掛面自動(dòng)包裝技術(shù)的研發(fā)現(xiàn)狀

劉 凡 張永林

（武漢工業(yè)學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，湖北 武漢 430023）

掛面自動(dòng)包裝技術(shù)的研發(fā)現(xiàn)狀

劉 凡 張永林

（武漢工業(yè)學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，湖北 武漢 430023）

綜述當(dāng)前中國(guó)掛面自動(dòng)包裝技術(shù)的研發(fā)現(xiàn)狀，對(duì)幾種產(chǎn)品化的掛面包裝機(jī)結(jié)構(gòu)、工作原理及其包裝作業(yè)的特點(diǎn)進(jìn)行分析，提出實(shí)現(xiàn)掛面包裝機(jī)械化的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。

掛面；自動(dòng)包裝；包裝機(jī)械；研發(fā)現(xiàn)狀

掛面是中國(guó)的主食之一，在人們的日常飲食結(jié)構(gòu)中占據(jù)比重較大。由于掛面生產(chǎn)附加值較低，其運(yùn)輸半徑受到限制，從而導(dǎo)致掛面生產(chǎn)難以形成像方便面那樣的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，所以掛面行業(yè)以中小型企業(yè)居多。隨著當(dāng)前勞動(dòng)力成本的不斷上升，為數(shù)眾多的中小掛面生產(chǎn)企業(yè)面臨生存危機(jī)，掛面的自動(dòng)化機(jī)械包裝已成為掛面生產(chǎn)企業(yè)突圍的主要路徑之一。而且，在中國(guó)掛面包裝機(jī)械本就擁有巨大的市場(chǎng)需求量，從技術(shù)層面考慮，掛面包裝機(jī)械化和自動(dòng)化也是提升掛面生產(chǎn)全流程整體技術(shù)水平的大勢(shì)所趨。

然而，掛面包裝機(jī)械技術(shù)的發(fā)展受傳統(tǒng)產(chǎn)成品形態(tài)的制約，通用的包裝技術(shù)方法和設(shè)備不適用于掛面包裝，或者尤其不適合當(dāng)前主流的掛面紙包裝。文章結(jié)合現(xiàn)有掛面包裝發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)幾種產(chǎn)品化的包裝機(jī)械進(jìn)行了分析，提出了實(shí)現(xiàn)掛面包裝機(jī)械化面臨的若干關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，以期為掛面包裝機(jī)械的創(chuàng)新設(shè)計(jì)研發(fā)提供思路。

1 掛面包裝的實(shí)現(xiàn)方式

當(dāng)前中國(guó)的掛面包裝主要有兩種方式：手工包裝和機(jī)械自動(dòng)化包裝。

1.1 掛面的手工包裝

92－93layer control weight which手工包裝過(guò)程：首先稱(chēng)取定量的掛面加以整理，然后把定長(zhǎng)的扎條插入掛面后（保證縱向居中）再纏繞包裹住掛面柱體，用膠粘扎條另一邊進(jìn)行封合，包裝成扎后，附加一個(gè)墩實(shí)動(dòng)作，最后進(jìn)行兜頭處理，整個(gè)過(guò)程都是人工操作。自上個(gè)世紀(jì)70年代起，掛面的人工紙包裝仍然占有很大的市場(chǎng)份額，而且一些大的掛面生產(chǎn)企業(yè)，仍然采用人工包裝。如克明面業(yè)，2009年掛面銷(xiāo)售量占全國(guó)總量的13.14%，達(dá)到15萬(wàn)t，2010年產(chǎn)量達(dá)到17萬(wàn)t，但其掛面紙包裝部分基本靠手工［1］。

近些年人工包裝成本大幅增加，有關(guān)部門(mén)統(tǒng)計(jì)，以500g掛面為例，每包裝一份掛面，人工費(fèi)需0.03～0.06元，而且熟練包裝工人的流失率都在50%以上，一些待遇較差的中小掛面生產(chǎn)企業(yè)的流失率更高達(dá)80%～90%［2］。企業(yè)要生存下去，人工包裝必然會(huì)被淘汰。

1.2 掛面的自動(dòng)化機(jī)械包裝

掛面的機(jī)械包裝是將人工包裝的各個(gè)動(dòng)作分解，采用相應(yīng)的機(jī)械動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)包裝作業(yè)，整個(gè)過(guò)程是連續(xù)高速的。為適應(yīng)機(jī)械動(dòng)作，人工包裝采用的定長(zhǎng)扎條改為定長(zhǎng)紙帶或者連續(xù)的卷帶，人工包裝采用的膠粘方式改為紙/復(fù)合卷膜作為包裝材料以熱熔搭接方式實(shí)現(xiàn)［3］。掛面扎捆機(jī)械包裝流程圖見(jiàn)圖1。

