Как работают машины для наполнения и запечатывания кофе (англ.How of Coffee Fining and Sealing Machines) и как выбрать подходящую
Мировой рынок кофейных капсул (уплотнительная машина для наполнения кофе) в 2024 году составил 29,6 млрд, сообщает Mordor Intelligence, и выращивает CAGR 6,26% без признаков замедления. За каждой капсулой кофе непрессо, кофе с чашечкой и капсулой вкуса дольче на полках магазинов стоит запечатывающая машина для наполнения кофе, которая дозировала землю, смыла свободное пространство азотом и запечатала крышку под секундой. Независимо от того, запускаете ли вы бренд капсул с частной торговой маркой или расширяете устоявшуюся жаровню, понимание того, как работают эти машины и какие спецификации на самом деле имеют значение, - вот что превращает дорогую головную боль в прибыльную упаковочную линию.
В этой статье шаг за шагом рассматриваются наполнение и запечатывание, сравниваются форматы капсул с точными размерами и делятся характеристиками, которые вы должны оценить перед размещением заказа.
Быстрые характеристики: Машины для наполнения и запечатывания кофе
- Точность наполнения: от ±0,1 г до ±0,2 г
- Диапазон скоростей: 2 (CPM) 600 капсул в минуту
- Совместимые форматы: Стручки Nespresso, K-Cup, Dolce Gusto, Lavazza, ESE
- Способ герметизации: Термосваривание (крышки из алюминиевой/пластиковой фольги)
- промывка азотом: Остаточный O < 3% (цель < 1% для премиум-класса)
- Строительство: 304 нержавеющая сталь, контактные поверхности пищевого качества
Что на самом деле делает машина для розлива и запечатывания кофе
Машина для розлива и запечатывания кофе - это автоматическая машина для розлива кофейных капсул, которая измеряет и заполняет точный вес молотого кофе в предварительно сформированные капсулы, промывает свободное пространство каждой из них газообразным азотом для удаления кислорода, роняет крышку из фольги на каждую капсулу и термосваривает его, образуя барьер, который сохраняет продукт свежим в течение 12-18 месяцев.
По своей сути эта машина предназначена для одной работы: дозирования, наполнения и герметизации капсул с точным весом и скоростью с чрезвычайной повторяемостью. Ключ к современности машины для наполнения и запечатывания кофейных капсул это повторяемость на тысячах циклов Роторная разливочная машина, подаваемая на 400 CPM, точно выдает каждую дозу на 0,1 г 北 плотно настолько, что потребители получают одинаковое количество экстракционной функции от капсулы к капсуле.
Эти машины могут обрабатывать различные капсулы. Например, производственная линия может упаковывать алюминиевые оболочки кофейных капсул Nespresso на одну машину, упаковочные капсулы K-cup на другую и капсулы для наполнения Dolce Gusto на третью. Различные форматы имеют разные формы, объемы дозирования и условия запечатывания, но суть процесса наполнения одна и та же.
Машина для наполнения кофейных капсул загружает порожнее, дозирует гущу, промывает азот и герметизирует со скоростью от 20 CPM на линейных машинах начального уровня до 600+ CPM на роторных установках высокого класса.
Почему правильная упаковка имеет значение? кофе скоропортящийся Кофе, когда его измельчают, начинает терять свои летучие ароматические свойства в течение первых нескольких минут, когда он подвергается воздействию кислорода. машина для наполнения и запечатывания блокирует эти свойства внутри капсулы, прежде чем они в противном случае ускользнут.
Пошаговое: как работает процесс наполнения и герметизации
Каждая кофейная капсула проходит через шесть станций от пустой оболочки до запечатанной готовой к хранению упаковки Ниже представлен процесс наполнения и запечатывания для каждой станции на отдельных линиях.
