精制糖紙袋自動裝包系統的應用

梁清武，曾德美，張 譽

（1.中糧屯河（崇左）糖業有限公司，廣西 崇左 532200；2.廣西博斯特機械有限公司，廣西 南寧 530001）

1 前言

目前國內市場上精制糖自動裝包機裝包形式大部分為編織袋內外袋袋口折邊后縫包密封，此種裝包形式對食品糖質量安全存在以下幾個方面問題。

第一，編織袋縫包針孔間隙只能在8～10mm之間調節，編織袋內外袋折邊縫包后，針孔偏大，然而精制糖顆粒小，在糖包疊包或裝車過程中從針孔處漏糖，遇濕氣后袋口容易發霉，引起微生物超標等。

第二，編織袋縫包針孔間隙過大，裝包白砂糖密封性差，容易受潮漏糖，引起白砂糖漏糖結塊等。

第三，編織袋糖包使用時無法實現內外袋分離，存在質量隱患，無法達到高端客戶用糖安全要求。

現歐美、日韓的精制白砂糖均使用20～30kg可內外袋分離的牛皮紙袋進行包裝，得到國際上高端食糖客戶的認可，但由于紙袋包裝成本高、儲存及搬運過程容易產生破包，產品及紙袋損耗大，所以國內制糖企業很少使用25～30kg紙袋裝包精制糖。

針對以上制糖行業的通病問題，2017年底廣西博斯特機械有限公司對編織袋自動裝包系統進行技術升級改造，實現了25～30kg牛皮紙袋無縫包線自動包裝生產和糖包內袋與外袋分離，使國產精制糖包裝更精致、更高檔、更符合食品安全要求，滿足了高端食糖客戶的需求，從而提高精制糖的溢價能力。

2 全自動紙袋裝包系統技術介紹

2.1 結構組成

2.1.1 紙袋輸送部分

紙糖袋輸送部分構成：三檔紙袋儲存輸送袋倉、風機真空系統、取袋機構、吸盤開袋機構。真空吸盤從袋倉提取空袋，放置于運動的鏈板輸送機上，將袋子送到等待期，真空吸盤打開袋口，等待上袋臂撐開袋口上袋。紙袋輸送部分使用感應開關、變頻器及PLC等自控設備自動輸送系統，保證了紙袋的正常供應。

2.1.2 全自動喂料稱重系統

全自動喂料稱重，型號DCS50-2，雙稱。主要系統構成為：供料漏斗、弧形給料門，稱量料斗，稱重控制器；精制糖從供料漏斗由重力作用下落，通過弧形給料門攔截，稱量料斗稱重量、稱重模塊計算糖重量后發出粗給料、細給料、關閉命令給電磁閥控制氣缸驅動弧形門執行動作，完成精確稱重。

2.1.3 裝糖輸送部分

裝糖部分的結構組成：上袋臂、袋口夾緊密封塊、皮帶輸送機、袋口夾袋輸送機。紙袋輸送部分將紙袋輸送到位并打開袋口后，上袋臂套到袋口將袋口撐開，接著將紙袋口自動套到稱重系統放糖口，袋口夾緊密封塊將袋口夾緊后，稱重系統感應后自動卸糖，袋口夾緊密封塊將糖包夾緊放到皮帶輸送機上，皮帶輸送機將糖包放入袋口夾袋輸送機，輸送系統將糖包輸送到排氣系統進行排氣。

2.1.4 糖包排氣系統

糖包排氣系統主要結構包括料袋阻擋器、袋口夾持輸送機、前后氣缸擠壓排氣裝置等。當料袋途經新增的袋口夾持單元時，料袋阻擋器動作，料袋停止輸送，此時袋口依舊處于夾持狀態，同時氣缸擠壓排氣裝置動作擠壓袋口，氣體從袋口被排出，進而阻擋器撤離，排氣完畢的料袋得以進入紙袋熱合密封部分，排氣高度位置可在一定范圍內調整。

2.1.5 紙袋熱合封口機部分

熱合封口機主要結構包括糖包輸送機、紙袋PE內袋熱合單元、袋口切邊單元、袋口折邊單元和袋口貼易撕條單元等裝置，用于紙袋PE內袋熱合，接著袋口切邊折邊后，袋口貼易撕紙膠帶。內袋熱合高度位置可在一定范圍內調整，重要部件說明如下。

