Вы вложили деньги в вертикальную машину для запечатывания форм. Ваша линия работает. И тут - капля. Густой мазок соуса чили попадает прямо на пленочную печать.
Одна загрязненная пломба означает бракованный мешок. Десять загрязненных пломб означают бракованную партию. Звучит знакомо?
Приготовление соусов высокой вязкости на машинах VFFS абсолютно достижимо. Но для этого необходима правильная конфигурация. В этом руководстве описаны причины, по которым происходит стекание, инженерные решения, позволяющие их устранить, а также то, как правильно подобрать машину для вашего продукта.
Почему густые соусы капают на машины VFFS
Короткий ответ? Физика.
Стандартные машины VFFS изначально разрабатывались с учетом более тонких, ньютоновских жидкостей - продуктов, поток которых останавливается, когда останавливается насос. Густые соусы ведут себя по-другому.
Когда вы отсекаете наполнитель на высоковязком продукте, три вещи работают против вас:
- Эффект струны - Вязкие соусы вытягиваются в тонкую нить, а не разрываются в сопле. В итоге эта нить попадает на уплотнительную поверхность.
- Остаточное давление - Давление, создаваемое внутри наполнительной трубки, не выравнивается мгновенно. Оно медленно выталкивает продукт после закрытия клапана.
- Задержка отключения - между командой “прекратить наполнение” и фактическим закрытием клапана существует небольшая механическая задержка. Тонкому соусу это простительно. Кетчуп с давлением 50 000 сП - нет.
- Риск загрязнения пленки - Даже небольшой капли, попавшей на термоуплотнительную ленту, достаточно, чтобы создать слабую герметичность, что приведет к протечкам при транспортировке.
Результат: грязные пакеты, отходы пленки и простои, связанные с очисткой сопел. Все это не является неизбежным. Это инженерная проблема с хорошо разработанными решениями.
Понимание физики высоковязкого наполнения
Не все густые продукты ведут себя одинаково, и это имеет значение при выборе системы наполнения.
Утончение при сдвиге это ключевое понятие. Многие соусы - кетчуп, паста чили, соусы на основе томатов - являются псевдопластик, Это означает, что под воздействием механических нагрузок (например, при перекачивании) они становятся тоньше, а при снятии напряжения - снова толще. Это очень полезно во время розлива, но становится проблемой, как только насос останавливается: вязкость снова возрастает, и продукт “зависает” в сопле.
Динамика противодавления усугубить. Если бункер приподнят, а продукт опускается вниз под действием силы тяжести и давления насоса, остаточное давление в линии форсунок не рассеивается мгновенно.
Диаметр сопла и скорость заполнения должны соответствовать профилю вязкости вашего продукта. Слишком узкое сопло для соуса с вязкостью 70 000 сП будет создавать избыточное противодавление. Слишком широкое - потеряет точность заполнения.
Вот краткая справка по распространенным видам соусов:
| Тип соуса | Вязкость (сП) | Рекомендуемая система заправки |
|---|---|---|
| Кетчуп | 50,000 | Заполнитель поршня |
| Майонез | 80,000 | Заполнитель поршня сервопривода |
| Мед | 10,000 | Наполнитель для шестеренчатого насоса |
| Соус чили | 60,000-80,000 | Заполнитель поршня сервопривода |
| Соус барбекю | 20,000-40,000 | Поршневой или шестеренчатый насос |
Правильная подборка - самое важное решение при настройке машины.
6 инженерных решений для устранения капель
Это не обходные пути. Это стандартная инженерная практика, используемая на высокопроизводительных линиях по производству соуса по всему миру.
1. Используйте поршневую систему заправки с сервоуправлением
Сервопоршневой наполнитель обеспечивает точность, с которой пневматический поршень просто не может сравниться. В конце каждого хода наполнителя серводвигатель замедляется и останавливается именно в запрограммированном положении - без перескока, без остаточного давления, выталкивающего продукт.
Это самое эффективное обновление для густых соусов VFFS. Для продуктов с давлением свыше 40 000 сП она фактически не подлежит обсуждению.
2. Установите противокапельные запорные форсунки
Противокапельные насадки используют либо пружинный клапан, либо пневматический запорный механизм для создания герметичности в момент прекращения наполнения.
- Пружинные клапаны Захлопываются под действием возвратной силы пружины, физически блокируя поток продукта.
