기계적 포장기법
1. 충전
(1) 충전 (filling) : 식품이 포장 용기에 담겨지는 조작 (2) 충전방식
- 수작업: 무게, 개수, 부피를 측정 하여 충전
- 기계적 방식: 센서로 개수 측정, 무게나 부피 측정, 포장내의 액면의 높이에 기준하여 측정
(3) 충전기 운영은 충전시의 표준편차를 고려하여 충분한 양의 충전이 이루어지게 함
2. 액체식품의 충전 (1) 액체의 충전
- 점도가 낮은 액체: 포도주, 사과주스 등 - 중점도 액체: 식용유, 토마토 주스 등
- 반고체의 페이스트 (paste): 토마토 케첩, 된장, 고추장 등 (2) 충전방법의 고려해야 할 사항
- 탄산, 온도, 점도, 고형물량, 표면장력, 거품의 발생 등 (3) 파우치 (pouch) 충전 과정
- 파우치 만드는 과정 -> 충전하는 과정 -> 밀봉하는 과정 - 폼-필-실 (form-fill-seal) 구성
(4) 충전기의 이동형식에 따라 - 직선식 충전기 (straight filler) - 회전식 충전기 (rotary filler)
3. 중력충전 (pure gravity filling)
- 용기의 정해진 높이까지 중력으로 액체식품을 충전 하는 방식 - 충전되는 부피는 용기의 내용적에 의하여 결정
- 알루미늄 캔이나 플라스틱 병에 주로 사용 - 용기 내에 있는 공기는 충전밸브 내에 있는 배기튜브를 통하여 제품공급탱크에 액체 식품 수위 높이위로 빠져 나가게 됨
- 용기 속으로 흘러 들어가는 액체는 공기배기튜브 입구에 도달하면 주입이 정지되고 충전 높이가 결정
- 무균 충전이 가능
4. 중력진공충전 (gravity vacuum filling) - 약한 진공 하에서 운전 하는 방식
- 유리용기들이 이송되어 밸브 밑에 병을 들어 올려 주는 장치에 의해 스프링압에 의하여 열리게 됨
- 제품공급탱크와 연결된 배기튜브를 통하여 병 속에
저진공이 유지 중력에 의하여 충전이 시작 - 병내부의 진공이 확보되지 않으면 충전이 안됨 - 순수한 진공충전방식에 발생하는 overflow로 인한 충전식품의 재순환 과정을 없애고 흠이 있는 결함용기 의 충전을 방지 함
- 공기의 유동이 없어 증류주나 포도주 등의 충전에 적합
５. 압력충전 (pressure filling)
- 충전기에서 따로 떨어진 별도의 제품공급탱크로부터 용기와 밀착된 충전밸브를 통하여 압력하에서 액체식품을 펌핑 (pumping) 하게 됨
- 제품충전밸브에 overflow valve가 있어 병 내의 수위가 일정 수준을 넘게 되면 제품 공 급탱크로 재순환 됨
- 비탄산음료에 사용됨
- 비교적 값이 싸고, 다양한 용기에 이용가능 - 협구병의 충전에 이용되고 낮은 탄산음료 포장에 이용 되기도 함.
６. 압력중력충전 (pressure gravity filling)
- 압력하에서 중력에 의하여 용기내로 액체가 흘러가도록 한 충전 방법
- 제품공급탱크에 붙어 있는 충전 밸브가 유리용기와 밀착되면 기계적 잠금장치가 풀려서 충전밸브의 배기튜브를 통하여 용기 내의 압력이 제품탱크의 압력과 같아지게 됨. 이 때부터 중력에 의하여
용기 속으로 흘러 들어가고 배기튜브를 통하여 병 속의 공기가 제품 공급탱크 위로 배출 됨
- 배기튜브 입구가 액체에 의해 막게 되면 충전 중지 - 콜라, 사이다, 샴페인 등의 탄산음료를 충전하는데 사용 제품이 충전시에 넘치지 않게 해 줌
７. 액면감지 충전 (level sensing filling)
- 입구가 좁은 플라스틱이나 유리병에 주로 사용
- 압력하에 있는 제품공급탱크로부터 주입튜브를 통하여 액체 식품이 용기내로 흘러 들어 감
- 용기와 충전 밸브는 밀착, 밀봉되지 않는 방식 - 제어장치가 용기의 존재유무를 감지하면 주입을 개시 하고 적절한 감지신호에 주입이 끝나게 됨
- 액면감지충전 방식은 용기와의 밀봉 없이 충전 하는 방식
８. 진공충전 (pure vacuum)
- 용기내에 고진공을 유지시키는 것이 특징
- 병내부는 진공이므로 이 압력차에 의하여 병으로의 제품주입이 이루어 짐
- 주입은 용기내의 진공튜브입구를 막을 때까지 계속됨
- 진공압에 의해서 병 속의 정해진 수위 이상의 제품이 진공튜브를 통해 진공실로 나가되 어 수위를 유지 함
- 협구병의 충전에 주로 사용됨 - 중력충전방법보다는 다소 빠름
- 깨어지거나 아구에 금이간 용기에서는 충전을 사전에 방지 가능
9. 피스톤 충전 (piston volumetric filling)
- 부피충전기의 일종으로서 피스톤이 올라가면서 제품을 공급탱크로부터 회전식 (rotary valve)를 통하여 일정 부피의 실린더로 흡입하게 됨
- 실린더가 꽉 차게 되면 기계적 캠의 작동으로 회전식 밸브가 회전하여 실린더는 입구가 닫히고 출구가 열려지고 실린더는 하강하게 됨
- 충전부피는 제한된 범위 내에서 피스톤의 왕복횟수를 조정함으로써 어느 정도 조절 가 능
- 충전제품의 점도범위가 상당히 넓음 - 가장 많이 쓰이는 충전기의 하나
- 대부분의 충전방식이 용기의 윗부분부터 충전 하지만 주입밸브를 가장 바닥에 위치케 하여 충전 가능
10. 하면상승방식 (bottom-up filling)
- 거품의 발생이 많은 제품의 경우 주입구를 충전액면 바로 아래 위치시키고 충전함. 마 요네즈에 주로 사용
- 중력충전, 압력충전 방법으로도 가능
11. 시간유량충전
- 용기 내로 충전되는 시간을 조절함으로써 충전식품의 부피가 제어 되도록 하는 방법.
