Kokonaisopas valitsemalla VFFS-kone rasvaisille elintarvikkeille, jauheille ja nesteille

Miten Vffs machine s toiminta: ydintekniikat ja keskeiset osat

Ymmärtämällä pystysuoran muovaus-, täyttö- ja sulatuskoneen toimintaperiaate

Pystysuuntaiset muotoilu-, täyttö- ja suljinlaitteet, joita kutsutaan usein lyhyesti VFFS-laitteiksi, muuttavat suoraan pakkausmuovikalvon valmiiksi pussiksi yhdessä vaiheessa. Kun prosessi alkaa, kalvon rulla syötetään niin kutsuttuun muotointypyörään, joka pohjimmiltaan muotoilee materiaalin pystysuuntaiseksi putkimaiseksi rakenteeksi. Tuotteiden liikkuessa tämän putkimaisen rakenteen sisällä ne pakataan pussiin, kun erityiset suljetusosat liikkuvat pystysuunnassa pitkin pussin sivuja ja muodostavat tarvittavat tiukat saumat. Tämän jälkeen toinen puristusliike sulkee ja leikkaa pussin molemmat päät irti. Nykyisin nämä laitteet pystyvät tuottamaan noin 200 pussia joka minuutti. Joidenkin Globenewswiren teollisuuskatsausten mukaan vuodelta 2025, näiden laitemallien maailmanlaajuinen markkina-arvo saavuttaa vuoteen 2034 mennessä noin 5,32 miljardia dollaria.

Tärkeimmät osat VFFS-koneessa: Kalvoryhmästä suljettuun pussiin

Komponentti	Toiminto
Kalvon kuljetusjärjestelmä	Irrottaa kalvon tarkalla jännityksen säädöllä
Muotointypyörä	Muotoilee kalvon pystysuuntaiseksi putkistoksi
Pystysuuntaiset suljettavat puristimet	Luo jatkuvat sivusuuntaiset tiivisteet
Vaakasuuntaiset suljettavat puristimet	Tiivistää pussin ylä-/alareunan ja leikkaa valmiin yksikön

Nämä komponentit toimivat yhdessä takaen tarkan kohdistuksen, minimoimaan kalvon hukkaamisen ja yllättäen hygieeniset olosuhteet elintarvikekäyttöön.

Jatkuva pakkausprosessi: muovaus, täyttö ja tiivistys yhdessä virrassa

VFFS toimii periaatteessa syklissä. Kun pussi täytetään ja suljetaan, kalvo liikkuu automaattisesti seuraavaan kohtaan. Syklisarjan välillä ei ole odotusaikaa, mikä pitää tuotantolinjan liikkeessä ilman pysähdyksiä. Servo-ohjatut osat todella auttavat vaikeissa tilanteissa, kuten nesteiden käsittelyssä. Puhumme tilanteista, joissa jo yhden kymmenesosan millilitran määrä voi johtaa vuotoihin myöhemmin. Näiden koneiden erottuva piirre on kolmen vaiheen yhdistäminen eli muotoilu, täyttö ja sinetöinti suoraan pystysuuntaisesti. Tämä rakenne säästää myös paljon tilaa. Tehtaat ilmoittavat noin 40 prosenttia vähemmän tarvittavan lattiatilan verrattuna vanhoihin vaakasuuntaisiin järjestelmiin, jotka vievät paljon tilaa ympäriinsä.

