現在的食品、藥品顆粒(或粉劑)包裝一般采用自動填充包裝機,邊制袋邊填充,實現自動化生產,因而設備也稱之為“袋成型━充填━封口包裝機”(簡稱“自動填充包裝機”)。自動填充包裝機一般分為水平式和立式兩大類。
水平式(臥式)自動填充包裝機是近年來生產的傳統機型,其包裝成袋的流水線是沿著水平方向,具有自動化程度高、生產效率高、包裝質量好,能生產大容量包裝等優點。是一種包裝能力非常強、適應各種形狀物體的包裝設備。目前現國內有多家食品、藥品家企業在使用該機型。
立式自動填充包裝機同臥式包裝機不一樣,在包裝過程中復合膜的走向沿垂直于水平方向,因而稱之為立式。它具有結構簡單,容易控制,價格便宜等特點,在藥品的粉劑和顆粒劑的包裝中得到了廣泛的應用。立式自動填充包裝機一般由計量充填裝置、開卷裝置、牽引裝置、熱封制袋裝置和切斷裝置等組成。
對于粉劑和顆粒劑充填計量裝置有:電子稱計量充填裝置、螺桿計量充填裝置和量杯式計量充填裝置三種。電子稱計量充填裝置利用電子稱重計量,具有計量精度高、計量范圍廣、改變和調整充填量簡單方便等優點,但其裝置價格高,一般在國產立式自動填充包裝機中很少使用。螺桿計量充填裝置是將粉劑和顆粒劑,用螺桿擠出的方法進行定量,通過控制螺桿的轉動角度來控制擠出量,螺桿計量充填裝置具有自動化程度高,包裝調節量簡單方便等優點,其裝置的價格比量杯式稍貴但比電子稱計量式便宜很多。由于使用螺桿擠出顆粒劑可能會壓碎顆粒及計量不準確,因而適用于顆粒大的粉狀物料的小袋包裝的計量。量杯式計量充填裝置是目前立式包裝機中使用最大的計量充填方式,它采用一個固定的或可調節的容量杯進行容積法計量。它具有簡單、方便、成本低等優點。由于有時顆粒大小不均或密度不一,因而計量精度較差,對于一些流動性欠佳的粉劑和顆粒劑還會由于下料不敞而造成計量嚴重失準。量杯式計量充填的調節也相對麻煩一些。
物料牽引裝置。開卷牽引裝置一般由開卷放料馬達、接近開關和輥輪牽引機構等組成。開卷放料馬達由一個控制桿和接近開關進行控制,當包裝材料被拉動時,控制桿被提升,遠離接近開關,接近開關發出信號使開卷放料馬達工作,進行放料,放料后控制桿因自重下落,到接近開關位置。接近開關發出信號、停止馬達工作。牽引裝置是近十年新開發的一種裝置,它能使放料平,不論包裝材料卷大卷小,不論包裝速度快慢,都能有一個平衡恒定的開卷放料張力,使復合膜在熱封過程中受力最小。
立式自動填充包裝機,按其牽引和熱封制袋裝置,又分為間歇運動立式自動填充包裝機(簡稱“合撐式包裝機“)和連續運動立式自動填充包裝機(簡稱“滾輪式包裝機”)兩種。滾輪式包裝機是立式自動填充包裝機的最早機型,其靠兩個加熱滾輪來進行袋的橫封和縱封,其結構簡單,生產成本低、價格便宜,因而在國內被廣泛應用。但隨著包裝設備的發展,包裝材料的品種越來越多,特別是純鋁箔高阻隔性復合膜的應用,滾輪式包裝機的缺點日益突出。為了解決滾輪式包裝機的缺陷問題,后來又研發了自動化程度高的合模式包裝機(熱封號棒是對壓式)。
滾輪式包裝機是由滾花滾輪來完成的。該包裝機一般沒有放料牽引裝置,其牽引由熱封滾輪承擔,由于熱封滾輪承擔熱封和牽引二個功能,比較難協調,調節特別困難。更要命的是包裝材料是在熱封的高溫(一般都在170℃以上)下進行牽引的,包裝材料很易在牽引的剪切力的作用下變形、拉斷,很難做出平整美觀的產品。由于包裝材料在高溫下受到了較大的剪切牽引力,因而對包裝材料的要求特別高,要求復合膜具有極好的耐熱性、挺性和復合強度。一般透明和鍍鋁復合膜容易達到要求,但純鋁復合膜一般較難達到要求。對于一般純鋁復合膜的厚度只能在60-70μm之間,太厚和太薄都易產生熱封漏氣,而且表面印刷層只能用耐熱性的聚酯(PET)薄膜,如果純鋁復合膜有大面積底色,在縱封位置(特別是在縱封和橫封的交叉處)極易產生離層現象。由于滾輪式包裝機本身結構的原因,橫熱封輪與料斗的距離很近,工作時料斗的溫度一般都可達到60℃,因而滾輪式包裝機特別容易夾料,對于流動性不好以及受熱易粘結的粉劑或顆粒劑,夾料是經常的事。相反合撐式包裝機卻很少出現夾料問題。
滾輪式包裝機由于熱封時間短,一般熱封溫度較高(200℃以上),而且熱封輪是一個機械傳動輪,較難解決熱封輪的隔熱問題,因而整機的溫度較高,設備的加熱功率較大。同時成型器與熱封輪的距離很近,使成型器的溫度較高,不利于拉料和充填。滾輪式包裝機,一般不適用于耐熱性較差的一些制劑(如生物活性制劑)的包裝。
滾輪式包裝機的熱封輪作旋轉運動,機臺的測溫探頭一般用金屬銅包裹著熱電偶壓在滾輪上進行測溫和控溫,由于熱電偶與熱封輪在生產過程中接觸極不可靠,其測量溫度與實際溫度相差甚大,而且波動。一般滾輪式包裝機的控溫精度只有±10℃,對于使用較久的滾輪式包裝機溫度波動±20℃是常有的事。也就是說將溫度設定為180℃,實際使用過程中最低可能只有160℃,而最高可達到200℃。正因為控溫精度較差,滾輪式包裝機一般不采用數顯控溫表,而采用模擬控溫表,而且常常只有設定溫度而沒有實測溫度的顯示,掩蓋其控溫精度不高的缺點。
滾輪式包裝機由于其結構的原因,停機時包裝材料仍與熱封輪接觸,因而停機前必須將包裝膜走完,否則復合膜及被包裝物與熱封輥接觸會燒焦。滾輪式包裝機的熱封輪溫度較高、壓力較大,因而很易壓傷復合膜,不少用滾輪式包裝機生產出來的純鋁復合袋中的阻隔層━鋁箔已被壓穿(許多純鋁復合膜由于有大面積的底色,壓穿后看不出來),更有甚者純鋁復合膜產生了對光可見的許多穿孔。滾輪式包裝機的熱封輪溫度高、壓力大,因而特別容易將熱封樹脂擠出,擠出的樹脂在熱封輪上慢慢碳化焦燒,發出異味和煙霧,影響環境衛生,同時也會影響產品質量。
早期的滾輪式包裝機,整機設計中一般沒有考慮GMP清潔衛生方面的要求,機身部分采用易脫落的普通油漆,沒有按GMP的要求整機外露部件采用不銹鋼或經鍍鉻等處理。滾輪式包裝機的外露機構較多,較復雜,容易積塵,不易拆裝、清洗和消毒。