- Загрузка капсулы
Пустые капсулы подаются в бункер-на полуавтоматах их можно подавать в ручном режиме в бункер- или подавать с насыпной линии посредством вибрационного чашевого питателя-на полностью автоматических линиях Каждый питатель ориентирует капсулы так, чтобы они были правильно вверх, а затем помещает их в носитель (формовочную плиту).На роторных машинах плита формы индексируется вокруг башни в середине машины. На линейных машинах (движущихся по прямой линии вдоль конвейера) капсулы подаются в линию с отверстиями на конвейере. Датчик обнаруживает поврежденные или неправильные капсулы вверх, и отбраковывает их. - Дозирование кофе
Шнековый наполнитель с приводом от серводвигателя, который подает молотый кофе в капсульную смесь. Его шнек поворачивает определенное количество оборотов, чтобы доставить желаемый вес (обычно от 5 до 14 граммов в зависимости от формата корпуса).Усовершенствованные системы наполнения используют комбинацию обратной связи по весу и подсчета оборотов шнека для очень плотных целевых показателей веса 0,1 г. Размер измельчения, содержание влаги и плотность молотого кофе оказывают прямое влияние на точность дозирования, поэтому операторы калибруют систему во время каждой замены. - Штамповка и уплотнение
После заполнения кофейной стадии трамбовочный поршень уплотняет кофе низким давлением (аналогично стандартному сжатию ‘наполнения корзины’ Хотя давление ‘эспрессо’ - чего мы хотим, так это равномерное проникновение на поверхность и воду во время заваривания, а не непроходимая, отклоненная шайба. Глубина трамбования и усилие трамбования могут регулироваться оператором. При сжатии вода находит ‘каналы’ через кофе и производит неравномерное заваривание. Из-за сжатия заставляет воду двигаться и производит горькие, чрезмерно извлеченные выстрелы. - Азотная промывка
Азотная насадка впрыскивает пищевой сорт N в свободное пространство кофе Это выдувает О и является основным фактором, определяющим срок хранения Минимальный остаточный О ниже 3%.Top капсула производитель цели ниже 1%. промывка азота занимает миллисекунды - достаточно быстро, чтобы удалить весь кислород, но достаточно коротко, чтобы держать впереди скорости линии. - Крышка Размещение
Предварительно нарезанные крышки из фольги/композитной пленки извлекаются из магазина и помещаются на открытую капсулу (обычно через присоску или механический захват). Регистрация крышки должна быть точной для капсулы, если она смещена на 0,5 мм, продукт не будет запечатан при промывке азотом. Другие системы берут рулонную пленку и разрезают ее в линию. - Термогерметизация
Нагретая матрица опускается на крышку, образуя прижимной контакт крышки на обод капсулы. Герметизирующее давление и тепло подаются одновременно (около 180-230 C в зависимости от заготовки крышки) и давление для прилипания фольги к фланцу капсулы. Это создает герметичное уплотнение, предотвращающее попадание кислорода. Типичное время выдержки матрицы составляет 0,3-0,8 сек. После герметизации готовая капсула покидает машину и транспортируется на разгрузочный конвейер для последующей упаковки картона/корпуса.
📐 Инженерное примечание — Параметры промывки азотом
Чистота азота пищевого качества должна составлять ≥99% (ISO 8573-1 Класс 1 для частиц).Давление промывки должно составлять 0,4-0,6 МПа. Удаляют остаточный кислород газоанализатором свободного пространства (например, контрольным пунктом 3 Dansensor).Линии, предназначенные для остатков кислорода <1%, часто проходят двухэтапную промывку: предварительную промывку перед дозированием и окончательную промывку после трамбования.
Форматы капсул: Nespresso, K-Cup, Dolce Gusto и другие
Кофейные капсулы не являются одной формой или размером или изготовлены из одного конкретного материала. каждый конкретный формат направляет машину, что касается того, какие формы и крышки и уплотнительные штампы будут необходимы. ниже таблица, сравнивающая каждое измерение по размерам для наиболее распространенных форматов капсул, которые продаются на рынке.
| Формат | Диаметр | Высота | Материал | Крышка | Вес наполнителя |
|---|---|---|---|---|---|
| Неспрессо Оригинал | 37 мм | 30 мм | Алюминий | Алюминиевая фольга | 5 — 6 г |
| Неспрессо Вертуо | 56 мм | 31 мм | Алюминий | Алюминиевая фольга | 7 — 1 г |
| К-Кубок | 45 мм | 40 мм | Пластик (ПП) | Алюминиевая фольга | 9 – 1 г |
| Дольче Густо | 54 мм | 36 мм | Пластик | Пластиковая крышка | 6 — 16 г |
| Лавацца А Модо Мио | 48 мм | 27 мм | Пластик | Алюминиевая фольга | 7 — 8 г |
| ЭСЕ Под | 44 мм (плоский) | — | Фильтровальная бумага | — | 7 г |
капсулы для наполнения Nespresso и капсулы с чашками k управляют кофейным газоном с одной подачей, но форматы dolce gusto и Lavazza приживаются в Европе и Азии. капсулы ESE - самые простые: молотый кофе, сжатый между двумя слоями фильтровальной бумаги — и требует другой тип машины для наполнения капсульных капсул, чем система на основе капсул.