Servo-ohjaus vs. Pneumaattinen: Valitse oikea VFFS-käyttöjärjestelmä

Pneumaattisten ja servo-ohjattujen VFFS-koneiden vertailu

VFFS-koneet, joiden toiminta perustuu pneumatiikkaan, tarvitsevat paineilmaa osien liikuttamiseen, mikä tekee niistä edullisempia ensisilmäyksellä (noin 25 000–50 000 dollaria verrattuna 60 000–120 000 dollariin servokoneisiin viime vuoden Packaging Digestin mukaan). Mutta siinä on haittapuolensa, ne kuluttavat noin 30 % enemmän sähköä, koska kompressori toimii koko ajan. Toisaalta servopohjaiset järjestelmät toimivat eri tavalla. Ne käyttävät sähkömoottoreita, jotka tarjoavat huomattavasti paremman vääntömomentin säädön ja tiivistykseen tarkkuuden, joka on jopa 0,2 millimetriä. Tällainen tarkkuus on erittäin tärkeää ohraisten leivonnaiskalvojen tai hankalien nestepussien kanssa, joissa sivut täytyy muotoilla oikein. Pneumaattiset koneet soveltuvat pienemmille tuotantosarjoille, joissa valmistetaan alle 40 pussia minuutissa tyypillisesti, kun taas servo-koneet voivat tuottaa yli 200 pussia minuutissa tasaisesti ja yhtenäisesti annostelun osalta.

Epäjatkuva vs. Jatkuva liike: Pakkausnopeuden ja tarkkuuden vaikutus

Pneumaattiset järjestelmät toimivat käynnistä ja pysäyttelemällä, mikä luo näitä pieniä taukoja tuotannossa. Tämän vuoksi todellinen tuotantoteho jää yleensä noin 70–80 prosenttiin siitä, mitä teoreettisesti olisi mahdollista. Uudemmat servomoottoreilla varustetut VFFS-koneet ovat kuitenkin erilaisia. Ne toimivat jatkuvalla liikkeellä, jolloin kierrosajat lyhenevät noin 22 prosenttia. Ja tässäkin kiinnostavaa: nämä koneet pystyvät silti pitämään tuotehävikin alle 1 prosentilla jauheiden käsittelyssä. Tämän mahdollistaa sileä toiminta, joka sallii säkkien muodostamisen samanaikaisesti täytön kanssa. Paksumpien aineiden, kuten kastikkeiden, kohdalla tämä on erityisen tärkeää, koska kaikkien toimien täytyy synkronoitua täydellisesti keskenään. Pumpsien ja suljintahampaiden täytyy toimia yhdessä alle kolmen kymmenesosasekunnin sisällä.

Miksi teollisuus siirtyy servomoottoreihin varustettuihin VFFS-pakkauksiin leivonnais- ja nestepakkauksissa

PMMI:n hiljattain julkaiseman teollisuuskertomuksen (2023) mukaan noin kolme neljäsosaa välipalatuotantoyrityksistä on siirtynyt käyttämään servo-ohjattuja VFFS-koneita yhdessä monipääpainon mittaamiseen tarkkojen laitteiden kanssa öljyisiä tuotteita paketoidessaan. Näiden laitteiden toiminta on tehokkaampaa, sillä ne kykenevät vaihtamaan suuntaa niin nopeasti, ettei mausteseos ehdi erottua paketoinnin aikana. Tämän teknologian erottuvuuden syy on sen kyky tuottaa väliaikaisesti kolminkertainen vääntömomentti, mikä tarkoittaa, että nestepussien vuotojen riski voidaan pitää poissa, vaikka sinne olisi vain neljäsosasekunnin väli tiivisteiden välillä. Myös energiansäästöt ovat huomattavia. Uusiin järjestelmiin siirtyneet toimipalvelut raportoivat noin 40 % vähemmän sähkönkulutusta verrattuna vanhempiin pneumaattisiin malleihin. Suurille toimijoille, jotka tuottavat yli 20 miljoonaa pussipussia vuodessa, investointi takautuu takaisin 18–24 kuukaudessa, mikä tekee siitä harkinnan arvoisen vaihtoehdon kaikille, jotka pohtivat pakkauslinjansa päivittämistä.

