不規(guī)則物料自動(dòng)稱(chēng)重袋包裝機(jī)的原理及其應(yīng)用

田耀華

（上海新亞藥業(yè)有限公司，上海201203）

不規(guī)則物料自動(dòng)稱(chēng)重袋包裝機(jī)的原理及其應(yīng)用

田耀華

（上海新亞藥業(yè)有限公司，上海201203）

從不規(guī)則形狀物料的袋包裝設(shè)備現(xiàn)狀入手，以廣州銳嘉工業(yè)股份有限公司的VPA-906A型全自動(dòng)小劑量包裝機(jī)為例，對(duì)其工作原理、基本參數(shù)與特點(diǎn)、應(yīng)用進(jìn)行了介紹，以期為相關(guān)使用方的選型提供參考。

不規(guī)則物料；袋包裝機(jī)；稱(chēng)重；工作原理；應(yīng)用

0 引言

隨著生活水平的不斷提高，人們更為注重自身的保養(yǎng)，除傳統(tǒng)的中藥飲片類(lèi)以外，還延伸至平日從食物中得到滋補(bǔ)性保養(yǎng)，“以食為藥”、“以食代藥”的藥食同源理念及產(chǎn)品得到了極速提升。此類(lèi)產(chǎn)品既具有豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，又可防病治病、強(qiáng)身健體、延年益壽。在眾多的藥食同源產(chǎn)品以及滋補(bǔ)類(lèi)中藥飲片中，多涉及到大量袋包裝，由于被包裝物料大多為不規(guī)則形狀，因此，藥廠在選用包裝設(shè)備時(shí)有其特殊性。

以往的不規(guī)則形狀物料的袋包裝采用手工方法進(jìn)行，操作時(shí)借助臺(tái)稱(chēng)，需多次添加物料，以使其盡量接近裝量要求，存在包裝效率極低、生產(chǎn)成本高、裝量精度差、不適應(yīng)規(guī)模化生產(chǎn)的缺點(diǎn)。后來(lái)，隨著自動(dòng)袋包裝機(jī)的出現(xiàn)，雖然解決了手工袋包裝生產(chǎn)的諸多問(wèn)題，但其只適應(yīng)規(guī)則形狀的顆粒物料，其計(jì)量方式為容積式計(jì)量。例如采用量杯計(jì)量，規(guī)則形顆粒物料堆積在帶有多個(gè)量杯的水平轉(zhuǎn)盤(pán)上，轉(zhuǎn)盤(pán)上置有刮料板，分裝時(shí)刮料板將量杯口的多余物料剝離，這種方法只適用于規(guī)則形顆粒類(lèi)或細(xì)顆粒物料。當(dāng)用容積式計(jì)量方式來(lái)分裝不規(guī)則形狀物料時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)裝量差異大等問(wèn)題，導(dǎo)致整袋包裝不合格。

雖然目前市場(chǎng)上有多頭稱(chēng)重的袋包裝機(jī)，但其體積大、占地面積大（凈化面積也大），生產(chǎn)成本較高，不適用多品種、中小批量的應(yīng)用場(chǎng)合。為此，廣州銳嘉工業(yè)股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)為銳嘉工業(yè)）研發(fā)了多款適用于不規(guī)則形狀物料的自動(dòng)稱(chēng)重袋包裝機(jī)。

本文將擇取其中一款經(jīng)典的設(shè)備，即VPA-906A型全自動(dòng)小劑量包裝機(jī)（圖1）為代表，對(duì)其工作原理與應(yīng)用作一介紹。

圖1 VPA-906A型全自動(dòng)小劑量包裝機(jī)外形

1 工作原理

VPA-906A型全自動(dòng)小劑量包裝機(jī)的工藝流程如圖2所示，組合稱(chēng)的部分結(jié)構(gòu)如圖3所示，其工作原理如下：

1.1 振動(dòng)喂料

不規(guī)則物料由物料輸送機(jī)輸送進(jìn)入上進(jìn)料斗，在主振盤(pán)的振動(dòng)作用下，不規(guī)則物料從上進(jìn)料斗排出，分別向10個(gè)線(xiàn)振盤(pán)進(jìn)行均勻性喂料，其喂料量可通過(guò)調(diào)整上進(jìn)料斗與主振盤(pán)之間的距離而定。

