Viskas apie VFFS mašinos pasirinkimą traškučių, miltelių ir skysčių pakuotėms

Kaip Vffs mašina s Work: Core Principles and Key Components

Understanding the Vertical Form-Fill-Seal Machine Working Principle

Vertikalios formavimo, pildymo ir hermetiškai uždaromos mašinos, dažnai vadinamos trumpai VFFS, paima paprastą pakuotės plėvelę ir vienu metu pavercia ją paruoštais maišeliais. Kai procesas prasideda, plėvelės ritinys įvedamas į tai, kas vadinama formuojančiu apykakle, kuri esą suformuoja medžiagą į vertikalios formos vamzdelį. Kai produktai juda šios vamzdinės struktūros viduje, jie įpilami į patį maišelį tuo tarpu specialūs hermetizavimo komponentai juda vertikaliai palei kraštus, kad būtų sukurti reikalingi sandarūs siūles. Tada atsiranda horizontalus veiksmas, kai kita žnyplių pora faktiškai uždaro ir nupjauna kiekvieno maišelio abu galus. Šios mašinos šiuolaikinėmis sąlygomis gali pagaminti apie 200 maišų kiekvieną minutę. Pagal kai kurias 2025 m. praneštas pramonės ataskaitas iš Globenewswire, pasaulio rinkos šios rūšies mašinoms 2034 metais tikimasi pasiekti apie 5,32 mlrd. JAV dolerių vertę.

Pagrindiniai VFFS mašinos komponentai: nuo plėvelės ritinio iki užsandarinto maišelio

Komponentas	Funkcija
Plėvelės transportavimo sistema	Išvynioja plėvelę su tikslia įtampos kontrolės sistema
Formuojanti apykaklė	Formuoja plėvelę į vertikalų vamzdelį
Vertikalūs sandarinimo žandikauliai	Sukuria nuolatinius šoninius sandarinimus
Horizontalūs sandarinimo žandikauliai	Sandarina viršų/apačią ir nupjauna baigiamą vienetą

Šie komponentai veikia sinchroniškai, kad užtikrintų tikslų lygiavimą, sumažintų plėvelės atliekas ir palaikytų higieniškas sąlygas maisto pramonės taikymui.

Nuolatinis pakuotės procesas: formavimas, pildymas ir sandarinimas vienoje eidoje

VFFS pagrindžiai veikia ciklo pagrindu. Kai maišas užpildomas ir užsandarinamas, juosta tiesiog automatiškai juda į kitą vietą. Tarp kiekvieno ciklo nėra laukimo laiko, todėl viskas juda be pertraukimų per gamybos liniją. Servo varikliai labai padeda susidūrus su sudėtingomis medžiagomis, tokio kaip skysčiai. Čia kalbame apie situacijas, kai net mažas tūrio nuokrypis, toks kaip dešimtoji mililitro dalis, gali sukelti nutekėjimus ateityje. Tai, kas išskiria šiuos įrenginius, yra tai, kad jie sujungia visus tris etapus – formavimą, pildymą, sandarinimą – tiesiogiai vertikaliai. Taip pat ši konfigūracija sutaupo daug vietos. Pagamos praneša, kad reikia maždaug 40 procentų mažiau grindų ploto lyginant su senaisiais horizontaliais įrenginiais, kurie užima daug vietos.

Servo vs. Pneumatinis: Pasirinkite tinkamą VFFS variklio sistemą

Pneumatinių ir servo valdomų VFFS įrenginių palyginimas

VFFS mašinos, kurios veikia dėl pneumatinės sistemos, priklauso nuo suspausto oro, kad galėtų judėti dalys, todėl jos iš pirmo žvilgsnio yra pigesnės (apie 25 tūkst. JAV dolerių iki 50 tūkst. JAV dolerių, palyginti su 60–120 tūkst. JAV dolerių, skirta servovaldžio tipo versijoms, pagal praeitų metų „Packaging Digest“ duomenis). Tačiau čia yra viena bėda – jos sunaudoja apie 30 % daugiau energijos, nes kompresorius veikia nuolat. Tuo tarpu servovaldžios sistemos veikia kitaip. Jos naudoja elektrinius variklius, kurie suteikia kur kas geresnį sukimo momento kontrolę, leidžiant sandarininkams tikslumą iki 0,2 milimetro. Toks tikslumas yra labai svarbus, kai dirbama su plonais užkandžių pakuotės plėvelėmis arba su tais sudėtingais maišeliais su skysčiais, kai reikia tinkamai suformuoti šonus. Pneuminės mašinos tinka mažesnėms operacijoms, kuriose pagaminama mažiau nei 40 maišų per minutę, tuo tarpu servovaldžios gali pagaminti daugiau nei 200 maišų per minutę nuosekliai ir be jokio nuokrypio nuo dozavimo tikslumo.

