掛面自動包裝技術的研發(fā)現(xiàn)狀

劉 凡 張永林

（武漢工業(yè)學院機械工程學院，湖北 武漢 430023）

掛面自動包裝技術的研發(fā)現(xiàn)狀

劉 凡 張永林

（武漢工業(yè)學院機械工程學院，湖北 武漢 430023）

綜述當前中國掛面自動包裝技術的研發(fā)現(xiàn)狀，對幾種產(chǎn)品化的掛面包裝機結構、工作原理及其包裝作業(yè)的特點進行分析，提出實現(xiàn)掛面包裝機械化的關鍵技術問題。

掛面；自動包裝；包裝機械；研發(fā)現(xiàn)狀

掛面是中國的主食之一，在人們的日常飲食結構中占據(jù)比重較大。由于掛面生產(chǎn)附加值較低，其運輸半徑受到限制，從而導致掛面生產(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。隨著當前勞動力成本的不斷上升，為數(shù)眾多的中小掛面生產(chǎn)企業(yè)面臨生存危機，掛面的自動化機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，在中國掛面包裝機械本就擁有巨大的市場需求量，從技術層面考慮，掛面包裝機械化和自動化也是提升掛面生產(chǎn)全流程整體技術水平的大勢所趨。

然而，掛面包裝機械技術的發(fā)展受傳統(tǒng)產(chǎn)成品形態(tài)的制約，通用的包裝技術方法和設備不適用于掛面包裝，或者尤其不適合當前主流的掛面紙包裝。文章結合現(xiàn)有掛面包裝發(fā)展現(xiàn)狀，對幾種產(chǎn)品化的包裝機械進行了分析，提出了實現(xiàn)掛面包裝機械化面臨的若干關鍵技術問題，以期為掛面包裝機械的創(chuàng)新設計研發(fā)提供思路。

1 掛面包裝的實現(xiàn)方式

當前中國的掛面包裝主要有兩種方式：手工包裝和機械自動化包裝。

1.1 掛面的手工包裝

92－93layer control weight which手工包裝過程：首先稱取定量的掛面加以整理，然后把定長的扎條插入掛面后（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行封合，包裝成扎后，附加一個墩實動作，最后進行兜頭處理，整個過程都是人工操作。自上個世紀70年代起，掛面的人工紙包裝仍然占有很大的市場份額，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年掛面銷售量占全國總量的13.14%，達到15萬t，2010年產(chǎn)量達到17萬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，有關部門統(tǒng)計，以500g掛面為例，每包裝一份掛面，人工費需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80%～90%［2］。企業(yè)要生存下去，人工包裝必然會被淘汰。

1.2 掛面的自動化機械包裝

掛面的機械包裝是將人工包裝的各個動作分解，采用相應的機械動作來實現(xiàn)包裝作業(yè)，整個過程是連續(xù)高速的。為適應機械動作，人工包裝采用的定長扎條改為定長紙帶或者連續(xù)的卷帶，人工包裝采用的膠粘方式改為紙/復合卷膜作為包裝材料以熱熔搭接方式實現(xiàn)［3］。掛面扎捆機械包裝流程圖見圖1。

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

四川仕達面粉廠生產(chǎn)的掛面紙包裝機結構見圖2，其生產(chǎn)過程為掛面放在弧形凹槽內(nèi)，卷面帶上，工作臺上放有帶膠包裝紙，啟動電機滑座向前移動，卷面帶收緊，將掛面提升到工作臺上，隨后卷帶收緊速度和滑座移動速度保持一致?；蚯耙苿?，卷帶收緊，掛面在工作臺包裝紙上滾動。滾動1周以上，包裝紙裹在掛面上，包裝紙兩端粘合在一起，實現(xiàn)包裝。通過滑座推動裹卷好掛面滾下工作臺，完成對掛面的包裝［4］。

圖1 掛面機械包裝流程圖Figure 1 Noodles mechanical packaging flow chart

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

該掛面機整體尺寸較小，機構簡單，采用單張定長紙張進行包裝，需要人工送紙，包裝效率6包/min。

目前市場上的掛面紙包裝機的整體技術不夠成熟，對于掛面包裝緊實度問題，還不能解決［5］。

掛面的塑膜包裝機早在上世紀70年代就由日本引入中國，但由于設備昂貴，結構復雜，塑料薄膜價格高于紙張，以及市場對包裝形式的認可度低等問題，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)塑膜包裝機的機械制造企業(yè)，通過技術創(chuàng)新，也研發(fā)了一些新型的塑膜包裝機。

青島?？萍焉a(chǎn)的掛面圓柱形塑料封全自動包裝機見圖3。所配置的高精度復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行狀態(tài)下的快速變徑、收緊及包裝后輸送等技術難點，實現(xiàn)了用復合塑料薄膜對散狀掛面進行從稱量到封口的全自動包裝，包裝產(chǎn)品呈側柱形，可部分替代目前中國主流的圓柱形卷紙人工包裝和全自動矩形塑膜包裝。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包裝機Figure 3 Noodles cylinder plastic seal fully automatic packaging machines

