宗向东 付俊辉 焦翠萍 王瑞斌 赵 博 魏益民

(1. 登封市启明轩程控设备有限公司，河南 登封 452470；2. 中国农业科学院农产品加工研究所，北京 100193；3. 农业农村部农产品加工重点实验室﹝中国农业科学院﹞，北京 100193)

挂面是中华民族的传统主食之一，也是中华饮食文化的重要载体[1-2]。挂面包装分为纸包装和塑封包装[3]。纸包装挂面主要包括手工包装和机械自动化包装[4]。手工包装需手工称量、取纸、涂胶送纸、卷搓、反复敦实和兜头处理，松紧度受工人熟练程度和个人感官影响[5-6]，包装效率低，难以保证同一批次各把挂面的包装紧度均匀一致。随着包装设备的更新和发展，挂面包装从手工纸包装逐步向自动化纸包装发展[4,7]。挂面纸包装机集机械、电子、气动技术为一体，操作方便、性能较为稳定。目前，人工包装采用的定长扎条已改为定长纸带或连续的机械卷带；胶黏方式亦改为机械自动跟踪定位刷胶黏合方式[8]，链条输送装置、称重传感器等的使用也保证了包装称重精确，输送稳定[9-10]。挂面包装纸握头机替代手工折边，通过气缸、横向整理装置、竖向整理装置等各元件协调工作，将筒状待封挂面包装纸端部握成折叠状，其性能稳定、可靠，握头封闭规整统一，工作效率高[11]。包装纸张自动递补装置亦可有效改善挂面纸包装机的包装效率。当挂面包装纸张用尽时，电机驱动包装纸张托架下移，及时补充挂面包装纸张；挂面包装纸张在包装过程中逐渐减少时，电机驱动包装纸张托架上移，使挂面包装纸张始终处于设定的位置，进而保证包装挂面端面平齐、美观，故障率降低[12]。另外，为满足不同消费者的需求，挂面生产企业需包装不同重量的挂面单包，包装机的捆扎装置也需捆扎出不同直径的单把挂面。传统捆扎装置上的机械抓手是由凸轮和定长的拉杆驱动，其行程固定决定了捆扎的直径范围不可改变，或者变动幅度很小。新改进的捆扎装置在拉杆上加装了弹簧，用来吸收包装大克重(大直径)挂面时多余的行程。以此实现对不同克重(不同直径)的挂面包装进行实时调节，具有一机多用、调节方便的特点[13]。

由于挂面生产线上生产挂面规格(宽度、厚度、花形)的变化，同一型号包装机对以上变化的适应性，以及每把挂面重量、捆扎紧度、包装外观质量的影响程度均存在差异[12]。市场上的挂面纸包装机的整体技术还在发展之中，包装挂面的紧实度等问题尚未解决[4,14]。调研发现，部分挂面纸包装机包装的挂面松紧度较差，挂面端面不平整，包装纸边缘不齐整、折角不美观。为了改善挂面纸包装机在包装过程存在的上述问题，分别对某面业公司2条挂面生产线(SDH和HNQ)上各4台同型号包装机开展在线包装效果及稳定性调查和分析，评价采用专利技术后[11-13]挂面纸包装机包装效果及稳定性，和新老包装设备的优缺点，为挂面制造企业的设备制造、应用选择和维护等提供依据或参考。

1 材料和方法

1.1 材料

1.1.1 分析样品

纸包装挂面：某面业有限公司挂面生产线。

1.1.2 主要仪器设备

挂面纸包装机：详见表1；

电子数显游标卡尺：0～150 mm，0.01 mm，深圳市深林精密仪器有限公司；

表1 挂面纸包装机设备信息Table 1 Paper-packaging Equipments of Dried noodles

电子天平：TB-4002型，1/1 000，北京赛多利斯仪器系统有限公司。

1.2 抽样

选取某面业有限公司某挂面生产线I上4个机位挂面纸包装机(SDH，H1、H2、H3、H4)；某挂面生产线II上4个机位挂面纸包装机(HNQ，Q1、Q2、Q3、Q4)。每台包装机每班次连续抽取包装挂面样品10把。每天取样2次(上午8点、下午14点)；连续抽样3 d(6个班次)。每个机位共计检测挂面样品60把。

1.3 样品测定

1.3.1 重量 用电子天平测定样品的重量；放置24 h后重复测定。

1.3.2 周长 用电子数显游标卡尺测定样品的直径D；放置24 h后重复测定。根据式(1)计算周长。

L=D2π+2(D1-D2)，

(1)

