掛面紙包裝機包裝質(zhì)量穩(wěn)定性比較

宗向東 付俊輝 焦翠萍 王瑞斌 趙 博 魏益民

(1. 登封市啟明軒程控設(shè)備有限公司，河南 登封 452470；2. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，北京 100193；3. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品加工重點實驗室﹝中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院﹞，北京 100193)

掛面是中華民族的傳統(tǒng)主食之一，也是中華飲食文化的重要載體[1-2]。掛面包裝分為紙包裝和塑封包裝[3]。紙包裝掛面主要包括手工包裝和機械自動化包裝[4]。手工包裝需手工稱量、取紙、涂膠送紙、卷搓、反復(fù)敦實和兜頭處理，松緊度受工人熟練程度和個人感官影響[5-6]，包裝效率低，難以保證同一批次各把掛面的包裝緊度均勻一致。隨著包裝設(shè)備的更新和發(fā)展，掛面包裝從手工紙包裝逐步向自動化紙包裝發(fā)展[4,7]。掛面紙包裝機集機械、電子、氣動技術(shù)為一體，操作方便、性能較為穩(wěn)定。目前，人工包裝采用的定長扎條已改為定長紙帶或連續(xù)的機械卷帶；膠黏方式亦改為機械自動跟蹤定位刷膠黏合方式[8]，鏈條輸送裝置、稱重傳感器等的使用也保證了包裝稱重精確，輸送穩(wěn)定[9-10]。掛面包裝紙握頭機替代手工折邊，通過氣缸、橫向整理裝置、豎向整理裝置等各元件協(xié)調(diào)工作，將筒狀待封掛面包裝紙端部握成折疊狀，其性能穩(wěn)定、可靠，握頭封閉規(guī)整統(tǒng)一，工作效率高[11]。包裝紙張自動遞補裝置亦可有效改善掛面紙包裝機的包裝效率。當掛面包裝紙張用盡時，電機驅(qū)動包裝紙張托架下移，及時補充掛面包裝紙張；掛面包裝紙張在包裝過程中逐漸減少時，電機驅(qū)動包裝紙張托架上移，使掛面包裝紙張始終處于設(shè)定的位置，進而保證包裝掛面端面平齊、美觀，故障率降低[12]。另外，為滿足不同消費者的需求，掛面生產(chǎn)企業(yè)需包裝不同重量的掛面單包，包裝機的捆扎裝置也需捆扎出不同直徑的單把掛面。傳統(tǒng)捆扎裝置上的機械抓手是由凸輪和定長的拉桿驅(qū)動，其行程固定決定了捆扎的直徑范圍不可改變，或者變動幅度很小。新改進的捆扎裝置在拉桿上加裝了彈簧，用來吸收包裝大克重(大直徑)掛面時多余的行程。以此實現(xiàn)對不同克重(不同直徑)的掛面包裝進行實時調(diào)節(jié)，具有一機多用、調(diào)節(jié)方便的特點[13]。

由于掛面生產(chǎn)線上生產(chǎn)掛面規(guī)格(寬度、厚度、花形)的變化，同一型號包裝機對以上變化的適應(yīng)性，以及每把掛面重量、捆扎緊度、包裝外觀質(zhì)量的影響程度均存在差異[12]。市場上的掛面紙包裝機的整體技術(shù)還在發(fā)展之中，包裝掛面的緊實度等問題尚未解決[4,14]。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，部分掛面紙包裝機包裝的掛面松緊度較差，掛面端面不平整，包裝紙邊緣不齊整、折角不美觀。為了改善掛面紙包裝機在包裝過程存在的上述問題，分別對某面業(yè)公司2條掛面生產(chǎn)線(SDH和HNQ)上各4臺同型號包裝機開展在線包裝效果及穩(wěn)定性調(diào)查和分析，評價采用專利技術(shù)后[11-13]掛面紙包裝機包裝效果及穩(wěn)定性，和新老包裝設(shè)備的優(yōu)缺點，為掛面制造企業(yè)的設(shè)備制造、應(yīng)用選擇和維護等提供依據(jù)或參考。

