Come funzionano le macchine per il riempimento e la sigillatura del caffè e come scegliere quelle giuste
Il mercato mondiale della capsula di caffè (Coffee Filling Sealing Machine) era 29.6b nel 2024, riporta Mordor Intelligence e sta coltivando un CAGR da 6.26% senza alcun segno di rallentamento Dietro ogni cialda di caffè nespresso, caffè k-cup e capsula dolce gusto sugli scaffali dei negozi si trova una macchina sigillante per il riempimento del caffè che ha dosato i fondi, ha lavato lo spazio di testa con azoto e ha sigillato il coperchio in un secondo Sia che si stia avviando un marchio di capsule con etichetta privata o espandendo una torrefazione consolidata, capire come funzionano queste macchine e quali specifiche contano effettivamente è ciò che trasforma un costoso mal di testa in una linea di imballaggio redditizia.
Questo articolo attraversa passo dopo passo il riempimento e la sigillatura, confronta i formati delle capsule con dimensioni esatte e condivide le specifiche che dovresti valutare prima di effettuare un ordine.
Specifiche rapide: macchine per il riempimento e la sigillatura del caffè
- Precisione di riempimento: da ±0,1 g a ±0,2 g
- Gamma di velocità: 2 capsule al minuto (00 capsule al minuto)
- Formati compatibili: Cialde Nespresso, K-Cup, Dolce Gusto, Lavazza, ESE
- Metodo di sigillatura: Termosigillatura (coperchi in alluminio/foglio di plastica)
- lavaggio con azoto: O residuo < 3% (obiettivo < 1% per il premio)
- Costruzione: 304 acciaio inossidabile, superfici di contatto per alimenti
Cosa fa effettivamente una macchina per riempire e sigillare il caffè
Una macchina per il riempimento e la sigillatura del caffè è una macchina automatica per il riempimento di capsule di caffè che misura e riempie un peso accurato di caffè macinato in capsule preformate, lava lo spazio di testa di ciascuna con azoto gassoso per rimuovere l'ossigeno, lascia cadere un coperchio di alluminio su ciascuna capsula e termosaldalo per formare una barriera che mantiene il prodotto fresco per un periodo compreso tra 12 e 18 mesi.
Al suo centro, questa macchina è progettata per un lavoro: dosaggio, riempimento e sigillatura di capsule a un peso e una velocità precisi con estrema ripetibilità La chiave del moderno macchine per il riempimento e la sigillatura di capsule di caffè è ripetibilità su migliaia di cicli Una macchina riempitrice rotativa alimentata a 400 CPM eroga accuratamente ciascuna dose a 0,1 g abbastanza stretto da consentire ai consumatori di ottenere la stessa quantità di caratteristica di estrazione dalla capsula.
Queste macchine possono lavorare varie capsule. Ad esempio, una linea di produzione può confezionare gusci di alluminio per capsule di caffè nespresso su una macchina, capsule di imballaggio k-cup su un'altra e capsule di riempimento dolce gusto su una terza. Diversi formati hanno stampi, volumi di dosaggio e condizioni di sigillatura diversi, ma l'essenza del processo di riempimento è la stessa.
La macchina riempitrice per capsule di caffè carica il vuoto, dosa i fondi, scarica l'azoto e sigilla a velocità comprese tra 20 CPM su macchine lineari entry-level e 600+ CPM su unità rotative di fascia alta.
Perché un imballaggio adeguato è importante? il caffè è deperibile Il caffè, una volta macinato, inizia a perdere le sue proprietà aromatiche volatili nei primi minuti se esposto all'ossigeno. Una macchina riempitrice e sigillante blocca quelle proprietà all'interno della capsula prima che altrimenti fuoriescano.
Passo dopo passo: Come funziona il processo di riempimento e sigillatura
Ogni capsula di caffè passa attraverso sei stazioni dal guscio vuoto alla confezione sigillata pronta per lo scaffale, di seguito è riportato il processo di riempimento e sigillatura per ciascuna stazione su linee separate.