式中：

L——周长，mm；

D1——长直径，mm；

D2——短直径，mm。

1.3.3 感官评价 根据挂面样品纸包装外观评定其包装感官效果和挂面端面整齐度，分别赋予3(优)、2(中)、1(差)，按分值统计每把挂面外观分值。经调查和讨论总结的感官评价分值表见表2。

1.4 统计分析

利用Excel 2010整理统计数据，并做分析。利用 SPSS 18.0 软件分析各测定参数的显著性(P<0.05)。

表2 感官评价评判分值表Table 2 Scores of sensory evaluation

2 结果与分析

2.1 SDH纸包装机包装效果及稳定性

2.1.1 重量 由表3可知， H1、H2、H3、H4机位包装挂面的即时测定重量无显著差异；挂面放置24 h后，H1机位包装挂面的重量显著高于H3机位。与同机位即时测定重量相比，放置24 h后，H3机位包装挂面的重量显著降低(0.21%)；H1、H2、H3、H4机位包装挂面平均重量显著降低(0.24%)。重量分析结果说明，SDH包装机即时包装重量4个机位无显著差异；H3机位包装挂面放置24 h后重量降幅较大；H1机位包装挂面重量的变异系数相对较高。

表3 SDH线4个机位包装挂面的重量(1 000 g)及其变化†Table 3 Weight changes of packaged dried noodles (1 000 g) from four packaging machines in line SDH

2.1.2 周长 由表4可知，H4、H2机位包装挂面即时测定周长有显著差异。挂面放置24 h后，H4、H3机位包装挂面的周长亦有显著差异。放置24 h后，H1、H2、H3、H4机位包装挂面的周长都显著降低(2.04%，3.20%，1.61%，2.51%)，平均周长显著降低(2.35%)。周长分析结果说明，H1、H2、H3机位包装挂面的松紧度较均匀；H2机位包装挂面即时测定周长变异系数相对较高；H4机位包装较紧实，包装用材较少，包装稳定性较高。

2.1.3 感官评价 表5为不同机位包装挂面的感官评分。H1、H2、H3、H4机位包装挂面平均外观与底角评分为1.83，平均挂面端面感官评分为2.15。H4机位包装机包装挂面的外观与底角评分显著低于H1、H2、H3机位。H1、H2、H3、H4机位包装机包装挂面端面评分无显著差异。结果说明，H1、H2、H3机位包装机包装挂面的外观整齐，底角平整无开裂，形状更似圆形；SDH包装机包装挂面端面较齐整。

表4 SDH线4个机位包装挂面的周长及其变化†Table 4 Perimeter changes of packaged dried noodles from four packaging machines in line SDH

表5 SDH线4个机位包装挂面的感官评分†Table 5 Sensory scores of packaged dried noodles from four packaging machines in line SDH

2.2 HNQ纸包装机包装效果及稳定性

2.2.1 重量 由表6可知，Q2机位包装挂面的即时测定重量和放置24 h后的重量都显著高于Q1、Q3、Q4机位。与同机位即时测定重量相比，放置24 h后，Q1机位包装挂面的重量显著降低(0.15%)；Q4机位包装挂面的重量显著降低(0.12%)；Q1、Q2、Q3、Q4机位包装挂面平均重量显著降低(0.12%)。分析结果说明，Q1、Q3、Q4机位包装挂面的即时重量差异较小，包装稳定性较高；Q1、Q4机位包装挂面放置24 h后重量降幅较大；Q2机位包装挂面重量的变异系数较高。

表6 HNQ线4个机位包装挂面的重量(1 000 g)及其变化†Table 6 Weight changes of packaged dried noodles (1 000 g) from four packaging machines in line HNQ

2.2.2 周长 由表7可知，Q1机位包装挂面即时测定周长显著低于Q2、Q3、Q4机位。挂面放置24 h后，Q1、Q2、Q3、Q4机位包装挂面的周长无显著差异。与同机位即时测定周长相比，放置24 h后，Q1、Q3、Q4机位包装挂面的周长显著降低(0.74%,1.30%,1.15%)；平均周长显著降低(1.04%)。分析结果说明，Q2、Q3、Q4机位包装挂面的松紧度相似，但Q2机位的变异系数较高。Q1机位包装较紧实，包装用材较少，包装稳定性较高。

2.2.3 感官评价 表8为不同机位包装挂面的感官评分。

表7 HNQ线4个机位包装挂面的周长及其变化†Table 7 Perimeter changes of packaged dried noodles from four packaging machines in line HNQ

