เครื่องจักรบรรจุภัณฑ์ ตอนที่ 3

3.4 เครื่องหดรัดรูป (Shrink Wrapping Machine) และเครื่องยืดรัดรูป (Stretch Wrapping Machine)

การที่ฟิล์มสามารถหดรัดรูปสินค้าได้เกิดจากฟิล์มซึ่งยังคืนตัวไม่หมดระหว่างการผลิตเมื่อได้รับความร้อน เนื้อฟิล์มก็จะหดตัวลงรัดตัวบรรจุภัณฑ์สินค้าที่จะทำการห่อ เมื่อบรรจุภัณฑ์ที่ห่อด้วยฟิล์มหดรัดรูปแล้วจะดูสวยงามสามารถมองเห็นบรรจุภัณฑ์ได้ชัดเจนรอบตัว ช่วยป้องกันฝุ่นละอองและช่วยป้องกันบรรจุภัณฑ์ถูกเปิดออกก่อนที่จะซื้อ

(1) รูปแบบการห่อรัดรูป มีสองรูปแบบ คือ

แบบสวมหรือสลีฟ (Sleeve) จะเปิดปลาย 2 ข้าง เสมือนสวมปลอกให้บรรจุภัณฑ์สินค้า
แบบห่อปิดผนึกโดยรอบ ปกติเมื่อห่อฟิล์มแล้วจึงจะตัดพร้อมปิดผนึกสองด้าน

(2) ฟิล์มที่ใช้กับเครื่องหดรัดรูป ทำจากพลาสติกเนื้อ PE, PVC, PP พิเศษ และ PE พิเศษ โดยฟิล์มแต่ละชนิดมีคุณสมบัติดังนี้

ฟิล์ม PE จะมีความเหนียวพอใช้แต่ไม่ใสมาก จึงมักใช้ในการห่อสินค้าแบบรวมห่อ เช่น ห่อรัดน้ำดื่ม 6 ขวด
ฟิล์ม PVC เป็นฟิล์มใสวาว กรอบแตกฉีกขาดง่าย ระหว่างที่ฟิล์มหดตัวด้วยความร้อนจะคายสารไวนิลคลอไรด์ออกมามีกลิ่นฉุนแบบกลิ่นคลอรีน ถ้าถูกอาหารจะปนเปื้อนเป็นอันตรายต่อผู้บริโภคจึงไม่ควรใช้กับอาหารโดยตรง
ฟิล์ม PP พิเศษและ PE พิเศษ อาจเรียกชื่อฟิล์มทั้งสองว่า ฟิล์ม HP (High Performance) เป็นฟิล์มที่มีความใสสูง วาวพอสมควร เนื้อบาง แต่มีความเหนียวสูง ทนอุณหภูมิเยือกแข็งได้ สามารถใช้ห่อสัมผัสกับอาหารได้โดยตรง เช่น ห่อเนื้อผลไม้สด อาหารพร้อมปรุง ฟิล์ม PP พิเศษ ส่วนใหญ่เป็นสินค้านำเข้า ส่วนฟิล์ม PE พิเศษเพิ่งเริ่มทำการผลิตในเมืองไทยเมื่อต้นปี 2540

shrinkmachine-1

(3) เครื่องจักรอุปกรณ์สำหรับฟิล์มหดรัดรูป ได้แก่

เครื่องเป่าผม เป็นเครื่องมือที่ง่ายที่สุดสำหรับการผลิตจำนวนน้อยๆ
ตู้อบ เป็นแบบเปิดรับบรรจุภัณฑ์สินค้าที่สวมฟิล์มหรือผนึกฟิล์ม 3 ด้าน เมื่อปิดฝาเครื่องจะเป่าความร้อนที่อุณหภูมิและตามเวลาที่ตั้งไว้
อุโมงค์อบเป็นทั้งแบบส่งผ่านเข้าตู้ด้วยมือและโดยใช้สายพาน
บ่อแช่น้ำร้อน ตัวสินค้าจะห่อด้วยฟิล์ม HP ที่ปิดผนึกทุกด้าน แล้วจึงจะนำไปหย่อนแช่ในน้ำร้อนตามเวลาและอุณหภูมิที่ตั้งไว้ สินค้าอาหารที่ใช้ห่อด้วยการแช่น้ำร้อนนี้ ได้แก่ เป็ดทั้งตัว ขาหมูแช่เค็ม เนื้อแฮมชิ้นใหญ่ๆ ข้อดีของการใช้ฟิล์มหดรัดรูปแบบแช่น้ำร้อนนี้ จะทำให้ฟิล์มได้รับความร้อนสม่ำเสมอและจะหดตัวได้รอบทั่วถุงทำให้ดูสวยงาม

