تحقیق در مورد ماشین های بسته بندی مواد غذایی

بخشی از مقاله

ماشین های بسته بندی مواد غذایی

ماشينهاي مورد استفاده جهت بسته‌بندي مواد غذايي امروزه در طرح تيپهاي متفاوت ساخته و مورد استفاده قرار مي‌گيرند بيان يك تقسيم‌بندي جامع و مانع براي همة ماشينها كاري مشكل است اما در ذيل سعي شده با ارائه يك تقسيم‌بندي با توجه به نحوة عمل كرد اين ماشينهاي شماي كلي از تنوع ماشينهاي مورد استفاده در صنايع غذايي و بسته‌بندي مواد غذايي ارائه گردد.

1- ماشينهاي پركن:
اين نوع ماشينها عمليات لازم براي پر كردن محصولات داخل ظرف را انجام مي‌دهند با توجه به تنوع ظروف و بسته‌بندي مورد استفاده در بسته‌بندي مواد غذايي ممكن است عمليات پر كردن در بطري، قوطي، كيسه، بشكه، كارتن و... انجام شود. پركردن مناسب علاوه بر جنبه‌هاي مثبت آن از نظر پذيرش مصرف كننده نقش مهمي در ماندگاري محصول دارد به همين دليل امروزه از طريق سازمانهاي ذيربط قوانين مربوط به ميزان دقيق پر كردن ظروف وضع شده است. انتخاب يك

ماشين پر كن بستگي به طبيعت محصول و سرعت توليد مورد نياز ما دارد. دستگاه پركن بايد بطور صحيح ظروف را پر كنند . چنانچه دستگاه به گونه‌اي طراحي شود كه توانايي پر كردن ظروف در اندازه‌هاي مختلف را داشته باشد اين يك مزيت مهم براي دستگاه تلقي مي‌گردد. در سال 1980 اوسبون انواع پر كن‌هاي وزني، فشاري و تحت خلاء را شرح داده است كه سيستم‌ها و اصول مورد استفاده در اين نوع ماشينها مورد بحث قرار مي‌گيرد.

1-1- پر كن مايعات:
در ماشينهاي پر كن مايعات از يك روش يا تركيباتي كه از دو و چند روش ذيل براي پر كردن مايعات درون ظروف بسته‌بندي استفاده مي‌شود اين روشها عبارتند از:
1-1-1- پر كن هاي تحت خلاء:

پر كن هاي تحت خلاء تميزترين و اقتصادي‌ترين روش پر كن براي بسياري از مواد غذايي نظير اكثر مايعات دقيق و با ويسكوزيتة پايين مي‌باشد البته بايد توجه داشت اين نوع پر كن ها براي محصولاتي كه كف مي‌كنند مناسب نيستند اين پر كن ها داراي نازل هائي هستند كه وارد ظرف شده ابتدا هواي ظرف را خالي و سپس ظرف را تا ارتفاع معيني پر مي‌كند مهمترين ويژگي پر كن هاي تحت خلاء آن است كه از پر كردن ظروف سوراخ شده، لبه بريده و شكسته بصورت اتومات خودداري مي‌شود پر كن هاي تحت خلاء خود داراي سه سيستم هستند كه عبارتند از:
1-1-1-1- پر كن ها تحت خلاء با سيستم چرخان:

در اين روش هر بطري به تنهايي جابجا مي‌شود و هر بطري در زير ميله پر كننده خود قرار مي‌گيرد بطور اتومات بالا مي‌آيد و همانطوريكه حول ماشين مستقل از بطريهاي ديگر مي‌چرخد پر مي‌شود.

1-1-1-2- پر كن هاي تحت خلاء با سيستم طبقي:
در اين روش بطري‌ها در كنار هم در روي سيني قرار مي‌گيرند و توسط نقاله زير دهانه پر كن حركت مي‌كنند سرهاي تغذيه كننده در اين روش يك تا هشت مورد متغير مي‌باشد.(سرهاي تغذيه كننده ثابت)

1-1-1-3- پركن‌هاي تحت خلاء با سيستم تغذيه اتومات:
اين سيستم داراي اهرمي است كه بطري‌هاي پر شده را تخليه و بطري‌هاي خالي را به زير سرهاي تغذيه كننده قرار مي‌دهند. عموماً سيستم‌هاي تحت خلاء شامل يك تانك ذخيره است كه در پايين قسمتي كه بطري‌ها در آن پر مي‌شوند قرار گرفته است و لوله‌هاي داراي نازل پر كننده به اين تانك متصل است. زماني كه ماشين بكار مي‌افتد پمپ خلاء روشن شده و خلاء را در ظرف مربوطه ايجاد مي‌كنند با حركت بطري‌ها و قرار گرفتن دهانة آن بر روي واشر پلاستيكي قسمت