1 材料和方法

1.1 材料

1.1.1 分析樣品

紙包裝掛面：某面業(yè)有限公司掛面生產(chǎn)線。

1.1.2 主要儀器設(shè)備

掛面紙包裝機：詳見表1；

電子數(shù)顯游標卡尺：0～150 mm，0.01 mm，深圳市深林精密儀器有限公司；

表1 掛面紙包裝機設(shè)備信息Table 1 Paper-packaging Equipments of Dried noodles

電子天平：TB-4002型，1/1 000，北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司。

1.2 抽樣

選取某面業(yè)有限公司某掛面生產(chǎn)線I上4個機位掛面紙包裝機(SDH，H1、H2、H3、H4)；某掛面生產(chǎn)線II上4個機位掛面紙包裝機(HNQ，Q1、Q2、Q3、Q4)。每臺包裝機每班次連續(xù)抽取包裝掛面樣品10把。每天取樣2次(上午8點、下午14點)；連續(xù)抽樣3 d(6個班次)。每個機位共計檢測掛面樣品60把。

1.3 樣品測定

1.3.1 重量 用電子天平測定樣品的重量；放置24 h后重復(fù)測定。

1.3.2 周長 用電子數(shù)顯游標卡尺測定樣品的直徑D；放置24 h后重復(fù)測定。根據(jù)式(1)計算周長。

L=D2π+2(D1-D2)，

(1)

式中：

L——周長，mm；

D1——長直徑，mm；

D2——短直徑，mm。

1.3.3 感官評價 根據(jù)掛面樣品紙包裝外觀評定其包裝感官效果和掛面端面整齊度，分別賦予3(優(yōu))、2(中)、1(差)，按分值統(tǒng)計每把掛面外觀分值。經(jīng)調(diào)查和討論總結(jié)的感官評價分值表見表2。

1.4 統(tǒng)計分析

利用Excel 2010整理統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并做分析。利用 SPSS 18.0 軟件分析各測定參數(shù)的顯著性(P<0.05)。

表2 感官評價評判分值表Table 2 Scores of sensory evaluation

2 結(jié)果與分析

2.1 SDH紙包裝機包裝效果及穩(wěn)定性

2.1.1 重量 由表3可知， H1、H2、H3、H4機位包裝掛面的即時測定重量無顯著差異；掛面放置24 h后，H1機位包裝掛面的重量顯著高于H3機位。與同機位即時測定重量相比，放置24 h后，H3機位包裝掛面的重量顯著降低(0.21%)；H1、H2、H3、H4機位包裝掛面平均重量顯著降低(0.24%)。重量分析結(jié)果說明，SDH包裝機即時包裝重量4個機位無顯著差異；H3機位包裝掛面放置24 h后重量降幅較大；H1機位包裝掛面重量的變異系數(shù)相對較高。

表3 SDH線4個機位包裝掛面的重量(1 000 g)及其變化?Table 3 Weight changes of packaged dried noodles (1 000 g) from four packaging machines in line SDH

2.1.2 周長 由表4可知，H4、H2機位包裝掛面即時測定周長有顯著差異。掛面放置24 h后，H4、H3機位包裝掛面的周長亦有顯著差異。放置24 h后，H1、H2、H3、H4機位包裝掛面的周長都顯著降低(2.04%，3.20%，1.61%，2.51%)，平均周長顯著降低(2.35%)。周長分析結(jié)果說明，H1、H2、H3機位包裝掛面的松緊度較均勻；H2機位包裝掛面即時測定周長變異系數(shù)相對較高；H4機位包裝較緊實，包裝用材較少，包裝穩(wěn)定性較高。

2.1.3 感官評價 表5為不同機位包裝掛面的感官評分。H1、H2、H3、H4機位包裝掛面平均外觀與底角評分為1.83，平均掛面端面感官評分為2.15。H4機位包裝機包裝掛面的外觀與底角評分顯著低于H1、H2、H3機位。H1、H2、H3、H4機位包裝機包裝掛面端面評分無顯著差異。結(jié)果說明，H1、H2、H3機位包裝機包裝掛面的外觀整齊，底角平整無開裂，形狀更似圓形；SDH包裝機包裝掛面端面較齊整。

