高速塩包装機: その仕組み、何を探すべきか、そして正しいものを選択する方法

塩の包装に特殊な高速機器が必要な理由

塩は、世界の食品および工業加工において最も大量に包装される商品の 1 つであり、塩が包装機器に課す要求は、ほとんどの乾物よりもはるかに特殊です。高速塩包装機は、単に高速で動作する標準的な粉末充填機ではありません。塩の独特の物理的および化学的特性を処理できるように目的を持って設計されている必要があります。塩は、産業用処理量で確実に包装することが最も困難な材料の 1 つとなっています。これらの特性には、高い嵩密度、可変の結晶サイズ、強い吸湿性 (空気から水分を吸収して凝集する傾向)、および塩害から特別に保護されていない金属部品に対する極度の腐食性が含まれます。

塩処理用に設計されていない標準的な食品包装機械に依存している塩処理施設では、シールの腐食、オーガーフライトの固着、充填ヘッドの詰まり、センサーの故障など、慢性的なメンテナンスの問題に対処することが多く、これらの問題が急速に蓄積し、費用のかかる計画外のダウンタイムが発生します。汎用ラインを採用するのではなく、適切に指定された高速自動塩包装機に投資するビジネスケースは簡単です。5 年間の総所有コストはほとんどの場合低くなり、生産物の一貫性は向上し、重量の違いやシールの破損による不合格率は大幅に減少します。機器の購入を決定する前に、技術的な違いを理解することが重要です。

高速塩分包装機の主な種類

塩包装装置市場では、さまざまな出力要件、パック形式、動作環境に適したいくつかの機械タイプが提供されています。適切な構成を選択するには、各カテゴリが何をするように設計されているか、またどこが優れているかを理解することから始まります。

縦型フォーム・フィル・シール (VFFS) 塩包装機

縦型製袋包装機は、世界中の高速塩包装ラインで最も広く使用されている構成です。 VFFS プロセスでは、包装フィルムの平らなロールを取り出し、中央の充填チューブの周りでチューブに成形し、容積測定または重量測定の充填システムを通じて定量の塩を充填し、連続サイクルで各袋の底部と上部の両方を密封します。 1 分あたり 60 ～ 120 袋を生産できる高速 VFFS 塩包装機は、中規模および大規模な塩生産施設で標準装備されています。このフォーマットは柔軟性が高く、大きな機械的構成を変更することなく、成形カラー、シールジョー、フィルムの種類を変更することで、同じ機械でピロー袋、ガゼット袋、スタンドアップパウチを製造できます。

特に塩の場合、VFFS 機械は、ステンレス鋼の接触部品、耐食性のシールジョー、および塩の結晶と周囲湿度の摩耗性および腐食性の組み合わせに耐える材料で作られた充填オーガまたは容積カップを備えた仕様にする必要があります。フィルム シーリング システムは、インパルス ヒート シーリングであろうと連続バンド シーリングであろうと、シール ラインでの微量の塩汚染を確実にシールする必要があります。これは、多くの食塩グレードの微細な結晶サイズを考慮すると避けられません。

粗塩用マルチヘッド計量システム

結晶サイズが大きすぎてオーガや容積カップの充填に不規則すぎて、許容可能な重量精度を達成できない粗塩または岩塩グレードの場合、マルチヘッド組み合わせ計量機が最適なソリューションを提供します。これらのシステムは、放射状に配置された 10 ～ 16 個の個別計量ホッパーを使用し、それぞれが独立して少量の製品を計量します。中央コンピュータは、合計重量が目標充填重量に最も近いホッパーの組み合わせを選択し、それらのホッパーを同時に開いて下の袋に排出します。塩のマルチヘッド計量機は、幅広い対象重量にわたって±0.5% 以上の充填重量精度を実現し、VFFS 製袋システムと組み合わせることで、500g ～ 2kg の範囲のパックで 1 分あたり 80 袋を超える生産能力を備えた完全な高速粗塩包装ラインを構築します。