目前市場(chǎng)上的掛面包裝機(jī)總體有兩類(lèi)：紙包裝機(jī)和塑膜包裝機(jī)。由于掛面卷紙包裝是被大眾所熟知的包裝方式，近10年來(lái)很多包裝機(jī)械制造企業(yè)都試圖研發(fā)掛面紙包裝機(jī)，比較有代表性的幾種機(jī)型如下。

四川仕達(dá)面粉廠生產(chǎn)的掛面紙包裝機(jī)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2，其生產(chǎn)過(guò)程為掛面放在弧形凹槽內(nèi)，卷面帶上，工作臺(tái)上放有帶膠包裝紙，啟動(dòng)電機(jī)滑座向前移動(dòng)，卷面帶收緊，將掛面提升到工作臺(tái)上，隨后卷帶收緊速度和滑座移動(dòng)速度保持一致。滑座向前移動(dòng)，卷帶收緊，掛面在工作臺(tái)包裝紙上滾動(dòng)。滾動(dòng)1周以上，包裝紙裹在掛面上，包裝紙兩端粘合在一起，實(shí)現(xiàn)包裝。通過(guò)滑座推動(dòng)裹卷好掛面滾下工作臺(tái)，完成對(duì)掛面的包裝［4］。

圖1 掛面機(jī)械包裝流程圖Figure 1 Noodles mechanical packaging flow chart

圖2 掛面紙包裝機(jī)（D）型Figure 2 Noodles paper installed（D）type

該掛面機(jī)整體尺寸較小，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用單張定長(zhǎng)紙張進(jìn)行包裝，需要人工送紙，包裝效率6包/min。

目前市場(chǎng)上的掛面紙包裝機(jī)的整體技術(shù)不夠成熟，對(duì)于掛面包裝緊實(shí)度問(wèn)題，還不能解決［5］。

掛面的塑膜包裝機(jī)早在上世紀(jì)70年代就由日本引入中國(guó)，但由于設(shè)備昂貴，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，塑料薄膜價(jià)格高于紙張，以及市場(chǎng)對(duì)包裝形式的認(rèn)可度低等問(wèn)題，早期發(fā)展緩慢。隨著石油化工工業(yè)的發(fā)展，薄膜材料得到了很大的發(fā)展，比如BOPP薄膜主要用于干燥食品的包裝，價(jià)格也在不斷的下降。由于包裝材料成本的下降，人工包裝成本的上升，近些年，生產(chǎn)研發(fā)塑膜包裝機(jī)的機(jī)械制造企業(yè)，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新，也研發(fā)了一些新型的塑膜包裝機(jī)。

青島海科佳生產(chǎn)的掛面圓柱形塑料封全自動(dòng)包裝機(jī)見(jiàn)圖3。所配置的高精度復(fù)合制袋器以及附屬的收緊與輸送裝置，解決了掛面在高速運(yùn)行狀態(tài)下的快速變徑、收緊及包裝后輸送等技術(shù)難點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了用復(fù)合塑料薄膜對(duì)散狀掛面進(jìn)行從稱(chēng)量到封口的全自動(dòng)包裝，包裝產(chǎn)品呈側(cè)柱形，可部分替代目前中國(guó)主流的圓柱形卷紙人工包裝和全自動(dòng)矩形塑膜包裝。表觀上，其包裝產(chǎn)品的外形與傳統(tǒng)紙包裝掛面接近［5］。

圖3 掛面圓柱塑料封全自動(dòng)包裝機(jī)Figure 3 Noodles cylinder plastic seal fully automatic packaging machines

2 掛面包裝的供料及計(jì)量裝置

掛面包裝的供料及計(jì)量方式主要是：振動(dòng)式給料，稱(chēng)重式計(jì)量。

2.1 振動(dòng)式給料

如圖4所示，料槽由固定在底座上的板彈簧支承，電磁振動(dòng)器的鐵心和線圈固定在底座上，銜鐵固定在料槽底部。當(dāng)工頻交流電或經(jīng)半波整流的脈動(dòng)電流通入線圈后，在電流從零升到最大的1/4周期內(nèi)，電磁引力逐漸增大，料槽被吸引向左下方運(yùn)動(dòng)；而當(dāng)電流從最大逐漸降到零時(shí)，料槽在支承彈簧的作用下向右上方返回，由此不斷產(chǎn)生往返振動(dòng)。位于料槽上的物料在慣性力、重力和摩擦力的綜合作用下便產(chǎn)生自左向右的上升運(yùn)動(dòng)。在實(shí)際生產(chǎn)中，一般是通過(guò)調(diào)節(jié)電磁鐵的供給電壓來(lái)改變料斗的振幅，從而使料斗以較高的送料率平穩(wěn)送料。圖中，β稱(chēng)為振動(dòng)升角，ψ稱(chēng)為彈簧傾角［6］。

