精制糖自动装包机系统技术

1 前言

目前国内市场上精制糖自动装包机装包形式大部分为编织袋内外袋袋口折边后缝包密封，此种装包形式对食品糖质量安全存在以下几个方面问题。

第一，编织袋缝包针孔间隙只能在8～10mm之间调节，编织袋内外袋折边缝包后，针孔偏大，然而精制糖颗粒小，在糖包叠包或装车过程中从针孔处漏糖，遇湿气后袋口容易发霉，引起微生物超标等。

第二，编织袋缝包针孔间隙过大，装包白砂糖密封性差，容易受潮漏糖，引起白砂糖漏糖结块等。

第三，编织袋糖包使用时无法实现内外袋分离，存在质量隐患，无法达到高端客户用糖安全要求。

现欧美、日韩的精制白砂糖均使用20～30kg可内外袋分离的牛皮纸袋进行包装，得到国际上高端食糖客户的认可，但由于纸袋包装成本高、储存及搬运过程容易产生破包，产品及纸袋损耗大，所以国内制糖企业很少使用25～30kg纸袋装包精制糖。

针对以上制糖行业的通病问题，2017年底广西博斯特机械有限公司对编织袋自动装包系统进行技术升级改造，实现了25～30kg牛皮纸袋无缝包线自动包装生产和糖包内袋与外袋分离，使国产精制糖包装更精致、更高档、更符合食品安全要求，满足了高端食糖客户的需求，从而提高精制糖的溢价能力。

2 全自动纸袋装包系统技术介绍

2.1 结构组成

2.1.1 纸袋输送部分

纸糖袋输送部分构成：三档纸袋储存输送袋仓、风机真空系统、取袋机构、吸盘开袋机构。真空吸盘从袋仓提取空袋，放置于运动的链板输送机上，将袋子送到等待期，真空吸盘打开袋口，等待上袋臂撑开袋口上袋。纸袋输送部分使用感应开关、变频器及PLC等自控设备自动输送系统，保证了纸袋的正常供应。

2.1.2 全自动喂料称重系统

全自动喂料称重，型号DCS50-2，双称。主要系统构成为：供料漏斗、弧形给料门，称量料斗，称重控制器；精制糖从供料漏斗由重力作用下落，通过弧形给料门拦截，称量料斗称重量、称重模块计算糖重量后发出粗给料、细给料、关闭命令给电磁阀控制气缸驱动弧形门执行动作，完成精确称重。

2.1.3 装糖输送部分

装糖部分的结构组成：上袋臂、袋口夹紧密封块、皮带输送机、袋口夹袋输送机。纸袋输送部分将纸袋输送到位并打开袋口后，上袋臂套到袋口将袋口撑开，接着将纸袋口自动套到称重系统放糖口，袋口夹紧密封块将袋口夹紧后，称重系统感应后自动卸糖，袋口夹紧密封块将糖包夹紧放到皮带输送机上，皮带输送机将糖包放入袋口夹袋输送机，输送系统将糖包输送到排气系统进行排气。

2.1.4 糖包排气系统

糖包排气系统主要结构包括料袋阻挡器、袋口夹持输送机、前后气缸挤压排气装置等。当料袋途经新增的袋口夹持单元时，料袋阻挡器动作，料袋停止输送，此时袋口依旧处于夹持状态，同时气缸挤压排气装置动作挤压袋口，气体从袋口被排出，进而阻挡器撤离，排气完毕的料袋得以进入纸袋热合密封部分，排气高度位置可在一定范围内调整。

2.1.5 纸袋热合封口机部分

热合封口机主要结构包括糖包输送机、纸袋PE内袋热合单元、袋口切边单元、袋口折边单元和袋口贴易撕条单元等装置，用于纸袋PE内袋热合，接着袋口切边折边后，袋口贴易撕纸胶带。内袋热合高度位置可在一定范围内调整，重要部件说明如下。

传送链：整个密封过程当中一直夹着袋子上部，从而避免缝合故障或者袋子拖后，如图1所示。

图1 传送链

集尘器：真空打开袋口PE内衬层，吹入的空气清除密封区的杂物及糖粉，从而保证密封效果，如图2所示。

图2 集尘器

PE内袋加热块：易于控制温度和压力，适用于各种厚度皮纸袋PE内袋热合，根据产量最多可安装6组12块，从而保证热合效率，如图3所示。

图3 PE内袋加热块

袋口切边包热封纸胶带：PE内袋热合后通过切刀将袋口切平整后，在沿中心线自动折叠纸胶带，并且外覆到经修加热块，外覆纸胶带密封后将自动切断，如图4所示。

图4 袋口切边包热封纸胶带

纸胶带热封块：易于控制温度和压力，适用于各种厚度纸胶带热合，根据产量最多可安装4组8块加热块，从而提高热合效率，如图5所示。

图5 纸胶带热合块

热合封口机高度调节：热合封口机可以上下移动，根据糖包重量及高度可以通过手柄或电动机调节热合高度，从而保证热合高度需求，如图6所示。

图6 热合封口机高度调节器

2.1.6 倒袋皮带输送机

用于热合封口以后的纸袋糖包放倒，水平输送。主要结构包括倒带推杆、摆正滚筒和皮带输送机等。直立的料袋随输送机行进至推袋位经推袋气缸的动作而倒向倒袋斜板，此时倾斜的料袋继续随输送机前行进，在倒袋转辊的作用下，使料袋平放在输送机上，导向板可使料袋保证在输送皮带的中间顺利进入下一段输送机。

2.1.7 控制部分

控制部分构成：动力柜、控制柜、分散IO、阀岛、检测原件和执行元件等。动力柜内主要是电源回路、接触器、变频器等电机控制回路。电源配电器件选用西门子产品，变频器选用施耐德ATV32系列。控制柜内主要是PLC、继电器、安全模块装置、接触器等。