- 외부의 제품 펌프로부터의 압력에 의해 상부고정 원판에 있는 홈으로 제품이 주입되기 시작 되고 그 밑에 있는 계량원판 (metering disc)이 회전 하게되면서 일정한 부피의 식 품이 계량된 다음 용기내로 주입 되게 됨
- 계량원판의 회전 속도에 의해 충전 부피가 정해짐 - 액체, 피넛 버터, 케첩 등의 반고상 식품의
충전에도 이용 가능
12. 다이아프램 부피충전기 (diaphragm volumetric filler)
- 0.1~1기압으로 유지되는 제품공급탱크로부터 다이아프램의 작동에 의해 액체식품의 충 전 부피가 두 개의 밸브에 의해 조절 됨
- 비교적 정확하고 위생적 임 - 충전 속도가 빠름
13. 시간압력충전 (time/ pressure filling)
- 조절된 압력하에서 오르피스(orifice)를 통하여 식품이 용기 내로 주입되면서 시간과 압 력의 관계에 의해서 충전되는 액체의 부피가 정확히 측정되면서 제어되는 충전 방식 - 충전되는 부피는 아주 정확하고 제어 가능
(1) 충전기의 형태 - 무게충전 - 부피충전
(2) 자유유동분체 (free-flowing powders)
- 쌀, 보리, 콩, 소금 등과 같이 바닥에 쏟아 부으면 원뿔 모양으로 되는 것 (3) 비자유유동분체 (nonfree-flowing powders)
- 호퍼나 저장조 등에서 뭉치기를 잘하는 재료 (4) 점착성 분체 (sticky powders)
- 금속이나 여려 표면에 잘 들어 붙는 재로 (5) 취약성 고체 (fragile solids)
- 포테이토칩, 팝콘과 같은 재료
14. 실중량 충전기 (net weighing filler)
- 주입장치 호파에서 계량호파로 고체를 옮기면서 무게를 연속적으로 저울을 이용하여 측 정
- 계량 호파에 담아지면 깔때기를 통하여 용기로 흘러 감 - 계량 호파의 주입
: 회전식 주입 장치, 벨트, 오거(auger) 등으로 이루어 지며 기계저울과 전자저울로 측정 - 실중량 충전기는 정확도가 우수하므로 고가의
자유유동분체의 포장에 쓰임
15. 전중량 충전기 (gross weighing filler)
- 포장자체의 무게와 포장에 담긴 무게를 합하여 측정하여 충전하며 갈색 설탕과 같은 점 착성 분체의 충전에 적합 함
- 포장용기의 무게에 변동이 심한 경우에는 사용하기 어려움
16. 부피충전기
- 부피를 기준으로 충전하는 충전기로 무게충전기에 비해서 구조가 간단 (1) 시간진동충전기 (timed vibrator filler)
- 가장 저렴하고 간단한 반면 정확도가 떨어지는 충전기 - 정해진 규칙적인 시간간격으로 주입장치가
진동하면서 제품을 공급 호파로부터 용기로 이동 됨
(2) 오거충전기 (auger filler)
- 오거 (auger) 를 회전시켜서 정해진 양의 고체식품을 호파로부터 용기로 이동 됨
- 오거의 역할: 교반날개 (agitator)와 함께 건조분체식품을 오거 탱크 내에서 일정한 밀도 가 되게 압축시키고 정해진 분체의 양을 이송시키는 것
- 비교적 정확하며 전중량충전기와 비슷한 정확도를 가지고 있음
(3) 진공충전기 (vacuum filler)
- 스크린을 통하여 공기를 흡입하여 용기 내에 진공을 만듬에 의하여 정해진 부피의 건조 분체 식품을 충전 함
- 식품 내에 공극을 줄이기 때문에 시간진동충전기나 오거충전기에 비해 아주 정확함.
- 용기의 내용적에 의해서 부피는 결정 되며 유리병같은 경우 두께에 변동이 많으면 충전 량이 다르게 됨
(4) 중력충전포켓 충전기 (gravity-filled pocket filler)
- 제품공급 호파로 부터 중력에 의해 분체를 주입공(cavity)으로 흘려 보내고 과잉의 분체 는 솔 (brush)로 제거 시킴
- 주입공에 담겨진 분체는 주입공이 회전되어 주입구 (discharge spout)위에 위치하면 용 기로 충전되게 됨
- 비교적 싸면서 정확도가 크게 요구되지 않는 저가 제품의 포장에 많이 쓰임
- 회전 바퀴에 살(spoke)모양처럼 생긴 실린더로 된 빈 공간이 있고 이 실린더가 제품 호 파 밑을 지나갈 때 진공이 가해지고 분체식품이 실린더로 공급 됨
- 다시 바퀴가 돌면서 용기 위를 통과할 때 공기의 도움으로 깔때기를 지나 용기 내로 주 입
- 파우치, 캔, 병, 박스, 백 등의 고체식품 포장에 주로 이용