圖4 直槽式電磁振動(dòng)料斗器Figure 4 Straight groove electromagnetic vibration hopper device

2.2 稱(chēng)重式計(jì)量

自動(dòng)稱(chēng)重部分主要由漏斗、傳感器、伸縮板、刮板和氣缸等部分組成。傳送帶將掛面送入漏斗，當(dāng)達(dá)到指定重量時(shí).傳送帶停止傳送，同時(shí)伸縮板動(dòng)作，延時(shí)后漏斗門(mén)打開(kāi)落入下面的接料擋板，進(jìn)入下一步的包裝，如圖5所示。

2.3 雙料層控制稱(chēng)重式給料與計(jì)量

如圖6所示，掛面由儲(chǔ)料倉(cāng)同時(shí)供往主供料斗和微供料斗；主供料斗由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，離合器M1控制機(jī)械振動(dòng)并向量杯中供料；量杯與提升器組成容積供料裝置實(shí)現(xiàn)本機(jī)的主供料，主供料一般為最終值的80%～90%；量杯中的物料通過(guò)緩沖斗的過(guò)渡，在降低沖量后落入稱(chēng)量斗中；傳感器根據(jù)設(shè)定值與實(shí)際值的差值情況進(jìn)行判斷，控制離合器M是否向稱(chēng)量斗中供料。達(dá)到設(shè)定值時(shí)，微供料停止送料；達(dá)到設(shè)定值后，并與料盒輸送線實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)后，控制驅(qū)動(dòng)電機(jī) M3打開(kāi)稱(chēng)量斗，物料由輸送線帶走，在稱(chēng)量斗被倒空的同時(shí)，量杯中的物料經(jīng)緩沖斗再次落人稱(chēng)量斗，而此時(shí)提升器也向量杯中補(bǔ)充新的物料至充滿。于是開(kāi)始下一個(gè)計(jì)量周期［7］。

圖5 重力式供料Figure 5 Gravity material feeding

圖6 雙料層控制稱(chēng)重式給料與計(jì)量Figure 6 Double－layer control weight of feeding and measurement

3 掛面機(jī)械化包裝若干關(guān)鍵技術(shù)

掛面機(jī)械化包裝目前的技術(shù)難點(diǎn)主要有送紙裝置的研究，掛面裹卷技術(shù)的研究，掛面封尾裝置的研究等等。

3.1 送紙裝置

對(duì)于掛面紙包裝機(jī)，按其送紙裝置所用紙張的類(lèi)型分為卷紙和單張紙兩種，市場(chǎng)上現(xiàn)有的掛面紙包裝機(jī)多用單張紙包裝，如鄭州慧通自控設(shè)備有限公司生產(chǎn)的AutorongV型全自動(dòng)（紙）包裝機(jī)，其送紙裝置由升降紙?jiān)礄C(jī)構(gòu)﹑取紙機(jī)構(gòu)﹑遞紙機(jī)構(gòu)和出紙機(jī)構(gòu)組成。工作時(shí)，取紙機(jī)構(gòu)中的取紙輪和逆向輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，向前送紙不會(huì)出現(xiàn)雙張﹑連張的現(xiàn)象，且送紙整齊；取紙機(jī)構(gòu)是另外的電機(jī)帶動(dòng)，取紙和送紙是分開(kāi)進(jìn)行［8］。采用卷紙類(lèi)型的送紙裝置，其相關(guān)方面的研究也是比較多的，早期如齊真等［9］和最近幾年的郭超等［10］。

對(duì)于掛面塑膜包裝機(jī)，送膜裝置基本上采用卷膜，相應(yīng)的送膜技術(shù)已經(jīng)很成熟。

3.2 裹卷裝置

掛面裹卷裝置在掛面紙包裝機(jī)上運(yùn)用的比較多，而塑膜包裝機(jī)的包裝形式主要是用紙帶捆扎后再裝塑料袋包裝或者采用全自動(dòng)矩形塑膜包裝。掛面的裹卷技術(shù)就是運(yùn)用相應(yīng)的機(jī)械在一系列連續(xù)的機(jī)械動(dòng)作之后，實(shí)現(xiàn)或者模仿人手的包面過(guò)程。市場(chǎng)已有的紙包裝機(jī)，大多數(shù)采用包裝帶和凹形滑槽的結(jié)構(gòu)，通過(guò)調(diào)節(jié)紙張和包裝帶之間的相對(duì)速度，實(shí)現(xiàn)掛面的裹卷，其中的難點(diǎn)是掛面的緊實(shí)度問(wèn)題。在裹卷技術(shù)方面，研究比較多，如尚延?xùn)|［11］，孫林［12］等。