- Caricamento Capsule
Le capsule vuote vengono immesse nelle macchine semiautomatiche con tramoggia in cui possono essere immesse manualmente nella tramoggia o immesse da una linea di massa mediante un alimentatore a vasca vibrante sulle linee completamente automatiche. Ogni alimentatore orienta le capsule in modo che siano nella giusta direzione verso l'alto, quindi le deposita in un supporto (piastra di stampo). Sulle macchine rotanti la piastra dello stampo si indicizza attorno a una torretta al centro della macchina. Sulle macchine lineari (che viaggiano in linea retta lungo il trasportatore), le capsule vengono alimentate in linea con i fori sul trasportatore. Le capsule rilevano danneggiate o errate del sensore e le respingono. - Dosaggio Caffè
Un riempitivo per coclea azionato da servomotore che alimenta il caffè macinato a un mix di capsule La sua coclea gira un numero specifico di giri per fornire il peso desiderato (solitamente tra 5 e 14 grammi a seconda del formato del caso) I sistemi di riempimento avanzati utilizzano una combinazione di feedback del peso e conteggio dei giri della coclea per obiettivi di peso molto stretti di 0,1 g. Dimensioni della macinazione, contenuto di umidità e densità del caffè macinato hanno un effetto diretto sulla precisione del dosaggio in modo che gli operatori calibrino il sistema durante ogni cambio. - Rimpermeabilizzazione e compattazione
Dopo il riempimento della fase del caffè, un pistone di pressatura compatta il caffè con una bassa pressione, simile alla compressione standard del ‘cestello di riempimento’. Sebbene la pressione ‘espresso’ - ciò che vogliamo sia una penetrazione uniforme della superficie e dell'acqua durante la preparazione, non un disco impraticabile e deviato. La profondità di pressatura e la forza di pressatura possono essere regolate dall'operatore. Sotto compressione, l'acqua trova ‘canali’ attraverso il caffè e produce un'infusione irregolare. Sopra la compressione, forza il movimento dell'acqua e produce amaro, sopra i colpi estratti. - Azoto Sciacquo
Un ugello di azoto inietta il grado alimentare N nello spazio di testa del caffè Questo soffia fuori O ed è il fattore primario che determina la durata di conservazione Minimo residuo O di sotto 3%.Top capsule producer target sotto 1%. lavaggio dell'azoto richiede millisecondi-abbastanza veloce per rimuovere tutto l'ossigeno ma abbastanza breve per mantenere in anticipo la velocità della linea. - Posizionamento Coperchio
I coperchi in lamina/pellicola composita pretagliati vengono estratti da un caricatore e posizionati sulla capsula aperta (solitamente tramite una ventosa o una pinza meccanica) La registrazione del coperchio deve essere precisa alla capsula, se è off-set di 0,5 mm il prodotto non verrà sigillato quando viene scaricato l'azoto Altri sistemi prendono la pellicola roll-stock e la tagliano in linea. - Sigillatura a Calore
Una matrice riscaldata viene abbassata sul coperchio formando un contatto di pressione del coperchio sul bordo della capsula. La pressione di tenuta e il calore vengono applicati simultaneamente (circa 180-230 C a seconda del materiale del coperchio) e la pressione per far aderire la lamina alla flangia della capsula. Ciò produce una tenuta ermetica che impedisce l'ingresso di ossigeno. Il tempo di permanenza tipico della matrice è di 0,3-0,8 secondi. Dopo la sigillatura, la capsula completata lascia la macchina e viene convogliata a un trasportatore di scarico per la cartonatura/imballaggio della custodia a valle.
Nota tecnica Parametri di lavaggio dell'azoto
La purezza dell'azoto per uso alimentare deve essere ≥99% (ISO 8573-1 Classe 1 per le particelle) La pressione di lavaggio deve essere 0,4-0,6 MPa Rimuovere l'ossigeno residuo con un analizzatore di gas dello spazio di testa (ad esempio Dansensor CheckPoint 3) Le linee destinate ai residui di ossigeno <1% subiscono spesso un lavaggio a due stadi: pre-lavaggio prima del dosaggio e lavaggio finale dopo la pressatura.
