宗向東 付俊輝 焦翠萍 王瑞斌 趙 博 魏益民

(1. 登封市啟明軒程控設(shè)備有限公司，河南 登封 452470；2. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，北京 100193；3. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室﹝中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院﹞，北京 100193)

掛面是中華民族的傳統(tǒng)主食之一，也是中華飲食文化的重要載體[1-2]。掛面包裝分為紙包裝和塑封包裝[3]。紙包裝掛面主要包括手工包裝和機(jī)械自動(dòng)化包裝[4]。手工包裝需手工稱量、取紙、涂膠送紙、卷搓、反復(fù)敦實(shí)和兜頭處理，松緊度受工人熟練程度和個(gè)人感官影響[5-6]，包裝效率低，難以保證同一批次各把掛面的包裝緊度均勻一致。隨著包裝設(shè)備的更新和發(fā)展，掛面包裝從手工紙包裝逐步向自動(dòng)化紙包裝發(fā)展[4,7]。掛面紙包裝機(jī)集機(jī)械、電子、氣動(dòng)技術(shù)為一體，操作方便、性能較為穩(wěn)定。目前，人工包裝采用的定長(zhǎng)扎條已改為定長(zhǎng)紙帶或連續(xù)的機(jī)械卷帶；膠黏方式亦改為機(jī)械自動(dòng)跟蹤定位刷膠黏合方式[8]，鏈條輸送裝置、稱重傳感器等的使用也保證了包裝稱重精確，輸送穩(wěn)定[9-10]。掛面包裝紙握頭機(jī)替代手工折邊，通過氣缸、橫向整理裝置、豎向整理裝置等各元件協(xié)調(diào)工作，將筒狀待封掛面包裝紙端部握成折疊狀，其性能穩(wěn)定、可靠，握頭封閉規(guī)整統(tǒng)一，工作效率高[11]。包裝紙張自動(dòng)遞補(bǔ)裝置亦可有效改善掛面紙包裝機(jī)的包裝效率。當(dāng)掛面包裝紙張用盡時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)包裝紙張托架下移，及時(shí)補(bǔ)充掛面包裝紙張；掛面包裝紙張?jiān)诎b過程中逐漸減少時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)包裝紙張托架上移，使掛面包裝紙張始終處于設(shè)定的位置，進(jìn)而保證包裝掛面端面平齊、美觀，故障率降低[12]。另外，為滿足不同消費(fèi)者的需求，掛面生產(chǎn)企業(yè)需包裝不同重量的掛面單包，包裝機(jī)的捆扎裝置也需捆扎出不同直徑的單把掛面。傳統(tǒng)捆扎裝置上的機(jī)械抓手是由凸輪和定長(zhǎng)的拉桿驅(qū)動(dòng)，其行程固定決定了捆扎的直徑范圍不可改變，或者變動(dòng)幅度很小。新改進(jìn)的捆扎裝置在拉桿上加裝了彈簧，用來吸收包裝大克重(大直徑)掛面時(shí)多余的行程。以此實(shí)現(xiàn)對(duì)不同克重(不同直徑)的掛面包裝進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，具有一機(jī)多用、調(diào)節(jié)方便的特點(diǎn)[13]。

由于掛面生產(chǎn)線上生產(chǎn)掛面規(guī)格(寬度、厚度、花形)的變化，同一型號(hào)包裝機(jī)對(duì)以上變化的適應(yīng)性，以及每把掛面重量、捆扎緊度、包裝外觀質(zhì)量的影響程度均存在差異[12]。市場(chǎng)上的掛面紙包裝機(jī)的整體技術(shù)還在發(fā)展之中，包裝掛面的緊實(shí)度等問題尚未解決[4,14]。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，部分掛面紙包裝機(jī)包裝的掛面松緊度較差，掛面端面不平整，包裝紙邊緣不齊整、折角不美觀。為了改善掛面紙包裝機(jī)在包裝過程存在的上述問題，分別對(duì)某面業(yè)公司2條掛面生產(chǎn)線(SDH和HNQ)上各4臺(tái)同型號(hào)包裝機(jī)開展在線包裝效果及穩(wěn)定性調(diào)查和分析，評(píng)價(jià)采用專利技術(shù)后[11-13]掛面紙包裝機(jī)包裝效果及穩(wěn)定性，和新老包裝設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)，為掛面制造企業(yè)的設(shè)備制造、應(yīng)用選擇和維護(hù)等提供依據(jù)或參考。

