруктов, кондитерских и хлебобулочных изделий. Агрегат незаменим для индивидуального производства, так как имеет небольшие габаритные размеры и потребляемую мощность, а также относительно небольшую цену при высоком качестве упаковки.
ТПЦ- 370 позволяет производить упаковывание в поливинил-хлоридную, полипропиленовую и полиэтиленовую пленки. Основным его достоинством является универсальность, так как применяемая в аппарате плавная регулировка температур дает возможность не только упаковывать набор изделий, но и использовать пленку разного типа и толщины. Широко используется в магазинах и супермаркетах.
Оборудование для вакуумного упаковывания. Вышеперечисленные виды упаковывания дают небольшое преимущество по срокам хранения в отличие от вакуумного упаковывания, которое благодаря отсутствию кислорода в пакете позволяет продлить этот срок в несколько раз.
Срок хранения в вакуумной упаковке зависит от температуры хранения и от вида продукта. Так, свежая рыба в вакуумной упаковке при температуре 0° ...+3 °С может храниться 78 сут, говядина — 30...40 сут, свинина 20...25 сут, салями до 3 мес, созревшие сыры до 130 сут. При использовании во время вакуумирования инертного газа срок хранения может увеличиться до 1 года.
Возможности для применения вакуумной технологии в магазине огромны. Например, небольшая линия в составе слайсера, вакуумной упаковочной машины, весов и принтеров с клеящейся этикеткой, на которую наносится название торговой фирмы, наименование продукта, стоимость за 1 кг, масса 1 порции и штрихкод, позволяет в присутствии покупателя нарезать и герметично упаковывать мясные и рыбные продукты, сыры.
Машины для вакуумной упаковки можно подразделить на бескамерные и камерные.
Достоинство бескамерных машин в том, что длина пакета практически не ограничена. С помощью сопла, на которое надевается пакет, создается вакуум, но при этом пакет надо поддерживать руками, машиной тоже требуется управлять вручную.
Машины камерного типа ограничивают размеры пакета по высоте и по длине. И если для того, чтобы избежать или уменьшить ограничение по высоте, можно регулировать высоту камеры, вытащив подложенные панели, то ограничения по длине избежать нельзя. Для увеличения глубины камеры крышки некоторых машин имеют выпуклую форму.
Принцип действия машин обоих типов примерно одинаков: после того, как из пакета выкачан воздух, пакет запаивается с помощью сварочной ленты. В машинах камерного типа вакуум создается непосредственно в камере, а в машинах бескамерного типа только в пакете.
Некоторые машины позволяют записывать до 10 программ процесса упаковывания со всеми параметрами, что дает возможность не программировать машину перед каждым использованием. Программой регулируется продолжительность вакуумирования, глубина вакуума, степень заполнения инертным газом и т.д. В камерных машинах есть некоторые дополнительные функции: упаковывание с заполнением пакета инертным газом (например, азотом), что идеально подходит для упаковывания продуктов с хрупкой, эластичной структурой; «мягкий обжим» тех же хрупких продуктов и предметов с выступающими острыми углами.
Также разные модели упаковочных машины различаются мощностью вакуумного насоса. Вакуумные машины камерного типа мощнее бескамерных. Мощность машины зависит от типа двигателя: в бескамерных машинах двигатель гидравлического принципа, в камерных — электромеханический. В камерных машинах глубина создания вакуума составляет около 96 %, тогда как в бескамерных 91 — 92 %. Чем глубже вакуум, тем дольше срок хранения. Упаковки на машинах разных типов используются одинаковые, поэтому на конечной стоимости продукта сказывается стоимость оборудования, а не стоимость расходных материалов.
