چگونه یک ماشین ساخت کیسه مواد غذایی، الزامات سوپرمارکت را برای باربری- ظرفیت باربری برآورد می کند؟

سوپرمارکت ها روزانه میلیون ها کیسه مواد غذایی را تحویل می دهند. کیسه ها باید حدود 5 تا 15 کیلوگرم بار را در خود جای دهند. این می تواند کنسرو، بطری، محصولات تازه و مواد غذایی منجمد باشد. دسته نباید هنگام حمل کیف پاره، پاره یا گم شود. کیسه شکسته در صندوق، مشکل کوچکی نیست. می تواند به محصولات آسیب برساند، مشتریان را ناراحت کند و فروشگاه ها را در معرض خطر قانونی قرار دهد. در نتیجه، زنجیره های مواد غذایی برای تامین کنندگان کیف خود الزامات وزنی سختی دارند. به همین دلیل استدستگاه ساخت کیسه مواد غذاییباید برای ارائه پایداری و عملکرد قوی در سرعت های بالا ساخته شود.

این مقاله ویژگی‌های مکانیکی، مواد و فرآیندی دستگاه کیسه‌بندی کیسه‌های مواد غذایی مدرن را معرفی می‌کند که باعث می‌شود وزن دستگاه بسته‌بندی کیسه‌های مواد غذایی از استاندارد وزنی خرید سوپرمارکت برسد و از آن فراتر رود.

درک بار{0}}شرایط باربری در بخش خرده فروشی

قبل از اینکه مهندسی مکانیک را بفهمیم، باید دقیقا بدانیم که سوپرمارکت ها به چه چیزی نیاز دارند. گروه‌های عمده خرده‌فروشی معمولاً از روش‌های تست استاندارد برای تنظیم عملکرد قابل قبول کیف استفاده می‌کنند. انجمن آمریکایی آزمایش و مواد (ASTM) دارای استاندارد ASTM D4649 است. راهی برای آزمایش ظرفیت حمل کیسه های مواد غذایی می دهد. این شامل انواع کاغذ و پلاستیک می شود. این استاندارد می گوید که یک کیسه مواد غذایی معمولی باید بار عمودی ثابت حداقل 8 کیلوگرم را برای حداقل 10 ثانیه نگه دارد. دستگیره ها، درزها یا ته آن ها نباید شکسته شود (ASTM International, 2021).

در عمل، بسیاری از سوپرمارکت های زنجیره ای محدودیت های خود را افزایش داده اند. معمولا بین 10 تا 12 کیلو شارژ می کنند. این شامل پردازش خشن، محصولات تیز و انباشته در حین حمل و نقل است. استاندارد اروپایی EN با قوانین مواد و کاهش ضایعات. با این حال، جزئیات آزمایش های مکانیکی را به استانداردهای ملی ISO (ISO) ارسال می کند (کمیته استانداردسازی اروپا، 2020).

بنابراین کیسه های تولید شده توسط کیسه ساز مواد غذایی نه تنها باید این الزامات را برآورده کنند، بلکه از حاشیه ایمنی بالاتری نسبت به این الزامات برخوردار باشند. این باید برای هر دسته انجام شود، با کمی تغییر بین کیسه ها.

ویژگی های مکانیکی که ظرفیت بار را تعیین می کند

آب بندی و تقویت پایین

پایین کیسه مواد غذایی پر استرس ترین قسمت است. چه کیف یک کیسه کاغذی- ته صاف یا یک کیسه تی شرت{2}} پلاستیکی باشد، قسمت پایین آن باید وزن مورد را به طور مساوی در سطح آن پخش کند. الفدستگاه ساخت کیسه مواد غذاییاین روش های مهندسی را مدیریت می کند.

برای کیسه های مواد غذایی کاغذی، دستگاه چندین لایه را تا می کند و به پایین می چسبد. این همان چیزی است که ما آن را «ته کیسه» یا «بلاک» می نامیم. ایستگاه قالب گیری پایین الگوی چسب را نگه می دارد تا کل عرض فلپ پایه را بپوشاند. سپس فلپ را در فشار و دمای تنظیم شده فشار دهید. کیسه های پلاستیکی باید قبل از خروج از دستگاه کاملاً جامد شوند. تحقیقات در مجله علمی کاربردی پلیمر نشان داده است که چسب مبتنی بر آب می‌تواند بر روی کاغذ قهوه‌ای تیمار شده بین 4.5 تا 6.0 N/cm2 استحکام برشی داشته باشد. این برای جلوگیری از ترک خوردن کف زیر بارهای معمولی مواد غذایی کافی است (Wiley, 2019).