1 材料和方法

1.1 材料

1.1.1 分析樣品

紙包裝掛面：某面業(yè)有限公司掛面生產(chǎn)線。

1.1.2 主要儀器設(shè)備

掛面紙包裝機(jī)：詳見表1；

電子數(shù)顯游標(biāo)卡尺：0～150 mm，0.01 mm，深圳市深林精密儀器有限公司；

表1 掛面紙包裝機(jī)設(shè)備信息Table 1 Paper-packaging Equipments of Dried noodles

電子天平：TB-4002型，1/1 000，北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司。

1.2 抽樣

選取某面業(yè)有限公司某掛面生產(chǎn)線I上4個(gè)機(jī)位掛面紙包裝機(jī)(SDH，H1、H2、H3、H4)；某掛面生產(chǎn)線II上4個(gè)機(jī)位掛面紙包裝機(jī)(HNQ，Q1、Q2、Q3、Q4)。每臺(tái)包裝機(jī)每班次連續(xù)抽取包裝掛面樣品10把。每天取樣2次(上午8點(diǎn)、下午14點(diǎn))；連續(xù)抽樣3 d(6個(gè)班次)。每個(gè)機(jī)位共計(jì)檢測(cè)掛面樣品60把。

1.3 樣品測(cè)定

1.3.1 重量 用電子天平測(cè)定樣品的重量；放置24 h后重復(fù)測(cè)定。

1.3.2 周長(zhǎng) 用電子數(shù)顯游標(biāo)卡尺測(cè)定樣品的直徑D；放置24 h后重復(fù)測(cè)定。根據(jù)式(1)計(jì)算周長(zhǎng)。

L=D2π+2(D1-D2)，

(1)

式中：

L——周長(zhǎng)，mm；

D1——長(zhǎng)直徑，mm；

D2——短直徑，mm。

1.3.3 感官評(píng)價(jià) 根據(jù)掛面樣品紙包裝外觀評(píng)定其包裝感官效果和掛面端面整齊度，分別賦予3(優(yōu))、2(中)、1(差)，按分值統(tǒng)計(jì)每把掛面外觀分值。經(jīng)調(diào)查和討論總結(jié)的感官評(píng)價(jià)分值表見表2。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

利用Excel 2010整理統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，并做分析。利用 SPSS 18.0 軟件分析各測(cè)定參數(shù)的顯著性(P<0.05)。

表2 感官評(píng)價(jià)評(píng)判分值表Table 2 Scores of sensory evaluation

2 結(jié)果與分析

2.1 SDH紙包裝機(jī)包裝效果及穩(wěn)定性

2.1.1 重量 由表3可知， H1、H2、H3、H4機(jī)位包裝掛面的即時(shí)測(cè)定重量無(wú)顯著差異；掛面放置24 h后，H1機(jī)位包裝掛面的重量顯著高于H3機(jī)位。與同機(jī)位即時(shí)測(cè)定重量相比，放置24 h后，H3機(jī)位包裝掛面的重量顯著降低(0.21%)；H1、H2、H3、H4機(jī)位包裝掛面平均重量顯著降低(0.24%)。重量分析結(jié)果說明，SDH包裝機(jī)即時(shí)包裝重量4個(gè)機(jī)位無(wú)顯著差異；H3機(jī)位包裝掛面放置24 h后重量降幅較大；H1機(jī)位包裝掛面重量的變異系數(shù)相對(duì)較高。

表3 SDH線4個(gè)機(jī)位包裝掛面的重量(1 000 g)及其變化?Table 3 Weight changes of packaged dried noodles (1 000 g) from four packaging machines in line SDH