表4 SDH線4個機位包裝掛面的周長及其變化?Table 4 Perimeter changes of packaged dried noodles from four packaging machines in line SDH

表5 SDH線4個機位包裝掛面的感官評分?Table 5 Sensory scores of packaged dried noodles from four packaging machines in line SDH

2.2 HNQ紙包裝機包裝效果及穩(wěn)定性

2.2.1 重量 由表6可知，Q2機位包裝掛面的即時測定重量和放置24 h后的重量都顯著高于Q1、Q3、Q4機位。與同機位即時測定重量相比，放置24 h后，Q1機位包裝掛面的重量顯著降低(0.15%)；Q4機位包裝掛面的重量顯著降低(0.12%)；Q1、Q2、Q3、Q4機位包裝掛面平均重量顯著降低(0.12%)。分析結(jié)果說明，Q1、Q3、Q4機位包裝掛面的即時重量差異較小，包裝穩(wěn)定性較高；Q1、Q4機位包裝掛面放置24 h后重量降幅較大；Q2機位包裝掛面重量的變異系數(shù)較高。

表6 HNQ線4個機位包裝掛面的重量(1 000 g)及其變化?Table 6 Weight changes of packaged dried noodles (1 000 g) from four packaging machines in line HNQ

2.2.2 周長 由表7可知，Q1機位包裝掛面即時測定周長顯著低于Q2、Q3、Q4機位。掛面放置24 h后，Q1、Q2、Q3、Q4機位包裝掛面的周長無顯著差異。與同機位即時測定周長相比，放置24 h后，Q1、Q3、Q4機位包裝掛面的周長顯著降低(0.74%,1.30%,1.15%)；平均周長顯著降低(1.04%)。分析結(jié)果說明，Q2、Q3、Q4機位包裝掛面的松緊度相似，但Q2機位的變異系數(shù)較高。Q1機位包裝較緊實，包裝用材較少，包裝穩(wěn)定性較高。

2.2.3 感官評價 表8為不同機位包裝掛面的感官評分。

表7 HNQ線4個機位包裝掛面的周長及其變化?Table 7 Perimeter changes of packaged dried noodles from four packaging machines in line HNQ

Q1、Q2、Q3、Q4機位包裝掛面平均外觀與底角評分為1.85，平均掛面端面感官評分為2.48。Q4機位包裝掛面的外觀與底角評分為1.40，顯著低于Q1機位(2.20)。Q3、Q4機位包裝掛面端面評分(2.80，2.80)顯著高于Q1機位(2.10)。結(jié)果說明，Q1、Q2、Q3機位包裝掛面的外觀整齊，底角平整無開裂，形狀更似圓形；Q2、Q3、Q4機位包裝掛面端面齊整，差異較小。

表8 HNQ線4個機位包裝掛面的感官評分?
Table 8 Sensory scores of packaged dried noodles from four packaging machines in line HNQ

取樣位置外觀與底角面端面感官Q(mào)12.20±0.79a2.10±0.88bQ21.80±0.79ab2.20±0.79abQ32.00±0.67ab2.80±0.42aQ41.40±0.84b2.80±0.42a平均1.85±0.802.48±0.72

? 同列不同字母表示在P<0.05水平上差異顯著。

2.3 SDH和HNQ掛面紙包裝機包裝效果及穩(wěn)定性比較

2.3.1 重量、周長及穩(wěn)定性 表9表明，SDH包裝機與HNQ包裝機包裝掛面即時測定重量的變異系數(shù)無顯著差異，即時測定周長的變異系數(shù)差異顯著。SDH包裝機包裝掛面即時測定周長的變異系數(shù)顯著高于HNQ包裝機。放置24 h后，SDH和HNQ包裝機包裝掛面的重量亦無顯著差異，SDH包裝機包裝掛面周長的變異系數(shù)亦顯著高于HNQ包裝機。結(jié)果表明，與SDH包裝機相比，HNQ包裝機包裝掛面松緊度較均勻、一致，包裝質(zhì)量穩(wěn)定性較高。

