Els supermercats reparteixen milions de bosses de queviures cada dia. Les bosses han de contenir entre 5 i 15 quilos de càrrega. Pot ser productes enllaunats, ampolles, productes frescos i aliments congelats. El mànec no s'ha d'esquinçar, trencar o perdre en portar la bossa. La bossa trencada a la caixa registradora no és un petit problema. Pot danyar els productes, molestar els clients i posar les botigues en risc legal. Com a resultat, les cadenes de queviures tenen requisits estrictes de pes per als seus proveïdors de bosses. Per això elmàquina de fer bosses de queviuress'ha de construir per oferir estabilitat i un bon rendiment a altes velocitats.
Aquest document presenta les característiques mecàniques, materials i de procés de la moderna màquina d'embossar bosses d'aliments, cosa que fa que el pes de la màquina d'embossat de bosses d'aliments arribi i superi l'estàndard de pes de la compra al supermercat.
Entendre els requisits de càrrega-de càrrega al sector minorista
Abans d'entendre l'enginyeria mecànica, hauríem de saber exactament què necessiten els supermercats. Els principals grups minoristes solen utilitzar mètodes de prova estàndard per establir un rendiment de bossa acceptable. La Societat Americana de Proves i Materials (ASTM) té l'estàndard ASTM D4649. Dóna una manera de provar la capacitat de càrrega de les bosses de queviures. Això inclou tant els tipus de paper com de plàstic. La norma diu que una bossa de queviures típica ha de contenir una càrrega vertical estàtica d'almenys 8 kg durant almenys 10 segons. Les nanses, les costures o els fons no s'han de trencar (ASTM International, 2021).
A la pràctica, moltes cadenes de supermercats han plantejat les seves pròpies restriccions. Solen carregar entre 10 i 12 quilos. Això inclou el processament en brut, els productes esmolats i l'apilament durant el transport. La norma europea EN amb normes materials i reducció de residus. Tanmateix, envia detalls de les proves mecàniques a les normes nacionals ISO (ISO) (Comitè Europeu d'Estandardització, 2020).
Per tant, les bosses produïdes pel fabricant de bosses d'aliments no només haurien de complir aquests requisits, sinó que també haurien de tenir un marge de seguretat més gran que aquests requisits. Això s'ha de fer per a cada lot, amb pocs canvis entre bosses.
Característiques mecàniques que determinen la capacitat de càrrega
Segellat i reforç inferior
La part inferior de la bossa de queviures és la zona més estressant. Tant si la bossa és un-sac de paper de fons pla o una bossa de samarreta de plàstic-, la part inferior ha de repartir el pes de l'article de manera uniforme per tota la seva zona. Amàquina de fer bosses de queviuresmaneja aquests mètodes d'enginyeria.
Per a les bosses de paper, la màquina es plega i s'adhereix a la part inferior de diverses capes. Això és el que anomenem "el fons de la bossa" o "bloc". L'estació de modelat inferior conté un patró de cola per cobrir tota l'amplada de la solapa de la base. A continuació, premeu la solapa a pressió i temperatura establertes. Les bosses de plàstic s'han de solidificar completament abans de sortir de la màquina. La investigació al Journal of Applied Polymer Science ha demostrat que la cola a base d'aigua pot tenir una resistència al tall d'entre 4,5 i 6,0 N/cm2 en paper marró tractat. Això és suficient per evitar que el fons s'esquerdi sota càrregues de queviures normals (Wiley, 2019).
Per a les bosses de plàstic, el segell inferior està soldat tèrmicament. El segell utilitza una combinació de temperatura, pressió i temps de residència per fondre les capes de polímer en un enllaç sòlid. Si el segellat no està complet-normalment perquè la temperatura ni tan sols ha travessat la barra-les costures de la part inferior fallen. Aquesta és la principal causa de les bosses de plàstic trencades. La nova màquina resol aquest problema amb sistemes de segellat servo-controlats. Aquests sensors controlen la temperatura al voltant de la barra en temps real.
Acoblament del mànec i Geometria del mànec
El mànec era la segona debilitat. En les bosses de paper, el mànec pot formar part de la bossa (un mànec de paper retorçat o pla) o unir-se a la bossa individualment. A les bosses de samarreta de plàstic-, el tractament es talla de la mateixa pel·lícula tubular que la bossa. Els fa inherentment més forts. Però només si la forma tallada dispersa la pressió correctament.
