Prekybos centrai kasdien išdalina milijonus bakalėjos maišelių. Maišuose reikia tilpti apie 5–15 kilogramų krovinio. Tai gali būti konservai, buteliai, švieži produktai ir šaldyti maisto produktai. Nešiojant krepšį rankena neturi būti suplyšusi, suplėšyta ar pamesta. Sugedęs maišelis prie kasos – nemaža problema. Tai gali sugadinti gaminius, nuliūdinti klientus ir kelti teisinę riziką parduotuvėms. Dėl to bakalėjos tinklai turi griežtus svorio reikalavimus maišelių tiekėjams. Štai kodėlbakalėjos maišelių gamybos mašinaturi būti sukonstruoti taip, kad užtikrintų stabilumą ir gerą veikimą dideliu greičiu.
Šiame straipsnyje pristatomos šiuolaikinės maisto maišelių pakavimo mašinos mechaninės, medžiagų ir proceso charakteristikos, dėl kurių maisto maišelių pakavimo mašinos svoris pasiekia ir viršija prekybos centrų pirkimo svorio standartą.
Mažmeninės prekybos{0}}apkrovos reikalavimų supratimas
Prieš suprasdami mechaninę inžineriją, turėtume tiksliai žinoti, ko reikia prekybos centrams. Didelės mažmeninės prekybos grupės paprastai naudoja standartinius bandymo metodus, kad nustatytų priimtiną maišelio veikimą. Amerikos bandymų ir medžiagų draugija (ASTM) turi ASTM D4649 standartą. Tai suteikia galimybę patikrinti bakalėjos krepšių talpą. Tai apima ir popieriaus, ir plastiko tipus. Standartas sako, kad įprastas bakalėjos krepšys bent 10 sekundžių turi išlaikyti bent 8 kg statinę vertikalią apkrovą. Rankenos, siūlės ar dugnai neturi būti sulaužyti (ASTM International, 2021).
Praktiškai daugelis prekybos centrų tinklų iškėlė savo apribojimus. Paprastai jie įkraunami nuo 10 iki 12 kilogramų. Tai apima grubų apdorojimą, aštrius gaminius ir krovimą transportavimo metu. Europos standartas EN su medžiagų taisyklėmis ir atliekų mažinimu. Tačiau ji siunčia išsamią informaciją apie mechaninius bandymus pagal ISO (ISO) nacionalinius standartus (Europos standartizacijos komitetas, 2020).
Todėl maisto maišelių gamintojos gaminami maišeliai turėtų ne tik atitikti šiuos reikalavimus, bet ir turėti didesnę saugos ribą nei šie reikalavimai. Tai turi būti daroma kiekvienai partijai, maišus keičiant nedaug.
Mechaninės savybės, lemiančios apkrovą
Dugno sandarinimas ir sutvirtinimas
Bakalėjos krepšio apačia yra labiausiai įtempta vieta. Nesvarbu, ar maišelis yra plokščiu-dugnu popierinis maišas, ar plastikinis marškinėlių maišelis, dugnas turi tolygiai paskirstyti daikto svorį visame plote. Abakalėjos maišelių gamybos mašinatvarko šiuos inžinerinius metodus.
Popieriniams bakalėjos maišams aparatas susilanksto ir prilimpa prie kelių sluoksnių apačios. Tai vadiname „maišelio dugnu“ arba „bloku“. Apatinėje formavimo stotyje yra klijų raštas, kad padengtų visą pagrindo atvarto plotį. Tada paspauskite sklendę iki nustatyto slėgio ir temperatūros. Plastikiniai maišeliai turi būti visiškai sukietinti prieš paliekant mašiną. Tyrimas žurnale „Journal of Applied Polymer Science“ parodė, kad vandens pagrindu pagamintų klijų šlyties stipris gali būti nuo 4,5 iki 6,0 N/cm2 ant apdoroto rudo popieriaus. To pakanka, kad dugnas nesutrūkinėtų esant įprastoms maisto prekių apkrovoms (Wiley, 2019).
Plastikinių maišelių apatinis sandariklis yra termiškai suvirintas. Sandariklis naudoja temperatūros, slėgio ir buvimo trukmės derinį, kad išlydytų polimero sluoksnius į kietą jungtį. Jei sandarinimas nėra baigtas-paprastai dėl to, kad temperatūra net neperžengė juostos-, apatinės siūlės sugenda. Tai yra pagrindinė plastikinių bakalėjos maišelių sulūžimo priežastis. Nauja mašina išsprendžia šią problemą naudodama servo{6}}valdomas sandarinimo sistemas. Šie jutikliai realiu laiku stebi temperatūrą aplink juostą.
Rankenos tvirtinimas ir rankenos geometrija
Rankena buvo antra silpnybė. Popieriniuose maišeliuose rankena gali būti maišelio dalis (susukta arba plokščia popierinė rankena) arba pritvirtinta prie maišelio atskirai. Plastikiniuose marškinėlių maišeliuose apdirbimas iškirptas iš tos pačios vamzdinės plėvelės kaip ir maišelis. Tai daro juos iš prigimties stipresnius. Bet tik tuo atveju, jei pjūvio forma tinkamai išsklaido slėgį.