PLC选用西门子S7 315-2DP处理器，扩展设备通过DP通讯协议，连接有分布IO、TP700人机界面、FESTO阀岛控制电磁阀。

2.2 工作流程

全自动装包机在操作人员将空糖袋整齐叠放在袋仓上以后，根据操作规程启动设备后，装包机将按程序设定步骤实现自动送袋、称重、套袋、输送，排气、PE内袋热合、袋口裁剪平整、折边包密封纸胶带等工作，具体流程如图7所示。

图7 全自动装包机的工作流程图

2.3 技术难点

2.3.1 糖包排气系统选型

糖包内部的空气量是纸袋糖破包率的最重要技术，如糖包内部空气量太多，存在鼓包现象时，糖包在输送叠包存储过程中容易产生破包，成品糖被污染，造成损失。目前生产上常见的几种排气方式如下。

一是机械式双杆排气。由高往低将纸袋内空气挤压排出。优点：结构简单，可连续排气，费用低，装包速度可达700～800包/小时。缺点：排气效果差，容易卡包或袋口褶皱，糖包密封后存在鼓包现象，破包率高，如图8所示。

图8 机械式双杆排气示意图

二是双气缸前后挤压排气。由糖包前后气缸推出，将袋口内部空气挤压排出。优点：排气效果充分，袋口密封后，糖袋刚好与糖紧密接触，无鼓包现象，且结构简单。缺点：排气停留时间长，装包速度只能达550～600包/小时，如图9所示。

图9 双气缸前后挤压排气示意图

三是上下活动推杆排气。由糖包前后气缸夹住袋口后向下推动，将袋口内部空气挤压排出。优点：排气充分，排气量可达80%以上，袋口密封后，糖袋刚好与糖紧密接触，无鼓包现象，如设计成双工位排气时装包速度可达750～800包/小时。缺点：机构复杂，价格贵，如图10所示。

图10 上下活动推杆排气示意图

2.3.2 热合加热组选型

现对编织袋自动装包机进行技术改造后纸袋装包热合速度为600包/小时，选用纽朗型号为FT-32D热合封口机，线速度8～12m/min，纸袋的热合设备设计为PE内袋使用3组6块500W加热块，加热温度依次为170～200℃、200～230℃、230～260℃，加热时间为4秒，当温度超过265℃时，PE袋热合后会出现温度过高有烧焦味及热合线上部断裂现象，当最后一组加热块温度低于240℃或者加热时间少于4秒时，PE内袋热熔不完全，存在漏糖现象；袋口折边后包纸胶带热合密封使用2组4块500W加热块，加热温度依次为100～130℃和130～160℃，加热时间为2秒，当温度设定超过165℃时，出现粘胶烧焦现象，当最后一组加热块温度低于110℃或者加热时间低于2秒时，纸胶带没有完全热合密封，存在漏糖现象。由以上经验可得出，当装包速度超过600包/小时即线速度加快时，PE内袋和袋口密封纸胶带加热块数量也要按比例增加。

3 精制糖纸袋装包优点

纸袋PE内袋热合袋口折边贴纸胶带密封形式被欧美日韩广泛应用于食品及化工等粉体和颗粒产品的自动化包装上。它适合敞开式灌装的纸袋上封闭，袋口牢度好、气密性强、外形美观、拆袋便利、封袋和拆袋时能保证被包装物不被封口材料污染，使被包装物得到妥善保护，热合封口机主要有以下优点。

3.1 高度密闭

由于经过纸袋和内衬塑料袋通过齐口、内衬PE袋热合和一次折边，再经过压紧压实和贴热封胶纸带，因此包装袋密闭性强，甚至能产生一定的水密效果，基本不必担心袋内物品受潮。

3.2 袋口及袋底无缝纫线密封

在使用单折边热合封口袋物料时无需工具即可轻易拆袋，可实现内外袋分离，同时在拆袋过程中与物料无任何接触，可避免污染物料，大大降低食品安全风险，拆袋步骤如图11所示。

图11 内外袋分离步骤示意图

3.3 抗反弹性好

由于双层牛皮纸纸袋和内衬塑料袋所用材料比较厚实，经过齐口切平后折弯必须经过橡胶弹性压轮压紧压实方可贴热封易撕纸胶带，折边后因为牛皮纸和塑料内袋物理特性容易形成反弹撑开袋口，所以一道折边后贴胶带抗反弹性好，比二道折边贴胶带更牢固。

图12 自动装包机技术改造升级后效果图

3.4 美观大方

单折边热合封口方底袋，为目前国际流行包装袋，灌装物料经过封口后袋基本成立方体，因而堆包整齐、美观。属于环保包装，适合出口物料使用。

4 小结

2017年底广西博斯特机械有限公司将编织袋自动装包机进行技术更新，改造成纸袋自动装包系统后，如图12所示。摆脱了传统精制糖编织袋折边缝包的装包方式，实现了25～30kg精制糖纸袋装包后PE内袋袋口热合，并折边贴易撕纸胶带装包密封方式，实现了糖包内外袋分离，使精制糖包装更精致，更高档，更符合食品安全要求。2018年3月初，国产纸袋精制糖正式投入市场后，给客户提供了更为便捷、更为安全的产品服务，雀巢、蒙牛、安琪、益力多、养乐多等高端客户纷纷到现场审核评估，提升了国产纸袋精制糖的好感度和认可度，并认为国产精制糖外包装设计已超越韩国外包装设计。因此，相信通过不断的技术改进，国产纸袋精制糖将会逐步替代进口纸袋精制糖。