2.1.2 周長(zhǎng) 由表4可知，H4、H2機(jī)位包裝掛面即時(shí)測(cè)定周長(zhǎng)有顯著差異。掛面放置24 h后，H4、H3機(jī)位包裝掛面的周長(zhǎng)亦有顯著差異。放置24 h后，H1、H2、H3、H4機(jī)位包裝掛面的周長(zhǎng)都顯著降低(2.04%，3.20%，1.61%，2.51%)，平均周長(zhǎng)顯著降低(2.35%)。周長(zhǎng)分析結(jié)果說明，H1、H2、H3機(jī)位包裝掛面的松緊度較均勻；H2機(jī)位包裝掛面即時(shí)測(cè)定周長(zhǎng)變異系數(shù)相對(duì)較高；H4機(jī)位包裝較緊實(shí)，包裝用材較少，包裝穩(wěn)定性較高。

2.1.3 感官評(píng)價(jià) 表5為不同機(jī)位包裝掛面的感官評(píng)分。H1、H2、H3、H4機(jī)位包裝掛面平均外觀與底角評(píng)分為1.83，平均掛面端面感官評(píng)分為2.15。H4機(jī)位包裝機(jī)包裝掛面的外觀與底角評(píng)分顯著低于H1、H2、H3機(jī)位。H1、H2、H3、H4機(jī)位包裝機(jī)包裝掛面端面評(píng)分無(wú)顯著差異。結(jié)果說明，H1、H2、H3機(jī)位包裝機(jī)包裝掛面的外觀整齊，底角平整無(wú)開裂，形狀更似圓形；SDH包裝機(jī)包裝掛面端面較齊整。

表4 SDH線4個(gè)機(jī)位包裝掛面的周長(zhǎng)及其變化?Table 4 Perimeter changes of packaged dried noodles from four packaging machines in line SDH

表5 SDH線4個(gè)機(jī)位包裝掛面的感官評(píng)分?Table 5 Sensory scores of packaged dried noodles from four packaging machines in line SDH

2.2 HNQ紙包裝機(jī)包裝效果及穩(wěn)定性

2.2.1 重量 由表6可知，Q2機(jī)位包裝掛面的即時(shí)測(cè)定重量和放置24 h后的重量都顯著高于Q1、Q3、Q4機(jī)位。與同機(jī)位即時(shí)測(cè)定重量相比，放置24 h后，Q1機(jī)位包裝掛面的重量顯著降低(0.15%)；Q4機(jī)位包裝掛面的重量顯著降低(0.12%)；Q1、Q2、Q3、Q4機(jī)位包裝掛面平均重量顯著降低(0.12%)。分析結(jié)果說明，Q1、Q3、Q4機(jī)位包裝掛面的即時(shí)重量差異較小，包裝穩(wěn)定性較高；Q1、Q4機(jī)位包裝掛面放置24 h后重量降幅較大；Q2機(jī)位包裝掛面重量的變異系數(shù)較高。

表6 HNQ線4個(gè)機(jī)位包裝掛面的重量(1 000 g)及其變化?Table 6 Weight changes of packaged dried noodles (1 000 g) from four packaging machines in line HNQ

2.2.2 周長(zhǎng) 由表7可知，Q1機(jī)位包裝掛面即時(shí)測(cè)定周長(zhǎng)顯著低于Q2、Q3、Q4機(jī)位。掛面放置24 h后，Q1、Q2、Q3、Q4機(jī)位包裝掛面的周長(zhǎng)無(wú)顯著差異。與同機(jī)位即時(shí)測(cè)定周長(zhǎng)相比，放置24 h后，Q1、Q3、Q4機(jī)位包裝掛面的周長(zhǎng)顯著降低(0.74%,1.30%,1.15%)；平均周長(zhǎng)顯著降低(1.04%)。分析結(jié)果說明，Q2、Q3、Q4機(jī)位包裝掛面的松緊度相似，但Q2機(jī)位的變異系數(shù)較高。Q1機(jī)位包裝較緊實(shí)，包裝用材較少，包裝穩(wěn)定性較高。