เครื่องอบฟิล์มหดแบบอุโมงค์อบและตู้อบประกอบด้วยเครื่องปิดผนึกตัดฟิล์มในตัวหลังจากห่อและปิดผนึกแล้วจะต้องลำเลียงบรรจุภัณฑ์พร้อมสินค้าที่มีฟิล์มห่อหรือสวมไว้อย่างหลวมเข้าไปในอุโมงค์ การลำเลียงสินค้าที่เข้าสู่อุโมงค์อบมีทั้งแบบกึ่งอัตโนมัติและแบบอัตโนมัติรูปที่แสดงไว้นี้เป็นแบบกึ่งอัตโนมัติ

(4) รูปแบบการยืดรัดรูป

การยืดรัดรูปเป็นวิธีการห่อรัดบรรจุภัณฑ์สินค้าโดยการดึงฟิล์มให้ยืดออกในขณะที่ห่อสินค้าขอบที่ยืดออกสามารถซ้อนแนบติดกับฟิล์มด้วยกันเองได้ เนื่องจากความพยายามในการคืนสู่รูปเดิมหรืออาจใช้กาวหรือความร้อนช่วยติดด้วย ตัวฟิล์มยืดมีราคาสูงกว่าฟิล์มหดเล็กน้อย แต่มีความบางน้อยกว่า 15% ฟิล์มยืดนี้ทำจากเนื้อพลาสติก LLDPE เนื่องจากมีความสามารถยึดได้ดีและเหนียว ในกรณีทีต้องการใช้ฟิล์มยืดที่มีความใส อาจใช้เป็นฟิล์มเนื้อ PVC แทนได้ ข้อดีของการใช้ฟิล์มยืดคือ ไม่ต้องเสียพลังงานความร้อน แต่ใช้แรงยืดแทนทำให้ค่าใช้จ่ายโดยรวมของฟิล์มยืดจะถูกกว่าฟิล์มหด
เครื่องมือในการใช้งานเพื่อยืดรัดห่อสินค้าได้แก่

มือดึงยืดและกดแนบ
แท่นปิดผนึก มีแกนติดตั้งม้วนฟิล์มยืดและแท่นอุ่น
เครื่องยืดรัดกึ่งอัตโนมัติ

(5) เครื่องพันรัดกองกะบะ

เป็นเครื่องที่ทำงานด้วยระบบเบรกเพื่อช่วยจับฟิล์มให้ยืดออกในขณะพันรัดกะบะ ซึ่งมีทั้งที่เป็นระบบแท่นหมุน (กะบะวางอยู่บนแท่น) หรือระบบแขนดึงหมุนของฟิล์ม ซึ่งกะบะจะอยู่กับที่

shrinkmachine-4

3.5 เครื่องปิดฝา (Cap Closure Machine)

ฝาที่ใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร ส่วนใหญ่แบ่งเป็น 3 ประเภท ฝาแต่ละประเภทมีลักษณะดังนี้คือ

(1) ฝาจีบ (Crown Cork)

เป็นฝาที่คุ้นเคยเนื่องจากใช้กับขวดน้ำอัดลมเป็นส่วนใหญ่ เครื่องจักรที่ใช้เป็นการกด (Press) บริเวณฝาที่เป็นจีบลงไปในร่องของปากขวด

