挂面自动包装技术的研发现状

刘 凡 张永林

（武汉工业学院机械工程学院，湖北 武汉 430023）

挂面自动包装技术的研发现状

刘 凡 张永林

（武汉工业学院机械工程学院，湖北 武汉 430023）

综述当前中国挂面自动包装技术的研发现状，对几种产品化的挂面包装机结构、工作原理及其包装作业的特点进行分析，提出实现挂面包装机械化的关键技术问题。

挂面；自动包装；包装机械；研发现状

挂面是中国的主食之一，在人们的日常饮食结构中占据比重较大。由于挂面生产附加值较低，其运输半径受到限制，从而导致挂面生产难以形成像方便面那样的产业规模，所以挂面行业以中小型企业居多。随着当前劳动力成本的不断上升，为数众多的中小挂面生产企业面临生存危机，挂面的自动化机械包装已成为挂面生产企业突围的主要路径之一。而且，在中国挂面包装机械本就拥有巨大的市场需求量，从技术层面考虑，挂面包装机械化和自动化也是提升挂面生产全流程整体技术水平的大势所趋。

然而，挂面包装机械技术的发展受传统产成品形态的制约，通用的包装技术方法和设备不适用于挂面包装，或者尤其不适合当前主流的挂面纸包装。文章结合现有挂面包装发展现状，对几种产品化的包装机械进行了分析，提出了实现挂面包装机械化面临的若干关键技术问题，以期为挂面包装机械的创新设计研发提供思路。

1 挂面包装的实现方式

当前中国的挂面包装主要有两种方式：手工包装和机械自动化包装。

1.1 挂面的手工包装

92－93layer control weight which手工包装过程：首先称取定量的挂面加以整理，然后把定长的扎条插入挂面后（保证纵向居中）再缠绕包裹住挂面柱体，用胶粘扎条另一边进行封合，包装成扎后，附加一个墩实动作，最后进行兜头处理，整个过程都是人工操作。自上个世纪70年代起，挂面的人工纸包装仍然占有很大的市场份额，而且一些大的挂面生产企业，仍然采用人工包装。如克明面业，2009年挂面销售量占全国总量的13.14%，达到15万t，2010年产量达到17万t，但其挂面纸包装部分基本靠手工［1］。

近些年人工包装成本大幅增加，有关部门统计，以500g挂面为例，每包装一份挂面，人工费需0.03～0.06元，而且熟练包装工人的流失率都在50%以上，一些待遇较差的中小挂面生产企业的流失率更高达80%～90%［2］。企业要生存下去，人工包装必然会被淘汰。

1.2 挂面的自动化机械包装

挂面的机械包装是将人工包装的各个动作分解，采用相应的机械动作来实现包装作业，整个过程是连续高速的。为适应机械动作，人工包装采用的定长扎条改为定长纸带或者连续的卷带，人工包装采用的胶粘方式改为纸/复合卷膜作为包装材料以热熔搭接方式实现［3］。挂面扎捆机械包装流程图见图1。

目前市场上的挂面包装机总体有两类：纸包装机和塑膜包装机。由于挂面卷纸包装是被大众所熟知的包装方式，近10年来很多包装机械制造企业都试图研发挂面纸包装机，比较有代表性的几种机型如下。

四川仕达面粉厂生产的挂面纸包装机结构见图2，其生产过程为挂面放在弧形凹槽内，卷面带上，工作台上放有带胶包装纸，启动电机滑座向前移动，卷面带收紧，将挂面提升到工作台上，随后卷带收紧速度和滑座移动速度保持一致。滑座向前移动，卷带收紧，挂面在工作台包装纸上滚动。滚动1周以上，包装纸裹在挂面上，包装纸两端粘合在一起，实现包装。通过滑座推动裹卷好挂面滚下工作台，完成对挂面的包装［4］。