Pertrauktinis ir tolydinis judėjimas: poveikis pakuotės greičiui ir tikslumui

Pneumatinės sistemos veikia su stabdymo judėjimu, todėl gamybos metu atsiranda trumpi sustojimai. Dėl šios priežasties faktinis našumas paprastai siekia tik 70–80 procentų teoriškai galimų rezultatų. Tačiau naujesnės servovaldžio tipo VFFS mašinos veikia kitaip. Jos veikia tolydžiai, todėl ciklo laikas sutrumpėja maždaug 22 procentais. Čia dar viena įdomi detalė – šios mašinos vis tiek užtikrina, kad produktų nuostoliai būtų mažesni nei 1 procentas, kai dirbama su milteliais. Tai pasiekiama dėl sklandaus veikimo, kuris leidžia maišų formavimą atlikti tuo pačiu metu kaip ir pripildymą. Kai kalba eina apie tankias medžiagas, tokias kaip padažai, tai ypač svarbu, nes viskas turi būti idealiai suderinta. Turime omenyje, kad siurbliai ir užspaustuvai turi veikti sinchronizuotai per tris dešimtadalius sekundės.

Kodėl pramonė krypsta link servovaldžio tipo VFFS įrenginių traškiajam ir skystam maistui pakuoti

Pagal naujausius PMMI pramonės ataskaitas (2023 m.), apie tris ketvirtadalius traškulių gamintojų jau naudoja su varikliu valdomas VFFS mašinas kartu su daugiavamzdžiais svarstyklių, kai dirba su aliejumi padengtais produktais. Šios mašinos veikia geriau, nes jos gali keisti judėjimo kryptį taip greitai, kad prieskoniai neatsiskiria pakavimo metu. Šią technologiją išskiria tai, kad ji gali laikinai išlaikyti tris kartus didesnį sukimo momentą, o tai reiškia, kad netgi tada, kai tarp sandarinimo taškų yra tik ketvirtis sekundės, skystimis pripildytuose maišeliuose nebus tų bjaurių nutekėjimų. Taip pat nereikia pamiršti ir energijos taupymo. Įmonės, kurios pereina prie šių sistemų, pažymi apie 40 % mažesnį elektros suvartojimą lyginant su senesnėmis pneumatinėmis sistemomis. Didelėms operacijoms, gaminančioms daugiau nei 20 milijonų maišelių per metus, daugelyje atvejų investicijos atsiperka per 18–24 mėnesius, todėl verta apsvarstyti galimybę modernizuoti pakavimo linijas.

Pripildymo metodų pritaikymas pagal produkto tipą: traškučiai, milteliai ir skysčiai

Apytikslės talpos puodelis, sraigto, stūmoklio ir kombinuotų svarstyklių sistemų palyginimas

Šiuolaikinės VFFS mašinos naudoja skirtingas pildymo sistemas, kurios yra pritaikytos pagal tam tikrų produktų savybes:

• Apytikslės talpos puodelio pildytuvės tinka vienodam sausam užkandžiui, kaip, pvz., traškučiai, pasiekiant iki 120 maišelių/minutę
• Sraigto sistemos tvarko miltelius ir granules su ±1% tikslumu, svarbu kavai ar prieskonių mišiniams
• Stūmoklio pildytuvės tvarko klampius skysčius, kaip padažai, esant 0,5–5 L/min našumui, naudojant teigiamą slėgį
• Kombinuotosios svarstyklės užtikrina 99,5% tikslumą brangiems užkandžiams, tačiau reikia 20% daugiau grindų vietos

Pagal pramonės analizę, naudojant kombinacinius svarstykles, neišnaudojamų produktų kaštai mažėja 18 % lyginant su talpiniu būdu, ypač netvarkingiems produktams, tokiems kaip mišrios riešutai.

Dozavimo optimizavimas milteliams, granulėms ir skystiems produktams naudojant sraigto įtaisus, siurblius ir tiekėjus

Milteliai reikalauja antistatinės sraigto konstrukcijos, kad būtų išvengta susiblokavimo, o laisvai besisklaidančios granulės naudingai naudojamos su vibraciniais tiekėjais. Skystiems produktams reikia pavaros siurblių aliejams (50–500 cPa·s) arba perstaltinių siurblių šlapiems padarams. Servo variklių sistemos dinamiškai keičia pripildymo kiekį, sumažindamos produktų atliekų kiekį 30 % keičiant tarp 8 uncijų ir 16 uncijų partijų.