(2) ฝาเกลียว

เป็นฝาที่ใช้กันมากในอุตสาหกรรมอาหาร โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับบรรจุภัณฑ์พลาสติก เครื่องจักรที่ใช้จะมีตัวหนีบฝา (Chuck) ให้หมุนไปตามเกลียวของขวดในกรณีใช้ฝาอะลูมิเนียมกับขวดพลาสติก ตัวฝาอะลูมิเนียมจะไม่ได้มีเกลียวมาก่อน แต่ตัวเกลียวจะรัดฝาอะลูมิเนียมที่นิ่มเข้ากับร่องขวดทำให้ฝาแนบสนิทกับปากขวดแก้ว

(3) ฝาลัก (Lug)

ส่วนใหญ่เป็นฝาโลหะที่มีติ่งอยู่ใต้ฝา มักใช้กับขวดปากกว้างสำหรับบรรจุอาหารประเภทต่างๆ ข้อดีของฝาประเภทนี้ คือ หมุนฝาเพียงเศษ 1 ส่วน 4 รอบก็จะสามารถเปิดฝาได้อย่างง่ายดายเช่น ฝาที่มี 4 lug
การเลือกใช้เครื่องจักรในการปิดฝาจะแปรตามประเภทของฝาที่ใช้ ระบบการทำงานที่นิยมทั่วไป คือ ระบบตัวหนีบทำงานด้วยทำงานด้วยกลและระบบทำงานด้วยลม ระบบลมจะเป็นระบบที่ทำงานได้สะดวกกว่าระบบกล ในปัจจุบันเครื่องปิดฝามักจะผสมผสานทั้ง 2 ระบบเข้าด้วยกัน

shrinkmachine-2

3.6 เครื่องปิดผนึกแบบร้อนและแบบเย็น (Sealing Machine Hot Seal and Cold Seal)

(1) การปิดผนึกแบบร้อน

เครื่องปิดผนึกแบบร้อน อาจแบ่งประเภทตามความสลับซับซ้อนของเครื่องจักรดังแสดงในรูปกลางหน้า 272 โดยเริ่มจากประเภทง่ายๆ เรียงลำดับได้ดังต่อไปนี้
1.1 เครื่องปิดผนึกแบบบาร์ร้อน (Bar Sealer)
หลักการทำงานคล้ายกับเครื่องเตารีดซึ่งแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานความร้อน เครื่องปิดผนึกนี้นับเป็นเครื่องที่ใช้กันมากที่สุด ก่อนปิดผนึกจะต้องจับบริเวณปากถุงให้ตึงเรียบไร้รอยย่น จึงจะได้รอยปิดผนึกที่สมบูรณโดยปกติบาร์ร้อนจะมีเพียงด้านเดียว แสดงการปิดผนึกแบบบาร์ร้อนตัวบาร์ร้อนจะอยู่ด้านบน ด้วยการใช้แรงกดอย่างสม่ำเสมอทั้งบริเวณเครื่องปิดผนึกแบบนี้ใช้พลาสติกที่มีการเคลือบหลายชั้น
1.2 เครื่องปิดผนึกแบบสายพาน (Band Sealer)
ใช้ระบบการทำงานเช่นเดียวกับแบบแรก แต่มีความเร็วในการทำงานสูงกว่าและแรงดันแต่ละครั้งสม่ำเสมอ สามารถตั้งระยะชิดของสายพานลวดความเร็วให้ได้ความดันใกล้เคียงกันตลอดแนวปิดผนึก ความร้อนของสายพานถูกส่งผ่านจากแผ่นความร้อนและลวดความร้อน
สิ่งที่พึงระวังคล้ายคลึงกับระบบแรกคือ เมื่อป้อนถุงตามรูปจากซ้ายมือเข้าสู่เครื่องนั้น ปากซองจะต้องตึงเรียบเพื่อให้เกิดการปิดผนึกอย่างสมบูรณ์แบบ เครื่องปิดผนึกแบบสายพานนี้มีกำลังการผลิตสูงกว่าเครื่องปิดผนึกแบบบาร์ร้อนถึง 3 เท่า จึงสมควรพิจารณาจัดหามาใช้ถ้าต้องการเพิ่มกำลังการผลิต

(2) เครื่องปิดผนึกแบบกระตุ้นด้วยไฟฟ้า (Impulse Sealer)