微塩および食塩用オージェ充填機

オージェ充填機は、高速での一貫した正確な容積測定充填が必要な、細食塩およびヨウ素化塩の包装に標準的な選択肢です。この機械は、供給チューブ内の回転するステンレス鋼のオーガー スクリューを使用して、1 回転あたりの正確な量の塩を供給します。充填サイクルごとの回転数を制御することで、充填重量が制御されます。閉ループ重量フィードバックを備えた最新のサーボ駆動オーガーフィラーは、毎分 60 充填を超える速度で ±1% の充填精度を達成します。吸湿性が高く、ホッパーや供給チューブ内で架橋や凝集が起こりやすい食塩の場合、オーガ充填機には、ホッパー内の撹拌システム、充填チューブ出口の振動補助、および手動介入なしで塩を自由に流し続けるブリッジ防止ブレークバーが組み込まれている必要があります。

既製パウチおよびサシェ充填機

特別な海塩、フレーバーソルト、または使い切りの小袋などの高級小売塩製品の場合、既成のパウチ充填機がマガジンから事前に形成された袋を個別に取り出し、袋を開け、計量された用量の塩を充填し、上部を再密封します。これらの機械は、VFFS システムよりも低速で動作します (通常、1 分あたり 20 ～ 60 パウチ) が、スタンドアップ ジップロック パウチ、窓付きクラフト紙袋、棚に視覚的にアピールする形状のパウチなど、さまざまなプレミアム包装フォーマットを処理します。一回分用の食卓塩の小袋包装機 (食品サービスや接客業で使用される 1g ～ 5g の小袋) は、連続マルチレーン スティックパックまたは 4 面シール小袋成形技術を使用して、非常に高速 (多くの場合 1 分あたり 300 ～ 600 小袋) で動作する特殊なサブカテゴリです。

塩詰め装置を評価する際に比較すべき主要な技術仕様

比較する場合 高速塩包装機 さまざまなメーカーが発表しているように、ヘッドラインの速度数値は、マシンがアプリケーションに適合するかどうかを決定する多くの仕様のうちの 1 つにすぎません。以下のパラメータは、詳細に評価することが最も重要です。

耐食性: 塩包装機械の最も重要なエンジニアリング要件

高速塩包装機のすべての設計要件の中で、耐食性は長期信頼性と総所有コストに最も直接関係します。塩は、あらゆる食品加工環境で遭遇する最も強力な腐食性物質の 1 つです。塩は、炭素鋼をほぼ即座に攻撃し、304 グレードのステンレス鋼をより耐久性のある合金よりも大幅に早く劣化させ、高湿度の塩と接触する環境では、保護されていない亜鉛、アルミニウム、銅のコンポーネントを数週間で破壊します。

塩害部品のステンレス鋼種の選定

塩包装機のすべての製品接触面に許容されるステンレス鋼の最小仕様は 316L です。「L」の指定は、標準の 316 よりも鋭敏化および粒界腐食に対する耐性が高い低炭素バリアントを示します。 316L のモリブデン含有量 (2 ～ 3%) は、モリブデンを含まず、多くの場合、塩化物による孔食および隙間腐食に対する耐性が大幅に優れた 304 グレードのステンレスを提供します。塩に特化していない食品機器仕様で使用されます。機械のオファーを評価するときは、製品と接触するコンポーネントの材料認証文書 (工場証明書) を要求してください。合金グレードの指定のない「ステンレス鋼構造」という販売上の謳い文句は、ソルトサービスの調達には不十分です。

