• Бумажный пакет
  • Сводная информация по фасованию в готовый бумажный пакет. История создания оборудования. Основные элементы, принцип работы.

СОВРЕМЕННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ФАСОВАНИЯ СУПУЧИХ ПРОДУКТОВ В БУМАЖНЫЕ ПАКЕТЫ

Под напором полимеров упаковки и тара из других материалов сдают свои позиции. Но у более старых упаковок есть свои преимущества.

Например, свойство, которое изначально отсутствует у полимеров, и которое насильно пытаются им сейчас привить. Выброшенная безалаберной рукой бумажная или картонная упаковка тут же начинает гнить, распадаясь на свои природные составляющие. А о времени естественного распада полимеров, похоже, не знает никто.

Есть и множество продуктов, упаковывание которых в бумагу или картон предпочтительнее. Это, например, продукты, которым в процессе хранения лучше «дышать»: хлебопекарная мука и смеси на ее основе, крупы, а также продукты, нахождение которых в бумажной или картонной таре остается традицией, например, сахар.

Апологеты полимерной упаковки этих товаров среди прочих аргументов указывают на большую прочность пакетов полимерных материалов. Но наполненный хорошо уплотненным продуктом бумажный пакет не так уж легко и порвать. Скорее, его можно проткнуть. Но также можно проткнуть и пакет из полимеров. А тут еще выявляется одно свойство некоторых полимерных упаковочных материалов, в частности ориентированных пленок, из которых сейчас изготавливается большинство упаковочных пакетов. Обладая высокой прочностью на разрыв, большинство из них обладает минимальной прочностью на раздир, и проколотый, надорванный каким-то образом пакет начинает расползаться от малейшего приложения к нему силы. Порванный пакет к расползанию не склонен.

Бумажные пакеты с мукой обвиняют еще в том, что, покупая продукты, мы рискуем обмазаться мучной пылью. Ну, такое может происходить из-за того, что мука фасовалась на не самом качественном оборудовании, где отсутствует аспирация. А скорее, мучная пыль осела на пакетах с мукой не при создании потребительских упаковок, а при дальнейшем оперировании с ними. И тут виновато фасующее и упаковывающее муку предприятие, не позаботившееся об аспирации на участках группового и транспортного упаковывания и отрузки продукции потребителям.

БУМАЖНЫЕ ПАКЕТЫ, ИХ ИСТОРИЯ И КОНСТРУКЦИЯ

В Европе упаковывать товары в бумагу начали в XVI веке. Первоначально в бумагу упаковывались только самые дорогие товары. Широкое применение бумаги для упаковочных целей началось в самом конце XVIII века, когда во Франции была изобретена первая бумагоделательная машина, а в Германии – литография – способ нанесения печати на бумагу. Первые пакеты из бумаги появились в начале века XIX. Сразу же выяснилось одно из главных преимуществ данной тары. Если, например, производство жестяных банок для консервирования, появившихся практически одновременно с бумажными пакетами, стремились расположить как можно ближе к консервным заводам, т. к. возить их издалека было не выгодно, то бумажные пакеты в сложенном виде занимали немного места, и доставить их откуда-то ни было не так уж сложно. В 1870 году были изобретены пакеты с плоским дном, те пакеты, которыми мы, по сути, пользуемся до сих пор. Чуть позже появилось оборудование, облегчающее их изготовление. А в 1879 году изобрели офсет – дешевый способ нанесения печати на бумагу, что сделало упаковки из бумаги более красивыми и способствовало расширению их популярности.

Пакеты с плоским дном меняли свою конструкцию. Наибольшее распространение и наиболее долгую жизнь получили два типа пакетов: пакет с шестиугольным дном и пакет с прямоугольным дном. Но по прошествии времени первый тип пакетов постепенно исчез, и практическое применение в настоящее время осталось только у пакетов с прямоугольным дном.

ДВА ВАРИАНТА ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ФАСОВАНИЯ СЫПУЧИХ ПРОДУКТОВ В БУМАЖНЫЕ ПАКЕТЫ

В самом начале ХХ века в Соединенных Штатах появилось первое автоматическое оборудование, упаковывающее продукты в бумагу и фасующее сыпучие продукты в бумажные пакеты.