Màquina per fer bosses de queviuresEls models amb bosses de paper amb mànec han d'assegurar-se que el punt de fixació del mànec tingui una superfície adhesiva suficient i una cobertura de cola. Utilitzeu unes pistoles de cola de precisió o un corró per aplicar a l'estació d'adhesius. Aquests patrons de cola donen la major àrea de contacte. També eviten l'excés de cola, que debilita les fibres de paper circumdants. Un estudi de l'Associació Internacional d'Instituts d'Investigació d'Embalatges (IAPRI) va trobar que al voltant del 63% de fallades estructurals a la bossa de la botiga de queviures causades per un mal funcionament de la fixació del mànec. L'estudi també va trobar que un augment del 15% en l'àrea d'encolat reduiria la taxa de fallada gairebé un 40% (IAPRI, 2022).
Per a les bosses de plàstic, el mànec es talla amb un motlle precís dins del fabricant de bosses. El motlle ha de romandre afilat i dins d'un rang estricte. Si el motlle està apagat o fora de línia, es produirà una petita llàgrima a la base del mànec. Les llàgrimes creixen sota càrrega, fent que el mànec es trenqui prematurament.
Formació de esculls i integritat de la paret
La junta és un-panells laterals plegables cap a dins d'un paquet. S'obren per donar cabuda al projecte massiu. També ajuden a repartir el pes de la bossa. Si el plec no està ben format, es crea un punt de tensió al plec. Això pot trencar la bossa al llarg del plec.
L'estació de plegat-de escull amàquina de fer bosses de queviuresutilitza plaques de guia ajustables i fulles plegables accionades per servo{0}}. Aquests fan plecs uniformes i afilats. Per a les bosses de paper, els plecs no fan que les fibres de paper s'esquerdin. Per a les bosses de plàstic, el plegat no provoca un blanqueig per pressió ni un aprimament de la pel·lícula. Per a diferents gruixos de material de mida de bossa, la màquina pot mantenir la qualitat de la bossa sense canvis, cosa que afecta directament l'efecte de dissipació del pes de la bossa.
Manipulació de materials i compatibilitat de substrats
La capacitat de càrrega-no prové només de la mecànica mecànica. També depèn de la qualitat i el tipus de pinso. Una màquina-ben dissenyada pot treballar diferents materials, però mantenir la coherència en la producció.
Substrats de paper
Les màquines de bosses d'aliments que treballen amb paper han de manipular paper kraft, amb un gramatge de 80 a 150 g/m2. El sistema de control de tensió de la màquina ha de mantenir la tensió de la banda uniformement a tota l'amplada del rotllo de paper. Això evita arrugues, luxacions o llàgrimes durant l'emmotllament. Si la tensió és massa alta, s'estirarà i debilitarà les fibres del paper. Si la tensió és massa baixa, els plecs no s'alinearan correctament i la cola s'enganxarà de manera desigual.
A les seves directrius de sostenibilitat d'envasos, l'Organització de les Nacions Unides per a l'Agricultura i l'Alimentació (FAO) diu que el paper kraft per a bosses de queviures hauria de tenir una resistència a la tracció de 5,0 kN/m en la direcció de la màquina i de 2,5 kN/m en la direcció transversal. Això garanteix que les bosses es puguin carregar quan estiguin a punt (FAO, 2022). El sistema de manipulació de la banda-de la màquina ha de mantenir aquestes característiques durant el conformat, el tall i el segellat.
Substrats de pel·lícula plàstica
Per a bosses de plàstic, la màquina funciona amb pel·lícula de polietilè bufat o fosa. Aquestes pel·lícules solen tenir un gruix de 15 a 40 micres. La resistència a la tracció de la pel·lícula, l'allargament a la fractura i la resistència a l'impacte de la pel·lícula a la caiguda dels dards determinen la capacitat de càrrega final de la bossa. Les normes ISO 527 i ASTM D1709 defineixen aquestes propietats. El treball de la màquina és processar la pel·lícula amb suavitat. Això evita defectes. La màquina també ha de configurar correctament els paràmetres de segellat tèrmic segons el tipus i el gruix de polímer específics.