Переключение форматов заваривания на многоформатных машинах можно легко осуществить, заменив плиты формы и запечатывающие штампы Типичная переключение между соками aponaah и на Lakammog составляет 15-45 минут, в зависимости от того, насколько различаются два формата. заваривание непрессо и к-кубковая запечатывание на одной и той же машине к-куб и не переключение распространено, но не просто 37 мм против 45 мм в диаметре, и 30 мм против 40 мм в высоту, с различными материалами крышки.
Ххх. использование неправильного материала крышки на алюминиевых капсулах, например, надевание пленки фильтра А/С капсулы Полипропилена на алюминиевую оболочку непрессо, требует использования другой стороны для герметизации, чтобы развязать два материала в идентификации. герметики, предназначенные для алюминия-алюминия, используют другой профиль температуры и давления, чем те, которые предназначены для пластика-алюминия. проконсультируйтесь с поставщиком крышек, если вы планируете использовать машину для подготовки проб.
Ручной, полуавтоматический и полностью автоматический — какой тип соответствует вашему производственному масштабу?
модели машин упаковки кофе, в просторечии идентифицированные как машины упаковки кофе в торговых каталогах, поставляются в 4 различных ярусах, разработанных для ожидаемого ежедневного диапазона выпуска.Сравните характеристики, которые имеют наибольшее значение: скорость, точность, труд, пространство, и цена ниже.Выбор правильного уровня является важной частью создания вашего производства кофе. возможно, вы переходите от небольшого пилотного масштаба, чтобы выйти на полный рынок, или нужно обновить ваши текущие системы упаковки. в этой витрине излагаются реальные различия.
| Тип | Скорость (CPM) | Точность наполнения | Операторы | Напольное пространство | Ценовой диапазон |
|---|---|---|---|---|---|
| Руководство | 2–5 | ±0,5 г | 1–2 | 1 ₽2 м² | $1,000 $3,000 |
| Полуавтоматический | 10–30 | ±0,2 г | 1 | 3 ₽5 м² | $5,000 $15,000 |
| Полностью авто (линейный) | 40–120 | ±0,15 г | 0–1 | 6 ₽10 м² | $30,0000 北TP4T80,000 |
| Полностью авто (Ротари) | 100–600 | ±0,1 г | 0–1 | 8 ₽15 м² | $80,0000 北$300+ |
Наиболее распространенная ручная кофейная капсула (эквивалент Moka Pot) делает капсулы с помощью ручной силы, зачерпывая высококачественный кофе в фильтр кофейных чашек и подбивая его перед нажатием рычага для запечатывания. микро-жаровни, тестирующие новые вкусовые профили, могут расти вместе с ними. полуавтоматика берет на себя усилия по вычерпыванию изображения, добавляя моторизованную мощность на дозирующие и запечатывающие станции. Они могут заполнить 10-30 капсул в минуту; подходит для открытия партий.
Полностью автоматические линии производства кофейных капсул полностью меняют экономику. линейные машины работают по 40 (120) капсул в минуту с минимальным трудом. Роторные машины для наполнения кофейных капсул доведите это до 100 (составляйте) 600 капсул в минуту, построенных для операций, выполняемых в несколько смен. да, ценовой разрыв реален, но также и стоимость капсулы на объем: роторная машина, работающая 400 CPM в течение 16 часов, производит 384 000 капсул в день.
Совет эксперта — Ежедневная пропускная способность булочек должна определять выбор оборудования для производства капсул
- Менее 500 капсул/день → ручная машина
- 500 (диск) 5 000 капсул в день → полуавтоматические
- 5,00 (5,00) 000 капсул/день → линейный автоматический (the linear atomatic)
- 50 000+ капсул/день → роторный автомат
Эти пороги предназначены для работы в одну смену (8 часов).Работа в три смены точки останова с полуавтоматикой и линейными авто могут быть одинаковыми.
Ключевые характеристики, которые необходимо оценить перед покупкой
Цена и темп обычно являются единственными двумя числами, на которые обращают внимание покупатели при выборе правильной машины для приготовления капсул кофе. Они не должны быть. Рассмотрите возможность рассмотрения следующих 8 ключевых областей спецификации при сравнении капсульное упаковочное оборудование от разных поставщиков.
- ✔ Точность наполнения ±0,1 г является эталоном для машин для запечатывания капсул премиум-класса. ±0,2 г приемлемо для стандартного коммерческого производства. Все, что превышает ±0,3 г, приведет к заметным изменениям вкуса между капсулами и проблемам с соблюдением веса.