表面仕上げと隙間の設計

316L ステンレス鋼であっても、隙間腐食に対して脆弱です。隙間腐食には、生産工程の間に完全に洗浄されていない緊密な接合部、ねじ山、重なり合う表面、溶接止端部に塩が蓄積する可能性があります。高品質の塩包装機は、衛生的で隙間のない構造原則に基づいて設計されています。つまり、最小限の Ra 0.8 ミクロンの表面仕上げに磨かれた完全溶接接合部、溜まるのではなく排水される傾斜面、塩の残留物が蓄積する可能性のあるブラインド スレッドや水平棚の排除などです。ガスケットとシールの材料は、塩や洗浄中に使用される消毒剤との化学的適合性を考慮して選択する必要があります。一般的にはシリコンと EPDM が適しています。天然ゴムや標準的なネオプレンはそうではありません。

電気および空気圧コンポーネントの保護

包装機の塩分にさらされるゾーンにある電気エンクロージャ、空気圧シリンダ、およびセンサー ハウジングは、適切な侵入保護定格を備えている必要があります。 IP65 は、一般的な塩分環境サービスの最低値です。この評価は、粉塵の侵入やあらゆる方向からの噴流に対する保護を確認します。完全な湿式洗浄を行う機械の場合は、IP66 (強力な噴流に対する保護) が推奨されます。製品接触ゾーンまたは近接ゾーンの空気圧シリンダには、標準的なクロムメッキまたは陽極酸化処理されたコンポーネントではなく、ステンレス鋼のバレルおよびロッド材料を使用する必要があります。これらのコンポーネントは、シリンダボア内の塩分で汚染された凝縮物による孔食の影響を受けやすいためです。

高速塩包装ラインにおける充填精度と重量管理

高いスループット速度で一貫した充填重量精度を達成することは、ソルト包装における中心的な技術的課題の 1 つです。不適切な重量管理の影響は双方向に起こります。充填不足は、すべての主要市場で施行されている純含有量規制の下で法的遵守の危険をもたらしますが、過剰充填は、生産量が多い場合に大幅に増加する製品の特典を通じてマージンを直接侵食します。 500g パックに平均 2g のオーバーフィルを加えて 1 分あたり 80 袋を稼働する機械は、1 分あたり 192 グラムの製品を排出します。これは 1 シフトあたりほぼ 700kg に相当します。このコストは、適切に校正され維持されている重量管理システムによって削減されます。

最新の高速塩包装機は、正確な充填機構設計とインライン重量チェッカーからのリアルタイムのフィードバックを組み合わせて重量管理に取り組んでいます。重量チェッカーは、充填ステーションから出発する個々のパッケージをすべて測定し、重量データを充填システム コントローラーにフィードバックし、充填量 (オーガの回転数、振動時間、またはホッパーの排出タイミング) を自動的に調整して、目標重量を仕様内に維持します。この閉ループ重量制御システムは、湿度の変動、バッチ間の結晶サイズの変動、生産実行中のホッパー内の段階的な圧縮変化によって引き起こされる製品のかさ密度の変化を自動的に補正します。

塩製品の包装形式とフィルム要件

塩製品の包装形式とフィルムの仕様は、保存期間中に製品を吸湿から保護することと、ターゲット市場の視覚的および機能的期待を満たすという 2 つの競合する要件に対処する必要があります。高速ソルト包装機は、シールの破損、過剰なフィルムの破損、不均一な成形を発生させることなく、これらの要件を満たす特定のフィルム タイプを処理できなければなりません。