Первые машины для фасования сыпучих продуктов в бумажные пакеты использовали готовые пакеты, получаемые потребителями упаковочной техники со стороны. В 60-е годы ХХ века появилась новая тенденция в фасовании пищевой продукции: стали появляться автоматы, которые формировали пакеты из рулона упаковочной бумаги, наполняли и закрывали их. Наибольшего развития такая техника получила в 1980-х годах, когда появились автоматы, формирующие пакеты не только из одного, но и из двух слоев бумаги, а также автоматы, наносящие на формируемые пакеты рисунок в одну, две или три краски. Очень крупным фасующим предприятиям было вполне приемлемо не «заморачиваться» с приобретением готовых пакетов, а изготавливать их непосредственно на фасовочном оборудовании. Однако для мелких предприятий такое сложное и дорогостоящее оборудование не всегда удовлетворяло. Нужно было иметь на предприятии и специалистов, знающих хотя бы основы полиграфии, нужно было обладать достаточной площадью, для установки оборудования, занимающего много места. Ведь оборудование, формирующее и наполняющее бумажные пакеты, имеет, по крайней мере, две больших операционных части: на одной изготавливаются пакеты, на другом – они наполняются. Да еще могут быть два крупных узла: нанесения печати и другое устройство, передающее пакеты на наполнение.

Одно время считалось, что будущее за автоматами, образующими и наполняющими пакеты. Однако тенденция стремления выделить свою продукцию на полках магазинов за счет оформления тары, все более набиравшая силу, по сути, остановила дальнейшее развитие оборудования образующее и наполняющее пакеты и подтолкнула работы производителей техники по созданию более усовершенствованных автоматов, оперирующих с готовыми пакетами. Ведь за возможностями и опытом полиграфистов производителям и потребителям упаковочной техники все равно не угнаться.

ТИПЫ ОБОРУДОВАНИЯ

Все автоматы для фасования сыпучих продуктов в бумажные пакеты относятся (и по структурному построению и по направлению движения тары в момент ее наполнения) к оборудованию горизонтального типа. По движению тары в горизонтальной плоскости все оборудование делится на оборудование линейного типа, роторного (карусельного) типа и сочетающего оба варианта: линейно-роторного. По виду совершаемого движения пакетов  подавляющее большинство автоматов относятся к оборудованию периодического (дискретного) действия, но встречается и оборудование непрерывного действия.

Различаются и рабочие органы, где производится раскрытие пакета, его наполнение и укупоривание. Это может быть конструкция, называемая на сленге упаковщиков «гребенкой», совершающая возвратно-поступательное движение, и пошагово переносящая пакеты с операции на операцию. Это может быть замкнутый конвейер, на котором размещаются гнезда (карманы), куда помещаются пакеты и в которых они перемещаются во время всех операций. Может быть ротор (карусель) с теми же карманами, совершающий вращательное движение в горизонтальной плоскости, и переносящий пакет на все операции.

Применение «гребенки» предпочтительно в тех случаях, когда требуется частая переналадка на разные величины дозы фасования, а, следовательно, на использование различных по величине пакетов. В этом случае переналадка требует замены «гребенки», а не переустановки множества гнезд на рабочем органе.

ОСНОВНЫЕ ОПЕРАЦИИ ФАСОВАНИЯ

Собственно говоря, таких основных операций три, если, конечно, не считать изготовление пакетов: наполнение пакетов отмеренной дозой продукта, уплотнение продукта в пакетах и укупоривание пакетов.  

НАПОЛНЕНИЕ ПАКЕТОВ

Тут, по сути, две операции: отмеривание дозы продукта и помещение ее в пакет.

Дозаторы, применяемые на автоматах для фасования сыпучих продуктов в бумажные пакеты, могут быть различными по виду и типу. Установка того или иного дозатора зависит от физико-механических свойств продукта, который надо фасовать. Дозирование продукта осуществляется с помощью весовых и объемных дозаторов различных типов. Весовые дозаторы специальной конструкции очень редко применяются для отмеривания и выдачи дозы муки или подобных ей продуктов. Но наиболее часто для дозирования хлебопекарной муки, смесей на основе муки, других трудно сыпучих продуктов применяется объемный шнековый дозатор. Для хорошо сыпучих продуктов чаще всего применяется объемный стаканчиковый дозатор. Применяются и весовые дозаторы, из них последнее время чаще всего комбинационные.