Formati di capsule: Nespresso, K-Cup, Dolce Gusto e altro ancora
Le capsule di caffè non è una forma o dimensione o fatto da un materiale particolare Ogni formato particolare guida la macchina su quali stampi e coperchi e matrici di tenuta saranno necessari Di seguito è riportata una tabella che confronta ogni dimensione per dimensione per i formati di capsule più diffusi che vengono scambiati sul mercato.
| Formato | Diametro | Altezza | Materiale | Coperchio | Riempi peso |
|---|---|---|---|---|---|
| Nespresso Original | 37 mm | 30 mm | Alluminio | Foglio di alluminio | 5 g |
| Nespresso Vertuo | 56 mm | 31 mm | Alluminio | Foglio di alluminio | 714g |
| Coppa K | 45 mm | 40 mm | Plastica (PP) | Foglio di alluminio | 912g |
| Dolce Gusto | 54 mm | 36 mm | Plastica | Coperchio in plastica | 616g |
| Lavazza A Modo Mio | 48 mm | 27 mm | Plastica | Foglio di alluminio | 78 g |
| pod ESE | 44 mm (piatto) | — | Carta filtro | — | 7 g |
capsule di riempimento Nespresso e capsule k cup pods governano il tappeto erboso di caffè monodose, ma i formati dolce g e Lavazza stanno prendendo piede in Europa e in Asia Le cialde ESE sono le più semplici: il caffè macinato compresso tra due strati di carta da filtro e il caffè richiede un diverso tipo di macchina riempitrice per cialde rispetto a un sistema basato su capsule.
La commutazione dei formati di infusione su macchine multiformato può essere eseguita facilmente scambiando piastre di stampo e matrici di sigillatura Il passaggio tipico tra succhi uponaah e Lakammog è di 15-45 minuti, a seconda di quanto sono diversi i due formati. La produzione di nespresso e kcup sigillatura sulla stessa macchina k-cup e non è comune ma non facile. Quelli sono 37 mm 45 mm di diametro e 30 mm contro 40 mm di altezza, con diversi materiali del coperchio.
Xxx. utilizzando il materiale del coperchio errato sulle capsule di alluminio, come mettere una capsula di polipropilene A/C pellicola filtrante su un guscio nespresso in alluminio, richiede l'uso di altro lato per sigillare per disaccoppiare i due materiali in identificazione Sigillatori progettati per alluminio-alluminio utilizzare una temperatura e un profilo di pressione diversi rispetto a quelli progettati per la plastica-alluminio Consultare il fornitore del coperchio se si prevede di utilizzare una macchina per la preparazione dei campioni.
Manuale, semi-automatico e completamente automatico Quale tipo si adatta alla tua scala di produzione?
i modelli di macchine per l'imballaggio del caffè, colloquialmente identificati come macchine per l'imballaggio del caffè nelle directory di trading, sono disponibili in 4 diversi livelli, progettati per una gamma di output giornaliero previsto Confronta le specifiche che contano di più: velocità, precisione, manodopera, spazio e prezzo di seguito Selezionare il livello giusto è una parte importante della creazione della produzione di caffè Forse stai passando da una piccola scala pilota per entrare nel mercato completo, o hai bisogno di aggiornare i tuoi attuali sistemi di imballaggio Questa vetrina espone le reali differenze.
| Tipo | Velocità (CPM) | Precisione di riempimento | Operatori | Spazio Pavimento | Fascia di prezzo |
|---|---|---|---|---|---|
| Manuale | 2–5 | ±0,5 g | 1–2 | 12 m² | 1TP1,000TP4T3,0000 |
| Semi-Automatico | 10–30 | ±0,2 g | 1 | 3 mq | 1TP5,000$15,000 |
| Completamente automatico (lineare) | 40–120 | ±0,15 g | 0–1 | 6 mq | $30,00T$80 |
| Completamente automatico (rotary) | 100–600 | ±0,1 g | 0–1 | 8 mq 15 | $80,000+$30 |
La capsula di caffè manuale più comune equivalente alla Moka Pot e le capsule di caffè di scooping manuali in forza manuale di alta qualità filtro tazze di caffè manomettendolo prima di premere una leva per sigillare Micro torrefattori che testano nuovi profili aromatici possono crescere con loro Semi-automatics prendere lo sforzo di scooping fuori dall'immagine aggiungendo potenza motorizzata alle stazioni di dosaggio e sigillatura Possono completare 10-30 capsule/minuto; appropriato per aprire lotti.