Если принципы действия машины камерного и бескамерного типа схожи, то их производительность существенно отличается. Количество пакетов зависит от их размера, длины планки для сварки шва, размера камеры и от мощности насоса. За 1 мин на машинах бескамерного типа можно упаковать 2 изделия, скорость и глубина вакуумного упаковывания здесь не регулируется, в то время как в камерных машинах эти функции можно запрограммировать. В небольших камерных машинах можно упаковать 2...4 пакетов в 1 мин. От глубины вакуума может зависеть и скорость упаковывания: 20...40 с на один пакет. Например, если длина планки 280 мм, а ширина пакета 140 мм, то одновременно можно запечатывать 2 пакета. Если же машина имеет 2 планки длиной 840 мм каждая, то можно запечатывать 12 пакетов. Следовательно, в одной камере самой большой двухкамерной машины в минуту можно упаковать 12...36 пакетов.
Для вакуумного упаковывания применяют специальные, двух- и трехслойные пакеты, с толщиной пластика 80 микрон (8 ■ 10~6 м), температурные характеристики которого внутри и снаружи отличаются. Такие пакеты иногда называют барьерными. Они не должны пропускать воздух и поэтому изготавливаются из полиамида или лавсана. Благодаря особому строению пакета в камерных машинах их можно складывать один на другой, и они не будут склеиваться между собой. Следовательно, максимальная производительность камерных машин по сравнению с бескамерными выше в 12—18 раз.
Двухкамерные машины целесообразно применять только в производстве, для магазинов и предприятий массового питания оптимальны бескамерные машины или небольшие настольные машины камерного типа. По стоимости бескамерные машины дешевле камерных приблизительно в 3,5—4 раза.
Таким образом, различия в области единовременных затрат велики, но эти затраты оправдывают себя: значительно повышается скорость упаковывания и производительность труда, меньше используется ручной труд. На рис. 3.17 общий вид вакуумных упаковочных машин фирмы Teraoka Seiko Co. (Япония), получивших в последнее время широкое распространение.
Рис. 3.17. Вакуумные упаковочные машины: а — Oceania Jolly; б — Olympus Vac
Оборудование для упаковывания сыпучих продуктов. Для упаковывания сыпучих продуктов используют два типа машин: вертикальные и горизонтальные. Рассмотрим каждый тип подробнее.
Вертикальные упаковочные машины применяют для упаковывания сыпучих товаров: крупы, сахара, макарон, чипсов и др. Сверху ставится объемный, весовой или шнековый дозатор (его выбор зависит от вида продукта). Из рулона пленки формируется рукав, из него пакет, в который сверху насыпаются продукты. На рис. 3.18 приведена схема вертикального упаковочного автомата «Питпак-М» фирмы «Таурас-Феникс».
Рис. 3.18. Схема вертикального упаковочного автомата «Питпак-М»
Универсальный высокопроизводительный вертикальный фасовочно-упаковочный автомат «Питпак-М» предназначен для точного дозирования и упаковывания широкого ассортимента мелкого, сыпучего, гранулированного, кристаллического и штучного товара в трехшовные пакеты. Формирование пакета осуществляется из термосвариваемых материалов.
Автомат работает по фотометке и обеспечивает центрирование рисунка на пакете. Нанесение даты производится термопринтером. Машина может работать с несколькими видами дозаторов, тип которых зависит от фасуемого продукта. Упаковываемая продукция: чай, кофе, кисель, сухофрукты, орехи, кондитерские изделия, сахарный песок, крупа, макаронные изделия, сушки, пельмени, а также другие продукты с подобными характеристиками.
В состав автомата входят следующие узлы (стандартная комплектация): формирователь пакета тубусом, устройство протяжки, продольный и поперечный сварочные узлы, система управления (адаптирована для работы с любым типом дозатора), устройство термоконтактной маркировки, устройство считывания метки (фотоэлемент), система автоматического совмещения оси расходного материала и оси узла формирования пакета. По желанию заказчика автомат может оснащаться дополнительными узлами, например системой наполнения пакета инертным газом и др.