Вопрос конструкции и особенностей исполнения применяемых дозаторов заслуживает особого внимания и должен быть вынесен в отдельный материал.

На современных фасовочных автоматах, даже при упаковывании «сложных» в этом отношении продуктов применяется дозирование и помещение дозы продукта в пакет за один прием. Удается обеспечить это благодаря применению современных средств контроля массы дозы продукта и современных электродвигателей, применяемых в приводе дозаторов, прежде всего, серводвигателей, позволяющих точно позиционировать положение дозирующего элемента, например, дозирующего шнека у шнековых дозаторов или объем мерных стаканов у стаканчикового дозатора.

Схема дозирования, характерная для оборудования 80-х годов прошлого века: когда дозирование производилось в два или даже три приема, включая тонкое дозирование, с применением современных средств электомеханики и промышленной электроники изжила себя.

УПЛОТНЕНИЕ ПРОДУКТА

Продукт, поступивший в пакет должен плотно расположиться в пакете, заняв все отведенное ему место, иначе и наполненный пакет будет плохо выглядеть, да и с укупориванием его возникнут проблемы. Уплотнение производится механическим колебательным воздействием на дно, а иногда и на стенки пакета при его движении от участка наполнения его дозой продукта до участка его укупоривания. Наиболее интенсивного уплотнения требуют порошкообразные продукты, которые при дозировании «прихватывают» с собой воздух, их нужно деаэрировать. Кроме того, колебания стряхивают со стенок частицы продукта, которые могут оседать там, особенно если продукт пылящий. Амплитуда придаваемых колебаний, длительность их воздействия зависит от свойств фасуемого продукта. Для круп, сахара-песка и подобных продуктов обычно достаточно не длительного по времени воздействия (профессионалы в этом случае обычно употребляют термин: встряхивание), а вот для продуктов, в обычном состоянии сильно насыщенных воздухом (мука), уплотнение достаточно длительная операция, недаром, в этом случае пользуются термином: утряска.

УКУПОРИВАНИЕ ПАКЕТОВ

Укупоривание наполненных бумажных пакетов производится складыванием определенным образом стенок пакета в верхней, свободной от продукта зоне, и запечатыванием их с помощью того или иного упаковочного средства. Чаще всего применяется укупоривание запечатыванием с помощью клея.

Укупоривание пакетов клеем (заклеивание) осуществляется двумя способами. Первый, применяемый чаще всего способ – это подворот верха пакета с образованием и заклеиваем замка-«гребешка». С образованным «гребешком» поступают по-разному: его либо приклеивают к верху пакета, либо нет, тогда «гребешок» располагается перпендикулярно относительно верхней плоскости наполненного пакета. Приклеивание производится чаще. Во-первых, приклеенный «гребешок» окончательно придает пакету с продуктом форму параллелограмма, что является наиболее привычной формой заполненного бумажного пакета. Во-вторых, с таким пакетом легче оперировать при образовании из них блоков и групповой упаковочной единицы.

Второй, очень редко применяемый способ заклеивания пакетов – это когда края пакета подворачиваются так, что образуются клапаны в виде углов, которые проклеиваются.

Кроме того, встречается еще оборудование, где укупоривание пакетов осуществляется с помощью других средств, например, скрепки или клейкой ленты (скотча).

ОСТАЛЬНЫЕ ОПЕРАЦИИ ФАСОВАНИЯ

Схемы, по которым работают автоматы для фасования сыпучих продуктов, в чем-то могут различаться, но некоторые операции на них обязательны, хотя часто случаются, что их выполнение на оборудовании разных производителей осуществляется по-разному. Коснемся некоторых операций, для получения качественной потребительской упаковочной единицы.

Захват и выведение сложенного пакета из кассеты, а также перенос его в гнездо рабочего органа, переносящего пакет при выполнении операций с ним, осуществляется, чаще всего, вакуумными захватами различной конструкции.

