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掛面是中國(guó)的主食之一，在人們的日常飲食中占有很大的比例。由于掛面生產(chǎn)附加值低，運(yùn)輸半徑有限，掛面生產(chǎn)很難形成方便面那樣的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，所以掛面行業(yè)以中小企業(yè)為主。隨著勞動(dòng)力成本的上升，大量中小型掛面生產(chǎn)企業(yè)面臨生存危機(jī)，掛面的自動(dòng)化機(jī)械包裝成為掛面生產(chǎn)企業(yè)突破的主要途徑之一。而且，中國(guó)對(duì)掛面包裝機(jī)械有巨大的市場(chǎng)需求。從技術(shù)角度來(lái)看，掛面包裝的機(jī)械化和自動(dòng)化也是提高掛面生產(chǎn)全過(guò)程整體技術(shù)水平的大勢(shì)所趨。
然而，粉絲包裝機(jī)械技術(shù)的發(fā)展受到傳統(tǒng)成品形式的制約，一般的包裝技術(shù)和設(shè)備不適合粉絲包裝，尤其是目前主流的粉絲紙包裝。本文結(jié)合掛面包裝的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了幾種產(chǎn)品化包裝機(jī)械，提出了實(shí)現(xiàn)掛面包裝機(jī)械化的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，以期為掛面包裝機(jī)械的創(chuàng)新設(shè)計(jì)和研究提供思路。
1.掛面的包裝方式。
目前國(guó)內(nèi)掛面的包裝方式主要有手工包裝和機(jī)械自動(dòng)包裝兩種。
1.1掛面手工包裝。
在92-93層控重手動(dòng)包裝過(guò)程中，首先稱取一定量的掛面并分揀出來(lái)，然后在掛面中插入一根定長(zhǎng)的扎帶(以保證縱向中心)，然后纏繞在掛面筒上，扎帶的另一側(cè)用粘合劑密封。包裝成扎條后，增加附加墩動(dòng)作，最后加工頭部。整個(gè)過(guò)程都是手工操作。自20世紀(jì)70年代以來(lái)，掛面的人工紙質(zhì)包裝仍然占據(jù)著很大的市場(chǎng)份額，一些大型掛面制造商仍然使用人工包裝。比如2009年科明面業(yè)占全國(guó)總量的13.14%，達(dá)到15萬(wàn)噸，2010年產(chǎn)量達(dá)到17萬(wàn)噸，但其掛面紙包裝基本是手工的[1]。
近年來(lái)，手工包裝的成本大幅增加。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，以500g掛面為例，掛面每包人工成本為0.03~0.06元，熟練包裝工人的離職率在50%以上，部分待遇較差的中小型掛面生產(chǎn)廠家離職率高達(dá)80%~90%[2]。企業(yè)要生存，就要淘汰人工包裝。
1.2掛面自動(dòng)機(jī)械包裝。
掛面的機(jī)械包裝是將人工包裝的各個(gè)動(dòng)作分解，采取相應(yīng)的機(jī)械動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)包裝操作。整個(gè)過(guò)程是連續(xù)高速的。為了適應(yīng)機(jī)械作用，將手工包裝中使用的定長(zhǎng)捆綁帶改為定長(zhǎng)紙帶或連續(xù)帶，將手工包裝中使用的粘合方式改為紙/復(fù)合卷膜作為包裝材料，通過(guò)熱熔搭接實(shí)現(xiàn)[3]。掛面打捆機(jī)的包裝流程圖見(jiàn)圖1。