Машина MAN ПО (производитель «Русская трапеза») (рис. 3.19) предназначена для автоматического упаковывания овощей и фруктов в полимерную сетку, работает в составе автоматизированных линий или отдельно в цехах централизованного фасования оптовых предприятий. Машина наполняет и запаковывает сетку с помощью зажима (клипсы). Одновременно к упаковке крепится этикетка с информацией о продукте, производителе и штрихкод. Принтер входит в базовую комплектацию. При относительно небольших габаритных размерах (700 х 800 х 1 500 мм) машина MAN110 имеет высокую производительность — 50 упаковок/мин при массе упаковки 0,5 кг.
Рис. 3.19. Машина MAN110
Автоматическая упаковочная линия NEWTEC 1100/VAC931 (рис. 3.20) предназначена для упаковывания в сетку-рукав картофеля, лука и цитрусовых массой 1... 4 кг. В состав линии входят трехдорожечный весовой дозатор NEWTEC 1100 и автоматический клипсатор С-РАСК 931 для запечатывания и отрезания заполненных сеток от рукава. Производительность линии 20... 24 упаковок/мин. Линия оснащена термопринтером для печати этикеток типа wine-glass.
Рис. 3.20. Автоматическая линия NEWTEC 1100/VAC931
В горизонтальных упаковочных машинах подача товаров идет по горизонтали. Производительность горизонтальных упаковочных машин гораздо выше вертикальных (до 40 упаковок/мин), но и стоимость их в несколько раз превышает стоимость вертикальных упаковочных машин. Стоимость такого оборудования зависит от размеров упаковки, материалов и пропорциональна его производительности и достигает нескольких десятков тысяч долларов США. Из-за высокой производительности и высокой цены эти машины чаще используются на производстве, а не в торговле.
На рис. 3.21 показан общий вид горизонтальной упаковочной машины РТ-УМ-ГШи РТ-УМ-ГШ-0Ц-02) производства компании «Русская трапеза».
Рис. 3.21. Горизонтальная упаковочная машина РТ-УМ-ГШ (РТ-УМ-ГШ-01(-02))
Машина предназначена для упаковывания широкого спектра штучных пищевых продуктов — от конфет до крупных хлебобулочных изделий, а также штучных изделий бытового, хозяйственного и другого назначения в трехшовные пакеты типа flowpack и пакеты с боковыми складками типа «двойное плоское дно». В состав упаковочной машины входят: транспортер подающий, транспортер отводящий, устройство формирования ширины пакета, механизм плавной регулировки длины пакета, система обеспечения работы по фотометке, рулонодержатель с центрированием рулона и компенсационным тормозом, механизм протяжки пленки и сварки продольного шва пакета, механизм сварки поперечного шва пакета с отрезным ножом, термодататор, система блокировок для обеспечения безопасной работы персонала.
По желанию заказчика машина может иметь следующее дополнительное оснащение:
- термопринтер ленточный для нанесения информации на пакет;
- автомат для наклеивания этикеток;
- двухпозиционные сварочные губки (для РТ-УМ-ГШ);
- устройство для формирования поперечного плоского шва пакета типа «плоское дно»;
- охлаждающие тарелки (для замороженных или охлажденных продуктов и для продуктов в глазури);
- поперечные сварочные губки с «европросечкой»;
- паллеты подающего транспортера;
- систему контроля непрерывности подачи продукта (датчик наличия продукта, счетчик упаковок, звуковая сигнализация отсутствия продукта и срабатывания счетчика);
- систему впрыска реагентов в упаковку (консерванты, ароматизаторы и т.п.);
- систему газонаполнения пакета.
Основные достоинства машины, технические характеристики которой приведены далее: простота в обслуживании, возможность быстрой переналадки под другой продукт, автоматическое поддержание и контроль температуры сварки с цифровой индикацией, плавная регулировка скорости работы машины, оснащение качественными электроникой и приводами ведущих зарубежных фирм.