Le linee di produzione del caffè completamente automatiche cambiano completamente l'economia Le macchine lineari funzionano con 4 capsule di caffè 120 capsule al minuto con una manodopera minima. Macchine riempitrici rotanti per capsule di caffè spingilo a 10060 capsule al minuto, costruite per operazioni che eseguono turni multipli Sì, il divario di prezzo è reale, ma lo è anche il costo per capsula al volume: una macchina rotativa che esegue 400 CPM per 16 ore produce 384.000 capsule al giorno.
Suggerimento per l'esperto Il throughput dei panini giornalieri dovrebbe determinare la produttività dell'attrezzatura di produzione della capsula
- Meno di 500 capsule/giorno → macchina manuale
- 5000 capsule/giorno 5.000 → semiautomatico
- 5,000 capsule/giorno 50,000 capsule/giorno → automatico lineare
- 50.000+ capsule/giorno → automatico rotativo
Queste soglie sono per il funzionamento a turno singolo (8 ore) Funzionando su tre turni i breakpoint con semiautomatica e auto lineari possono essere gli stessi.
Specifiche chiave da valutare prima di acquistare
Prezzo e ritmo sono di solito gli unici due numeri a cui gli acquirenti prestano attenzione quando scelgono la giusta macchina per capsule di caffè. Non dovrebbero esserlo. Considera l'esame delle seguenti 8 aree chiave di specifica quando confronti attrezzatura per l'imballaggio delle capsule da fornitori diversi.
- ✔ Precisione di riempimento ± 0,1 g è il punto di riferimento per le macchine sigillanti per capsule premium. ±0,2 g è accettabile per la produzione commerciale standard Tutto ciò che supera 0,3 g produrrà una notevole variazione del gusto tra le capsule e problemi di conformità del peso.
- Valutazione della velocità rispetto alla produttività effettiva (Noi Buyer indicheremo il CPM di picco lato cibo ma la resa effettiva sarà sempre inferiore Consentire tempo di cambio, cicli di lavaggio (30-60 min per turno), scarti (0,5-2 % tipici) Per fase. una cifra di 120 CPM potrebbe risultare in una media di 9 linee a seconda del ciclo di lavaggio, ecc. per questo calcolo del margine.
- Formato della capsula Le macchine a linea singola sono più veloci e hanno tolleranze migliori Le macchine a linea multipla hanno flessibilità di formato che potrebbe essere importante a seconda della gamma di prodotti, tipo di capsula a una o più.
- Tempo di cambio tra i formati-15-45 min Alcune macchine di tenuta più recenti hanno ridotto questo a 10 min con piastre di stampo a cambio rapido Se si eseguono tre formati al giorno allora questo ritardo può costare al funzionamento un'ora 30 minuti per cambio.
- Sistema di lavaggio dell'azoto-I generatori integrati di azoto (tipo PSA) sono facili da usare ma aumentano $8,000-$25,000 L'alimentazione esterna del cilindro o del serbatoio di massa è meno costosa inizialmente ma richiede contratti di consegna del gas in corso Assicurarsi che la linea possa raggiungere <3% O residuo alla velocità di linea richiesta.
- Materiale da costruzione-Tutte le parti a contatto con il cibo devono essere in acciaio inossidabile 304 a prestazioni di alta qualità Controllare la tramoggia, la coclea, il pistone di compressione e l'anello di tenuta contro i modelli economici che utilizzano acciaio al carbonio con un rivestimento inossidabile che scheggia nel tempo contaminando il prodotto.