3.3 封尾裝置

人工包裝掛面處理兜頭時(shí)，基本上120°角折疊1次，分3次折疊，即可完成掛面的封尾。如果用機(jī)械來(lái)實(shí)現(xiàn)，至少要6個(gè)動(dòng)作，市場(chǎng)上已有的掛面紙包裝機(jī)，多是人工處理兜頭或者是不處理，也有一些人員和單位對(duì)相關(guān)技術(shù)做了些研究，如湖南的克明面業(yè)塑膜包裝機(jī)的封尾處理，基本采用連續(xù)式熱封合或者熱收縮膜的形式，目前青島海科佳電子設(shè)備制造有限公司在這方面做了很多研究。

4 結(jié)束語(yǔ)

面包裝自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展時(shí)間不是很長(zhǎng)，但市面上的掛面包裝機(jī)的種類(lèi)還是很多的，總體上分為紙包裝機(jī)和塑膜包裝機(jī)，還有一些是通用型包裝機(jī)，如上海欽定機(jī)械設(shè)備有限公司生產(chǎn)的掛面包裝機(jī)，其實(shí)是更適合米通包裝的。由于現(xiàn)有的掛面包裝機(jī)仍有不完善的地方，導(dǎo)致手工包裝有一定的市場(chǎng)份額，但是機(jī)械自動(dòng)化包裝代替手工包裝是必然的趨勢(shì)，掛面包裝機(jī)的發(fā)展空間是很大的。

1 李志林，唐璐.我們開(kāi)創(chuàng)大場(chǎng)面［N］.湖南日?qǐng)?bào)，2010－01－25（10）.

2 掛面包裝當(dāng)前現(xiàn)狀與掛面包裝機(jī)發(fā)展?jié)摿Ψ治觯跡B/OL］.［2010－10－06］.http：//www.Baozhuang5.com/news/201010/06/423.html.

3 田春生，高榮華，趙揚(yáng)勝.掛面捆扎包裝的實(shí)現(xiàn)［J］.食品與機(jī)械，2004（5）：19～20，25.

4 謝仕貴.掛面包裝機(jī)：中國(guó)，200720082301.9［P］.2008－12－17.

5 張嶷.后段包裝自動(dòng)化突破掛面行業(yè)瓶頸青島海科佳自主研發(fā)的掛面全自動(dòng)包裝機(jī)通過(guò)專(zhuān)家鑒定［J］.食品與機(jī)械，2010，26（4）：1～2.

6 韓良，徐衛(wèi)良.DCS－50振動(dòng)料斗的研究狀況與前景展望［J］.電子工業(yè)專(zhuān)用設(shè)備，1999（1）：6～13.

7 陳士祥，吳高程，趙楊勝.新型掛面供料及稱(chēng)量裝置研制［J］.包裝與食品機(jī)械，2000（4）：3～6.

8 鄭州慧通自動(dòng)控制設(shè)備有限公司.一種掛面機(jī)包裝紙輸送裝置：中國(guó)，200920090919.9［P］.2010－03－10.

9 齊真，鄧雪蓮.送紙機(jī)構(gòu)的研究［J］.現(xiàn)代機(jī)械，2002（2）：92～93.

10 郭超，付君.全自動(dòng)掛面包裝機(jī)送紙機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)［J］.機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2010（1）：21～23.

11 尚延?xùn)|.掛面包裝機(jī)：中國(guó)，03218046.2［P］.2004－06－09.

12 孫林.掛面包裝機(jī)包裝裝置：中國(guó)，200320113223.6［P］.2001－11－17.

Current development of the noodles automatic packaging techniques

LIU FanZHANG Yong－lin

（School of Mechanical Engineering，Wuhan Polytechnic University，Wuhan，Hubei430023，China）

The current development status in the automatic noodle packaging technologies was fully described in the paper.Several typical noodle packaging machines were taken as examples to analyze their construct，operation principle and processing characteristic.Finally，some key technologies in noodle packaging machinery were put forward.

noodles；automatic packaging；packaging machinery；development status

10.3969 /j.issn.1003－5788.2011.06.071

劉凡（1986－），男，武漢工業(yè)學(xué)院在讀碩士研究生。E－mail：lvan3725＠163.com

2011－08－10