تغذيه كننده از ورود هوا به داخل بطري جلوگيري مي‌شود زماني كه بطري سالم است و فاقد سوراخ و ترك مي‌باشد به اين ترتيب با عمل پمپ خلاء، خلاء‌اي در بطري به وجود مي‌آيد كه اين خلاء به نوبة خود موجب مي‌شود مايع توسط نازل‌هاي مكنده از تانك ذخيره مكيده شده و در بطريهاي پر شود زماني كه بطري در حد مورد نياز پر مي‌شود خلاء بطور اتومات شكسته مي‌شود و اين امر موجب توقف جريان مايع به داخل بطري مي‌شود. امروزه ماشينهاي پر كن با ظرفيت 250 عدد در دقيقه براي اين منظور طراحي شده‌اند.

در اين روش هر واحد پر كن به صورت يك سيلندر و پيستون مي‌باشد. هنگامي كه ظروف دقيقاً به محل پر كن مي‌رسد. دريچه تحويل دهنده مايع باز شده و دريچه ذخيره بسته مي‌شود و با حركت برگشت پيستون مايع به داخل ظروف تخليه مي‌شود با حركت بعدي پيستون دريچه تحويل دهنده بسته و دريچه ذخيره باز مي‌شود به اين طريق پيستون براي پر كردن بعدي شارژ مي‌شود. اين سيستم نيز براي پر كردن مايعات رقيق و غليظ مناسب و مقدار مايع تخليه شده بوسيله تنظيم حركت پيستون كنترل مي‌شود.( مانند شكل زير)

1-1-3- پركن هاي وزني:
اين پركن ها با دو مكانيزم ذيل كار مي‌كنند در يك نمونه ظرف در محل سر پر كن قرار گرفته و باعث باز شدن مايع براي مدت مشخصي مي‌شود پس از اتمام زمان دريچه بسته و ظرف به محل بعدي منتقل مي‌شود. در نمونه دوم با باز شدن دريچه ابتدا مقداري از محصول وارد محفظه شده و آنرا پر مي‌كنند وقتي كه ظرف در محل سر پر كن قرار گرفت دريچه تحويل باز شده و محتوي محفظه وارد ظرف مي‌شود.
1-1-4- پركن هاي تحت فشار:
اين سيستم مشابه پركن هاي وزني از نوع محفظه‌اي مي‌باشد با اين تفاوت كه توسط يك پمپ مايع داخل محفظه براي تسريع در امر تخليه تحت فشار مي‌باشد. پركن هاي وزني و تحت فشار مناسب‌ترين روش سريع پر كردن براي مايعات با ويسكوزيته كم مي‌باشند.

1-2- پر كردن محصولات پودري و گرانولي:
دو روش اصلي براي پر كردن مواد پودري و گرانولي وجود دارد كه عبارتند از:

1-2-1- پركن هاي حجمي:
اين پركن ها در سال 1963 به بازار عرضه شدند در حال حاضر به روشهاي گوناگون طراحي و مورد استفاده قرار گرفته‌اند مهمترين روشهاي حجمي براي پر كردن مواد گرانولي و پودري عبارتند از:

1-2-1-1- پركن هاي مته اي:
يك هيلسي در قسمت پايين قيف‌هاي حاوي محصول گرانولي قرار گرفته و هيلسي با توجه به نوع محصولي كه مي‌خواهند استفاده كنند طراحي شده است مقدار ماده جهت پر كردن بوسيله تعداد چرخشهاي هيلسي در يك سيكل كنترل مي‌شود. شكل زير پركن مته اي را نشان مي‌دهد.

1-2-1-2- پركن هاي فنجاني( فلاسكي)
اين نوع پركن ها براي مواد گرانولي و پودري قابل استفاده‌اند ابتدا فنجانها محصول را از قيف ذخيره دريافت و پر مي‌شوند سپس اين فنجانها محتوي خود را براي پر كردن ظروف تخليه مي‌كنند. شكل زير شماي اين نوع پركن را نشان مي‌دهند.