Sprendžiamos problemos pylimo milteliams ir skysčiams: tikslumas, nutekėjimas ir tekėjimo kontrolė

Dėl didelio riebalų kiekio milteliai reikalauja šildomų talpų, kad būtų užtikrinta jų tekėjimo savybė, o higroskopinėms medžiagoms reikia azoto plovimo. Tyrimai parodė, kad skysčių pripildymo sistemos, pritaikytos pagal klampumą, sumažina skysčių nutekėjimą 45 % (PMMI, 2023). Milteliams naudojamos apkrovas matuojančios sistemos, kurios taiso dozavimo klaidas per ciklą, užtikrindamos ±0,5 g tikslumą net esant tankio svyravimams.

Greitis kontra tikslumo: Tūrinis arba kombinuotas sverimas aukšto našumo VFFS linijoms

Tūrinės sistemos dominuoja aukšto greičio traškalių linijose (200+ maišelių/minute), tačiau leidžia ±2,5 % nuokrypį. Kombinuotos svarstyklių sistemos veikia 120 maišelių/minute greičiu su ±0,3 % tikslumu – idealiai tinkamos brangioms saldainiams arba maistinėms papildams. Hibrininės konfigūracijos naudoja tūrinį preliminarų pripildymą, o vėliau atliekami mikrokoregavimai, padidinant našumą 25 % ir išlaikant 99 % tikslų svorį.

## Praktinės maisto pakuotės taikymo sritys: nuo traškalių iki maišelių su čiaute

VFFS mašinų naudojimas maisto pramonėje: traškaliai, kava, padažai ir milteliai

Vertikalios formavimo, pildymo ir hermetiškai uždaromos (VFFS) mašinos puikiai tinka sausų užkandžių, tokių kaip traškučiai ir riešutai, pakuotėms, apdorojant iki 120 maišelių/minutę su <1% produkto atliekų (PMMI 2023). Jų oriniai sandarinimo sistemos išlaiko kavos pupelių ir miltelių šviežumą, o tikslūs aikčių paskirstymo sistemos tiksliai dozuoja lipnius padažus, tokius kaip ketchup, ±0,5 g tikslumu. Smulkiagrainiams produktams, tokiems kaip gėrimų milteliai, padeda vibracijos pagalba pildant, mažinant luitų susidarymą per greito pildymo procesus.

Maišelio stiliaus pasirinkimas: pagalvėlės, su gussetais ir su išleidimo anga maišeliai skirtingiems produktams

• Pagalvėlės tipo maišeliai : Ekonomiškas sprendimas lengviems užkandžiams (<200 g), sunaudojant 20% mažiau plėvelės nei standžios pakuotės
• Gusetės dūdelės : Sustiprintos šoninės dalys palaiko kibirkštingus produktus, tokius kaip 5 kg miltų maišai, be siūlių apkrovimo
• Maišeliai su išleidimo anga : Nutekimo atsparūs dizainai dabar veikia skysčius, tokiais kaip virtuvės aliejai ir klampūs padažai, o jų pasaulinis panaudojimas kasmet išauga 6,24% iki 2033 metų (Vocal Media, 2024). Dėl šių maišelių pristatymo svoris mažėja 30% lyginant su stikliniais buteliais, taip pat yra galima tiksliai pilsti.

Pramonės duomenys: 78% užkandžių gamintojų naudoja servovaldžius VFFS su daugiagaliais svarstyklių (PMMI, 2023)

Servovaldžiai VFFS įrenginiai dominuoja užkandžių pakuotėje dėl 15% greitesnių keitimų ir ±0,2 mm maišo ilgio nuoseklumo. Naudojant 14 galvų kombinuotus svarstykles, šios sistemos pasiekia 99,7% pripildymo tikslumą netaisyklingiems produktams, tokiems kaip tortilų traškučiai – tai svarbus veiksnys, sumažinant metinius išmetimo kaštus 740 tūkst. USD (Ponemon, 2023).