Машины для упаковывания вязких и пастообразных пищевых продуктов. Все машины для упаковывания вязких и пастообразующих пищевых продуктов можно подразделить на машины периодического действия горизонтального типа и автоматы непрерывного действия горизонтального типа. Далее рассмотрим каждый из типов более подробно.
Машины периодического действия горизонтального типа.
На рис. 3.22, а приведена технологическая схема упаковочной части машины для упаковывания вязких и пастообразных пищевых продуктов периодического действия горизонтального типа. Упаковочный материал с рулона 1 через натяжные ролики 2 подходит к складывающему элементу 3 (в классическом исполнении — это треугольник, но сейчас встречаются элементы и иной формы, например в виде буквы «Т»). С помощью него и складывающих роликов 4 материал складывается вдвое и протягивается на длину пакета периодически вращающимися роликами протяжки 5. Губки поперечной сварки 6, сходясь в момент остановки роликов 5, образуют поперечные швы. Далее устройство раскрытия 7 (чаще вакуумные присоски, иногда другие конструкции) разводит упаковочный материал в зоне между швами. Образовавшийся раскрытый карман помещается под трубу продуктовода. Запечатывающие губки 8, соединяясь, запечатывают пакеты 10, а ножи 9 разрезают их.
Схема с разрезанием заполненных и запечатанных пакетов приемлема только для фасования малых доз продукта. Для больших доз применяется другая конструкция машины, в которой пакет разрезается до заполнения в него продуктов.
Рис. 3.22. Технологическая схема упаковочной части машины для упаковывания вязких и пастообразных пищевых продуктов периодического действия горизонтального типа, образующей:
а — плоский пакет с тремя ш в а м и: 1 — рулон; 2 — ролики натяжные; 3 — элемент складывающий; 4 — ролики складывающие; 5 — ролики протяжки; б — губки поперечной сварки; 7 — устройство раскрытия; 8 — губки запечатывающие; 9 — ножи; 10— готовый пакет; б — пакет doy-pack: 1 — рулон; 2 — ролики натяжные; 3 — устройство нанесения термоплавкого клея; 4 — элемент складывающий верхний; 5 — элемент складывающий нижний; 6 — ролики прижимные; 7 — ролики протяжки; 8 — губки поперечной сварки; 9 — ножи; 10 — захваты; 11 — устройство раскрытия; 12 — губки запечатывающие;
13 — готовый пакет
На описываемых машинах можно получать не только обычный плоский, но и пакет со складкой doy-pack. Упаковочная машина (рис. 3.22, б) работает следующим образом: упаковочный материал с рулона 1 через натяжные ролики 2, периодически двигаясь, подводится к устройству нанесения термоплавкого клея 3, где на материал в местах нижних углов будущих поперечных швов пакетов наносится небольшое количество клея. Клей наносится не всегда, в некоторых машинах такое устройство отсутствует. Затем материал подходит к двум складывающим элементам — верхнему 4 и нижнему 5 — и складывающим (прижимным) роликам 6, где складывается вдоль. Благодаря наличию двух складывающих элементов материал складывается не просто вдвое, а так, что продольная складка имеет W-образную форму. Сложенный материал протягивается на длину пакета роликами протяжки 7, а губки поперечной сварки # образуют швы пакетов. Ножи 9 делают разрез посредине шва, отделяя пакеты. Отрезанный пакет зажимается захватами 10, транспортирующими его далее. Устройство раскрытия 11 раздвигает стенки сложенного пакета, раскрывая его. Благодаря взаимодействию устройства раскрытия, раздвигающего стенки пакета, и захватов пакет раскрывается лучше, чем при использовании схемы, изображенной на рис. 3.22, а. Раскрытый пакет поступает под трубу дозатора для заполнения. Далее запечатывающие губки 12 образуют верхний шов пакета, после чего захваты 10 освобождают готовый наполненный пакет 13.