Q1、Q2、Q3、Q4机位包装挂面平均外观与底角评分为1.85，平均挂面端面感官评分为2.48。Q4机位包装挂面的外观与底角评分为1.40，显著低于Q1机位(2.20)。Q3、Q4机位包装挂面端面评分(2.80，2.80)显著高于Q1机位(2.10)。结果说明，Q1、Q2、Q3机位包装挂面的外观整齐，底角平整无开裂，形状更似圆形；Q2、Q3、Q4机位包装挂面端面齐整，差异较小。

表8 HNQ线4个机位包装挂面的感官评分†
Table 8 Sensory scores of packaged dried noodles from four packaging machines in line HNQ

取样位置外观与底角面端面感官Q12.20±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水平上差异显著。

2.3 SDH和HNQ挂面纸包装机包装效果及稳定性比较

2.3.1 重量、周长及稳定性 表9表明，SDH包装机与HNQ包装机包装挂面即时测定重量的变异系数无显著差异，即时测定周长的变异系数差异显著。SDH包装机包装挂面即时测定周长的变异系数显著高于HNQ包装机。放置24 h后，SDH和HNQ包装机包装挂面的重量亦无显著差异，SDH包装机包装挂面周长的变异系数亦显著高于HNQ包装机。结果表明，与SDH包装机相比，HNQ包装机包装挂面松紧度较均匀、一致，包装质量稳定性较高。

2.3.2 感官 表10表明，SDH包装机与HNQ包装机包装挂面的外观与底角评分无显著差异；而挂面端面评分差异显著。HNQ包装机包装挂面的挂面端面评分显著高于SDH包装机。结果说明，与SDH包装机相比，HNQ包装机包装挂面的端面更齐整。

2.3.3 进一步技术改进的思路 挂面纸包装机的机械化和自动化有利于克服挂面产品形态(规格、花形)对挂面包装工艺的制约，改变传统方式的普适性、稳定性，可提高挂面包装效率。挂面包装机包装纸张自动递补装置[12]可弥补传统纸包装机需人工送纸的缺陷，提高了整机的包装速度。挂面包装纸握头机[11]替代人工折边，握头封闭规整，工作效率高。一种新型的输送装置通过调节两列挡面件的阻挡面的间距，实现对挂面聚拢宽度的实时调节，可用于包装不同重量、宽度挂面的调节，具有一机多用、调节方便的特点[13]。现有的纸包装机普遍采用包装带和凹形滑槽的结构，通过调节纸张和包装带之间的相对速度，实现挂面的裹卷，其中紧实度问题是包装难点[4]。本研究亦表明随着放置时间延长，包装挂面的紧实度降低(表4、7)，但改进型设备的包装紧实度和均匀性均有明显的改进。进一步提高挂面纸包装机裹卷技术以及改进裹卷装置，是提高其包装紧实度及稳定性，特别是包装机设计者应该考虑的技术问题。

即时和放置24 h后挂面的重量、周长(紧实度)以及即时感官评价(外观)变化，可在一定程度上反映挂面纸包装机的包装效率及稳定性(表3～8)。不同型号包装机包装挂面的即时评价指标反映了纸包装机的包装效果。周长越小，包装越紧实；感官评分越高，包装外观越易被消费者接受。同一型号不同机位包装机包装挂面的评价指标以及即时和放置24 h后包装挂面的评价指标反映了纸包装机的包装工艺能力和包装产品质量的稳定性。同一型号不同机位包装机包装挂面的评价指标差异显著，以及放置24 h后评价指标显著变化表明包装稳定性较差，仍有一定的改进空间。

结合前人研究[4，15]以及本研究结果，裹卷技术、封尾装置是挂面机械自动化包装的技术关键。裹卷技术与包装紧实度等密切相关；封尾装置直接影响挂面端面和折角的美观度[16]。目前挂面纸包装技术和包装效率的提升，还需进一步创新或改善裹卷技术、封尾装置，分析二者的因果关系，再次验证和评价改进效果。

表9 SDH和HNQ包装机包装挂面的重量及周长比较†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挂面纸包装机包装挂面的感官比较†Table 10 Variance of sensory scores of packaged dried noodles from packaging machines in line SDH and line HNQ

3 结论

(1) 通过关键技术改进，HNQ包装机重量准确，各机位无显著差异，稳定性较高。挂面周长变异系数小，稳定性较高；挂面端面感官效果较好。

(2) 重量、周长、外观与底角，以及端面感官评分可作为纸包装挂面包装效果的主要评价指标。

(3) 裹卷技术、封尾装置等的进一步改进和开发，可能是显著提升挂面自动化纸包装机的包装效果及质量稳定性的研究方向。