Maisto prekių maišelių gamybos mašinamodeliai su rankenomis popieriniais maišeliais turi užtikrinti, kad rankenos tvirtinimo taškas būtų pakankamai lipnus ir padengtas klijais. Naudokite tikslius klijų pistoletus arba volelį, kad pritvirtintumėte lipdukų vietą. Šie klijų raštai suteikia daugiausiai kontaktinio ploto. Jie taip pat vengia per daug klijų, kurie susilpnina aplinkinius popieriaus pluoštus. Tarptautinės pakuočių tyrimų institutų asociacijos (IAPRI) atliktas tyrimas parodė, kad apie 63% maisto bakalėjos maišelio struktūrinių gedimų atsiranda dėl netinkamos rankenos pritvirtinimo. Tyrimas taip pat parodė, kad 15 % padidinus klijavimo plotą, gedimų dažnis sumažėtų beveik 40 % (IAPRI, 2022).
Plastikiniams maišeliams rankeną nupjauna tiksli forma maišelių gamintojo viduje. Forma turi išlikti aštri ir griežtai ribojama. Jei pelėsis yra nuobodu arba neprisijungęs, rankenos apačioje atsiras nedidelis įplyšimas. Ašaros auga veikiant apkrovai, todėl rankena per anksti nutrūksta.
Įdubų formavimasis ir sienos vientisumas
Tarpiklis yra į vidų{0}}atlenkiamos pakuotės šoninės plokštės. Jie atidaromi, kad tilptų didžiulis projektas. Jie taip pat padeda paskirstyti krepšio svorį. Jei raukšlė nėra gerai suformuota, raukšlėje sukuriamas įtempimo taškas. Tai gali suplėšyti maišelį išilgai raukšlės.
Lankstymo stotis{0}} ant abakalėjos maišelių gamybos mašinanaudoja reguliuojamas kreipiamąsias plokštes ir servo{0}}varomus sulankstomus peilius. Dėl jų susidaro lygios ir aštrios raukšlės. Popieriniams maišeliams dėl raukšlių popieriaus pluoštas nesutrūkinėja. Plastikinių maišelių sulankstymas nesukelia slėgio balinimo ar plėvelės plonėjimo. Esant skirtingo dydžio maišelio storio medžiagos storiui, mašina gali išlaikyti nepakitusią įdubos kokybę, o tai tiesiogiai veikia maišelio svorio išsklaidymą.
Medžiagų tvarkymas ir substrato suderinamumas
Apkrova-neatsiranda vien dėl mechaninės mechanikos. Tai taip pat priklauso nuo pašaro kokybės ir rūšies. Gerai-suprojektuota mašina gali dirbti su įvairiomis medžiagomis, bet vis tiek išlaikyti gamybos nuoseklumą.
Popieriniai substratai
Maisto maišelių mašinos, dirbančios su popieriumi, turi tvarkyti kraftpopierių, kurio bazinis svoris nuo 80 iki 150 g/m2. Mašinos įtempimo valdymo sistema turi išlaikyti tolygų rulono įtempimą per visą popieriaus ritinio plotį. Tai apsaugo nuo raukšlių, išnirimų ar plyšimų formuojant. Jei įtempimas yra per didelis, jis ištemps ir susilpnins popieriaus pluoštus. Jei įtempimas per mažas, klostės tinkamai nesusilygins, o klijai sulips netolygiai.
Jungtinių Tautų Maisto ir žemės ūkio organizacija (FAO) savo pakuotės tvarumo gairėse teigia, kad bakalėjos maišams skirto kraftpopieriaus tempiamasis stipris mašinos kryptimi turi būti 5,0 kN/m, o skersine kryptimi – 2,5 kN/m. Tai užtikrina, kad maišus būtų galima pakrauti, kai jie bus paruošti (FAO, 2022). Mašinos juostos{5}}apdorojimo sistema turi išlaikyti šias charakteristikas formuojant, pjaustant ir sandarinant.
Plastikinės plėvelės substratai
Plastikiniams bakalėjos maišeliams mašina veikia su pūsta arba išlieta polietileno plėvele. Tokios plėvelės paprastai būna nuo 15 iki 40 mikronų storio. Plėvelės atsparumas tempimui, lūžimo pailgėjimas ir plėvelės atsparumas smūgiams smiginio kritimui lemia galutinę maišelio apkrovą. ISO 527 ir ASTM D1709 apibrėžia šias savybes. Mašinos užduotis yra švelniai apdoroti plėvelę. Taip išvengiama defektų. Mašina taip pat turi teisingai nustatyti karščio sandarinimo parametrus pagal konkretų polimero tipą ir storį.