2.3.2 感官 表10表明，SDH包裝機與HNQ包裝機包裝掛面的外觀與底角評分無顯著差異；而掛面端面評分差異顯著。HNQ包裝機包裝掛面的掛面端面評分顯著高于SDH包裝機。結(jié)果說明，與SDH包裝機相比，HNQ包裝機包裝掛面的端面更齊整。

2.3.3 進一步技術(shù)改進的思路 掛面紙包裝機的機械化和自動化有利于克服掛面產(chǎn)品形態(tài)(規(guī)格、花形)對掛面包裝工藝的制約，改變傳統(tǒng)方式的普適性、穩(wěn)定性，可提高掛面包裝效率。掛面包裝機包裝紙張自動遞補裝置[12]可彌補傳統(tǒng)紙包裝機需人工送紙的缺陷，提高了整機的包裝速度。掛面包裝紙握頭機[11]替代人工折邊，握頭封閉規(guī)整，工作效率高。一種新型的輸送裝置通過調(diào)節(jié)兩列擋面件的阻擋面的間距，實現(xiàn)對掛面聚攏寬度的實時調(diào)節(jié)，可用于包裝不同重量、寬度掛面的調(diào)節(jié)，具有一機多用、調(diào)節(jié)方便的特點[13]。現(xiàn)有的紙包裝機普遍采用包裝帶和凹形滑槽的結(jié)構(gòu)，通過調(diào)節(jié)紙張和包裝帶之間的相對速度，實現(xiàn)掛面的裹卷，其中緊實度問題是包裝難點[4]。本研究亦表明隨著放置時間延長，包裝掛面的緊實度降低(表4、7)，但改進型設(shè)備的包裝緊實度和均勻性均有明顯的改進。進一步提高掛面紙包裝機裹卷技術(shù)以及改進裹卷裝置，是提高其包裝緊實度及穩(wěn)定性，特別是包裝機設(shè)計者應(yīng)該考慮的技術(shù)問題。

即時和放置24 h后掛面的重量、周長(緊實度)以及即時感官評價(外觀)變化，可在一定程度上反映掛面紙包裝機的包裝效率及穩(wěn)定性(表3～8)。不同型號包裝機包裝掛面的即時評價指標反映了紙包裝機的包裝效果。周長越小，包裝越緊實；感官評分越高，包裝外觀越易被消費者接受。同一型號不同機位包裝機包裝掛面的評價指標以及即時和放置24 h后包裝掛面的評價指標反映了紙包裝機的包裝工藝能力和包裝產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。同一型號不同機位包裝機包裝掛面的評價指標差異顯著，以及放置24 h后評價指標顯著變化表明包裝穩(wěn)定性較差，仍有一定的改進空間。

結(jié)合前人研究[4，15]以及本研究結(jié)果，裹卷技術(shù)、封尾裝置是掛面機械自動化包裝的技術(shù)關(guān)鍵。裹卷技術(shù)與包裝緊實度等密切相關(guān)；封尾裝置直接影響掛面端面和折角的美觀度[16]。目前掛面紙包裝技術(shù)和包裝效率的提升，還需進一步創(chuàng)新或改善裹卷技術(shù)、封尾裝置，分析二者的因果關(guān)系，再次驗證和評價改進效果。

表9 SDH和HNQ包裝機包裝掛面的重量及周長比較?Table 9 Variances of perimeter CV and weight CV of packaged dried noodles from packaging machines in line SDH and line HNQ

表10 SDH和HNQ掛面紙包裝機包裝掛面的感官比較?Table 10 Variance of sensory scores of packaged dried noodles from packaging machines in line SDH and line HNQ

3 結(jié)論

(1) 通過關(guān)鍵技術(shù)改進，HNQ包裝機重量準確，各機位無顯著差異，穩(wěn)定性較高。掛面周長變異系數(shù)小，穩(wěn)定性較高；掛面端面感官效果較好。

(2) 重量、周長、外觀與底角，以及端面感官評分可作為紙包裝掛面包裝效果的主要評價指標。

(3) 裹卷技術(shù)、封尾裝置等的進一步改進和開發(fā)，可能是顯著提升掛面自動化紙包裝機的包裝效果及質(zhì)量穩(wěn)定性的研究方向。