1-2-1-3- پركن هاي تحت خلاء:
ظرف تا سر پركن بالا آمده و با تماس با آن مكانيسم خلاء فعال و نازلهاي پركن محصول را به درون ظرف مي‌ريزند با پر شدن ظرف مكانسيم خلاء قطع و نازل پركن نيز از عمل باز مي‌ماند.
1-2-2- پركن هاي وزني:
بديهي است كه اين روش بهترين و مناسبترين راه براي توزين و اندازه‌گيري است در عمل محصول از طريق دهانه مخصوص بر روي كفه ترازو ريخته و با رسيدن وزنه به مقدار مورد تنظيم عمل ريزش از دهانه مخصوص قطع و محصول توزين شده به داخل ظرف تخليه مي‌شود. شكل زير مكانيسم عمل در اين پركن ها را نشان مي‌دهد.

2- ماشينهاي تميز كننده:
بيشترين كاربرد ماشينهاي تميز كننده و شوينده در صنايع لبنيات و نوشابه كه در آن بطري‌هاي كثيف به كارخانه مجدداً برمي‌گردند مي‌باشد دستگاههاي شوينده دو نوع هستند:
الف) Hydro ب)Seaker – Hydro
كه در اولي جهت‌هاي آب بكار رفته اما در روي بطريهاي بطور كامل در آب فرو برده مي‌شوند. دستگاه شوينده گاهي اوقات به برس هاي چرخنده نيز ممكن است مجهز باشند سرعت عمل اين دستگاهها 200 تا 600 عدد در دقيقه مي‌باشد.
ساده‌ترين شكل دستگاههاي تميز كننده جهت‌هاي هواي فشرده يا بخار مي‌باشد فشار PSI 60 حداقل فشار لازم براي اين است كه بطري بطور كامل تميز شود. شكل زير مراحل كار دستگاه شستشوي بطري را نشان مي‌دهد.

3- ماشينهاي دوخت:
دوخت‌ها ضعيف‌ترين قسمت يك بسته مي‌باشند و دوخت ناقص موجب كوتاه شدن طول عمر انباري مواد غذايي مي‌شود ماشينهايي كه عمليات دوخت دربندي و بستن را در بسته‌بندي مواد غذايي انجام مي‌دهند بسيار متنوع هستند در ذيل به پاره‌اي از مهمترين اين ماشينها اشاره مي‌شود.
3-1- دوخت حرارتي:
بيشتر اين گروه از ماشينها داراي فك‌هايي هستند كه از طريق جريان برق گرم شده و سپس با فشار بر روي فيلم دوخت حرارتي را انجام مي‌دهند در بعضي از ماشينهاي جديدتر بجاي جريان برق از جريان الكتروترميك با فركانسي بالا استفاده مي‌شود كه در اين ماشينها فك‌ها گرم نمي‌شوند بلكه در محل دوخت گرماي لازم براي دوخت حرارتي را بوجود مي‌آورند.

ماشينهاي ايجاد كننده گرما به روش الكتريكي امروزه در انواع متفاوت طراحي و ساخته مي‌شوند. نظير:
3-1-1- نوعي كه در آن فكها دائماً گرم نگه داشته مي‌شوند:

در اين نوع مشكل چسبيدن فيلم به فكها وجود دارد كه اين شكل با قرار دادن يك نوار نازك از جنس سليكون لاستيكي يا پلي‌تترافلوئوراتيلن بين فكهاي ماشين قابل رفع است استفاده متناوب از روغن سيليكون براي فكها در نچسبيدن فيلم به فكها كمك مي‌كند.
3-1-2- نوعي كه در آن گرما توسط يك پالسي الكتريكي با دامنه و مدت زمان مطلوب توليد مي‌گردد:

با اين ماشينها امكان نگه داشتن فشار بر روي فكها بدون توليد گرما براي مدت كوتاهي بعد از تكميل عمل دوخت حرارتي وجود دارد بدين ترتيب محل دوخت تحت فشار سرد شده و در نتيجه دوخت بهتر انجام مي‌شود و از طرفي مسئله چسبيدن فيلم به فكها كاهش مي‌يابد.
سه عامل اساسي كه در استحكام و بازده دوخت موثرند عبارتند از دماي فكها، فشار اعمال شده بر فيلم و مدت بسته بودن فكها اين عوامل در ماشينهاي ساده‌تر بصورت دستي و در ماشينهاي پيشرفته‌تر بصورت اتومات كنترل مي‌شوند.

ماشينهاي دوخت با فركانس بالا(گروه دوم) از نظر كاربرد محدودترند زيرا هزينه اوليه آنها بيشتر است. در اين ماشينها بجاي فك‌هايي كه با جريان برقي گرم مي شوند از الكترودهايي استفاده مي‌شود كه موجب ايجاد گرما از نوع دي‌الكتريك بين سطوح داخلي فيلم مي‌شوند به دليل آنكه سطوح خارجي فيلم گرم نمي‌شوند مسئله چسبيدن فيلم به الكترودها ايجاد نمي‌گردد و زماني براي خشك كردن محل دوخت مورد نياز نيست. ماشينهاي نوع اول براي دوخت لفافهاي از جنس PE و PP و ماشينهاي گروه دوم براي دوخت لفافهاي از جنس PVC استات سلولز مناسبند.

