既製袋包装機 これは、二次包装作業の自動化を検討している食品、化学薬品、ペットフード、消費財メーカーにとって利用可能な最も重要なアップグレードの 1 つです。包装サイクル中にロールストックから袋を作成する製袋包装機とは異なり、プレメイド袋包装機は、スタンドアップパウチ、平底袋、ジッパーバッグ、スパウトパウチなどの既製パウチを使用します。パウチは機械のマガジンにロードされ、手動または半自動の包装作業では達成できない生産速度で自動的に開封、充填、シールされます。既成製袋包装機への投資を決定し、特定の製品やパウチの種類に適した機械構成を選択するには、これらの機械がどのように動作するか、特定の用途への適合性を決定する性能パラメータ、および機械の耐用年数にわたる総所有コストに影響を与える運用およびメンテナンスの考慮事項を明確に理解する必要があります。

既製袋詰め機の仕組み

既成の袋包装機は、回転ターンテーブルの周囲または直線状に配置された一連のステーションを通じて動作し、各ステーションが包装サイクルで特定の機能を実行します。事前に製造されたバッグは、サイクルの開始時に雑誌またはバッグ保管コンパートメントに大量にロードされます。袋取り出し機構 (通常は真空カップ グリッパー システム) がマガジンから個々の袋を 1 つずつ取り出し、最初の処理ステーションに移送します。

開封ステーションでは、真空カップが袋の上端付近の両面に押し付けられ、横方向に離されて袋の口が充填に必要な幅に開きます。ジッパーバッグの場合、バッグがさらに開く前に、別のジッパー開閉機構がジッパー開閉部に係合します。拡張機構 (通常は一対の拡張フィンガーまたはエア ジェット) が開いた袋の口に入り、開口部を最大まで広げ、製品が袋の端で橋渡ししたりこぼれたりすることなくきれいに導入できるようにします。充填されたバッグは 1 つ以上のシーリング ステーションに移動し、そこで加熱されたシーリング ジョーがバッグの上部を閉じ、正確な温度、圧力、滞留時間を加えて気密ヒート シールを作成します。多くの設計では、完成したパッケージが排出コンベアにリリースされる前に、シールを固化するために冷却ステーションが続きます。

サイクル内の追加ステーションには、日付コーディング (充填前後の袋表面へのインクジェット、レーザー、またはホットスタンプ印刷)、窒素またはガスのフラッシング (製品の保存寿命を延ばす改質雰囲気包装用)、ジッパープレスステーション (ヒートシール後にジッパーが完全に密閉されていることを確認するため)、簡単に開けられる機能のためのコーナーノッチ、排出前にシールの完全性と印刷品質を検証する視覚検査システムが含まれます。回転式製袋機のステーション数 (通常は 6、8、10、または 12 ステーション) によって、機械の生産速度を維持しながら組み込むことができる追加機能の最大数が決まります。

この機械に対応する既製袋の種類

既製袋包装機を選択する際の最も重要な要素の 1 つは、機械の袋処理システムが、製品やブランドのプレゼンテーションに必要な特定の既製袋の形式に合わせて設計および認定されていることを確認することです。袋の形式が異なれば、根本的に異なる開封、充填、密封のアプローチが必要になります。また、ある形式に最適化された機械が、大幅な工具変更や機械的改造を行わなければ、別の形式にはまったく適さない場合もあります。

• スタンドアップパウチ（ドイパック）： 既成製袋包装機で最も一般的に加工される形式。マチ付きの底により、中身を詰めたポーチを小売店の棚に直立させることができます。機械の要件には、比較的硬い底ガセットを確実に開き、粒状または液体製品の充填中に袋の口の隙間を維持できる堅牢な開口システムが含まれます。
• ジッパー付きスタンドアップポーチ: 充填領域の上に再封可能なジッパーを追加します。機械には、袋を開く前にメカニカルフィンガーまたはエアアシストジッパー分離を備えたジッパー開口ステーションと、ジッパーが完全に閉じて位置が揃っていることを確認するための密封後のジッパープレスステーションが含まれている必要があります。ジッパー形式の処理により、プレーンスタンドアップパウチと比較して機械速度が 10 ～ 20% 低下します。
• 平底袋（箱パウチ）： 4 つのシールされたエッジと平らなベースを備えたプレミアム小売フォーマットで、パッケージを優れた安定性と最大のフロントパネル表示領域で立てることができます。硬い底部パネルとより複雑な開口部の形状を処理するには、特殊なバッググリップ システムが必要です。
• 三方シールフラットパウチ： シンプルな平袋で三方をシールし、片面は充填用に開いています。小袋、1回分のパック、および特別な食品に使用されます。一般に、形状が単純で開封動作が一貫しているため、既成製袋機で最も扱いやすい形式です。
• スパウトポーチ: 液体、ソース、または飲料の包装用の注ぎ口金具があらかじめ取り付けられたパウチ。バッグの上端ではなく側面でグリップし、充填はバッグの口ではなく注ぎ口の開口部を通して行われる特殊なハンドリング システムが必要です。スパウトパウチ機械は、個別の充填バルブとスパウトキャッピングシステムを備えた既成製袋包装機の特殊なサブセットです。