برای کیسه های پلاستیکی، مهر و موم پایین به صورت حرارتی جوش داده می شود. مهر و موم از ترکیبی از دما، فشار و زمان ماند برای ذوب لایه های پلیمری به یک پیوند جامد استفاده می کند. اگر مهر و موم کامل نباشد-معمولاً به دلیل اینکه دما حتی از نوار عبور نکرده است-درزهای پایین از کار می‌افتند. این عامل اصلی شکستن کیسه های پلاستیکی مواد غذایی است. دستگاه جدید این مشکل را با سیستم های آب بندی کنترل شده سروو{6}}حل می کند. این سنسورها دمای اطراف نوار را در زمان واقعی کنترل می کنند.

اتصال دسته و هندسه دسته

دسته دوم ضعف بود. در کیسه های کاغذی، دسته می تواند بخشی از کیسه باشد (دسته کاغذی پیچ خورده یا صاف) یا به صورت جداگانه به کیسه متصل شود. در کیسه های تی شرت پلاستیکی، درمان از همان لایه لوله ای کیسه بریده می شود. آنها را ذاتا قوی تر می کند. اما فقط در صورتی که شکل برش فشار را به درستی پراکنده کند.

دستگاه ساخت کیسه مواد غذاییمدل های دارای کیسه های کاغذی دسته دار باید اطمینان حاصل کنند که محل اتصال دسته دارای سطح چسب و پوشش چسب کافی است. از یک اسلحه یا غلتک چسب دقیق برای چسباندن به ایستگاه برچسب استفاده کنید. این الگوهای چسب بیشترین سطح تماس را می دهند. آنها همچنین از چسب بیش از حد اجتناب می کنند که باعث ضعیف شدن الیاف کاغذ اطراف می شود. مطالعه ای که توسط انجمن بین المللی موسسات تحقیقات بسته بندی (IAPRI) انجام شد، نشان داد که حدود 63 درصد خرابی های ساختاری در کیسه های مواد غذایی ناشی از عملکرد نادرست اتصال دسته است. این مطالعه همچنین نشان داد که افزایش 15 درصدی در ناحیه چسباندن، میزان شکست را تقریباً 40 درصد کاهش می‌دهد (IAPRI، 2022).

برای کیسه های پلاستیکی، دسته توسط یک قالب دقیق داخل کیسه ساز بریده می شود. قالب باید تیز و در یک محدوده دقیق باقی بماند. اگر قالب کسل کننده یا آفلاین باشد، یک پارگی کوچک در پایه دسته ایجاد می شود. پارگی‌ها تحت بار رشد می‌کنند و باعث می‌شوند که دسته به‌موقع بچسبد.

تشکیل گوست و یکپارچگی دیوار

واشر یک پانل کناری تاشو به داخل یک بسته است. آنها برای پذیرش پروژه عظیم باز می شوند. آنها همچنین به پخش وزن کیف کمک می کنند. اگر چین به خوبی شکل نگیرد، یک نقطه تنش در چین ایجاد می شود. این می تواند کیسه را در امتداد چین پاره کند.

ایستگاه تاشوی-در یکدستگاه ساخت کیسه مواد غذاییاز صفحات راهنمای قابل تنظیم و تیغه‌های تاشوی سروو{0}}استفاده می‌کند. این ها باعث ایجاد چین های یکنواخت و تیز می شوند. برای کیسه های کاغذی، چین و چروک باعث ترک خوردن الیاف کاغذ نمی شود. برای کیسه های پلاستیکی، تا کردن باعث سفید شدن یا نازک شدن فیلم نمی شود. برای ضخامت مواد با اندازه های مختلف کیسه، دستگاه می تواند کیفیت گاست را بدون تغییر نگه دارد، که مستقیماً بر اثر اتلاف وزن کیسه تأثیر می گذارد.