3-2- دربندي قوطي‌ها:
اين دستگاهها كه اصطلاحاً سيمر ناميده مي‌شوند قادرند در قوطي‌هاي دو تيكه يا سه تيكه عمل دربندي قوطي را انجام دهند درب مورد استفاده حاوي يك اسپري ماده لاستيكي به منظور ايجاد دوخت غير قابل نفوذ مي‌باشد. دوخت انجام شده اصطلاحاً دوخت مضاعف ناميده مي‌شود. شكل زير شماي اين دوخت را نشان مي‌دهد.

3-3- دربندي بطري ها:
Osborn در 1980 انواع در پوششهاي مورد استفاده براي بطريهاي شيشه‌اي را تا نوع مقاوم در برابر ناخنك زدن توضيح داده است بطور كلي بطريها توسط يكي از انواع دربهاي ذيل، توسط دست ماشينهاي نيمه اتومات و تمام اتومات دربندي مي‌شوند.
3-3-1- دربهاي با دوخت فشاري:

اين روش اكثراً براي نوشابه‌هاي گازدار استفاده مي‌شود درب مورد استفاده از نوع تاجي با آستر چوب پنبه‌اي يا پلي‌اتيلني مي‌باشد.
3-3-2- دربندهاي معمولي:
كه دربندي بطريهاي شير پاستوريزه و ديگر مايعات استفاده مي‌شوند نظير دربهاي چوب پنبه‌اي و فويل آلومينيومي.
3-3-3- دربندهاي تحت خلاء:

در اين ماشينها از انواع دربهاي نظير Pryoff, Lever-off, Twistoffomina براي ايجاد يك دربندي غير قابل نفوذ استفاده مي‌گردد.
ماشينهاي دوخت طيف وسيعي از انواع ماشينها را در بر مي‌گيرد بطور مثال ماشينهاي نظير ماشينهاي تسمه كشي و دوخت كارتن‌ها توسط منگنه نيز در اين گروه از ماشينها قرار مي‌گيرند زيرا عمليات دوخت و بستن بسته توسط آنها انجام مي‌شود در حال حاضر سرعت ماشينهاي دوخت قوطيها 1100 عدد در دقيقه، بطريهاي 250 عدد در دقيقه و كيسه‌هاي پلاستيكي 200 عدد در دقيقه مي‌باشد.

مواد ترموپلاستيك زماني كه حرارت مي‌بينند نرم و ذوب شده و در سرما مجدداً سخت مي‌شوند در حقيقت يك ماشين دوخت حرارتي سطح دو لايه فيلم را حرارت مي‌دهد تا در اثر ذوب شدن به يك لايه تبديل شوند و دوخت بوجود آيد. دوخت‌هاي حرارتي معمولاً تا زمان سردشدن ـ ضعيف هستند بنابراين نبايد طي اين مدت هيچگونه نيروي خارجي به آن وارد شود. سه نوع دوخت متداول و مورد استفاده در حاشيه هاي دوخت حرارتي به قرار ذيل است.
3-3-3-1- دوخت نواري: يك دوخت باريك و دراز است كه در زواياي انتهاي بسته (طول يا عرض) بوجود مي‌آيد.

3-3-3-2- دوخت با سطوح مخالف: سطح‌هاي مخالف به اين طريقه دوخت حرارتي مي‌شوند.
3-3-3-3- دوخت لبه روي هم: يك سطح از ورقه درز گيري مي‌شود و فقط يك طرف از فيلم نياز است ترموپلاستيك باشد. اين دوخت‌ها در طي انجام به غذا فشار و نيرو وارد نمي‌كنند به همين دليل اين نوع دوخت براي مواد غذايي حساسي به فشار نظير انواع بيسكويت‌ها مناسب است.
3-4- انواع درزگيرها:

3-4-1- درزگير سيم داغ:
سيم فلزي حرارت داده شده و همزمان با اين عمل فيلم در تماس با سيم فلزي به صورت نواري دوخت شده و بريده مي‌شود.
3-4-2- درزگير گيره‌اي داغ:

رشته لفاف در مكاني بين فك‌ها و گيره‌هاي حرارت دهنده نگهداري مي‌شوند تا دوخت شكل بگيرد.