傳送鏈：整個密封過程當中一直夾著袋子上部，從而避免縫合故障或者袋子拖后，如圖1所示。

圖1 傳送鏈

集塵器：真空打開袋口PE內襯層，吹入的空氣清除密封區的雜物及糖粉，從而保證密封效果，如圖2所示。

圖2 集塵器

PE內袋加熱塊：易于控制溫度和壓力，適用于各種厚度皮紙袋PE內袋熱合，根據產量最多可安裝6組12塊，從而保證熱合效率，如圖3所示。

圖3 PE內袋加熱塊

袋口切邊包熱封紙膠帶：PE內袋熱合后通過切刀將袋口切平整后，在沿中心線自動折疊紙膠帶，并且外覆到經修加熱塊，外覆紙膠帶密封后將自動切斷，如圖4所示。

圖4 袋口切邊包熱封紙膠帶

紙膠帶熱封塊：易于控制溫度和壓力，適用于各種厚度紙膠帶熱合，根據產量最多可安裝4組8塊加熱塊，從而提高熱合效率，如圖5所示。

圖5 紙膠帶熱合塊

熱合封口機高度調節：熱合封口機可以上下移動，根據糖包重量及高度可以通過手柄或電動機調節熱合高度，從而保證熱合高度需求，如圖6所示。

圖6 熱合封口機高度調節器

2.1.6 倒袋皮帶輸送機

用于熱合封口以后的紙袋糖包放倒，水平輸送。主要結構包括倒帶推桿、擺正滾筒和皮帶輸送機等。直立的料袋隨輸送機行進至推袋位經推袋氣缸的動作而倒向倒袋斜板，此時傾斜的料袋繼續隨輸送機前行進，在倒袋轉輥的作用下，使料袋平放在輸送機上，導向板可使料袋保證在輸送皮帶的中間順利進入下一段輸送機。

2.1.7 控制部分

控制部分構成：動力柜、控制柜、分散IO、閥島、檢測原件和執行元件等。動力柜內主要是電源回路、接觸器、變頻器等電機控制回路。電源配電器件選用西門子產品，變頻器選用施耐德ATV32系列?？刂乒駜戎饕荘LC、繼電器、安全模塊裝置、接觸器等。

PLC選用西門子S7 315-2DP處理器，擴展設備通過DP通訊協議，連接有分布IO、TP700人機界面、FESTO閥島控制電磁閥。

2.2 工作流程

全自動裝包機在操作人員將空糖袋整齊疊放在袋倉上以后，根據操作規程啟動設備后，裝包機將按程序設定步驟實現自動送袋、稱重、套袋、輸送，排氣、PE內袋熱合、袋口裁剪平整、折邊包密封紙膠帶等工作，具體流程如圖7所示。

圖7 全自動裝包機的工作流程圖

2.3 技術難點

2.3.1 糖包排氣系統選型

糖包內部的空氣量是紙袋糖破包率的最重要技術，如糖包內部空氣量太多，存在鼓包現象時，糖包在輸送疊包存儲過程中容易產生破包，成品糖被污染，造成損失。目前生產上常見的幾種排氣方式如下。

一是機械式雙桿排氣。由高往低將紙袋內空氣擠壓排出。優點：結構簡單，可連續排氣，費用低，裝包速度可達700～800包/小時。缺點：排氣效果差，容易卡包或袋口褶皺，糖包密封后存在鼓包現象，破包率高，如圖8所示。

圖8 機械式雙桿排氣示意圖

二是雙氣缸前后擠壓排氣。由糖包前后氣缸推出，將袋口內部空氣擠壓排出。優點：排氣效果充分，袋口密封后，糖袋剛好與糖緊密接觸，無鼓包現象，且結構簡單。缺點：排氣停留時間長，裝包速度只能達550～600包/小時，如圖9所示。

圖9 雙氣缸前后擠壓排氣示意圖

三是上下活動推桿排氣。由糖包前后氣缸夾住袋口后向下推動，將袋口內部空氣擠壓排出。優點：排氣充分，排氣量可達80%以上，袋口密封后，糖袋剛好與糖緊密接觸，無鼓包現象，如設計成雙工位排氣時裝包速度可達750～800包/小時。缺點：機構復雜，價格貴，如圖10所示。

