彭宣淇 陶榮峰 趙婧昕 王超 朱培渤

引言

第二十一屆上海國(guó)際食品加工與包裝機(jī)械展（Food pack China）于2021年6月23-25日在上海國(guó)家會(huì)展中心舉辦。此屆展會(huì)貫通農(nóng)業(yè)初加工、食品加工包裝等全產(chǎn)業(yè)鏈多元互聯(lián)，緊緊圍繞數(shù)字化、智能自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)將包裝機(jī)械產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新展現(xiàn)地淋漓盡致，其中的產(chǎn)品貼標(biāo)在包裝中又顯得尤為重要，貼標(biāo)簽機(jī)械是使產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化的根本保證。因此，結(jié)合包裝印刷業(yè)融合發(fā)展，筆者針對(duì)包裝貼標(biāo)機(jī)的發(fā)展及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有以下體會(huì)和暢想。

一、包裝貼標(biāo)機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及發(fā)展趨勢(shì)

一個(gè)國(guó)家包裝工業(yè)的總水平基本能反映該國(guó)工業(yè)與科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化的進(jìn)程，而標(biāo)簽是加在包裝容器或是產(chǎn)品上的說明書和圖樣，用于貼標(biāo)簽的機(jī)器稱為貼標(biāo)機(jī)。在我國(guó)已經(jīng)廣泛應(yīng)用圓徑瓶自動(dòng)貼標(biāo)簽機(jī)、側(cè)面貼標(biāo)機(jī)等，并已朝自動(dòng)化與智能化的方向發(fā)展，取得了階段性的成果。

（一）包裝貼標(biāo)機(jī)的自動(dòng)化與智能化發(fā)展

食品包裝有塑封裝、吸嘴裝、塑料盒裝，也有瓶裝、桶裝等多種形式形態(tài)，幾乎所有包裝都需要貼標(biāo)簽，即將包括制造者、產(chǎn)品名稱、商標(biāo)、成分、品質(zhì)特點(diǎn)、使用方法、包裝數(shù)量、儲(chǔ)藏應(yīng)注意的事項(xiàng)、警告標(biāo)志、其它廣告性的圖案文字等印貼在包裝上，保證質(zhì)量穩(wěn)定，產(chǎn)出高效。

貼標(biāo)機(jī)的發(fā)展歷史在世界范圍內(nèi)是比較短的。從20世紀(jì)初到第二次世界大戰(zhàn)，貼標(biāo)機(jī)在日用、火柴、食品、醫(yī)藥化工等行業(yè)初步應(yīng)用;到50年代，貼標(biāo)機(jī)初步實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化;60年代，隨著機(jī)電光液氣綜合技術(shù)在貼標(biāo)機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用，初步實(shí)現(xiàn)了專用的自動(dòng)包裝線;70年代，隨著微電子技術(shù)發(fā)展，貼標(biāo)機(jī)實(shí)現(xiàn)了電子計(jì)算機(jī)控制的生產(chǎn)過程;從80至90年代開始，貼標(biāo)機(jī)逐漸豐富了供送、檢測(cè)、管理等方面的工作內(nèi)容;隨著智能化的發(fā)展，貼標(biāo)機(jī)領(lǐng)域?qū)C(jī)器人等技術(shù)耦合，不斷向著柔性、智能化生產(chǎn)線發(fā)展。

（二）自動(dòng)轉(zhuǎn)換平面貼標(biāo)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

筆者調(diào)研多家食品貼標(biāo)企業(yè)，通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研及企業(yè)溝通，針對(duì)如何實(shí)現(xiàn)盒體食品標(biāo)簽的自動(dòng)識(shí)別、位置轉(zhuǎn)換、定位貼標(biāo)的智能化貼標(biāo)，進(jìn)行輸送機(jī)、供標(biāo)機(jī)、貼標(biāo)機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)貼標(biāo)本體的識(shí)別、運(yùn)送和準(zhǔn)確定位、自動(dòng)協(xié)調(diào)控制并連續(xù)執(zhí)行貼標(biāo)、起標(biāo)以及輸出等工作，制造成本低，自動(dòng)化系統(tǒng)控制。