3-4-3- درزگير جنبشي ـ حركتي:
فيلم بين دو گيرة سرد نگهداري و سپس حرارت مي‌بيند و به اين طريق دوخت به وجود مي‌آيد فك‌ها تا زمان سرد شدن دوخت روي فيلم باقي مي‌مانند.
3-4-4- درزگير چرخشي

براي دستگاهها با سرعت زياد از اين نوع درزگيرها استفاده مي‌شود در عمل با عبور چرخشي بسته‌ها و تماس دهانه بسته‌ها فك‌هاي دوخت دوخته مي‌شوند.
3-4-5- درزگير با فركانس بالا:
يك جريان الكتريكي متغير در حدود (MHZ 1-50) مولكولهاي موجود در فيلم را به جنبش و حركت وادار مي‌كند و در نتيجه حرارت ايجاد و عمل دوخت انجام مي‌شود فيلم مورد استفاده بايد داراي ويژگي انتقال سريع حرارت باشد.
3-4-6-درزگيرهاي ماوراي صورت:
در ارتعاشات فركانسهاي بالا (20 Hz) از ميان فيلم عبور داده شده كه در نتيجه حرارت توليد و فيلم دوخته مي‌شود.
3-4-7- درزگيرهاي سرد:
در اين روش عمليات دوخت با استفاده از انواع چسبها در محصولاتي كه حساس به حرارت هستند انجام مي‌شود.

4- ماشينهاي پركننده و دوخت:
در اين گروه از ماشينها ظرف يا بسته توسط ماشيني ديگر تهيه و ساخته مي‌شود و فقط عمليات پر كردن و دربندي روي ماشين بسته‌بندي انجام مي‌شود طيف وسيعي از ماشينها در اين گروه قرار مي‌گيرند نظير .
4-1- ماشينهاي پيورپك:
كه در صنايع لبنيات و فرآورده‌هاي لبني كاربرد گسترده‌اي دارند.
4-2- ماشينهاي مولتي پك:

كه طيف وسيعي از مواد غذايي ويسكوز و غيرويسكوز در آنها قابل بسته‌بندي است.
4-3- ماشينهاي دوي‌پك:
كه در حال حاضر كاربرد گسترده‌اي در بسته‌بندي انواع آب‌ميوه‌جات پيدا كرده‌اند. اما اين سيستم براي بسته‌بندي طيف وسيعي از مواد غذايي قابليت كاربرد دارد.
4-4- ماشينهاي اسپتيك‌ بگ:
كه عمل پر كردن مادة غذايي به طريقة اسپتيك و همزمان دوخت و دربندي كيسه را انجام مي‌دهند.

5- ماشينهاي شكل دهنده پر كننده و دوخت:
طيف وسيعي از ماشينها در اين گروه قرار دارند وجه مشترك همه اين دستگاهها آن است كه عمليات ساختن بسته، پركردن و دوخت و دربندي آن بطور همزمان در يك دستگاه انجام مي‌شود با توجه به طرح تيپ دستگاه و نوع بسته‌اي كه ايجاد مي‌شود تقسيم بندي زير را در زمينه اين دستگاهها داريم:

5-1- ماشينهاي ffs عمودي:
فرآيند بسته‌بندي در ماشينهاي بسته‌بندي هميشه شامل تعدادي از عمليات مختلف مي‌باشد اين عمليات به وظايف اساسي كه ماشينها جهت انجام آن طراحي شده‌اند بر مي‌گردد. مثلاً كشيدن يك رشته از مواد بسته‌بندي قابل انعطاف از قرقره فيلم، بريدن رشته، ساختن و شكل دادن بسته، پركردن، دربندي و نهايتاً حمل بسته (انتقال بسته) به خارج.

بايد يك همبستگي بين عمليات اصلي هر ماشين و خواص و ويژگي‌هاي مواد بسته‌بندي كه اصطلاحاً واژة Runnability ناميده مي‌شوند وجود داشته باشند از اين مطالب مي‌توان اين نتيجه را گرفت كه براي هر ماشين ماده بسته‌بندي مناسب وجود دارد كه بايد استفاده شود در ماشينهاي FFS عمودي يك رول از مواد قابل انعطاف بكار برده مي‌شود (كاغذ، فيلم يا فويل) كه آن را به شكل لوله در آورده سپس درز آن را مي‌دوزند و در يك تناوب منظم آن را پر مي‌كنند و يا آن را از طول تا مي‌زنند و درز آن را در گوشه راست مي‌بندد با اين تا يكسري پاكت شكل مي‌گيرد كه پر شده و سپس بسته مي‌شود. در بيشتر ماشين‌هاي FFS عمودي اعمال اصلي اين ماشينها مطابق شكل زير است.