Control de qualitat i proves en línia
El sistema modern de bosses d'aliments té un control de qualitat en línia. Això garanteix que el rendiment de càrrega es mantingui dins d'un determinat rang durant tot el procés de producció. Aquests sistemes solen tenir:
- Sistemes d'inspecció visual per comprovar la cobertura de la cola, la qualitat del segell i la precisió de les dimensions a tota velocitat de producció
- Els sensors de control de tensió poden detectar trencaments o deriva de la web abans de danyar la qualitat de la sortida
- Programari de control de processos estadístics (SPC) per fer un seguiment de la configuració clau, com ara la temperatura del segell, el temps de residència, la quantitat de cola. Marca qualsevol canvi fora de l'interval de configuració.
L'Organització Internacional per a la Normalització (ISO) cobreix la gestió de la qualitat dels envasos mitjançant ISO 9001 i ISO 15378. Ambdues normes exigeixen que els fabricants utilitzin controls de procés que proporcionin un rendiment coherent del producte (ISO, 2023). La supervisió en línia a les màquines és la forma més senzilla de complir aquestes normes. Es detecta quan es produeix un defecte, en lloc de comprovar les mostres després de la producció.
Aconseguint velocitat sense sacrificar la força
Una de les parts més difícils de fer bosses de queviures és mantenir una alta qualitat de càrrega-. Els supermercats han de produir 150-300 bosses per minut per a paper i 300-500 bosses per minut per a plàstic. A aquest ritme, el temps de curat, el temps de refredament del segell i el temps de sedimentació del material s'escurcen.
Els fabricants de màquines resolen aquest problema amb el processament en paral·lel de diverses-estació. Això significa que diverses bosses es troben en diferents passos d'emmotllament al mateix temps. També utilitzen un millor temps de procés. Per exemple, una màquina de bosses de paper pot utilitzar un canal de refrigeració més llarg després d'enganxar l'estació a la part inferior. Això garanteix que les bosses de plàstic es solidifiquen completament abans d'apilar-les i comptar, fins i tot amb rendiments elevats. De la mateixa manera, els segells de refrigeració ràpida es poden utilitzar en màquines de bosses de plàstic. Això permet una soldadura estable en menys de 0,3 segons. La següent bossa es pot llençar immediatament sense risc de trencar el segell. Un bé-sintonitzatmàquina de fer bosses de queviuressincronitza totes aquestes estacions per aconseguir una sortida coherent alhora que es manté la integritat de càrrega-a totes les bosses.
Conclusió
El fabricant de bosses d'aliments satisfà les necessitats-de càrrega dels supermercats mitjançant una combinació de disseny mecànic precís, ciència dels materials i control de processos. El segell inferior ha de formar una unió que distribueixi el pes per tota la zona de la base. La fixació o el tall del mànec ha de ser estructuralment sòlid en el punt de màxima tensió. La formació de esculls ha de proporcionar plecs estables per resistir l'acumulació d'estrès. El control de qualitat en línia ha de detectar problemes abans que les bosses dolentes arribin als clients.
El resultat és una bossa que pot transportar de manera fiable 10 kg o més de queviures. Sembla una cosa senzilla, però prové d'una combinació complexa de la química de la cola, la física dels polímers i la precisió mecànica. La màquina haurà de fer més a mesura que les noves normes de sostenibilitat empenyin la indústria a utilitzar materials més prims i reciclar més contingut. Com a resultat, una enginyeria sòlida i un control de processos seran més importants per satisfer les expectatives de la botiga.
Referències
ASTM Internacional. (2021).ASTM D4649: Guia estàndard per a la selecció i l'ús de sacs d'enviament de paper portant. West Conshohocken, PA: ASTM.
Comitè Europeu de Normalització. (2020).EN 13428: Embalatge - Requisits específics de fabricació i composició - Prevenció per reducció de la font. Brussel·les: CEN.
Wiley. (2019).Resistència al tall de les unions adhesives-a base d'aigua sobre substrats de paper kraft tractats. Journal of Applied Polymer Science, 136(18), 47531.
IAPRI (Associació Internacional d'Instituts de Recerca en Embalatge). (2022).Anàlisi del mode de fallada del rendiment estructural de la bossa de queviures: fixació del mànec i integritat de la costura inferior. Actes de la Conferència Anual de l'IAPRI.
FAO (Organització de les Nacions Unides per l'Alimentació i l'Agricultura). (2022).Envasos d'aliments sostenibles: especificacions dels materials per a bosses de queviures amb paper-. Roma: FAO.
ISO (Organització Internacional per a la Normalització). (2023).ISO 15378: Materials d'embalatge primari per a medicaments - Requisits particulars per a l'aplicació de la norma ISO 9001 amb referència a GMP. Ginebra: ISO.