หลักการทำงานคล้ายคลึงกับแบบที่ได้กล่าวมาแล้วแต่ความแตกต่างอยู่ที่บริเวณให้ความร้อน เส้นลวดที่ให้ความร้อนนี้ จะมีฉนวนความร้อนหุ้มอยู่เมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านในระยะเวลาสั้นๆ จะแปลงเป็นความร้อนเชื่อมบริเวณปากถุงให้หลอมเหลวเป็นเส้นรอยปิดผนึกเล็กๆ
เครื่องปิดผนึกระบบนี้จะมีการสะสมความร้อนน้อยกว่าและให้ความร้อนด้วยปริมาณที่แน่นอนกว่าในการปิดผนึกแต่ละครั้ง เครื่องปิดผนึกแบบนี้เหมาะแก่การใช้งานกับพลาสติกชั้นเดี่ยวๆ ไม่มีการเคลือบหลายชั้น

(3) การปิดผนึกแบบเย็น

ตามที่ได้อธิบายมาแล้ว องค์ประกอบในการปิดผนึก ประกอบด้วยอุณหภูมิเวลาที่ปิดผนึก แรงปิดผนึกและการเย็นตัวเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพหรือความเร็วในการปิดผนึกและยังสามารถลดการใช้พลังงานของเครื่อง ได้มีวิวัฒนาการของกาวในการเคลือบชั้นในของฟิล์มบรรจุภัณฑ์ โดยสามารถปิดผนึกด้วยความร้อนที่ต่ำประมาณ 50 องศาเซลเซียส และใช้เวลาน้อยทั้งในการปิดผนึกและการเย็นตัว แต่เพิ่มความดันมากขึ้นเป็นเท่าตัวจากความดันในระบบการปิดผนึกแบบเดิม ผลจากการใช้ระบบผนึกแบบเย็น ทำให้เครื่องจักรสานสามารถเพิ่มความเร็วได้สูงกว่าเท่าตัว โดยสามารถห่อได้เกินกว่า 500 ซองต่อนาที โดยเฉพาะเครื่อง Form - Fill - Seal แบบแนวราบ
ระบบผนึกแบบเย็นยังเป็นระบบที่ค่อนข้างใหม่ในบ้านเรา เนื่องจากความต้องการความเร็วในการผลิตยังค่อนข้างต่ำ และค่าใช้จ่ายในการนำเข้าเครื่องปิดผนึกแบบเย็น (Cold Seal Machine) ยังมีราคาค่อนข้างสูง

shrinkmachine-3

3.7 เครื่องปิดกระป๋อง (Can Seamer)

เครื่องจักรที่ใช้ปิดกระป๋องมีหลายแบบและหลายขนาดนับตั้งแต่ทำงานด้วยมือและมอเตอร์ทั้งแบบกึ่งอัตโนมัติและอัตโนมัติ มีความเร็วตั้งแต่นาทีละ 10 กระป๋องจนถึงนาทีละ 100 กระป๋อง นอกจากนี้บางชนิดยังทำการปิดฝาภายใต้สภาวะสุญญากาศ ด้วยส่วนประกอบของเครื่องจักรเหล่านี้ อาจแบ่งได้เป็น 4 ส่วนคือ

ลูกกลิ้งลูกที่หนึ่ง ( First roller)
ลูกกลิ้งลูกที่สอง (Second Roller)
แท่นรองกระป๋อง (Baseplate)
แท่นสวมฝากระป๋อง (Chuck)

ลูกกลิ้งลูกที่หนึ่งและลูกที่สอง ทำด้วยโละที่มีความแข็งเป็นพิเศษ ลูกกลิ้งทั้งสองนี้ทำงานร่วมกันและเรียกว่าลูกกลิ้ง 1 ชุด ลูกกลิ้งลูกที่หนึ่งมีร่องที่มีความลึกมากและมีความแคบ ส่วนลูกกลิ้งที่สองมีร่องกว้างและตื้นและทำการปิดกระป๋องบริเวณตะเข็บคู่