評価すべき主要な技術仕様

特定の生産要件に合わせて既製の袋詰め機を評価する場合、次の技術パラメータによって、その機械が生産速度、袋サイズの範囲、充填精度、および用途の衛生設計要件を満たせるかどうかが総合的に判断されます。

生産速度については慎重な解釈が必要です。メーカーは、理想的な条件下での最大速度を見積もっています。通常は、軽量の粒状製品、無地のスタンドアップパウチ、および機械の最適な袋サイズの単一充填ヘッドを使用した場合です。実際の生産速度は、より重い製品や容積が難しい製品の充填、ジッパーの取り扱い、ガスフラッシングサイクル、およびシールジョーの接触時間のための各ステーションでの短い停止に必要な時間を考慮すると、通常、ほとんどの製品で見積もられている最大値の 60 ～ 80% になります。特定の機械が生産目標を満たしているかどうかを計算する場合は、見積もられた最大速度の 70% を現実的な有効スループット推定値として使用し、特定の製品、袋の形式、充填重量を使用して機械のサプライヤーに確認してください。

充填システムのオプションとさまざまな製品への適合性

既成製袋包装機と統合された充填システムは、充填精度、製品の適合性、および困難な物理的特性を持つ製品を処理する機械の能力を決定します。粉塵の多い製品、壊れやすい粒子、粘着性または凝集性の製品、液体または半液体はすべて、特別に設計された充填機構を必要とします。

多頭秤量器の組み合わせ

マルチヘッド計量機は、スナック、冷凍食品、菓子、ペットフード、金物品などの粒状、粒子状、または混合固形製品用の既製袋包装機と組み合わせた最も一般的な充填システムです。計量機は、個別に制御される複数の計量バケット (通常は 10、14、または 16 ヘッド) を使用し、各バケット内の製品の重量を同時に測定し、合計重量が目標充填重量に最も近いバケットの組み合わせを選択します。この組み合わせ計量アプローチは、シングルヘッドまたは容積測定充填システムでは達成できないスループットで ±0.5 ～ ±1% の充填精度を達成します。マルチヘッド計量機は、ピースごとの重量のばらつきが大きい製品に特に価値があります。既成製袋機の生産速度で稼働する 14 ヘッド計量機は、1 分間に可能な数千のバケットの組み合わせから最適な重量の組み合わせを選択し、平均オーバーフィルを正味重量規制に準拠するために必要な最小限のレベルに保ちます。

粉末・細粒用オージェ充填

オージェ充填機は、製品シリンダー内で回転する回転スクリュー (オーガー) を使用して、充填サイクルごとに規定量の粉末または細粒製品を各バッグに送り出します。充填重量は、特定の製品のかさ密度に対して校正される、1 サイクルあたりのオーガーの回転数によって制御されます。オージェ充填は、小麦粉、スパイス、コーヒー、プロテインパウダー、洗剤、農薬など、自由に流動し、わずかに粘着性のある粉末に適しています。粉末によるシールの完全性を維持し、シールジョー表面の製品汚染を防ぐには、充填漏斗の設計、袋口でのこぼれを最小限に抑えるための充填中の袋クランプ、またはシール領域から粉塵を取り除く穏やかなエアフローシステムによる粉塵の抑制が重要です。

液体およびペーストの充填システム

スタンドアップパウチまたはスパウトパウチに充填される液体、ソース、ペースト、およびスラリー製品の場合、ピストンフィラーまたはペリスタルティックポンプフィラーが既製袋製造機の充填ステーションに統合されています。ピストンフィラーは、戻りストロークで規定量の製品をシリンダーに引き込み、充填ストロークで袋に分配します。これは、自由流動性から中程度の粘度の液体に適しています。濃厚なペースト、分厚いソース、または液体中に粒子が浮遊する製品の場合、衛生的な操作を維持し、分解せずに異なる製品間の切り替えを容易にするために、広口径の製品経路と CIP (定置洗浄) 機能を備えたポンプベースのシステムが必要です。フレキシブルなバッグに液体を充填するには、シール領域を汚染してシール不良を引き起こす飛散を防ぐために、袋の口の下に充填ノズルを慎重に配置する必要があります。注入前に開いた袋内に下降し、シール前に安全な高さまで引っ込む充填ノズルは、液体製品の既成製袋機の標準設計機能です。

複数の SKU に対する切り替え時間と柔軟性

複数の製品を異なる袋サイズで包装するメーカーにとって、既成の袋包装機をある袋形式から別の形式に変更するのに必要な時間、つまり切り替え時間は、短い生産工程の経済的実行可能性と、単一の機械で実際に管理できる SKU の数に直接影響する重要な運用要素です。既成製袋機の切り替えには通常、バッグマガジンの幅と深さの調整、新しい袋の幅に合わせてバッググリッパーシステムの位置変更、開封ステーションのフィンガースプレッドと真空カップの間隔の調整、新しい袋の深さに合わせて充填ノズルの高さの位置変更、シールジョーの位置の調整、日付コーディングシステムや印刷システムの再調整が含まれます。