2.2.3 感官評(píng)價(jià) 表8為不同機(jī)位包裝掛面的感官評(píng)分。

表7 HNQ線4個(gè)機(jī)位包裝掛面的周長(zhǎng)及其變化?Table 7 Perimeter changes of packaged dried noodles from four packaging machines in line HNQ

Q1、Q2、Q3、Q4機(jī)位包裝掛面平均外觀與底角評(píng)分為1.85，平均掛面端面感官評(píng)分為2.48。Q4機(jī)位包裝掛面的外觀與底角評(píng)分為1.40，顯著低于Q1機(jī)位(2.20)。Q3、Q4機(jī)位包裝掛面端面評(píng)分(2.80，2.80)顯著高于Q1機(jī)位(2.10)。結(jié)果說明，Q1、Q2、Q3機(jī)位包裝掛面的外觀整齊，底角平整無(wú)開裂，形狀更似圓形；Q2、Q3、Q4機(jī)位包裝掛面端面齊整，差異較小。

表8 HNQ線4個(gè)機(jī)位包裝掛面的感官評(píng)分?
Table 8 Sensory scores of packaged dried noodles from four packaging machines in line HNQ

取樣位置外觀與底角面端面感官Q(mào)12.20±0.79a2.10±0.88bQ21.80±0.79ab2.20±0.79abQ32.00±0.67ab2.80±0.42aQ41.40±0.84b2.80±0.42a平均1.85±0.802.48±0.72

? 同列不同字母表示在P<0.05水平上差異顯著。

2.3 SDH和HNQ掛面紙包裝機(jī)包裝效果及穩(wěn)定性比較

2.3.1 重量、周長(zhǎng)及穩(wěn)定性 表9表明，SDH包裝機(jī)與HNQ包裝機(jī)包裝掛面即時(shí)測(cè)定重量的變異系數(shù)無(wú)顯著差異，即時(shí)測(cè)定周長(zhǎng)的變異系數(shù)差異顯著。SDH包裝機(jī)包裝掛面即時(shí)測(cè)定周長(zhǎng)的變異系數(shù)顯著高于HNQ包裝機(jī)。放置24 h后，SDH和HNQ包裝機(jī)包裝掛面的重量亦無(wú)顯著差異，SDH包裝機(jī)包裝掛面周長(zhǎng)的變異系數(shù)亦顯著高于HNQ包裝機(jī)。結(jié)果表明，與SDH包裝機(jī)相比，HNQ包裝機(jī)包裝掛面松緊度較均勻、一致，包裝質(zhì)量穩(wěn)定性較高。

2.3.2 感官 表10表明，SDH包裝機(jī)與HNQ包裝機(jī)包裝掛面的外觀與底角評(píng)分無(wú)顯著差異；而掛面端面評(píng)分差異顯著。HNQ包裝機(jī)包裝掛面的掛面端面評(píng)分顯著高于SDH包裝機(jī)。結(jié)果說明，與SDH包裝機(jī)相比，HNQ包裝機(jī)包裝掛面的端面更齊整。