2 掛面包裝的供料及計量裝置

掛面包裝的供料及計量方式主要是：振動式給料，稱重式計量。

2.1 振動式給料

如圖4所示，料槽由固定在底座上的板彈簧支承，電磁振動器的鐵心和線圈固定在底座上，銜鐵固定在料槽底部。當工頻交流電或經(jīng)半波整流的脈動電流通入線圈后，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動；而當電流從最大逐漸降到零時，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。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動。在實際生產(chǎn)中，一般是通過調(diào)節(jié)電磁鐵的供給電壓來改變料斗的振幅，從而使料斗以較高的送料率平穩(wěn)送料。圖中，β稱為振動升角，ψ稱為彈簧傾角［6］。

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

2.2 稱重式計量

自動稱重部分主要由漏斗、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，當達到指定重量時.傳送帶停止傳送，同時伸縮板動作，延時后漏斗門打開落入下面的接料擋板，進入下一步的包裝，如圖5所示。

2.3 雙料層控制稱重式給料與計量

如圖6所示，掛面由儲料倉同時供往主供料斗和微供料斗；主供料斗由電機驅(qū)動，離合器M1控制機械振動并向量杯中供料；量杯與提升器組成容積供料裝置實現(xiàn)本機的主供料，主供料一般為最終值的80%～90%；量杯中的物料通過緩沖斗的過渡，在降低沖量后落入稱量斗中；傳感器根據(jù)設定值與實際值的差值情況進行判斷，控制離合器M是否向稱量斗中供料。達到設定值時，微供料停止送料；達到設定值后，并與料盒輸送線實現(xiàn)聯(lián)動后，控制驅(qū)動電機 M3打開稱量斗，物料由輸送線帶走，在稱量斗被倒空的同時，量杯中的物料經(jīng)緩沖斗再次落人稱量斗，而此時提升器也向量杯中補充新的物料至充滿。于是開始下一個計量周期［7］。

圖5 重力式供料Figure 5 Gravity material feeding

圖6 雙料層控制稱重式給料與計量Figure 6 Double－layer control weight of feeding and measurement

3 掛面機械化包裝若干關鍵技術

掛面機械化包裝目前的技術難點主要有送紙裝置的研究，掛面裹卷技術的研究，掛面封尾裝置的研究等等。

3.1 送紙裝置

對于掛面紙包裝機，按其送紙裝置所用紙張的類型分為卷紙和單張紙兩種，市場上現(xiàn)有的掛面紙包裝機多用單張紙包裝，如鄭州慧通自控設備有限公司生產(chǎn)的AutorongV型全自動（紙）包裝機，其送紙裝置由升降紙源機構﹑取紙機構﹑遞紙機構和出紙機構組成。工作時，取紙機構中的取紙輪和逆向輪的轉(zhuǎn)動方向相反，向前送紙不會出現(xiàn)雙張﹑連張的現(xiàn)象，且送紙整齊；取紙機構是另外的電機帶動，取紙和送紙是分開進行［8］。采用卷紙類型的送紙裝置，其相關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］。

對于掛面塑膜包裝機，送膜裝置基本上采用卷膜，相應的送膜技術已經(jīng)很成熟。

3.2 裹卷裝置

掛面裹卷裝置在掛面紙包裝機上運用的比較多，而塑膜包裝機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矩形塑膜包裝。掛面的裹卷技術就是運用相應的機械在一系列連續(xù)的機械動作之后，實現(xiàn)或者模仿人手的包面過程。市場已有的紙包裝機，大多數(shù)采用包裝帶和凹形滑槽的結構，通過調(diào)節(jié)紙張和包裝帶之間的相對速度，實現(xiàn)掛面的裹卷，其中的難點是掛面的緊實度問題。在裹卷技術方面，研究比較多，如尚延東［11］，孫林［12］等。

3.3 封尾裝置

人工包裝掛面處理兜頭時，基本上120°角折疊1次，分3次折疊，即可完成掛面的封尾。如果用機械來實現(xiàn)，至少要6個動作，市場上已有的掛面紙包裝機，多是人工處理兜頭或者是不處理，也有一些人員和單位對相關技術做了些研究，如湖南的克明面業(yè)塑膜包裝機的封尾處理，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備制造有限公司在這方面做了很多研究。

4 結束語

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

1 李志林，唐璐.我們開創(chuàng)大場面［N］.湖南日報，2010－01－25（10）.

2 掛面包裝當前現(xiàn)狀與掛面包裝機發(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，趙揚勝.掛面捆扎包裝的實現(xiàn)［J］.食品與機械，2004（5）：19～20，25.

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

5 張嶷.后段包裝自動化突破掛面行業(yè)瓶頸青島?？萍炎灾餮邪l(fā)的掛面全自動包裝機通過專家鑒定［J］.食品與機械，2010，26（4）：1～2.

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

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

8 鄭州慧通自動控制設備有限公司.一種掛面機包裝紙輸送裝置：中國，200920090919.9［P］.2010－03－10.

9 齊真，鄧雪蓮.送紙機構的研究［J］.現(xiàn)代機械，2002（2）：92～93.

10 郭超，付君.全自動掛面包裝機送紙機構設計［J］.機械設計與制造，2010（1）：21～23.

11 尚延東.掛面包裝機：中國，03218046.2［P］.2004－06－09.

12 孫林.掛面包裝機包裝裝置：中國，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)學院在讀碩士研究生。E－mail：lvan3725＠163.com

2011－08－10