Также этими же вакуумными захватами осуществляется и раскрытие пакета.

Конструкции вакуумных захватов могут быть различны. Наиболее современны захваты в виде вакуумных пластин, которые захватывают пакеты практически по всей высоте широких стенок пакета. Это позволяет надежно раскрыть и перенести пакет и избежать его несанкционированного закрытия (профессиональный термин: «схлопывание пакета»). Кроме того, вакуумные пластины не требуют такой высокой степени вакуума, которая требуется при использовании ранее повсеместно применяемых вакуумных присосок, у которых есть и еще недостатки. Во-первых, резина вакуумных присосок достаточно быстро изнашивается, посему требуется их частая замена. Во-вторых, ненадежность работы вакуумных присосок при раскрытии пакетов заставляет применять какие-либо дополнительные устройства или приспособления, способствующие лучшему раскрытию пакета. В-третьих, т. к. захват пакетов вакуумными пластинами производится на заметно большей площади стенок пакетов, нежели при применении присосок, обеспечивается большая надежность раскрытия пакетов и в случае, если бумага пакетов окажется более низкого качества. Хотя, конечно, пакетов из некачественной бумаги следует избегать.

Контроль наличия пакета, а также его правильное раскрытие в гнезде транспортирующего органа, осуществляемый перед дозированием, операция позволяющая избежать потерь (или, по крайней мере, сократить потери) продукта. Он чаще всего осуществляется специальным датчиком. При фасовании сильно пылящих продуктов (например, муки) наиболее эффективны датчики, не связанные со светом, например, вакуумные датчики. Сочетание вакуумных пластин и вакуумного датчика раскрытия пакета – надежная гарантия от «схлопывания пакета» в момент его установки в гнездо операционного органа. Применение фотоэлемнтов для контроля раскрытия пакетов при фасовании сильно пылящих продуктов либо далеко не лучший вариант, т. к. запыление отрицательно сказывается на их работе, либо требует применения дополнительных устройств для их очистки от пыли.

От несанкционированного «схлопывания» стенок пакета в момент наполнения пакетов могут защищать дополнительные устройства, например пластины, вводимые в горловину раскрытого пакета.

Обжатие пакета с продуктом специальным механизмом при выполнении ряда фасовочных операций, например, при уплотнении, способствует получению хорошо наполненного продуктом пакета правильной формы и его лучшему заклеиванию.

Связь этой операции с уплотнением продукта очень наглядна. Если пакет с продуктом в момент уплотнения установлен в гнезде с зазором, или зажат в нем не по всей поверхности стенок пакета, то продукт может просто распирать стенки. Отсюда – не получается красивой формы упаковки. Возможно и выпирание наружу фальцев (боковых складок) коротких стенок пакета, тогда горловину пакета очень трудно правильно сложить.     

Складывание верха наполненного пакета, чаще всего, осуществляется в таком порядке. В открытый верх пакета вводятся планки, которые первоначально растягивают широкие стенки пакета, потом начинают сдвигаться (складываться) с одновременным движением навстречу друг другу лапок, складывающих узкие стенки пакета и заправляющих их между планками для широких стенок, потом происходит обжим сложенного верха другими лапками.

Нанесение биговок или просто операция биговка проводится с целью получения четких продавленных линий на стенках пакета, по которым будет складываться верхняя часть пакета при ее перегибе перед заклеиванием. Биговка при работе устройства в периодическом режиме осуществляется прижатием к бумаге планок, в одной из которых имеется один (при одинарном перегибе «гребешка») или два (при двойном перегибе) выступа, а в другой соответственно одна или две впадины. Биговка, при работе устройства в непрерывном режиме осуществляется при проводе бумаги между двумя роликами, на одном из которых имеются впадины, а на другом выступы. В некоторых автоматах биговка верха сложенного пакета совмещена с операцией отрезания верхней кромки пакета.

Отрезание верхней кромки пакета проводится чаще всего во взаимодействии с операцией выравнивания верхнего уровня продукта в пакетах (см. ниже). Производится в момент выстоя пакета с продуктом взаимодействием подвижного и неподвижного плоских ножей. Позволяет отрезать излишки бумаги над верхнем уровнем продукта в пакете, и, тем самым, получить замок-«гребешок» хорошего качества.