1、系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

輸送機(jī)采用雙列鏈板式混合鏈結(jié)構(gòu)，能夠保證食品標(biāo)簽本體、待包裝本體和已包裝本體均處于穩(wěn)動(dòng)過度狀態(tài)，滿足盒裝貼標(biāo)以及灌裝、清洗等設(shè)備的雙列輸送的要求，增加產(chǎn)生儲(chǔ)存量，提高產(chǎn)值及效率。

標(biāo)簽輸送裝置通過支撐軸完成標(biāo)簽紙帶牽引工作，使標(biāo)簽輸送至指定位置，通過牽引輥（同時(shí)也是貼標(biāo)滾）將標(biāo)簽輸送到定位位置，完成整個(gè)送標(biāo)動(dòng)作，在必要的時(shí)候要添加導(dǎo)向輥。機(jī)構(gòu)較精巧，設(shè)計(jì)合理。

貼標(biāo)機(jī)設(shè)計(jì)為單工位、多工位耦合貼標(biāo)機(jī)，滿足不同流水作業(yè)的需求，工藝路線采用水平直線型及圓周回轉(zhuǎn)型“滾貼法”，保證輸入、貼標(biāo)、輸出在同一平面空間完成并輸出，貼標(biāo)過程見圖1示意圖。

2、貼標(biāo)機(jī)各組成部分的功能分析和基本方案

為保證貼標(biāo)的位置精度，要嚴(yán)格輸送精度和定位精度。其中應(yīng)用傳感器技術(shù)，及時(shí)掌控輸送相對(duì)位置的變化，極大的控制了水平運(yùn)動(dòng)的定位誤差，同時(shí)，設(shè)置導(dǎo)向護(hù)欄及自動(dòng)翻轉(zhuǎn)導(dǎo)向柱，如圖2和3所示，既能滿足多鏈多工位的運(yùn)輸防護(hù)及隔離效果，也能滿足對(duì)不同貼標(biāo)位置的翻轉(zhuǎn)控制，適用性強(qiáng)。

當(dāng)標(biāo)簽被送到指定位置后，通過傳感器的控制，間歇地控制貼標(biāo)滾轉(zhuǎn)動(dòng)，應(yīng)用貼標(biāo)機(jī)達(dá)到準(zhǔn)確完成貼標(biāo)目的，該工位貼標(biāo)與包裝本體同向同動(dòng)，效率較高。

二、標(biāo)簽選材及內(nèi)容構(gòu)想

塑料是“白色污染”的罪魁禍?zhǔn)祝覈?guó)在 2017 年已頒布了“限塑令”，若食品標(biāo)簽選擇可回收利用的材料、可降解、可食性材料，將有效減少環(huán)境污染。因此，標(biāo)簽的選材既要環(huán)保綠色，又需保證食品安全，一方面，可以從植物中提取天然原料制成食品標(biāo)簽，比如從甜菜中提取乳酸，從豆類作物中提取淀粉基和聚乳酸，安全無毒;另一方面，可以在塑料制品生產(chǎn)工藝流程中加入一些能促進(jìn)其快速降解的“催化因子”，有效解決難降解問題。同時(shí)，考慮生物相容性、生物活性和可加工性等特點(diǎn)，新型可食材料應(yīng)運(yùn)而生，如薄膜，如明膠、殼聚糖、淀粉、纖維素、果膠、海藻酸鈉等，它們具有高生物相容性，改善材料的機(jī)械性能、熱穩(wěn)定性能。

據(jù)調(diào)查，目前67%的消費(fèi)者無法通過標(biāo)簽掌握食品的營(yíng)養(yǎng)成分，而現(xiàn)在人們更關(guān)注自身的飲食營(yíng)養(yǎng)，對(duì)于食品質(zhì)量的判定標(biāo)準(zhǔn)也與過去大不相同，大家越來越注重產(chǎn)品是否營(yíng)養(yǎng)健康，對(duì)膽固醇、卡路里或脂肪含量等的關(guān)注大有改觀，也促使品牌作出相應(yīng)改變，這一趨勢(shì)對(duì)產(chǎn)品包裝提出了新的要求。