Täytetapojen valinta tuotetyypin mukaan: välipalat, jauheet ja nestemäiset

Tilavuusmitta, ruuvikuljettaja, männän ja yhdistelmävaakojärjestelmät vertailussa

Nykyiset VFFS-koneet käyttävät erilaisia täyttöjärjestelmiä, jotka on optimoitu erityyppisille tuotteille:

• Tilavuusmittatäyttöjärjestelmät soveltuvat yhtenäisiin kuiviin välipaloihin kuten nakkileivät, saavuttaen nopeudet jopa 120 pussia/minuutti
• Ruuvikuljetinjärjestelmät käsittelevät pölyjä ja rakeita ±1 %:n tarkkuudella, mikä on kriittistä kahville tai mausteseoksille
• Männäntäyttölaitteet käsittelevät viskoesia nesteitä kuten kastikkeita 0,5–5 litraa/minuutti nopeudella käyttäen positiivista siirtoa
• Yhdistelmävaakojärjestelmät tarjoavat 99,5 %:n tarkkuuden arvokkaille välipaloille, mutta vaativat 20 % enemmän lattiatilaa

Teollisuuden analyysin mukaan täyttöjärjestelmissä kombinaatiopunnit vähentävät hukkakustannuksia 18 % verrattuna tilavuusmenetelmiin epäsäännöllisiin tuotteisiin, kuten sekoitettyihin pähkinöihin.

Täyttöjen optimointi jauheille, rakeille ja nesteille ruuvikuljettimilla, pumppuilla ja syöttölaitteilla

Jauheille tarvitaan staattisen sähkön estämiseksi suunniteltuja ruuvikuljettimia estämään siltoitumista, kun taas vapaasti valuvat rakeet hyötyvät värähtelysyöttölaitteista. Nestekäyttöön tarvitaan hammaspyöripumppuja öljyille (50–500 cPa·s) tai oikaisupumppuja leikkausherkille kastikkeille. Servo-ohjattavat järjestelmät säätävät täyttömääriä dynaamisesti, vähentäen tuotehävikkiä 30 %, kun siirrytään 8 unssan ja 16 unssan eriin.

Pulssien ja nestetäytössä esiintyvien haasteiden hallinta: Tarkkuus, vuoto ja virtauksen hallinta

Korkean rasvapitoisuuden omaavat jauheet vaativat lämmitettyjä kuljetusastioita säilyttääkseen valumiskykynsä, kun taas hygroskooppisiin tuotteisiin tarvitaan typellä täyttö. Tutkimustiedot osoittavat, että viskositeettiin sopeutetut täyttöjärjestelmät vähentävät nestevuotoja 45 %:lla (PMMI, 2023). Jauheille suunnitut järjestelmät, joissa on kuormasolujen kanssa integroitu takaisinkytkentä, korjaavat annosvirheitä kesken täyttökierroksen ja pitävät tarkkuuden ±0,5 g:n sisällä myös tiheyden vaihdellessa.

Nopeus vs. tarkkuus: Tilavuusmittaus vs. yhdistelmäpainonmittaus korkean suorituskyvyn VFFS-linjoissa

Tilavuusmittausjärjestelmät hallitsevat nopeita välipussilinjoja (yli 200 pussia/minuutti), mutta sallivat ±2,5 %:n poikkeaman. Yhdistelmävaa'at toimivat nopeudella 120 pussia/minuutti ja ±0,3 %:n tarkkuudella – tämä on ideaalinen vaihtoehto premium-tyyppisille suklaapatukoille tai ravintolisille. Hybridimalliset järjestelmät käyttävät ensin tilavuusmittausta ja sen jälkeen mikrokorjauksia, jolloin tuotantokapasiteetti nousee 25 % ja painon tarkkuus säilyy 99 %:n tarkkuudella.