جابجایی مواد و سازگاری با بستر

ظرفیت باربری{0}}تنها از مکانیک مکانیکی ناشی نمی شود. به کیفیت و نوع خوراک هم بستگی دارد. یک ماشین خوب-طراحی شده می‌تواند با مواد مختلف کار کند، اما همچنان در تولید پایداری دارد.

بسترهای کاغذی

ماشین های کیسه مواد غذایی که با کاغذ کار می کنند باید کاغذ کرافت را با وزن پایه 80 تا 150 گرم در متر مربع کار کنند. سیستم کنترل کشش دستگاه باید کشش تار را در تمام عرض رول کاغذ به طور یکنواخت حفظ کند. این از چین و چروک، دررفتگی یا پارگی در طول قالب گیری جلوگیری می کند. اگر کشش بیش از حد بالا باشد، الیاف کاغذ را کشیده و ضعیف می کند. اگر کشش خیلی کم باشد، چین ها به درستی تراز نمی شوند و چسب به طور ناهموار به هم می چسبد.

سازمان خواربار و کشاورزی سازمان ملل متحد (FAO) در دستورالعمل‌های پایداری بسته‌بندی خود می‌گوید که کاغذ کرافت برای کیسه‌های مواد غذایی باید دارای استحکام کششی 5.0 کیلونیوتن بر متر در جهت ماشین و 2.5 کیلونیوتن بر متر در جهت متقاطع باشد. این تضمین می کند که کیسه ها می توانند زمانی که آماده هستند بارگیری شوند (FAO، 2022). سیستم جابجایی وب دستگاه باید این ویژگی ها را در طول شکل دهی، برش و آب بندی حفظ کند.

بسترهای فیلم پلاستیکی

برای کیسه های مواد غذایی پلاستیکی، دستگاه با فیلم پلی اتیلن دمیده یا ریخته شده کار می کند. چنین فیلم هایی معمولاً 15 تا 40 میکرون ضخامت دارند. استحکام کششی فیلم، ازدیاد طول شکست و مقاومت در برابر ضربه فیلم در برابر سقوط دارت، ظرفیت بار نهایی کیسه را تعیین می کند. ISO 527 و ASTM D1709 این ویژگی ها را تعریف می کنند. وظیفه دستگاه پردازش فیلم به آرامی است. این از نقص جلوگیری می کند. دستگاه همچنین باید پارامترهای مهر و موم حرارتی را با توجه به نوع و ضخامت پلیمر خاص به درستی تنظیم کند.

کنترل کیفیت و تست درون خطی

سیستم کیسه مواد غذایی مدرن دارای نظارت بر کیفیت داخلی است. این تضمین می کند که عملکرد تحمل بار در طول فرآیند تولید در محدوده مشخصی باقی می ماند. این سیستم ها معمولا دارای:

• سیستم های بازرسی بصری برای بررسی پوشش چسب، کیفیت آب بندی و دقت ابعاد در سرعت کامل تولید
• سنسورهای نظارت بر تنش می توانند قبل از آسیب رساندن به کیفیت خروجی، شکستگی یا جابجایی وب را تشخیص دهند
• نرم افزار کنترل فرآیند آماری (SPC) برای ردیابی تنظیمات کلیدی مانند دمای آب بندی، زمان ماندگاری، مقدار چسب. هر گونه تغییر خارج از محدوده تنظیمات را علامت گذاری می کند.

سازمان بین‌المللی استاندارد (ISO) مدیریت کیفیت بسته‌بندی را از طریق ISO 9001 و ISO 15378 پوشش می‌دهد. هر دو استاندارد از تولیدکنندگان می‌خواهند از کنترل‌های فرآیندی استفاده کنند که عملکرد ثابت محصول را ارائه می‌دهد (ISO، 2023). نظارت بر روی ماشین‌ها ساده‌ترین راه برای رعایت این قوانین است. به جای بررسی نمونه ها پس از تولید، هنگام بروز نقص تشخیص داده می شود.

دستیابی به سرعت بدون قربانی کردن قدرت

یکی از سخت‌ترین بخش‌های ساخت کیسه مواد غذایی، حفظ کیفیت باربری بالا-است. سوپرمارکت ها باید 150 تا 300 کیسه در دقیقه برای کاغذ و 300 تا 500 کیسه در دقیقه برای پلاستیک تولید کنند. با این سرعت، زمان پخت، زمان خنک شدن آب بندی و زمان ته نشین شدن مواد کوتاه می شود.