圖10 上下活動推桿排氣示意圖

2.3.2 熱合加熱組選型

現對編織袋自動裝包機進行技術改造后紙袋裝包熱合速度為600包/小時，選用紐朗型號為FT-32D熱合封口機，線速度8～12m/min，紙袋的熱合設備設計為PE內袋使用3組6塊500W加熱塊，加熱溫度依次為170～200℃、200～230℃、230～260℃，加熱時間為4秒，當溫度超過265℃時，PE袋熱合后會出現溫度過高有燒焦味及熱合線上部斷裂現象，當最后一組加熱塊溫度低于240℃或者加熱時間少于4秒時，PE內袋熱熔不完全，存在漏糖現象；袋口折邊后包紙膠帶熱合密封使用2組4塊500W加熱塊，加熱溫度依次為100～130℃和130～160℃，加熱時間為2秒，當溫度設定超過165℃時，出現粘膠燒焦現象，當最后一組加熱塊溫度低于110℃或者加熱時間低于2秒時，紙膠帶沒有完全熱合密封，存在漏糖現象。由以上經驗可得出，當裝包速度超過600包/小時即線速度加快時，PE內袋和袋口密封紙膠帶加熱塊數量也要按比例增加。

3 精制糖紙袋裝包優點

紙袋PE內袋熱合袋口折邊貼紙膠帶密封形式被歐美日韓廣泛應用于食品及化工等粉體和顆粒產品的自動化包裝上。它適合敞開式灌裝的紙袋上封閉，袋口牢度好、氣密性強、外形美觀、拆袋便利、封袋和拆袋時能保證被包裝物不被封口材料污染，使被包裝物得到妥善保護，熱合封口機主要有以下優點。

3.1 高度密閉

由于經過紙袋和內襯塑料袋通過齊口、內襯PE袋熱合和一次折邊，再經過壓緊壓實和貼熱封膠紙帶，因此包裝袋密閉性強，甚至能產生一定的水密效果，基本不必擔心袋內物品受潮。

3.2 袋口及袋底無縫紉線密封

在使用單折邊熱合封口袋物料時無需工具即可輕易拆袋，可實現內外袋分離，同時在拆袋過程中與物料無任何接觸，可避免污染物料，大大降低食品安全風險，拆袋步驟如圖11所示。

圖11 內外袋分離步驟示意圖

3.3 抗反彈性好

由于雙層牛皮紙紙袋和內襯塑料袋所用材料比較厚實，經過齊口切平后折彎必須經過橡膠彈性壓輪壓緊壓實方可貼熱封易撕紙膠帶，折邊后因為牛皮紙和塑料內袋物理特性容易形成反彈撐開袋口，所以一道折邊后貼膠帶抗反彈性好，比二道折邊貼膠帶更牢固。

圖12 自動裝包機技術改造升級后效果圖

3.4 美觀大方

單折邊熱合封口方底袋，為目前國際流行包裝袋，灌裝物料經過封口后袋基本成立方體，因而堆包整齊、美觀。屬于環保包裝，適合出口物料使用。

4 小結

2017年底廣西博斯特機械有限公司將編織袋自動裝包機進行技術更新，改造成紙袋自動裝包系統后，如圖12所示。擺脫了傳統精制糖編織袋折邊縫包的裝包方式，實現了25～30kg精制糖紙袋裝包后PE內袋袋口熱合，并折邊貼易撕紙膠帶裝包密封方式，實現了糖包內外袋分離，使精制糖包裝更精致，更高檔，更符合食品安全要求。2018年3月初，國產紙袋精制糖正式投入市場后，給客戶提供了更為便捷、更為安全的產品服務，雀巢、蒙牛、安琪、益力多、養樂多等高端客戶紛紛到現場審核評估，提升了國產紙袋精制糖的好感度和認可度，并認為國產精制糖外包裝設計已超越韓國外包裝設計。因此，相信通過不斷的技術改進，國產紙袋精制糖將會逐步替代進口紙袋精制糖。