图1 挂面机械包装流程图Figure 1 Noodles mechanical packaging flow chart

图2 挂面纸包装机（D）型Figure 2 Noodles paper installed（D）type

该挂面机整体尺寸较小，机构简单，采用单张定长纸张进行包装，需要人工送纸，包装效率6包/min。

目前市场上的挂面纸包装机的整体技术不够成熟，对于挂面包装紧实度问题，还不能解决［5］。

挂面的塑膜包装机早在上世纪70年代就由日本引入中国，但由于设备昂贵，结构复杂，塑料薄膜价格高于纸张，以及市场对包装形式的认可度低等问题，早期发展缓慢。随着石油化工工业的发展，薄膜材料得到了很大的发展，比如BOPP薄膜主要用于干燥食品的包装，价格也在不断的下降。由于包装材料成本的下降，人工包装成本的上升，近些年，生产研发塑膜包装机的机械制造企业，通过技术创新，也研发了一些新型的塑膜包装机。

青岛海科佳生产的挂面圆柱形塑料封全自动包装机见图3。所配置的高精度复合制袋器以及附属的收紧与输送装置，解决了挂面在高速运行状态下的快速变径、收紧及包装后输送等技术难点，实现了用复合塑料薄膜对散状挂面进行从称量到封口的全自动包装，包装产品呈侧柱形，可部分替代目前中国主流的圆柱形卷纸人工包装和全自动矩形塑膜包装。表观上，其包装产品的外形与传统纸包装挂面接近［5］。

图3 挂面圆柱塑料封全自动包装机Figure 3 Noodles cylinder plastic seal fully automatic packaging machines

2 挂面包装的供料及计量装置

挂面包装的供料及计量方式主要是：振动式给料，称重式计量。

2.1 振动式给料

如图4所示，料槽由固定在底座上的板弹簧支承，电磁振动器的铁心和线圈固定在底座上，衔铁固定在料槽底部。当工频交流电或经半波整流的脉动电流通入线圈后，在电流从零升到最大的1/4周期内，电磁引力逐渐增大，料槽被吸引向左下方运动；而当电流从最大逐渐降到零时，料槽在支承弹簧的作用下向右上方返回，由此不断产生往返振动。位于料槽上的物料在惯性力、重力和摩擦力的综合作用下便产生自左向右的上升运动。在实际生产中，一般是通过调节电磁铁的供给电压来改变料斗的振幅，从而使料斗以较高的送料率平稳送料。图中，β称为振动升角，ψ称为弹簧倾角［6］。

图4 直槽式电磁振动料斗器Figure 4 Straight groove electromagnetic vibration hopper device

2.2 称重式计量

自动称重部分主要由漏斗、传感器、伸缩板、刮板和气缸等部分组成。传送带将挂面送入漏斗，当达到指定重量时.传送带停止传送，同时伸缩板动作，延时后漏斗门打开落入下面的接料挡板，进入下一步的包装，如图5所示。

2.3 双料层控制称重式给料与计量

如图6所示，挂面由储料仓同时供往主供料斗和微供料斗；主供料斗由电机驱动，离合器M1控制机械振动并向量杯中供料；量杯与提升器组成容积供料装置实现本机的主供料，主供料一般为最终值的80%～90%；量杯中的物料通过缓冲斗的过渡，在降低冲量后落入称量斗中；传感器根据设定值与实际值的差值情况进行判断，控制离合器M是否向称量斗中供料。达到设定值时，微供料停止送料；达到设定值后，并与料盒输送线实现联动后，控制驱动电机 M3打开称量斗，物料由输送线带走，在称量斗被倒空的同时，量杯中的物料经缓冲斗再次落人称量斗，而此时提升器也向量杯中补充新的物料至充满。于是开始下一个计量周期［7］。

图5 重力式供料Figure 5 Gravity material feeding

图6 双料层控制称重式给料与计量Figure 6 Double－layer control weight of feeding and measurement

3 挂面机械化包装若干关键技术

挂面机械化包装目前的技术难点主要有送纸装置的研究，挂面裹卷技术的研究，挂面封尾装置的研究等等。

3.1 送纸装置

对于挂面纸包装机，按其送纸装置所用纸张的类型分为卷纸和单张纸两种，市场上现有的挂面纸包装机多用单张纸包装，如郑州慧通自控设备有限公司生产的AutorongV型全自动（纸）包装机，其送纸装置由升降纸源机构﹑取纸机构﹑递纸机构和出纸机构组成。工作时，取纸机构中的取纸轮和逆向轮的转动方向相反，向前送纸不会出现双张﹑连张的现象，且送纸整齐；取纸机构是另外的电机带动，取纸和送纸是分开进行［8］。采用卷纸类型的送纸装置，其相关方面的研究也是比较多的，早期如齐真等［9］和最近几年的郭超等［10］。