- Sistema di controllo-Obbligatorio un PLC (controllore logico programmabile) con un HMI (interfaccia uomo-macchina) touch screen con memorizzazione delle ricette Questa funzione rende possibile cambiare tra miscele di caffè e formati di capsule rapidamente senza calcolare ogni volta nuovi parametri I PLC Siemens e Mitsubishi sono i più popolari nelle attrezzature per l'imballaggio del caffè.
- Supporto post-vendita e pezzi di ricambio-Cerca informazioni sul lead time dei pezzi di ricambio, sulla capacità di diagnostica remota e se il produttore impiega ingegneri di assistenza sul campo nella tua zona Una macchina inattiva per 2 settimane in attesa di una matrice di sigillatura sostitutiva costa più della matrice.
I comuni valutatori di errori sanno di confrontare in base al CPM valutato ma trascurano il tempo di cambio. Se la tua azienda riempie tre formati di capsule, una macchina da 120 CPM con cambio di 45 minuti potrebbe generare meno capsule in un turno rispetto a una macchina da 90 CPM con cambio di 10 minuti. Utilizza la seguente equazione per determinare il tuo throughput effettivo per la tua gamma di prodotti.
Come il lavaggio e la sigillatura dell'azoto proteggono la freschezza del caffè
I chicchi di caffè tostati contengono oltre 800 composti organici volatili responsabili dell'aroma e del sapore. Questi composti iniziano a interagire con l'ossigeno una volta macinato il caffè. L'ossidazione distrugge gli aromi complessi luminosi trasformando un buon profilo in un sapore di cartone raffermo. La capsula di caffè con aria ambiente nello spazio della testa perderà la sua qualità percepibile dopo settimane.
Il lavaggio con azoto è in grado di risolvere questo problema con l'ossigeno che circonda il caffè con azoto inerte L'azoto non reagirà con i composti del caffè Mantenere l'ossigeno residuo al di sotto di <3%-<1% se si utilizza il processo di riempimento e sigillatura riducendo l'aria al di sotto di 3%. la durata di conservazione aumenta da pochi mesi a 12-18 mesi. capsulem senza lavaggio, qualità percepibile del caffè dopo 3-6 mesi, anche se il coperchio è sigillato perché l'aria intrappolata è ancora ~211TP3 ossigenoT.
Note tecniche (MAP) per l'imballaggio in atmosfera modificata del caffè
L'azoto utilizzato nel lavaggio delle capsule deve essere di qualità Food-Grade, TheGRAS The (Food and Drug Administration 21 CFR 184.1540), ed è necessaria la purezza di 99% La pressione di lavaggio varia tra 0,4-0,6 MPa-risultati troppo leggeri in ossigeno non essere espulso, risultati troppo pesanti nel soffiare fondi di caffè fuori dalla capsula Utilizzare la gascromatografia o sensori elettrochimici per l'analisi dello spazio di testa nel vostro regime di controllo di qualità.
Il sigillante rappresenta la seconda metà dell'equazione Per quanto ideale sia un lavaggio con azoto, può essere annullato da una tenuta ermetica compromessa Se un coperchio non si lega completamente al bordo della capsula, l'ossigeno può farsi strada attraverso punture di spillo.
I test di integrità della tenuta, sia di decadimento sotto vuoto che di burst test, devono essere eseguiti su campioni di capsule casuali nel corso di ogni lotto di produzione Un singolo sigillo guasto per 100 capsule può portare a una traccia cartacea di insoddisfazione del cliente riguardo al caffè acido.
Avvio di un'attrezzatura per capsule di caffè oltre il riempitivo
La macchina di riempimento e sigillatura è solo un pezzo di attrezzatura di cui il produttore di capsule di caffè ha bisogno Se stai avviando un'attività di capsule avrai bisogno di una catena completa dal fagiolino verde al prodotto confezionato Quanto segue rappresenta un pieno linea di produzione della capsula del caffè.
- Capacità del lotto di caffè $1,000-$150,000 a seconda del lotto (da torrefazioni da laboratorio da 5 kg a torrefazioni di produzione da 120 kg) Poche aziende produttrici di capsule non lo possiedono e acquistano torrefazioni speciali per caffè pre-arrostito.