1.2 各稱(chēng)重斗稱(chēng)重

10個(gè)線(xiàn)振盤(pán)中的不規(guī)則物料在定量振動(dòng)作用下，向10個(gè)存料斗喂料。當(dāng)下置的10個(gè)稱(chēng)量斗完成上次稱(chēng)量并組合下料后，10個(gè)存料斗中的不規(guī)則物料分別向10個(gè)稱(chēng)量斗內(nèi)喂料，并進(jìn)行各自稱(chēng)重。

1.3 稱(chēng)重組合

由于稱(chēng)重時(shí)采用電子稱(chēng)，PLC可以對(duì)10個(gè)稱(chēng)量斗內(nèi)的不規(guī)則物料進(jìn)行控制，因此，袋包裝計(jì)量采用稱(chēng)重組合放料的形式。其原理：PLC對(duì)各稱(chēng)量斗內(nèi)的物料讀取重量數(shù)，再把其中n個(gè)稱(chēng)量斗的重量數(shù)進(jìn)行相加，得到多組排列數(shù)據(jù)，算出各組滿(mǎn)足設(shè)定重量值的偏差，從多組排列數(shù)據(jù)中自動(dòng)挑選出最接近設(shè)定重量值的一組組合，同時(shí)把挑選出此組排列的n個(gè)稱(chēng)量斗內(nèi)的不規(guī)則物料進(jìn)行放料。本次未被挑選的稱(chēng)量斗則將等待下次加料后再重新組合。另外，當(dāng)自動(dòng)挑選中的最接近設(shè)定重量值的一組組合與設(shè)定偏差過(guò)大時(shí)，此組組合在放料時(shí)通過(guò)后續(xù)集料斗剔除。

圖2 全自動(dòng)小劑量包裝機(jī)的工藝流程

1.4 放料

圖4為下料斗與集料斗示意圖。挑選出最接近設(shè)定重量值的n個(gè)斗內(nèi)的不規(guī)則物料放入下料斗內(nèi)，先存放在集料斗中，集料斗起到縮短每包不規(guī)則物料落差的作用。當(dāng)遇到自動(dòng)挑選的最接近設(shè)定重量值的一組組合與設(shè)定偏差過(guò)大時(shí)，將自動(dòng)啟動(dòng)選別電機(jī)，把不合格物料排放到回收口，避免不合格產(chǎn)品進(jìn)入下一工序。

圖3 組合稱(chēng)的部分結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 下料斗與集料斗示意圖

1.5 進(jìn)膜

在上述稱(chēng)重進(jìn)料的同時(shí)，塑料卷狀膜在進(jìn)膜裝置的控制下，通過(guò)翻領(lǐng)器組的作用，套在筒形料管外壁。

1.6 封合與切割

套在筒形料管外壁的塑料卷狀膜通過(guò)縱封裝置與橫封裝置，經(jīng)熱封后成為上開(kāi)口的包裝袋，且套在筒形料管外壁。此后，組合稱(chēng)重后的不規(guī)則物料通過(guò)料管落入袋內(nèi)。工序進(jìn)入下一工位，即已裝有不規(guī)則物料的袋子下行，在橫封裝置作用下對(duì)此袋子的上開(kāi)口進(jìn)行熱封（同時(shí)對(duì)上一袋子進(jìn)行底邊的熱封）。在橫封時(shí)，通過(guò)鋼字打上批號(hào)。橫封結(jié)束的同時(shí)，切刀將其割開(kāi)成為獨(dú)立的成品袋。

1.7 裝包出料

切割后的成品袋在自重作用下，落入至底下的輸送帶，最后由輸送帶送出。

2 基本參數(shù)與特點(diǎn)