对于挂面塑膜包装机，送膜装置基本上采用卷膜，相应的送膜技术已经很成熟。

3.2 裹卷装置

挂面裹卷装置在挂面纸包装机上运用的比较多，而塑膜包装机的包装形式主要是用纸带捆扎后再装塑料袋包装或者采用全自动矩形塑膜包装。挂面的裹卷技术就是运用相应的机械在一系列连续的机械动作之后，实现或者模仿人手的包面过程。市场已有的纸包装机，大多数采用包装带和凹形滑槽的结构，通过调节纸张和包装带之间的相对速度，实现挂面的裹卷，其中的难点是挂面的紧实度问题。在裹卷技术方面，研究比较多，如尚延东［11］，孙林［12］等。

3.3 封尾装置

人工包装挂面处理兜头时，基本上120°角折叠1次，分3次折叠，即可完成挂面的封尾。如果用机械来实现，至少要6个动作，市场上已有的挂面纸包装机，多是人工处理兜头或者是不处理，也有一些人员和单位对相关技术做了些研究，如湖南的克明面业塑膜包装机的封尾处理，基本采用连续式热封合或者热收缩膜的形式，目前青岛海科佳电子设备制造有限公司在这方面做了很多研究。

4 结束语

面包装自动化技术的发展时间不是很长，但市面上的挂面包装机的种类还是很多的，总体上分为纸包装机和塑膜包装机，还有一些是通用型包装机，如上海钦定机械设备有限公司生产的挂面包装机，其实是更适合米通包装的。由于现有的挂面包装机仍有不完善的地方，导致手工包装有一定的市场份额，但是机械自动化包装代替手工包装是必然的趋势，挂面包装机的发展空间是很大的。

1 李志林，唐璐.我们开创大场面［N］.湖南日报，2010－01－25（10）.

2 挂面包装当前现状与挂面包装机发展潜力分析［EB/OL］.［2010－10－06］.http：//www.Baozhuang5.com/news/201010/06/423.html.

3 田春生，高荣华，赵扬胜.挂面捆扎包装的实现［J］.食品与机械，2004（5）：19～20，25.

4 谢仕贵.挂面包装机：中国，200720082301.9［P］.2008－12－17.

5 张嶷.后段包装自动化突破挂面行业瓶颈青岛海科佳自主研发的挂面全自动包装机通过专家鉴定［J］.食品与机械，2010，26（4）：1～2.

6 韩良，徐卫良.DCS－50振动料斗的研究状况与前景展望［J］.电子工业专用设备，1999（1）：6～13.

7 陈士祥，吴高程，赵杨胜.新型挂面供料及称量装置研制［J］.包装与食品机械，2000（4）：3～6.

8 郑州慧通自动控制设备有限公司.一种挂面机包装纸输送装置：中国，200920090919.9［P］.2010－03－10.

9 齐真，邓雪莲.送纸机构的研究［J］.现代机械，2002（2）：92～93.

10 郭超，付君.全自动挂面包装机送纸机构设计［J］.机械设计与制造，2010（1）：21～23.

11 尚延东.挂面包装机：中国，03218046.2［P］.2004－06－09.

12 孙林.挂面包装机包装装置：中国，200320113223.6［P］.2001－11－17.

Current development of the noodles automatic packaging techniques

LIU FanZHANG Yong－lin

（School of Mechanical Engineering，Wuhan Polytechnic University，Wuhan，Hubei430023，China）

The current development status in the automatic noodle packaging technologies was fully described in the paper.Several typical noodle packaging machines were taken as examples to analyze their construct，operation principle and processing characteristic.Finally，some key technologies in noodle packaging machinery were put forward.

noodles；automatic packaging；packaging machinery；development status

10.3969 /j.issn.1003－5788.2011.06.071

刘凡（1986－），男，武汉工业学院在读硕士研究生。E－mail：lvan3725＠163.com

2011－08－10