2.3.3 進(jìn)一步技術(shù)改進(jìn)的思路 掛面紙包裝機(jī)的機(jī)械化和自動(dòng)化有利于克服掛面產(chǎn)品形態(tài)(規(guī)格、花形)對(duì)掛面包裝工藝的制約，改變傳統(tǒng)方式的普適性、穩(wěn)定性，可提高掛面包裝效率。掛面包裝機(jī)包裝紙張自動(dòng)遞補(bǔ)裝置[12]可彌補(bǔ)傳統(tǒng)紙包裝機(jī)需人工送紙的缺陷，提高了整機(jī)的包裝速度。掛面包裝紙握頭機(jī)[11]替代人工折邊，握頭封閉規(guī)整，工作效率高。一種新型的輸送裝置通過調(diào)節(jié)兩列擋面件的阻擋面的間距，實(shí)現(xiàn)對(duì)掛面聚攏寬度的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，可用于包裝不同重量、寬度掛面的調(diào)節(jié)，具有一機(jī)多用、調(diào)節(jié)方便的特點(diǎn)[13]?，F(xiàn)有的紙包裝機(jī)普遍采用包裝帶和凹形滑槽的結(jié)構(gòu)，通過調(diào)節(jié)紙張和包裝帶之間的相對(duì)速度，實(shí)現(xiàn)掛面的裹卷，其中緊實(shí)度問題是包裝難點(diǎn)[4]。本研究亦表明隨著放置時(shí)間延長(zhǎng)，包裝掛面的緊實(shí)度降低(表4、7)，但改進(jìn)型設(shè)備的包裝緊實(shí)度和均勻性均有明顯的改進(jìn)。進(jìn)一步提高掛面紙包裝機(jī)裹卷技術(shù)以及改進(jìn)裹卷裝置，是提高其包裝緊實(shí)度及穩(wěn)定性，特別是包裝機(jī)設(shè)計(jì)者應(yīng)該考慮的技術(shù)問題。

即時(shí)和放置24 h后掛面的重量、周長(zhǎng)(緊實(shí)度)以及即時(shí)感官評(píng)價(jià)(外觀)變化，可在一定程度上反映掛面紙包裝機(jī)的包裝效率及穩(wěn)定性(表3～8)。不同型號(hào)包裝機(jī)包裝掛面的即時(shí)評(píng)價(jià)指標(biāo)反映了紙包裝機(jī)的包裝效果。周長(zhǎng)越小，包裝越緊實(shí)；感官評(píng)分越高，包裝外觀越易被消費(fèi)者接受。同一型號(hào)不同機(jī)位包裝機(jī)包裝掛面的評(píng)價(jià)指標(biāo)以及即時(shí)和放置24 h后包裝掛面的評(píng)價(jià)指標(biāo)反映了紙包裝機(jī)的包裝工藝能力和包裝產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。同一型號(hào)不同機(jī)位包裝機(jī)包裝掛面的評(píng)價(jià)指標(biāo)差異顯著，以及放置24 h后評(píng)價(jià)指標(biāo)顯著變化表明包裝穩(wěn)定性較差，仍有一定的改進(jìn)空間。

結(jié)合前人研究[4，15]以及本研究結(jié)果，裹卷技術(shù)、封尾裝置是掛面機(jī)械自動(dòng)化包裝的技術(shù)關(guān)鍵。裹卷技術(shù)與包裝緊實(shí)度等密切相關(guān)；封尾裝置直接影響掛面端面和折角的美觀度[16]。目前掛面紙包裝技術(shù)和包裝效率的提升，還需進(jìn)一步創(chuàng)新或改善裹卷技術(shù)、封尾裝置，分析二者的因果關(guān)系，再次驗(yàn)證和評(píng)價(jià)改進(jìn)效果。

表9 SDH和HNQ包裝機(jī)包裝掛面的重量及周長(zhǎng)比較?Table 9 Variances of perimeter CV and weight CV of packaged dried noodles from packaging machines in line SDH and line HNQ

表10 SDH和HNQ掛面紙包裝機(jī)包裝掛面的感官比較?Table 10 Variance of sensory scores of packaged dried noodles from packaging machines in line SDH and line HNQ

3 結(jié)論

(1) 通過關(guān)鍵技術(shù)改進(jìn)，HNQ包裝機(jī)重量準(zhǔn)確，各機(jī)位無(wú)顯著差異，穩(wěn)定性較高。掛面周長(zhǎng)變異系數(shù)小，穩(wěn)定性較高；掛面端面感官效果較好。

(2) 重量、周長(zhǎng)、外觀與底角，以及端面感官評(píng)分可作為紙包裝掛面包裝效果的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)。

(3) 裹卷技術(shù)、封尾裝置等的進(jìn)一步改進(jìn)和開發(fā)，可能是顯著提升掛面自動(dòng)化紙包裝機(jī)的包裝效果及質(zhì)量穩(wěn)定性的研究方向。