• 防湿ラミネート: 食卓用および精製塩用の標準的な包装フィルムは、印刷適性と剛性を高めるための外側延伸ポリプロピレン (OPP) またはポリエステル (PET) 層と、内側のポリエチレン (PE) シーリング層およびそれらの間にある防湿層 (通常は金属化された OPP または EVOH) を組み合わせた多層ラミネートです。これらのラミネートは、単純な PE フィルムよりもシール温度が大幅に高く、完全な融着シールを達成するために必要な高い温度範囲で正確な温度制御を維持できるシールジョーが必要です。
• 固結防止ライナーの要件: 紙またはクラフトの包装で販売される粗塩および特殊塩の場合（職人塩および高級小売塩のカテゴリーで一般的）、内側のライナーフィルムまたはバリアコーティングを包装構造に統合して、紙の外層からの湿気の侵入を防ぐ必要があります。これらの形式を扱う塩包装機は、オールフィルム包装と比較して、紙/フィルムのラミネート構造の異なるシール特性に対応する必要があります。
• パックサイズの範囲と切り替え: ほとんどの市販の塩ラインでは、複数のパック サイズ (通常は 250g、500g、750g、1kg、2kg の小売パックと食品サービス用のバルク形式) が使用されています。高速塩包装機は、最小限のダウンタイムでパック サイズ間の迅速な切り替えをサポートする必要があります。パックの寸法をデジタルで保存し、HMI で選択したレシピからすべての機械設定を自動的に調整するサーボ駆動のフォーマット調整システムにより、切り替え時間が手動機械の 45 ～ 60 分から、最新の自動システムでは 10 ～ 15 分に短縮されます。
• サシェおよびポーションパックの形式: 食品サービス用塩の 1 回分のサシェ充填 (レストラン、航空会社、ケータリングで使用される小さな紙またはホイルの小袋) には、非常に高速での非常に小さな充填重量 (0.5g ～ 5g) 向けに設計された特殊なマルチレーン スティックパック機械または 4 面シールの小袋包装装置が必要です。これらの機械は、小売用の袋包装装置とは動作が異なり、通常、標準の VFFS プラットフォームから構成できるのではなく、小袋生産専用に構築されています。

塩梱包ラインの上流および下流の機器との統合

高速自動塩包装機がスタンドアロン ユニットとして動作することはほとんどありません。完全な塩生産ラインにおいて、包装機は上流と下流の一連の機器の中心要素であり、ラインが統合システムとして効率的に動作するためには、容量、速度、制御アーキテクチャが一致している必要があります。主要な統合ポイントは次のとおりです。

• 大量の保管と輸送: 空気輸送システムまたはスクリューコンベアは、塩をバルク保管サイロから包装機の供給ホッパーに移送します。搬送システムの容量は、機械の最大充填率に合わせる必要があります。コンベアのサイズが小さすぎると、製品を待つ間に機械が断続的に動作し、スループット効率が損なわれます。微細な塩の搬送システムは、保管場所からホッパーまでの輸送中の水分の吸収や製品の劣化も防止する必要があります。
• 金属探知： 食品グレードの塩の製造では、包装機の直前または直後にインライン金属検出器を設置することが標準要件です。金属化フィルムには標準の非金属パッケージとは異なる位相角阻止設定が必要なため、検出器は特定のパッケージ形式と実行されるフィルムの種類に合わせて校正する必要があります。パッケージ化された塩の金属検出感度仕様では、通常、定格ライン速度での鉄球 ≥1.5mm、非鉄球 ≥2.0mm、およびステンレス鋼球 ≥2.5mm の検出が必要です。
• 重量チェックと拒否: 重量管理セクションで説明したように、インライン重量チェック計量機は梱包されたすべてのユニットを測定し、ダイバータ ゲートまたはプッシャー リジェクト システムを介して重量を超えたパックを自動的に排除します。重量チェッカーは、組み合わせられる特定の包装機械のパック形式と速度に対応できるように配置および設定する必要があります。すべての重量チェッカー モデルがすべてのパック形式または速度の組み合わせで評価されているわけではありません。
• ケース梱包とパレタイジング: 充填および検査された塩パックは通常、収集され、自動ケース梱包機によって小売店の陳列ケースまたは輸送用カートンに積み込まれ、その後、倉庫保管および発送のためにロボットまたは従来のパレタイザーによってパレット化されます。パックの蓄積やラインの停止を防ぐために、下流のケース包装システムの速度を塩包装機のピーク出力に合わせる必要があります。

塩包装機のメンテナンス要件と総所有コスト

塩の腐食性と研磨性は、塩包装機械のメンテナンス要件が、非腐食性乾物を運転する同等の機械よりも厳しいことを意味します。代替機器のオプションを評価する場合は、購入価格を比較するだけでなく、現実的な総所有コスト モデルを構築することが不可欠です。