Перегиб верха пакета (одинарный) с целью получения «гребешка» производится в два этапа: вначале взаимодействием двух лапок, одна из которых упирается в биговку, а вторая сгибает свободный конец пакета под углом в 90º, а затем, когда первая лапка отведена, производится складывание вдвое. Осуществляемый на некоторых автоматах двойной перегиб повторяет эти этапы дважды.

Нанесение клея при заделке верха пакета может осуществляться разными способами. Эффективен способ нанесения клея с помощью диска, переносящего клей из специальной ванны. Другие варианты нанесения: например, при контакте с бумагой пористого материала, на который избыточным давлением подается клей или форсункой также применяются, но они требуют большего внимания за работой устройства нанесения клея, т. к. и форсунки и пористый материал могут забиваться засохшим клеем. 

Операция нанесения переменных реквизитов (маркировки) производится одним из следующих способов. Механическим штемпелем с использованием краски. Тиснением (выдавливанием оттиска цифр на бумаге), лучше, когда это совмещено с прогреванием материала. Тиснением через красящую ленту. Самым современным способом – с помощью принтера.

Использование механического штемпеля – наиболее дешевый и простой способ нанесения маркировки, при этом эффективный, и позволяющий без труда прочесть маркировку. При тиснении без применения красящей ленты далеко не всегда позволяет хорошо разглядеть маркировку. Принтер обеспечивает хорошее качество маркировки, но он дороже всех других способов. 

Контроль массы дозы продукта, как уже говорилось, операция, после того, как к ее выполнению были подключены современные средства измерения массы, а к управлению дозаторами современные двигатели, перевернувшая представление о фасовании многих продуктов, особенно тех, точную дозу которых трудно получить. Например, хлебопекарной муки. И главное не в том, что контроль массы позволяет отбраковывать те пакеты, где масса не укладывается в пределы допуска, что, несомненно, важно, а в том, что сейчас удается полностью осуществить дозирование, которое еще в начале 80-х годов прошлого века назвали «дозированием с регулированием тенденции». Если подряд три или пять (число задается оператором) пакетов идет с превышением массы, или, наоборот, с «недовесом» устройство контрольного взвешивания обратной связью подает сигнал на дозатор, в результате масса дозы продукта изменяется. Возможность получения точной дозы продукта за один прием, чего раньше не удавалось, позволило сократить число позиций положения пакета, выделяемых на операции дозирования и уплотнения продукта. Отсюда появилась возможность сократить габаритные размеры оборудования и увеличить возможную производительность.

ДАЛЬНЕЙШИЕ ОПЕРАЦИИ С БУМАЖНЫМИ ПАКЕТАМИ, НАПОЛНЕННЫМИ ПРОДУКТОМ

Потребительские бумажные упаковки с продуктом, для удобной доставки в магазины и для удобного хранения их на складах, объединяют, создавая групповые упаковки, а иногда и специальные транспортные упаковки.

При использовании малопроизводительного оборудования групповую упаковку создают чаще всего вручную. Для современного оборудования, на котором получают потребительскую упаковку, характерным является то, что оно может комплектоваться оборудованием (полуавтоматами, а чаще, автоматами), на котором потребительские упаковки объединяются, и из них создаются групповые упаковки. Фасовочный автомат, снабженный адаптированным под него устройством создания групповой упаковки, тогда превращается в комплексную упаковочную линию, где решены вопросы потребительского, группового, а возможно, и транспортного упаковывания. 

Наиболее распространенные способы создания групповой упаковки из бумажных пакетов с продуктами: создание блока из упаковок и обертывание его термоусадочной пленкой с последующей тепловой усадкой; создание блока с обертыванием растягивающейся пленкой (стретч-пленкой); укладка потребительской упаковки в ящики из гофрированного картона. Более старый, но еще встречающийся способ: создание блока из упаковок и обертывание его бумагой. С распространением торговли в магазинах самообслуживания появился еще способ: укладывание потребительской упаковки в тару-оборудование – специальные контейнеры, впоследствии помещаемые непосредственно в торговом зале универсама.