- Пневматические запорные форсунки закрываются быстрее, синхронизируясь с циклом ПЛК машины.
Любой из этих вариантов значительно снижает эффект струны, вызывающий загрязнение уплотнений.
3. Оптимизация времени отключения с помощью синхронизации ПЛК
Привод пленки машины VFFS и закрытие клапана наполнителя должны быть синхронизированы с точностью до миллисекунды. Современные контроллеры ПЛК позволяют запрограммировать точный момент закрытия клапана относительно цикла формирования мешка - вы можете настроить время отсечки в соответствии с особенностями потока вашего соуса.
Ошибитесь даже на 50 миллисекунд, и вы будете капать. Сделайте это правильно, и продукт каждый раз будет чисто высыпаться в пакет.
4. Уменьшите высоту наполнения и расстояние падения
Чем дальше продукт падает от сопла до дна мешка, тем больше он разбрызгивается и тем больше вероятность загрязнения стенок пленки.
Опустите положение сопла, чтобы оно располагалось ближе к отверстию мешка во время наполнения. В некоторых конфигурациях машин используется погружная насадка, которая опускается в формующую трубку - ее стоит уточнить при работе с вязкими материалами.
5. Используйте функцию обратного всасывания
Всасывание (также называемое обратным ходом) - это кратковременный обратный ход поршня или насоса в конце цикла наполнения. Он буквально втягивает поток продукта обратно в сопло до того, как клапан полностью закроется.
Это одно из самых элегантных решений для нанизывания соуса. Хорошо настроенная функция отсоса в сочетании с противокапельной насадкой устраняет практически все следы.
6. Контроль температуры для стабилизации вязкости
Вязкость чувствительна к температуре. Кетчуп при температуре 20°C имеет совсем другое поведение при течении, чем при 40°C. Если температура продукта колеблется на линии - из-за сезонных изменений окружающей среды или колебаний температуры партии - вес наполнителя и поведение капель тоже будут колебаться.
Бункер с рубашкой и контролем температуры поддерживает постоянную температуру соуса на протяжении всего производства, стабилизируя вязкость и обеспечивая надежную работу с временными параметрами ПЛК.
VFFS против готовых пакетов для густых соусов - что лучше?
Этот вопрос нам задают регулярно, и честный ответ таков: это зависит от объема вашего производства и специфики соуса.
| Особенность | Машина ВФФС | Машина для производства пакетов |
|---|---|---|
| Скорость производства | Высокая (до 60-80 мешков/мин) | Средний (20-50 мешков/мин) |
| Стоимость упаковки на единицу продукции | Нижний (рулон пленки) | Выше (готовые пакетики) |
| Сложность очистки | Умеренный | Проще |
| Капельный риск | Требуется оптимизация | Ниже, чем обычно |
| Гибкость формата мешка | Высокий | Средний |
| Предварительные инвестиции | Нижний | Выше |
Для крупносерийного производства соусов в форме пакетиков более экономичным выбором остается VFFS - при условии, что машина правильно настроена на вязкость. Машины для производства готовых пакетов имеют естественное преимущество в контроле капель, поскольку пакет уже сформирован перед наполнением, но при этом стоимость упаковки на единицу продукции выше.
Вы можете изучить, как Машины VFFS компании BG Machinery для работы с сумками различных форматов или посмотреть весь ассортимент Решения для упаковки соусов чтобы увидеть все возможные варианты с боку на бок.
Рекомендуемая конфигурация для упаковки высоковязких соусов
Если вы создаете новую линию по производству соусов или переоборудуете существующую систему VFFS для работы с высоковязкими продуктами, вот базовая конфигурация, которую следует указать:
- Заполнитель поршня сервопривода - Точная остановка, без остаточного давления
- Противокапельная насадка - Пневматический затвор предпочтительнее при >50 000 сП
- Оптимизация синхронизации ПЛК - синхронизированный цикл заполнения и отключения
- Функция обратного всасывания - исключает натягивание струн
- Рама из пищевой нержавеющей стали - требуется для приготовления соусов и приправ
- Система CIP (Clean-in-Place) - незаменим для ежедневной очистки от остатков вязких продуктов
- Бункер с рубашкой - для термочувствительных продуктов
Системы VFFS компании BG Machinery специально разработаны для работы с высоковязкими продуктами: предлагаются конфигурации для кетчупа, соуса чили, майонеза, соуса барбекю и других густых приправ. Команда инженеров может изучить данные о вязкости вашего продукта и порекомендовать точный тип наполнителя и спецификацию форсунок, прежде чем вы согласитесь на покупку оборудования.