高速ソルトパッキング機械の主な摩耗アイテムには、シーリングジョーインサートと発熱体が含まれます。これらは全幅にわたって正確な温度均一性を維持する必要があり、シールラインでの塩分汚染により劣化が進行する可能性があります。オーガーフライトとフィードチューブライナーは、特に粗いまたは不均一なグレードの塩の結晶による摩耗を受けやすい。ホッパー撹拌機のベアリングとドライブシールは、直接塩と接触して動作するため、ベアリングキャビティへの塩の侵入を防ぐために耐食性のベアリング材料と頻繁なシール検査が必要です。

高速塩包装機の明確に規定された予防保守プログラムには、すべての製品接触面の毎日の清掃、塩接触サービス向けに評価された食品グレードの潤滑剤による駆動コンポーネントの週次検査と潤滑、充填重量とフィルム張力制御の月次校正チェック、およびシールジョーの位置合わせ、加熱要素の連続性、およびホッパー撹拌機のベアリング状態の四半期ごとの検査が含まれている必要があります。統合された振動センサーと主要な駆動コンポーネントの温度監視を通じて状態監視をサポートする機械は、生産稼働中の緊急故障ではなく、計画されたメンテナンス期間中に進行中の問題を特定して対処できるようにすることで、計画外のダウンタイムを削減します。

高速塩包装機を購入する前にサプライヤーに尋ねるべきこと

高速塩包装ラインへの設備投資は多額であり、仕様と調達段階での決定が今後 10 年以上の運用パフォーマンスを決定します。サプライヤーまたはマシンの構成に取り組む前に、次の質問をし、口頭で保証するのではなく文書化された証拠で回答する必要があります。

• この正確なマシンを定格速度でソルト上で実行している参考サイトを提供していただけますか? 主張されている出力速度で同じマシンを同じ製品で実行している既存の顧客を特定できないサプライヤーは、主張するパフォーマンスを証明していません。参照サイトの連絡先詳細をリクエストし、可能であれば、生産条件下で動作する機械を観察するためのサイト訪問を手配します。
• すべての製品接触部品の材料仕様は何ですか? 製造証明書を提供できますか? 接触部品に 316L ステンレス鋼が使用されていることを文書で確認してください。合金グレードの指定がない一般的な「食品グレードのステンレス鋼」の主張は受け入れられません。
• 工場受け入れテスト (FAT) プロトコルとは何ですか? それは実際の製品と梱包材に対して実施されますか? 特定のソルトグレードと包装フィルムをフルスピードの FAT で実行し、充填重量の精度データ、シールの完全性テスト、速度検証を記録し、機械の引き渡し文書に添付することを主張します。
• 稼働初年度にはどのようなスペアパーツ在庫を推奨しますか?また、重要な摩耗部品は在庫なしで入手できますか? 塩の腐食性により、摩耗部品は標準の包装ラインよりも頻繁に交換する必要があります。主要な摩耗品目のスペアパーツを迅速に入手できるようにすることができないサプライヤーは、重大な運用リスクを引き起こします。
• 供給範囲にはどのようなトレーニングが含まれていますか?また、リモート技術サポートは利用可能ですか? オペレーターとメンテナンスのトレーニングが契約に含まれていること、トレーニング資料がメンテナンス チームの言語で提供されていること、サプライヤーがリモート診断サポート (理想的にはマシンの PLC への安全なリモート アクセスによる) を提供していることを確認して、技術的な問題ごとに現場にエンジニアを配置する必要がなく、トラブルシューティングを支援します。
• 定格速度で保証される回線効率はどのくらいですか?また、契約ではどのように定義されていますか? 設備全体効率を求める (OEE) 保証は、定義された生産期間にわたる定格速度でのパーセンテージで表されます。通常、定格速度で 85% の OEE は、通常の生産条件下で十分に仕様が定められた高速塩包装機の合理的なベンチマークです。