(1) การทำงานของเครื่องปิดฝา

มีทั้งแบบอัตโนมัติ แบบกึ่งอัตโนมัติ และแบบใช้แรงงานคน ดังมีรายละเอียดต่อไปนี้
1.1 เครื่องปิดฝาอัตโนมัติ
กระป๋องที่บรรจุอาหารจะวางบนแท่นรองกระป๋อง จากนั้นฝาจะถูกเลื่อนด้วยเครื่องกลไกอัตโนมัติมาวางบนกระป๋องพอดี ต่อจากนั้นแท่นรองกระป๋องจะถูกยกขึ้นเพื่อให้สวมเข้าไปในแท่นสวมฝา การทำงานของลูกกลิ้งลูกที่หนึ่งจะเริ่มขึ้นทันที และติดตามด้วยลูกที่สอง การทำงานของลูกกลิ้งจะสัมพันธ์กับแท่นสวมฝา ต่อจากนั้นแท่นรองกระป๋องจะลดต่ำลงและปล่อยกระป๋องออก
1.2 เครื่องกึ่งอัตโนมัติ
การทำงานของเครื่องแบบนี้ต้องใช้คนวางฝากระป๋องลงบนกระป๋อง แล้วยกกระป๋องขึ้นโดยใช้คันกระเดื่องยกแท่นรองกระป๋อง แท่นสวมฝาจะสวมเข้าไปในฝากระป๋องพอดี เมื่อแท่นสวมฝาเข้าแล้ว การทำงานของลูกกลิ้งลูกที่หนึ่งและสองจะเริ่มทำงานโดยอัตโนมัติ
1.3 เครื่องปิดฝาแบบใช้แรงงานคน
เครื่องปิดฝาแบบนี้การทำงานทุกขั้นตอนต้องใช้แรงงานคนทั้งหมด นับตั้งแต่การวางฝากระป๋องลงบนกระป๋อง การยกแท่นรองกระป๋อง การเริ่มทำงานของลูกกลิ้งและการปล่อยกระป๋องออกจากเครื่องปิดฝา
ลูกกลิ้งที่กล่าวมาแล้วทั้งสอง มีการทำงานแบบเดียวกัน โดยเริ่มด้วยลูกกลิ้งลูกแรกจะกดตะเข็บที่ส่วนนอกของฝาและหมุนไปรอบๆ ส่วนในของฝาจะขนานไปกับปากของตัวกระป๋องที่บานออกเล็กน้อยและพับลงเล็กน้อยในขณะที่ปลายของฝาจะม้วนตัวและสอดเข้าไปอยู่ใต้ของตัวกระป๋อง โดยมีปลายขอบเกือบชิดตัวกระป๋อง การทำงานของลูกกลิ้งตัวแรกนี้มีความสำคัญมาก ถ้ามีความผิดพลาดเกิดขึ้น การแก้ไขเพื่อให้ตะเข็บดีขึ้นในระยะต่อมาทำได้ยาก การปรับลูกกลิ้งลูกแรกไม่ควรแน่นหรือหลวมเกินไป มิฉะนั้นจะทำให้ตะเข็บไม่ได้มาตรฐาน ซึ่งแสดงถึงข้อบกพร่องและการปรับลูกกลิ้งลูกแรกในลักษณะต่างๆ กันเมื่อการทำงานของลูกกลิ้งลูกแรกสิ้นสุดลงแล้ว ลูกกลิ้งลูกที่สองจะเข้าทำงานแทนที่โดยกดตะเข็บให้แน่นแนบชิดกับตัวกระป๋อง ความแน่นของตะเข็บจะขึ้นอยู่กับการปรับลูกกลิ้งลูกที่สองนี้ ลูกกลิ้งที่มีร่องและลักษณะไม่ถูกแบบ หรือกร่อนมากจะทำให้ตะเข็บไม่แน่นเท่าที่ควร ระหว่างการปิดฝาต้องใช้แรงมาก ยางกันรั่วควรจะอยู่ในตะเข็บทั้งหมด อุดช่องว่างในตะเข็บป้องกันไม่ให้กระป๋องรั่ว การใช้ยางกันรั่วจะช่วยให้กระป๋องปิดสนิท ตำแหน่งและปริมาณของยางต้องพอเหมาะ ถ้ามีความบกพร่องอย่างหนึ่งอย่างใดก็จะทำให้กระป๋องรั่วได้ ตัวกระป๋องและฝาอาจจะทำด้วยโลหะชนิดต่างๆ ขึ้นกับสิ่งที่นำไปใช้ กระป๋องที่ใช้ความดันสูงจะมีรูปร่างแตกต่างจากกระป๋องที่ใช้บรรจุภายใต้สุญญากาศ ฝากระป๋องอาจทำด้วยอะลูมิเนียม แผ่นเคลือบดีบุก หรือแผ่นเหล็กธรรมดา อาจเป็นแบบที่เปิดง่ายหรือทำเป็นหน้าต่างเพื่อให้เห็นอาหารภายในก็ได้ แต่เมื่อทำตะเข็บต้องเป็นตะเข็บคู่เสมอ เมื่อปิดฝาเรียบร้อยแล้วจะต้องมีการทดสอบรูรั่ว แต่ก่อนที่จะมีการทดสอบจะต้องตรวจสอบคุณภาพอื่นๆ เสียก่อน เช่น ตัวกระป๋อง และตะเข็บ การควบคุมคุณภาพที่ดีจะทำให้ได้กระป๋องที่มีคุณภาพสม่ำเสมอ