Случай: Производство соуса чили с давлением 70 000 сП при скорости 60 мешков в минуту
Производитель приправ из Юго-Восточной Азии обратился к нам с конкретной проблемой: его существующая линия VFFS производила пакетики с соусом чили, но при 70 000 сП они получали загрязнение пленки примерно на 8-12% пакетов. При производительности 40 пакетов в минуту это был неприемлемый процент брака.
Проблемы перед настройкой:
- Стандартный пневматический поршневой наполнитель без обратного всасывания
- Сопло расположено на 120 мм выше отверстия мешка
- Отсутствие синхронизации ПЛК между циклами наполнителя и VFFS
Решение:
- Заменен на сервопоршневой наполнитель + пневматическое противокапельное сопло
- Включенный отсос с временем обратного хода 0,3 с
- Пониженное положение форсунки до 40 мм над формированием мешка
- Точная настройка времени отключения ПЛК в ходе 3 производственных испытаний
Результат:
Уровень загрязнения снизился до менее 0,3%. Скорость линии увеличилась до 60 мешков/мин. Отходы пленки сократились более чем на 60%. Эта же машина уже 18 месяцев работает без остановок линии, связанных с форсунками.
ВОПРОСЫ И ОТВЕТЫ: Соусы высокой вязкости на VFFS
Какая вязкость является слишком высокой для VFFS?
Абсолютной границы не существует, но продукты с давлением выше 150 000 сП становятся все более сложными для обработки на стандартных конфигурациях VFFS. При превышении этого порога зачастую целесообразнее использовать готовые пакеты или стаканчики. Большинство соусов для приправ - кетчуп, чили, барбекю, майонез - вполне укладываются в управляемый диапазон при правильной конфигурации.
Можно ли бегать по меду на VFFS?
Да. Вязкость меда обычно составляет 8 000-20 000 сП, что фактически ниже вязкости кетчупа. Наполнитель с шестеренчатым насосом в сочетании с контролем температуры (мед лучше течет в тепле) делает упаковку VFFS простой для меда.
Почему кетчуп нанизывается на VFFS?
Кетчуп является псевдопластичной жидкостью - он разжижается под действием сдвига во время перекачки, а затем быстро увеличивает вязкость, когда поток прекращается. Этот скачок вязкости на кончике сопла создает характерную “струну”, поскольку продукт растягивается, а не разрывается. Функция обратного всасывания и противокапельная насадка напрямую решают эту проблему.
Лучше ли поршневой наполнитель, чем помповый, для густых соусов?
Для продуктов с давлением выше 30 000 сП - да, поршневой наполнитель обеспечивает значительно более высокую точность заполнения и более чистое отсечение. Шестеренчатые насосы больше подходят для жидкостей с низкой вязкостью или продуктов с мелкими частицами, которые могут повредить уплотнение поршня. Для приготовления густых соусов (например, сальсы с кусочками овощей) стандартным выбором является поршневой наполнитель с большим отверстием клапана и обратным клапаном шарикового типа.
Техника преодолевает гравитацию - но только при правильной настройке
Капли на машине VFFS - это не признак того, что VFFS - неправильная технология для вашего соуса. Это признак того, что конфигурация не соответствует продукту.
Хорошие новости: у каждой проблемы, описанной в этой статье, есть известное, проверенное инженерное решение. Сервоуправление. Противокапельные форсунки. Обратный отсос. Синхронизация с ПЛК. Управление температурой. Это не экзотические технологии - это стандартные инструменты, доступные на хорошо сконфигурированных машинах.
Если в настоящее время на вашей линии подачи соуса наблюдаются капельное загрязнение, затекание или нарушение герметичности, решение почти наверняка кроется в одной или двух из шести рассмотренных здесь областей.
Если вы хотите получить оценку вязкости и рекомендации по конфигурации оборудования для вашего конкретного продукта, инженерная команда BG Machinery может оценить спецификации вашего соуса и предложить индивидуальное решение VFFS - бесплатно. Свяжитесь с нами здесь.