目前市場(chǎng)上有紙質(zhì)包裝機(jī)和塑料薄膜包裝機(jī)兩種。由于掛面卷紙包裝是大眾熟知的包裝方式，近10年來(lái)很多包裝機(jī)械廠商都在嘗試開(kāi)發(fā)掛面卷紙包裝機(jī)。幾個(gè)典型的模型如下。
四川某面粉廠生產(chǎn)的掛面包裝機(jī)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。生產(chǎn)過(guò)程是將掛面放入弧形凹槽中，用膠帶紙包裹在工作臺(tái)上，啟動(dòng)電機(jī)滑塊向前移動(dòng)，拉緊包裹帶，將掛面提升到工作臺(tái)上，然后拉緊膠帶的速度與滑塊的移動(dòng)速度一致。
滑塊向前移動(dòng)，膠帶拉緊，掛面在工作臺(tái)的包裝紙上滾動(dòng)。碾壓一周以上，在掛面上包上包裝紙，將包裝紙兩端粘合在一起，實(shí)現(xiàn)包裝?；苿?dòng)包裹好掛面滾下工作臺(tái)，完成掛面的包裝[4]。
這種掛面機(jī)整體尺寸小，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單。使用單張定長(zhǎng)紙包裝，需要人工送紙。包裝效率為6包/分鐘。
目前市場(chǎng)上掛面包裝機(jī)整體技術(shù)還不夠成熟，掛面包裝的松緊度無(wú)法解決[5]。
掛面塑料薄膜包裝機(jī)早在20世紀(jì)70年代就從日本引進(jìn)中國(guó)，但由于設(shè)備昂貴、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、塑料薄膜價(jià)格高于紙張、包裝形式市場(chǎng)接受度低的問(wèn)題，其早期發(fā)展緩慢。隨著石化工業(yè)的發(fā)展，薄膜材料得到了很大的發(fā)展。例如，BOPP薄膜主要用于包裝干貨，其價(jià)格也在下降。近年來(lái)，由于包裝材料成本的降低和人工包裝成本的增加，生產(chǎn)和開(kāi)發(fā)塑料薄膜包裝機(jī)的機(jī)械制造企業(yè)也通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新開(kāi)發(fā)了一些新型塑料薄膜包裝機(jī)。
青島海科佳生產(chǎn)的掛面圓柱塑料封口全自動(dòng)包裝機(jī)見(jiàn)圖。
1.3配置的高精度復(fù)合制袋機(jī)及配套的收緊輸送裝置，解決了掛面在高速運(yùn)行狀態(tài)下包裝后的快速變徑、收緊輸送等技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了松散掛面從稱重到復(fù)合塑料薄膜封口的全自動(dòng)包裝。包裝產(chǎn)品為側(cè)柱，可部分替代目前國(guó)內(nèi)主流的圓柱卷紙手工包裝和全自動(dòng)矩形塑料薄膜包裝。顯然，其包裝產(chǎn)品的外觀接近傳統(tǒng)的紙質(zhì)包裝掛面[5]。

2.掛面包裝加料計(jì)量裝置。
掛面包裝的加料和計(jì)量方式主要是振動(dòng)加料和稱重計(jì)量。
2.1振動(dòng)給料。
如圖4所示，槽由固定在底座上的板簧支撐，電磁振動(dòng)器的鐵芯和線圈固定在底座上，電樞固定在槽的底部。當(dāng)工頻交流電或半波整流脈動(dòng)電流引入線圈時(shí)，在電流從零上升到最大1/4的期間，電磁引力逐漸增大，吸引滑槽向左下方移動(dòng)；當(dāng)電流從最大值逐漸降到零時(shí)，波谷在支撐彈簧的作用下回到右上，從而不斷產(chǎn)生往復(fù)振動(dòng)。在慣性力、重力和摩擦力的共同作用下，溜槽上的物料會(huì)從左向右上升。在實(shí)際生產(chǎn)中，通常通過(guò)調(diào)節(jié)電磁鐵的供電電壓來(lái)改變料斗的振幅，使料斗能夠以較高的進(jìn)料速度平穩(wěn)進(jìn)料。圖中，β叫振動(dòng)升角，ψ叫彈簧傾角[6]。

2.2稱重測(cè)量。
自動(dòng)稱重部分主要由漏斗、傳感器、膨脹板、刮刀和氣缸組成。傳送帶將掛面送入料斗。當(dāng)達(dá)到規(guī)定重量時(shí)，輸送帶停止輸送，伸縮板動(dòng)作。延遲一段時(shí)間后，料斗門打開(kāi)，落入下方的接收擋板，然后開(kāi)始下一次包裝，如圖5所示。
2.3雙層控制稱重投料計(jì)量。
如圖6所示，掛面同時(shí)從儲(chǔ)存?zhèn)}供應(yīng)到主供應(yīng)料斗和微供應(yīng)料斗；主進(jìn)料斗由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，離合器M1控制機(jī)械振動(dòng)并送入矢量杯。量杯和升降器組成的容積給料裝置實(shí)現(xiàn)機(jī)器的主給料，一般為最終值的80%~90%；量杯內(nèi)的物料通過(guò)緩沖斗的過(guò)渡，減少?zèng)_量后落入稱量斗；傳感器根據(jù)設(shè)定值和實(shí)際值的差值進(jìn)行判斷，并控制離合器M是否向稱重料斗供料。當(dāng)達(dá)到設(shè)定值時(shí)，微進(jìn)給停止進(jìn)給；達(dá)到設(shè)定值并實(shí)現(xiàn)與料箱輸送線聯(lián)動(dòng)后，控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)M3打開(kāi)稱重料斗，物料被輸送線帶走。稱量斗清空時(shí)，量杯內(nèi)的物料通過(guò)緩沖斗再次落入稱量斗，此時(shí)升降機(jī)也向矢量杯內(nèi)補(bǔ)充新的物料，直至裝滿。然后下一個(gè)計(jì)量周期開(kāi)始[7]。