سازندگان ماشین این مشکل را با{0}}پردازش موازی چند ایستگاهی حل می کنند. این بدان معناست که چندین کیسه همزمان در مراحل مختلف قالب گیری هستند. آنها همچنین از زمان بندی فرآیند بهتری استفاده می کنند. به عنوان مثال، یک دستگاه کیسه کاغذی می تواند پس از چسباندن ایستگاه در پایین، از کانال خنک کننده طولانی تری استفاده کند. این تضمین می کند که کیسه های پلاستیکی قبل از چیدن و شمارش، حتی در بازده بالا، کاملاً جامد می شوند. به طور مشابه، مهر و موم های خنک کننده سریع را می توان در ماشین های کیسه های پلاستیکی استفاده کرد. این اجازه می دهد تا جوشکاری پایدار در کمتر از 0.3 ثانیه انجام شود. سپس کیسه بعدی را می توان بلافاصله بدون خطر شکستن مهر و موم دور انداخت. به خوبی{10}}کوک شده استدستگاه ساخت کیسه مواد غذاییهمه این ایستگاه ها را برای دستیابی به خروجی ثابت و در عین حال حفظ یکپارچگی بار-در هر کیسه، همگام می کند.

نتیجه گیری

تولیدکننده کیسه‌های غذایی با ترکیبی از طراحی مکانیکی دقیق، علم مواد و کنترل فرآیند، نیازهای{0} بار سوپرمارکت‌ها را برآورده می‌کند. مهر و موم پایین باید پیوندی ایجاد کند که وزن را در سراسر ناحیه پایه توزیع کند. اتصال یا برش دسته باید از نظر ساختاری در نقطه حداکثر تنش سالم باشد. سازند گست باید چین های پایداری را برای مقاومت در برابر ایجاد استرس ایجاد کند. نظارت بر کیفیت درون خطی باید قبل از اینکه کیف های بد به مشتریان برسد، مشکلات را شناسایی کند.

نتیجه کیسه ای است که می تواند 10 کیلوگرم یا بیشتر مواد غذایی را با اطمینان حمل کند. این یک چیز ساده به نظر می رسد، اما از ترکیب پیچیده شیمی چسب، فیزیک پلیمر و دقت مکانیکی ناشی می شود. این دستگاه باید کارهای بیشتری انجام دهد زیرا قوانین پایداری جدید صنعت را به استفاده از مواد نازک تر و بازیافت محتوای بیشتر سوق می دهد. در نتیجه، مهندسی قوی و کنترل فرآیند برای برآورده کردن انتظارات فروشگاه اهمیت بیشتری پیدا خواهد کرد.

مراجع

ASTM International. (2021).ASTM D4649: راهنمای استاندارد برای انتخاب و استفاده از کیسه های حمل کاغذ باربر. West Conshohocken، PA: ASTM.

کمیته استانداردسازی اروپا (2020).EN 13428: بسته بندی - الزامات خاص برای ساخت و ترکیب - پیشگیری با کاهش منبع. بروکسل: CEN.

وایلی. (2019).استحکام برشی پیوندهای چسبنده مبتنی بر آب- روی بسترهای کاغذ کرافت تصفیه شده. مجله علمی کاربردی پلیمر، 136(18)، 47531.

IAPRI (انجمن بین المللی مؤسسات تحقیقاتی بسته بندی). (2022).تجزیه و تحلیل حالت شکست عملکرد ساختاری کیسه مواد غذایی: اتصال دسته و یکپارچگی درز پایین. مجموعه مقالات کنفرانس سالانه IAPRI.

فائو (سازمان خواربار و کشاورزی ملل متحد). (2022).بسته بندی مواد غذایی پایدار: مشخصات مواد برای کیسه های مواد غذایی مبتنی بر کاغذ-. رم: فائو

ISO (سازمان بین المللی استاندارد). (2023).ISO 15378: مواد بسته بندی اولیه برای محصولات دارویی - الزامات ویژه برای استفاده از ISO 9001 با ارجاع به GMP. ژنو: ISO.