最新の既成製袋包装機は、いくつかのエンジニアリング アプローチを通じて切り替え時間に対処します。工具不要の調整システムでは、スパナやロックされたファスナーではなく、ハンド ホイール、インデックス付きロック レバー、記憶された位置メモリを使用するため、オペレータは工具を使わずに主要な調整可能なコンポーネントの位置を変更できます。サーボ駆動の調整可能なシステムは、PLC 制御システムに位置レシピを保存します。保存された製品レシピを選択すると、サーボ軸がその袋フォーマットの正しい位置に自動的に駆動され、使い慣れた袋フォーマットの位置検索時間をほぼゼロに短縮します。クラス最高の機械は、訓練を受けたオペレーターにより 20 分以内に袋サイズの切り替えを実現します。多くのツールが必要な調整を必要とする設計の悪いマシンでは、フォーマット変更ごとに 60 ～ 90 分かかる場合があり、頻繁に SKU を切り替えることは経済的に非現実的です。

食品および医薬品用途の衛生設計要件

食品、飲料、および医薬品の包装に使用される既製の袋包装機の場合、機械の構造の衛生設計は交渉の余地のない要件であり、法規制への準拠と製品の製造間の実際の洗浄のしやすさの両方に影響します。購入前に確認する必要がある重要な衛生設計原則には、すべての製品接触面および飛沫ゾーン表面のステンレス鋼構造 (通常は 304 または 316 グレード)、製品残留物を捕捉する隙間、ねじ山、または水平の出っ張りのない滑らかな外面、作業エリアの傾斜または排水可能な水平面、および電気的損傷の危険性なく洗い流すことができる IP65 または IP66 定格の電気部品が含まれます。

製品間の相互汚染を防止する必要があるアレルゲンに敏感な食品の製造や医薬品の包装では、充填ノズル、製品ホッパー、移送パイプなどの製品接触経路の CIP (定置洗浄) 機能により、洗浄のための手動分解の必要がなくなり、洗浄時間と製品接触面の見逃しによる洗浄が不完全になるリスクの両方が削減されます。製造施設の品質システムまたは顧客の監査要件で必要な場合、機械メーカーが第三者の衛生設計認証 (EHEDG、NSF、または 3-A) を提供できるかどうかを確認します。

購入価格を超えた総所有コストの評価

既製の袋詰め機の購入価格は、10 ～ 15 年の運用期間にわたる総所有コストのほんの一部にすぎません。さまざまな価格帯のさまざまなサプライヤーの機械を比較する場合、次のコスト要因を資本コストと並行して定量化する必要があります。

• 手荷物拒否率: シールの失敗、印刷の位置ずれ、充填重量の誤り、または袋開けの失敗など、拒否された袋はすべて、製品の無駄、包装材料の無駄、機械時間の無駄を意味します。貴社の製品と袋の形式を代表する条件の下で、サプライヤーに袋の不良率データを要求し、生産量における不良品の年間コストを計算します。 2 シフトで稼働する毎分 60 袋の機械で不合格率が 1% 向上すると、年間数万ドルの節約に相当します。
• スペアパーツの価格と入手可能性: 真空カップ、シーリング ジョー インサート、O リング、およびグリッパー フィンガーは消耗部品であり、交換間隔が定められています。購入前に消耗部品のリストと価格をリクエストし、部品のリードタイムによる生産のダウンタイムを避けるために部品が複数のサプライヤーから調達できるか、または地域の流通在庫に保管されていることを確認してください。
• エネルギー消費量: シールジョーの加熱、真空システムの動作、袋の開封や製品の取り扱いに伴う圧縮空気の消費はすべて、運用コストの原因となります。エネルギーと圧縮空気の消費量の仕様をリクエストし、生産スケジュールに応じて年間光熱費を計算します。空気圧で作動する袋処理システムではなくサーボ駆動の袋処理システムを備えた機械は、通常、圧縮空気の消費量が大幅に少なくなります。このコストは、最初の機械の比較で過小評価されることがよくあります。
• アフターセールスサポートとトレーニング: 十分な訓練を受けていない人員によって操作される技術的に有能な機械は、常にその仕様を下回ります。機械サプライヤーが購入契約の一部として包括的なオンサイト試運転とオペレータートレーニングを提供していることを確認し、購入を約束する前に、特にサプライヤーのサービス拠点から離れた施設に向けられた機械の場合、サプライヤーの技術サポート能力 (応答時間、リモート診断機能、および現地のサービスエンジニアの空き状況) を評価してください。

既製の袋詰め機は長期にわたる生産インフラへの投資であり、その利益は長年にわたる一貫した高速稼働によって実現されます。仕様、サプライヤーの評価、および決定にふさわしい運用規律を持って仕様、サプライヤーの評価、コミッショニングのプロセスに取り組むことで、生産性、品質、効率性の可能性を一貫して発揮する設備が生み出されます。その一方で、価格だけで急いで調達した設備では、製造後最初の 2 年間で当初の決定の経済性を損なう交換コストや再加工コストが発生することがよくあります。