- Рейтинг скорости в сравнении с фактической пропускной способностью — Покупатели укажут пик CPM на стороне еды, но фактический выход всегда будет меньше. Разрешите время переключения, циклы стирки (30-60 минут за смену), браковки (0,5-2 % типичны) На этапе. Цифра 120 CPM может привести к получению в среднем 90 строк в зависимости от цикла стирки и т. д. Все для этого расчета запаса.
- Совместимость с форматом капсулы (Capsule format complatibility) — машины одной линии работают быстрее и имеют лучшие допуски. многолинейные машины обладают гибкостью формата, которая может быть важна в зависимости от вашего типа капсулы (droduct rangeone capsules type), или нескольких.
- Время переключения между форматами - 15-45 мин. Некоторые новые уплотнительные машины снизили это до 10 мин с быстросменными пластинами формы. если вы работаете три формата в день, то это отставание может стоить вашей операции часа 30 минут за смену.
- Система промывки азотом - Интегрированные генераторы азота (типа PSA) просты в использовании, но увеличивают $8,000-$25,000 Внешний цилиндр или сыпучий бак подается менее затратно изначально, но требует текущих контрактов на поставку газа. Убедитесь, что линия может достичь <3% остаточного O при требуемой скорости линии.
- Строительный материал - Все детали, контактирующие с пищевыми продуктами должны быть из нержавеющей стали 304 для высококачественной производительности. проверьте бункер, шнек, трамбовочный поршень и уплотнительное кольцо на соответствие бюджетным моделям, в которых используется углеродистая сталь с нержавеющим покрытием, которое со временем разрушается, загрязняя ваш продукт.
- Система управления - Требуется ПЛК (программируемый логический контроллер) с сенсорным экраном HMI (интерфейс humanmachine) с хранилищем рецептов. эта функция позволяет быстро переключаться между кофейными смесями и форматами капсул без расчета новых параметров каждый раз ПЛК Siemens и Mitsubishi являются наиболее популярными в оборудовании для упаковки кофе.
- Послепродажная поддержка и запасные части. Ищите информацию о времени выполнения запасных частей, возможностях удаленной диагностики и о том, нанимает ли производитель инженеров полевых служб в вашем районе. Машина простаивает 2 недели в ожидании замены уплотнительной матрицы стоит дороже, чем матрица.
Общие ошибки-оценщики знают, чтобы сравнить на основе номинального CPM, но не обращают внимания на время перехода. если ваш бизнес заполняет три формата капсул, то 120 CPM машина с 45-минутной переключением может генерировать меньше капсул в смене, чем 90 CPM машина с 10-минутной переключением. Используйте следующее уравнение, чтобы определить вашу эффективную пропускную способность для вас ряд продуктов.
Как промывка и герметизация азота защищают свежесть кофе
Жареные кофейные зерна содержат свыше 800 летучих органических соединений, которые отвечают за аромат и вкус Эти соединения начинают взаимодействовать с кислородом, как только кофе измельчается Окисление разрушает яркие сложные ароматы превращая хороший профиль в несвежий картонный вкус Кофейная капсула с окружающим воздухом в головном пространстве потеряет ощутимое качество через несколько недель.
Азотный смыв способен решить эту проблему, заменив кислород, который окружает кофе, инертным азотом. Азот не будет реагировать с соединениями кофе. держите остаточный кислород ниже <3%- <1%, если используете процесс наполнения и уплотнения, сокращая остаточный воздух до уровня ниже 3%. Срок хранения увеличивается с нескольких месяцев до 12-18 месяцев. капсулы без смыва теряют ощутимое качество кофе через 3-6 месяцев максимум даже, если крышка герметизирована, потому что захваченный воздух по-прежнему ~ 21% кислорода.
📐 Инженерное примечание — упаковка в модифицированной атмосфере (MAP) для кофе
Азот, используемый при промывке капсул, должен быть пищевого качества, GRAS (Управление по контролю за продуктами и лекарствами, 21 CFR 184.1540), и необходима чистота 99%. Давление промывки варьируется в пределах 0,4-0,6 МПа - слишком светлый приводит к тому, что кислород не выбрасывается, слишком тяжелый приводит к выдуванию кофейной гущи из капсулы. Используйте газовую хроматографию или электрохимические датчики для анализа свободного пространства в режиме контроля качества.
Герметик представляет вторую половину уравнения. каким бы идеальным ни был промывка азотом, его можно свести на нет из-за нарушенного герметичного уплотнения. Если крышка не полностью прилегает к краю капсулы, кислород может проникать через булавочные уколы.