Kaip pasirinkti tinkamą Vffs mašina jūsų gamybos poreikiams

Pagrindiniai pasirinkimo kriterijai: maišo dydis, išvesties sparta, plėvelės suderinamumas ir integracija

Įvertinant VFFS mašinas, reikia pirmiausia atsižvelgti į keturis operacinius veiksnius:

Kriterijus	Pagrindiniai dalykai verta atsižvelgti
Maišo dydžio talpa	Atitinka produkto kiekį (užkandžių porcijos arba birūs milteliai) ir erdminių apribojimų
Išvesties sparta	Atitinka gamybos tikslus (30–200 maišų/minutę) su galimybe pritaikyti prie būsimų poreikių
Plėvelės suderinamumas	Palaiko daugiapaketes plėveles drėgmės jautriems milteliams arba UV atspariems skysčiams
Sistemos integracija	Suderinamas su esamomis svertuvų sistemomis, konvejeriais ir įrenginiais aukštutiniame/apatinėje eigoje

Mašinos, apdorojančios užkandžius, paprastai reikalauja ±0,5 g tikslumo, o skysčių pakuotė reikalauja neskiestų sandarių sujungimų, išlaikančių 50+ PSI slėgio atsparumą.

Pritaikant mašinos galimybes pagal produkto tipą ir operatoriaus žinias

Kavos milteliai ir kiti grūdiniai medžiagos puikiai veikia su sraigtiniais pildytuvais, kurie gali pasiekti iki 99,5 % tikslumą dozuojant. Tačiau situacija kitokia su storesnėmis skystomis medžiagomis, kurios reikalauja stūmoklio siurblių, kad būtų galima valdyti iki maždaug 0,1 ml porcijas. Kai kalba eina apie tai, kiek sudėtingos turėtų būti valdymo sistemos, tai priklauso nuo operatorių techninių žinių lygio. Įmonėse, kur darbuotojai turi mažai formalios patirties, paprastai geriau veikia įranga, kuri greitai perjungiama tarp produktų (mažiau nei 15 % prastovų) ir turi lengvai suprantamą vartotojo sąsają. Paimkime, pavyzdžiui, užkandžių gamintojus. Daugelis jų susiduria su nuolatinėmis darbuotojų kaita, o tie, kurie pereina prie mašinų su palaipsniu gedimų šalinimo gairėmis, pastebėjo, kad klaidų sumažėjo maždaug ketvirtadaliu lyginant su anksčiau.

Automatizacijos lygio suderinimas su operaciniu efektyvumu ir kaina

Pagal PMMI duomenis, servovaldžiai VFFS įrenginiai kainuoja apie 20–35 % daugiau nei jų pneumatiniai atitikmenys, tačiau šie įrenginiai sumažina produktų atliekas beveik 18 % ir sunaudoja 22 % mažiau energijos. Skaičiavimai rodo, kad dideliems užkandžių gamintojams, dirbantiems su apie 160 maišelių per minutę našumu, investicijos atsiperka per mažiau nei metus ir pusę daugiausiai dėl sumažėjusių darbo sąnaudų. Mažesnės įmonės, kurios pakuoja mažiau nei 40 maišelių per minutę, randą pusiau automatinius variantus vis dar pelningus ir finansiškai prieinamus. Šie įrenginiai per penkerius metus iš tikrųjų sutaupo apie 30 % techninės priežiūros sąnaudų, todėl yra protingas pasirinkimas, kai apimtys nėra tokios didelės.

DAK

Kokie yra pagrindiniai VFFS įrenginio komponentai?

Pagrindiniai komponentai apima plėvelės transportavimo sistemą, formavimo apyklotę, vertikaliosios sandarinimo gnybtus ir horizontaliojo sandarinimo gnybtus. Šie komponentai kartu užtikrina tikslų išlyginimą ir sumažina plėvelės atliekų kiekį.

Kokie yra servo varomų VFFS mašinų privalumai lyginant su pneumatinėmis?

Servo varomos VFFS mašinos suteikia geresnį sukimo momento kontrolę, sumažindamos energijos suvartojimą apie 40% lyginant su pneuminėmis mašinomis. Taip pat jos siūlo didesnį tikslumą ir greitesnį išvesties rodiklį, kuris yra naudingas aukšto tūrio užkandžių ir skysčių pakuotėms.

Kaip pripildymo metodas skiriasi priklausomai nuo produkto tipo?

Skirtingos pripildymo sistemos yra optimizuotos konkrečiems produktams: apimties puodelio pripildytuvai užkandžiams, gręžtuvų sistemos milteliams, stūmoklio pripildytuvai skysčiams ir kombinuoti svarstyklių įrenginiai brangioms užkandžių rūšims, reikalaujančioms didelio tikslumo.

Ką turėčiau apsvarstyti renkantis VFFS mašiną?

Įvertinkite tokius veiksnius kaip maišelio dydžio talpa, išvesties spartą, plėvelės suderinamumą ir sistemos integravimą. Įsitikinkite, kad mašina atitinka jūsų produkto tipą ir jūsų operatorių žinių lygį.