(2) ปัจจัยที่มีผลต่อตะเข็บคู่

ตะเข็บของกระป๋องแต่ละขนาด ซึ่งต้องใช้แผ่นโลหะที่มีความหนาและความแข็งแตกต่างกัน จะมีโครงสร้างแตกต่างกันไปขึ้นกับปัจจัย 4 ประการ
2.1 รูปร่างและขนาดของฝา
ความยาวของส่วนโค้งของฝา ความหนาของสันตะเข็บมีผลต่อขนาดตะเข็บมาก ความเรียวป้านของแท่นกดฝาก็มีผลต่อตะเข็บเช่นเดียวกัน โดยปกติแท่นกดฝาจะมีความเรียวประมาณ 3 - 6 องศาจากแนวตั้ง
2.2 รูปร่างและขนาดของตัวกระป๋อง
ส่วนของกระป๋องที่บานออกไปเป็นมุม 3 - 6 องศากับตัวกระป๋อง เป็นมุมรับกับฝากระป๋องและแท่นกดพอดี ส่วนของตัวกระป๋องที่จะเป็นตัวขอขึ้นอยู่กับส่วนที่เป็นปีกและแรงกดของแท่นรองกระป๋อง ถ้าแรงดันของแท่นรองกระป๋องมากเกินไป ตัวกระป๋องจะยาวมาก ในทางตรงกันข้ามถ้าแท่นแรงดันของกระป๋องน้อยเกินไป ตัวขอจะสั้น โดยปกติความยาวของปีกกระป๋อง ความหนาของตะเข็บ และส่วนงอของฝาไม่เปลี่ยนแปลงมากนัก ถึงแม้ขนาดของกระป๋องเปลี่ยนไป การเปลี่ยนแปลงจะเกิดขึ้นมากถ้าใช้แผ่นโลหะที่มีความหนาแตกต่างไป
2.3 รูปร่างและขนาดของลูกกลิ้งและแท่นกดฝา
รูปร่างของตะเข็บขึ้นอยู่กับร่องของลูกกลิ้ง และความเรียวของแท่นกดฝา ขนาดของร่องลูกกลิ้งจะต้องเปลี่ยนแปลงไปตามขนาดของกระป๋องและความหนาของแผ่นโลหะเป็นผลให้ขนาดของตะเข็บเปลี่ยนแปลงไปด้วย
2.4 การปรับลูกกลิ้ง
การปรับแรงกดของลูกกลิ้งและแรงกดของแท่นรองกระป๋องจะเป็นปัจจัยสำคัญที่สุดที่จะทำให้ส่วนต่างของตะเข็บเปลี่ยนแปลงไป การตัดขวางของตะเข็บจะสามารถตรวจสอบว่าตะเข็บจะเกี่ยวกันได้ตามต้องการเพราะตะเข็บเหล่านี้ถ้าดูจากภายนอกจะเป็นปกติดีถึงแม้ตะเข็บภายในจะไม่เกี่ยวกันเลย
ที่มา : http://www.foodnetworksolution.com/news_and_articles/article/0154