## Sovelluksia elintarvikkeiden pakkauksessa: välipussiin asti

Yleisiä elintarvikekäyttöjä VFFS-koneille: Välipalat, kahvia, kastikkeet ja jauheet

Pystysuuntaiset muotoilu-, täyttö- ja sulatuskoneet (VFFS) ovat erinomaisia kuivien välipalojen, kuten ripsien ja pähkinöiden, pakkaamisessa, ja ne voivat käsitellä jopa 120 pussia/minuutti vähemmällä kuin 1 % tuotteen hukkauksella (PMMI 2023). Niiden ilmatiiviisti suljettavat pussit säilyttävät tuoreuden kahvipapuille ja jauheille, kun taas tarkat ruuvianturijärjestelmät mitoittavat tahmeat kastikkeet, kuten tomaattikastiketta, ±0,5 g:n tarkkuudella. Täyteaineet, kuten jauhejuomaseokset, hyötyvät värähtelyyn perustuvasta täyttöjärjestelmästä, joka vähentää kimpaleiden muodostumista nopeilla toimintojen nopeuksilla.

Pussityylin valinta: Tyyny-, liuku- ja letkulliset pussit eri tuotteisiin

• Tyynypussit : Kustannustehokas ratkaisu kevyisiin välipaloihin (<200 g), käyttäen 20 % vähemmän kalvoa kuin kovapakkauksissa
• Sivukarvatut pussit : Vahvistetut sivut tukevat erikoiskokonaisuuksia, kuten 5 kg:n jauhopussit, ilman sauman rasitusta
• Letkulliset pussit : Vuotoon tiiviit suunnittelut hallitsevat nykyään nestesiä kuten ruokaöljyt ja viskoosit kastikkeet, ja niiden globaali käyttöönotto kasvaa 6,24 % vuosittain vuoteen 2033 saakka (Vocal Media 2024). Nämä pussit vähentävät kuljetuspainoa 30 % verrattuna lasipulloihin samalla kun niillä voidaan toteuttaa tarkka kaataminen.

Toimialan tiedot: 78 % le snacks valmistajista käyttää servo-ohjattuja VFFS-koneita monipääpaineyksiköillä (PMMI, 2023)

Servo-ohjatut VFFS-koneet hall dadoptan pakkauksia koskevat 15 % nopeammat vaihdot ja ±0,2 mm säkin pituuden tarkkuus. Kun ne yhdistetään 14-osaisiin yhdistelmäpaineyksiköihin, nämä järjestelmät saavuttavat 99,7 % täyttötarkkuuden epäsäännöllisille tuotteille kuten tortillachipseille – mikä on keskeinen tekijä antogive-kustannusten vähentämisessä 740 000 dollaria vuodessa (Ponemon 2023).

Miten valita oikea Vffs machine oman tuotannon tarpeisiisi

Kriittiset valintakriteerit: säkin koko, tuotantonopeus, kalvon yhteensopivuus ja integrointi

Arvioitaessa VFFS-koneita, keskity neljään toimintaan liittyvään tekijään:

Kriteerit	Tärkeät huomiot
Säkin koon kapasiteetti	Sopii tuotetilavuuteen (välipalat vs. tärkkelyspölyt) ja tilallisiin rajoituksiin
Tulostusnopeus	Täyttää tuotantotavoitteet (30–200 pussia/minuutti) ja skaalautuu tuleviin kysyntöihin
Kalvon yhteensopivuus	Tukee monikerroksisia kalvoja kosteudensietoisille pölyille tai UV-suojateille
Järjestelmän integrointi	Yhteensopiva olemassa olevien punnitusjärjestelmien, kuljettimien ja järjestelmän etu-/takajakson laitteiden kanssa

Koneet, jotka käsittelevät välileipiä, vaativat tyypillisesti ±0,5 g:n tarkkuuden, kun taas nestepakkauksiin tarvitaan vuotoon kestäviä saumoja, joiden painekesto on yli 50 PSI.