- Macinatore 5 Questo macinatore è una bava industriale, calibrata per la dimensione della macinatura della capsula (più fine del caffè a goccia, rispetto al turco) Pensa $5,000-$30,000, per un macinatore che può abbinarsi a una linea di auto-riempimento.
- macchina di riempimento e sigillatura capsule caffè- Il suono primario Vedere la tabella di confronto dei prezzi nella parte superiore della pagina secondo il tipo di macchina Budget $5,000-$300,000+ secondo la scala di produzione.
- Generatore di azoto o fornitura di gas Nel sito PSA (Pressure Swing Adsorption) energia del generatore di azoto $8,000-$25,000 è un'altra opzione Il cilindro o il serbatoio sfuso alimentato da un fornitore di gas industriali è un'altra opzione, ma comporta un costo iniziale inferiore e un costo continuo più elevato.
- Etichettatura e cartoning macchina 10,0TP4T10,000TP4T40,000 per l'etichettatura automatizzata box-erecting, e imballaggio della cassa Operazioni più piccole possono etichettare e cartone a mano, ma questo diventa un collo di bottiglia superiore a 5.000 capsule al giorno.
- Strumenti di test di controllo qualità (Tester di umidità $50 0$2,000), tester di integrità della tenuta ($3,000$8,00), verifica del peso su scala (1TPT30014T1,000) e analizzatore dello spazio di testa (1TP4,001TP,12000) per misurare i livelli di ossigeno residuo00000000000000000000000000000000000000000000000000000000).
Il contesto di mercato è ideale La domanda di imballaggi per prodotti a base di caffè monodose è in espansione nel mercato globale, valutata $29,6 miliardi nel 2024, con CAGR di 6,26% (Mordor Intelligence) Inoltre capsule, sacchetti di caffè e imballaggi per sacchetti potrebbero rappresentare un segmento significativo della produzione di caffè imballaggi, soprattutto a causa dell'ingresso nel mercato dei nuovi marchi di capsule con marchio del distributore.
Il riempimento del contratto è un'altra opportunità; in alcuni casi, le aziende evitano del tutto di investire nel concetto di co-imballaggio e offrono servizi di riempimento a diversi torrefattori di caffè che non dispongono di attrezzature proprie per macchine confezionatrici di caffè.
Prospettiva AFPAK: AFPAK produce macchine per il riempimento e la sigillatura di capsule di caffè da oltre quattordici anni con numerose unità spedite oggi a oltre trecento marchi a livello globale Le raccomandazioni sulle apparecchiature presentate in questo articolo si basano sull'esperienza di AFPAK con l'implementazione di apparecchiature in Asia, Europa e Nord America. sollecitare sempre diverse proposte e organizzare dimostrazioni in loco per confrontare le apparecchiature prima dell'acquisto.
Domande Frequenti
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Informazioni su questa analisi
AFPAK produce macchine per il riempimento e la sigillatura di capsule di caffè da oltre quattordici anni con numerose unità spedite oggi a oltre trecento marchi a livello globale I parametri di lavaggio dell'azoto, i parametri di riferimento di produzione e i dati sulle dimensioni delle capsule presentati in questa guida si basano sulle specifiche compilate dalla gamma di prodotti AFPAK e sui dati sul campo raccolti attraverso le installazioni delle apparecchiature Si consiglia agli utenti di verificare tutte le specifiche tecniche rispetto a specifici requisiti di produzione e sollecitare l'input da più fornitori di apparecchiature prima di un acquisto.
Riferimenti e fonti
- Rapporto sul mercato di capsule e capsule di caffè Mordor Intelligence (2024)
- CoffeeTec – Azoto che arrossa: come mantiene fresco il caffè
- Rovema NA (L'importanza dell'imballaggio del caffè): mantenere bassi i livelli residui di ossigeno
- Metropolis Coffee Workshop (Laboratorio del caffè) Perché noi Azoto-Flush Le nostre capsule a marchio del distributore
- Imballaggio per atmosfera modificato per caffè (gas flussure)
- Wikipedia – Dolce Gusto (riferimento alle dimensioni della c)