3掛面機(jī)械化包裝的若干關(guān)鍵技術(shù)。
目前掛面機(jī)械包裝的技術(shù)難點(diǎn)主要包括送紙裝置的研究、掛面包裝技術(shù)的研究、掛面封尾裝置的研究等。
3.1送紙裝置。
根據(jù)送紙裝置中使用的紙張類型，有兩種薄紙包裝機(jī)，卷紙和單張紙。市場(chǎng)上現(xiàn)有的薄紙包裝機(jī)多為單張紙包裝，如鄭州某設(shè)備有限公司生產(chǎn)的Autorongv自動(dòng)(紙)包裝機(jī)，其送紙裝置由升降紙?jiān)礄C(jī)構(gòu)、取紙機(jī)構(gòu)、遞紙機(jī)構(gòu)、出紙機(jī)構(gòu)組成。工作時(shí)，取紙機(jī)構(gòu)中取紙輪和反轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)方向相反，向前送紙時(shí)不會(huì)出現(xiàn)雙張和連續(xù)紙的現(xiàn)象，送紙整齊；取紙機(jī)構(gòu)由另一臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，取紙和送紙分別進(jìn)行[8]。卷紙式給紙裝置的研究很多，如早期的齊針等人[9]，近年來(lái)的郭超等人[10]。
對(duì)于懸掛式塑料薄膜包裝機(jī)，送膜裝置基本采用卷材，相應(yīng)的送膜技術(shù)已經(jīng)非常成熟。
3.2包裝設(shè)備。
掛面包裝設(shè)備廣泛應(yīng)用于掛面紙包裝機(jī)，而塑料薄膜包裝機(jī)的包裝形式主要是用紙帶包裝，然后裝入塑料袋或全自動(dòng)矩形塑料薄膜包裝。掛面的包裹技術(shù)是利用相應(yīng)的機(jī)械，經(jīng)過(guò)一系列連續(xù)的機(jī)械動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)或模仿人手的包裹過(guò)程。市場(chǎng)上現(xiàn)有的紙質(zhì)包裝機(jī)大多采用包裝帶和凹形滑槽的結(jié)構(gòu)，通過(guò)調(diào)節(jié)紙張與包裝帶之間的相對(duì)速度來(lái)實(shí)現(xiàn)掛面的包裹。難點(diǎn)是掛面的緊實(shí)度。

3.3尾部密封裝置。
手工包裝掛面處理兜頭時(shí)，120度折疊一次，折疊三次即可完成掛面的末端。如果用機(jī)械實(shí)現(xiàn)，至少需要六個(gè)動(dòng)作。市場(chǎng)上現(xiàn)有的薄紙包裝機(jī)大多是手動(dòng)處理頭部與否，也有人員和單位做了一些相關(guān)技術(shù)的研究，如湖南科明塑膜包裝機(jī)的封尾處理，基本采用連續(xù)熱封或熱縮膜的形式。目前，青島某電子設(shè)備制造有限公司在這方面做了大量的研究。
4結(jié)束語(yǔ)。
面條包裝自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展時(shí)間不是很長(zhǎng)，但市場(chǎng)上的面條包裝機(jī)種類仍然很多，一般分為紙質(zhì)包裝機(jī)和塑料薄膜包裝機(jī)，有些是通用包裝機(jī)，如上海某機(jī)械設(shè)備有限公司生產(chǎn)的面條包裝機(jī)，實(shí)際上更適合米通包裝?，F(xiàn)有的掛面包裝機(jī)還存在一些不完善之處，導(dǎo)致手工包裝占有一定的市場(chǎng)份額。但機(jī)械自動(dòng)包裝取代人工包裝是必然趨勢(shì)，掛面包裝機(jī)有很大的發(fā)展空間。

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