Kokybės kontrolė ir tiesioginis testavimas
Šiuolaikinė maisto maišelių sistema turi integruotą kokybės stebėjimą. Tai užtikrina, kad apkrovos našumas išliks tam tikrame diapazone viso gamybos proceso metu. Šios sistemos paprastai turi:
- Vizualios patikros sistemos, skirtos patikrinti klijų padengimą, sandarinimo kokybę ir matmenų tikslumą visu gamybos greičiu
- Įtempimo stebėjimo jutikliai gali aptikti juostos lūžimą arba nukrypimą prieš sugadindami išvesties kokybę
- Statistinio proceso valdymo (SPC) programinė įranga, skirta stebėti pagrindinius nustatymus, tokius kaip sandariklio temperatūra, buvimo laikas, klijų kiekis. Jis pažymi bet kokius pakeitimus už nustatymų diapazono ribų.
Tarptautinė standartizacijos organizacija (ISO) apima pakuočių kokybės valdymą pagal ISO 9001 ir ISO 15378. Abu standartai reikalauja, kad gamintojai naudotų proceso kontrolę, užtikrinančią nuoseklų produkto veikimą (ISO, 2023). Mašinų tiesioginis stebėjimas yra paprasčiausias būdas laikytis šių taisyklių. Jis aptinkamas atsiradus defektui, o ne tikrinant mėginius po pagaminimo.
Pasiekti greitį neprarandant jėgų
Viena iš sunkiausių maisto prekių krepšių gamybos dalių yra išlaikyti aukštą{0}}apkrovos kokybę. Prekybos centrai turi pagaminti 150–300 maišelių per minutę popieriui ir 300–500 maišelių per minutę plastikui. Tokiu greičiu sutrumpėja kietėjimo laikas, sandariklio aušinimo laikas ir medžiagos nusėdimo laikas.
Mašinų gamintojai šią problemą išsprendžia naudodami kelių{0}}stočių lygiagretų apdorojimą. Tai reiškia, kad keli maišeliai vienu metu yra skirtinguose formavimo etapuose. Jie taip pat naudoja geresnį proceso laiką. Pavyzdžiui, popierinių maišelių mašina gali naudoti ilgesnį aušinimo kanalą, įklijavus stotelę apačioje. Tai užtikrina, kad plastikiniai maišeliai visiškai sukietės prieš sukraunant ir skaičiuojant net ir esant dideliam derliui. Panašiai greito aušinimo sandarikliai gali būti naudojami plastikinių maišelių mašinose. Tai leidžia stabiliai suvirinti per mažiau nei 0,3 sekundės. Tada kitą maišelį galima nedelsiant išmesti, nerizikuojant sulaužyti plombą. Puikiai{10}}sureguliuotabakalėjos maišelių gamybos mašinasinchronizuoja visas šias stotis, kad būtų pasiekta vienoda išvestis, išlaikant kiekvieno krepšio{0}}apkrovos vientisumą.
Išvada
Maisto maišelių gamintojas patenkina prekybos centrų{0}}apkrovos poreikius derindamas tikslų mechaninį dizainą, medžiagų mokslą ir procesų valdymą. Apatinis sandariklis turi sudaryti jungtį, kuri paskirstytų svorį visame pagrindo plote. Rankenos pritvirtinimas arba pjovimas turi būti struktūriškai tvirtas didžiausio įtempimo taške. Įdubimų formavimas turi užtikrinti stabilias raukšles, kad būtų atsparus įtempimui. Integruotas kokybės stebėjimas turi aptikti problemas, kol netinkami krepšiai pasiekia klientus.
Rezultatas – krepšys, kuriame galima patikimai nešti 10 kg ar daugiau maisto prekių. Atrodo, kad tai paprastas dalykas, bet jis atsiranda dėl sudėtingo klijų chemijos, polimerų fizikos ir mechaninio tikslumo derinio. Mašina turės nuveikti daugiau, nes naujos tvarumo taisyklės verčia pramonę naudoti plonesnes medžiagas ir perdirbti daugiau turinio. Dėl to stipri inžinerija ir procesų kontrolė taps svarbesnė, kad atitiktų parduotuvės lūkesčius.
Nuorodos
Tarptautinė ASTM. (2021).ASTM D4649: Standartinis popierinių gabenimo maišų parinkimo ir naudojimo vadovas. West Conshohocken, PA: ASTM.
Europos standartizacijos komitetas. (2020).EN 13428: Pakuotė - Gamybos ir sudėties reikalavimai - Prevencija sumažinant šaltinį. Briuselis: CEN.
Wiley. (2019).Vandens pagrindo klijų klijų šlyties atsparumas{0}} ant apdoroto kraftpopieriaus pagrindo. Journal of Applied Polymer Science, 136(18), 47531.
IAPRI (Tarptautinė pakuočių tyrimų institutų asociacija). (2022).Bakalėjos krepšelio konstrukcijos veikimo gedimo režimo analizė: rankenos tvirtinimas ir dugno siūlės vientisumas. IAPRI metinės konferencijos pranešimų medžiaga.
FAO (Jungtinių Tautų maisto ir žemės ūkio organizacija). (2022).Tvarios maisto pakuotės: popierinių{0}}bakalėjos maišelių medžiagų specifikacijos. Roma: FAO.
ISO (Tarptautinė standartizacijos organizacija). (2023).ISO 15378: Pirminės vaistų pakavimo medžiagos - Ypatingi ISO 9001 taikymo reikalavimai, atsižvelgiant į GMP. Ženeva: ISO.