Koneen ominaisuuksien yhdistäminen tuotetyyppiin ja käyttäjän osaamiseen

Kahvipohjat ja muut hienojakoiset materiaalit toimivat erinomaisesti ruuvisyöttölaiteiden kanssa, joiden mittaustarkkuus voi olla jopa 99,5 % tarkkaa. Paksuilla nesteillä taas tarvitaan pumppuventtiileitä, jotka pystyvät toimimaan noin 0,1 ml:n tarkkuudella. Ohjelmien monimutkaisuuden määräävät käyttäjien tekninen osaaminen ja kokemus. Yrityksissä, joiden työntekijöillä ei ole paljon muodollista koulutusta, ongelmatilanteissa selviytyvät parhaiten nopeasti vaihtokelpoiset laitteet (alle 15 %:n huoltotauko) ja selkeät käyttöliittymät. Otetaan esimerkiksi välipalateollisuus. Monet niistä kamppailevat jatkuvan henkilöstövaihtuvuuden kanssa, ja ne yritykset, jotka ovat siirtyneet koneisiin, joissa on vaiheittaiset vianmääritysohjeet, ovat saaneet virheiden määrän vähenemään noin neljänneksen verran aiempaan verrattuna.

Automaation tason ja käyttötehokkuuden ja kustannusten tasapainottaminen

Servo-ohjatut VFFS-koneet maksavat alun perin noin 20–35 prosenttia enemmän kuin niiden pneumaattiset vastaavat, kuten PMMI:n viimevuotisista tiedoista ilmenee, mutta nämä järjestelmät vähentävät tuotteenhukkaa lähes 18 prosenttia ja niissä käytetään 22 prosenttia vähemmän energiaa. Laskut tulevat hyvin tosiasiassa suurille välipalatuottajille, jotka toimivat nopeudella noin 160 pussia minuutissa ja joiden investointi takautuvasti kannattaa alle vuoden ja puolen ansiosta pääasiassa vähentyneisiin työvoimakuluihin. Pienemmät toiminnot, jotka pakkaavat alle 40 pussia minuutissa, löytävät puoliautomaattiset versiot edelleen kannattaviksi ilman budjetin ylittymistä. Nämä mallit säästävät itse asiassa noin 30 prosenttia huoltokuluissa viiden vuoden aikana, mikä tekee niistä älykkään valinnan, kun volyymi ei ole erittäin suuri.

UKK

Mikä ovat VFFS-koneen pääkomponentit?

Pääkomponentteihin kuuluvat kalvon kuljetusjärjestelmä, muokkauselementti, pystysuuntaiset tiivistepuristimet ja vaakasuuntaiset tiivistepuristimet. Nämä komponentit toimivat yhdessä varmistaakseen tarkan kohdistuksen ja minimaalisen kalvonhukkaan.

Mikä tekee servo-ohjatuista VFFS-koneista parempia kuin pneumaattisista?

Servo-ohjatut VFFS-koneet tarjoavat paremman vääntömomentin säädön ja vähentävät energiankulutusta noin 40 % verrattuna pneumaattisiin koneisiin. Ne tarjoavat myös suuremman tarkan mittaustarkkuuden ja nopeamman tuotantovauhdin, mikä on hyödyllistä suurten määrien pakkauksissa, kuten leikitteiden ja nestepakkauksissa.

Miten täyttömenetelmä vaihtelee tuotetyypin mukaan?

Eri täyttöjärjestelmät on optimoitu erityyppisille tuotteille: tilavuuspohjaiset kuppitäyttöjärjestelmät leikitteisiin, ruuvijärjestelmät pölyisiin aineisiin, männäjärjestelmät nesteisiin ja yhdistelmävaakajärjestelmät premium-leikitteisiin, joissa vaaditaan korkeaa tarkkuutta.

Mikä on otettava huomioon valittaessa VFFS-konetta?

Ota huomioon tekijät, kuten pussin koko, tuotantovauhti, kalvon yhteensopivuus ja järjestelmäintegraatio. Varmista, että kone sopii tuotetyyppiisi ja käyttäjien osaamistasoon.