2.1 基本參數(shù)簡(jiǎn)介

銳嘉工業(yè)生產(chǎn)的VPA-906A型全自動(dòng)小劑量包裝機(jī)的基本參數(shù)：

（1）包裝速度：20～55 袋/min（與規(guī)格有關(guān)）；

（2）稱(chēng)重精度：±0.3～±0.5 g（與規(guī)格有關(guān)）；

（3）稱(chēng)重范圍：3～100 g；

（4）制袋規(guī)格：L 60～120 mm×W 60～120 mm；

（5）封口樣式：直紋齒切（可三邊封或背封），8 mm；

（6）卷膜材質(zhì)與膜卷卷芯尺寸：塑料卷狀膜/通用3 in（7.62 cm）卷芯；

（7）膜卷直徑/膜寬度：最大350 mm/140～260 mm；

（8）外形尺寸：L 1 055 mm×W 1 080 mm× H 2 350 mm。

2.2 特點(diǎn)

銳嘉工業(yè)生產(chǎn)的VPA-906A型全自動(dòng)小劑量包裝機(jī)的特點(diǎn)：

（1）適用于包裝3～50 g小劑量、易滑落的不規(guī)則物料（特別適合無(wú)黏性物料）；

（2）自動(dòng)完成稱(chēng)重、封口成袋、打印批號(hào)等過(guò)程；

（3）帶剔除功能，能保證稱(chēng)量合格率；

（4）另配自動(dòng)供料提升機(jī)，可完成自動(dòng)進(jìn)料；

（5）另配出料輸送帶，可完成自動(dòng)出料；

（6）觸摸屏帶有程序操作功能，操作過(guò)程實(shí)現(xiàn)可視化，可保存300～500種物料包裝參數(shù)，用于快速調(diào)用生產(chǎn)；

（7）PLC控制系統(tǒng)運(yùn)行，各線(xiàn)振幅可獨(dú)立調(diào)節(jié)；

（8）所有部件采用不銹鋼材質(zhì)，且與物料直接接觸部分可方便拆洗與消毒。

3 應(yīng)用

銳嘉工業(yè)生產(chǎn)的VPA-906A型全自動(dòng)小劑量包裝機(jī)十分適用于包裝易滑落的不規(guī)則物料。

圖5為可適用的被包裝不規(guī)則物料圖示，其被包物料涵蓋中藥飲片、食品滋補(bǔ)品等，可包裝物如甘草、山藥、芡實(shí)、棗、葛根、人參、人參葉、石斛、牛蒡根、野菊花、銀杏葉、刺五加等。圖6為包裝后的成品。

圖5 可適用的被包裝不規(guī)則物料圖示

圖6 包裝后的成品

VPA-906A型全自動(dòng)小劑量包裝機(jī)已被廣藥集團(tuán)采芝林中藥飲片有限公司、安徽濟(jì)人藥業(yè)普仁中藥飲片有限公司、四川千方藥業(yè)有限公司等多家公司使用。據(jù)了解，該設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，得到了用戶(hù)的肯定。

另悉，銳嘉工業(yè)正在研發(fā)一種帶除塵功能的不規(guī)則形狀物料稱(chēng)重的自動(dòng)袋包裝機(jī)，在相對(duì)負(fù)壓作用下防止生產(chǎn)過(guò)程中的粉塵擴(kuò)散，以滿(mǎn)足新版GMP第53條“產(chǎn)塵操作間（如干燥物料或產(chǎn)品的取樣、稱(chēng)量、混合、包裝等操作間）應(yīng)當(dāng)保持相對(duì)負(fù)壓或采取專(zhuān)門(mén)的措施，防止粉塵擴(kuò)散，避免交叉污染并便于清潔”的要求。

4 結(jié)語(yǔ)

可以說(shuō)，在滋補(bǔ)類(lèi)中藥飲片與藥食同源食品類(lèi)產(chǎn)品大量涌現(xiàn)的今天，不規(guī)則形狀物料袋包裝設(shè)備有其實(shí)用性。它解決了傳統(tǒng)手工稱(chēng)量操作存在的問(wèn)題，降低了勞動(dòng)力強(qiáng)度，提高了包裝質(zhì)量，生產(chǎn)成本也隨之降低，生產(chǎn)環(huán)境得到了改善?？傊?，此類(lèi)設(shè)備是結(jié)合我國(guó)國(guó)情的一款包裝類(lèi)特殊設(shè)備。

2015-11-12

田耀華（1960—），男，上海人，高級(jí)工程師，《機(jī)電信息·制藥裝備》編審，研究方向：制藥工程及制藥裝備的應(yīng)用與技術(shù)。