Проверка целостности уплотнения, либо вакуумное разрушение, либо испытание на разрыв, должна проводиться на случайных образцах капсул в течение каждой партии продукции. одно неудачное уплотнение на 100 капсул может привести к бумажному следу недовольства клиентов по поводу кислого кофе.
Начало бизнеса по производству кофе в капсулах — оборудование за пределами наполнителя
Машина для наполнения и запечатывания - это всего лишь одна часть оборудования, которое нужно производителю кофейных капсул. если вы начинаете капсульный бизнес, вам понадобится полная цепочка от зеленой фасоли до упакованного продукта. ниже представлен полный линия по производству кофейных капсул.
- Обжарщик кофе ($15,000-$150,000 в зависимости от емкости партии (от лабораторных обжарщиков 5 кг до производственных обжарщиков 120 кг). Немногие предприятия по производству капсул не обладают им и покупают предварительно обжаренный кофе в специальных обжарщиках.
- Шлифовальный станок Это промышленный шлифовальный станок, откалиброванный для размера капсульного шлифовального стана (более мелкий, чем капельный кофе, меньше, чем турецкий).Подумайте о $5,000-$30,000, для шлифовального стакана, который может соответствовать линии автозаполнения.
- машина для наполнения и запечатывания кофейных капсул-Первичный звук. см. диаграмму сравнения цен вверху страницы в соответствии с типом машины. Бюджет $5,000-$300,000+ в соответствии с масштабом производства.
- Генератор азота или поставка газаOn site PSA (Pressure Swing Adsorption) мощность генератора азота $8,000-$25,000 является другим вариантом Цилиндр или насыпной резервуар, питаемый поставщиком промышленных газов, является другим вариантом, но несет более низкую начальную стоимость и более высокую текущую стоимость.
- Маркировка и картонная упаковка — $10,0000 — автоматическая маркировка, установка коробок и упаковка чехла. Более мелкие операции могут маркировать и упаковывать коробки вручную, но это становится узким местом выше 5000 капсул в день.
- Инструменты контроля качества (Tusture meter) ($5000$2,000), тестер целостности уплотнения ($3,000$8,000), прецизионный масштаб для проверки веса ($300$1,000), и анализатор газа в области пространства головок ($5,000$12,000) для измерения остаточного уровня кислорода.
Рыночная среда идеальна. спрос на упаковку одноразовых кофейных продуктов расширяется на мировом рынке, оцениваемом в $29,6 млрд в 2024 г. при среднегодовом значении 6,26% (Mordor Intelligence).Помимо капсул, пакеты для кофе и упаковка в пакеты могут представлять собой значительный сегмент упаковки для производства кофе, особенно благодаря выходу на рынок новых брендов капсул с частной торговой маркой.
Заполнение контракта - еще одна возможность; в некоторых случаях компании вообще избегают инвестиций в концепцию совместной упаковки и предлагают услуги по наполнению нескольких обжарщиков кофе, у которых нет собственного оборудования для упаковочных машин для кофе.
Перспектива AFPAK: AFPAK производит машины для наполнения и запечатывания кофейных капсул уже более четырнадцати лет, при этом многочисленные устройства поставляются сегодня более чем тремстам брендам по всему миру. Рекомендации по оборудованию, представленные в этой статье, основаны на опыте AFPAK по внедрению оборудования в Азии, Европе и Северной Америке. Всегда запрашивайте несколько предложений и организуйте демонстрации на месте для сравнения оборудования перед покупкой.
Часто задаваемые вопросы
Готова ли ваша линия по производству кофейных капсул к новому проекту сборки или модернизации расширения?
Об этом анализе
АФПАК производит машины для наполнения и герметизации кофейных капсул уже более четырнадцати лет, и сегодня многочисленные устройства поставляются более чем тремстам брендам по всему миру. параметры промывки азотом, производственные ориентиры и данные о размерах капсул, представленные в этом руководстве, основаны на спецификациях, составленных на основе ассортимента продукции АФПАК и полевых данных, собранных с помощью оборудования. Пользователям рекомендуется проверять все технические спецификации на соответствие конкретным производственным требованиям и запрашивать информацию от нескольких поставщиков оборудования перед покупкой.
Ссылки и источники
- Отчет о рынке кофейных капсул и капсул Mordor Intelligence (2024 г.)
- CoffeeTec — промывка азотом: как он сохраняет кофе свежим
- Rovema NA — Важность упаковки кофе: поддержание низкого уровня остаточного кислорода
- Кофейная мастерская Metropolis — Почему мы производим азот-флюш в наших капсулах под частной торговой маркой
- Модифицированная упаковка из атмосферы — промывка газом для кофе
- Википедия (ссылка на размеры капсулы)