เครื่องจักรบรรจุภัณฑ์ ตอนที่ 1

เครื่องจักรบรรจุภัณฑ์

ผู้ประกอบการทางด้านแปรรูปอาหาร ย่อมจะต้องมีเครื่องจักรบรรจุภัณฑ์ใช้อยู่ไม่มากก็น้อย เนื่องจากเมื่อมีการแปรรูปอาหารเสร็จแล้ว ย่อมต้องใช้บรรจุภัณฑ์ทำหน้าที่ส่งสินค้าไปยังจุดขายและเครื่องบรรจุภัณฑ์ย่อมเข้ามามีบทบาทในการทำหน้าที่บรรจุและปิดผนึก ดังนั้นเมื่อกล่าวถึงเครื่องจักรบรรจุภัณฑ์ โดยทั่วไปมักจะนึกถึงเครื่องบรรจุสินค้าลงถุง เครื่องห่อฟิล์มหด เครื่องรัดกล่อง เครื่องซีลปิดปากถุง เครื่องซีลสูญญากาศ เป็นต้น

ในสภาพความเป็นจริง นอกจากเครื่องบรรจุสินค้าและเครื่องซีลสำหรับอาหารประเภทต่างๆ เครื่องจักรบรรจุภัณฑ์ยังรวมถึงเครื่องจักรที่ใช้ในการผลิตบรรจุภัณฑ์ เช่น เครื่องพิมพ์ เครื่องขึ้นรูปกล่อง เครื่องเป่าพลาสติก เครื่องเป่าขวดแก้ว เป็นต้น นอกจากนี้เครื่องจักรและอุปกรณ์ที่ใช้ในอุตสาหกรรมบรรจุภัณฑ์และอุตสาหกรรมแปรรูปอาหารเป็นอีกประเภทหนึ่งที่นับได้ว่าเป็นเครื่องจักรบรรจุภัณฑ์ เครื่องจักรบรรจุภัณฑ์ประเภทสุดท้าย คือ เครื่องจักรและอุปกรณ์ที่ใช้ในการทดสอบบรรจุภัณฑ์ เริ่มจากอุปกรณ์ง่ายๆ เช่น ตาชั่งเพื่อใช้ชั่งน้ำหนักมาตรฐาน หรืออุปกรณ์วัดความหนาของวัสดุ จนถึงเครื่องจักรที่ใช้ในการทดสอบขนาดใหญ่ เช่น เครื่องวัดแรงกดของกล่องกระดาษลูกฟูก ซึ่งเป็นเครื่องขนาดใหญ่สามารถวัดแรงกดของสินค้าที่เรียงวางบนกะบะทั้งหมดโดยมีขนาดความกว้างและความยาวของกะบะประมาณเมตรครึ่ง

 สรุปได้ว่าเครื่องจักรบรรจุภัณฑ์นั้นมีถึง 3 ประเภทด้วยกัน คือ เครื่องจักรผลิตบรรจุภัณฑ์ เครื่องบรรจุต่างๆ และเครื่องทดสอบ สาระในบทความนี้จะบรรยายถึงเครื่องจักรบรรจุภัณฑ์ที่ใช้ในการบรรจุหีบห่อเป็นส่วนใหญ่ โดยเฉพาะเครื่องจักรบรรจุภัณฑ์ที่ใช้ในอุตสาหกรรมแปรรูปอาหาร

1. การเลือกเครื่องจักรบรรจุภัณฑ์
    ปริมาณของบรรจุภัณฑ์ที่ผลิตหรือบรรจุได้ในช่วงระยะเวลาหนึ่งมักจะเป็นคำถามที่ตั้งขึ้นในการจัดหาเครื่องจักรบรรจุภัณฑ์ ปริมาณที่ต้องการผลิตหรือบรรจุได้นี้ ไม่ใช่ปริมาณความต้องการในปัจจุบันเท่านั้น แต่ต้องประเมินถึงความต้องการในอนาคตด้วยการเลือกเครื่องจักรที่จะลงทุนให้สามารถรองรับการผลิตในอนาคตได้นานแค่ไหน ย่อมขึ้นอยู่กับงบประมาณและเครื่องจักรที่มีอยู่ในตลาด เครื่องจักรบรรจุภัณฑ์จะมีศัพท์ที่ว่าความเข้ากันได้กับเครื่อง (Machinability) ความหมายคือ เครื่องจักรบรรจุภัณฑ์ต้องทำงานร่วมกับวัสดุบรรจุภัณฑ์ได้เป็นอย่างดี คำจำกัดความ “ความเข้ากันได้กับเครื่อง (Machinability) ” คือ ความสามารถของเครื่องจักรที่จะสามารถทำการป้อน ปิดถุง ตัด ขึ้นรูป บรรจุ หรือหน้าที่อื่นๆ โดยใช้วัสดุบรรจุภัณฑ์ที่เหมาะสม ถูกต้องด้วยความรวดเร็วที่ได้กำหนดและความผิดพลาดน้อยที่สุด คำจำกัดความดังกล่าวเปรียบเทียบกับความเข้าใจของคนทั่วไปจะพบว่าการใช้เครื่องจักรบรรจุภัณฑ์นอกเหนือจากความเร็วแล้ว จำต้องพิจารณาถึงความผิดพลาดที่จะก่อให้เกิดการหยุดเครื่อง (Downtime) ของเครื่องจักร นอกจากนี้ยังต้องพิจารณางานที่ทำได้ตามกำหนดของเครื่องจักร เช่น เครื่องบรรจุสามารถบรรจุได้ปริมาตรมากน้อยแค่ไหน และบรรจุใส่ขวดความสูงความกว้างตามที่กำหนดของเครื่อง สำหรับวัสดุบรรจุภัณฑ์ที่เหมาะสมนั้นจำต้องรู้ข้อกำหนดลักษณะของบรรจุภัณฑ์ที่สามารถใช้งานกับเครื่องจักรดังกล่าว
1.1 องค์ประกอบในการพิจารณาเครื่องจักร
    องค์ประกอบที่ใช้ในการพิจารณาเครื่องจักรมีอยู่มากมาย แต่องค์ประกอบหลักประกอบด้วยความเร็ว สถานที่ติดตั้ง ระบบการควบคุม ค่าใช้จ่าย และการบริการ นอกจากนี้การพิจารณาจัดหาเครื่องจักรเครื่องเดียว และการพิจารณาจัดหาเครื่องจักรสำหรับกระบวนการผลิตทั้งหมดก็มีองค์ประกอบที่แตกต่างกัน องค์ประกอบที่สำคัญที่พิจารณาก่อนมักจะเป็นความเร็วหรือประสิทธิผลของกระบวนการผลิตทั้งหมด
(1) ความเร็ว
    ตามที่ได้กล่าวมาแล้ว องค์ประกอบแรกของเครื่องจักรที่คนทั่วไปมักคิดถึง คือ ความเร็วโดยเปรียบเทียบกับเงินที่ต้องลงทุน ตัวเครื่องจักรมีความเร็วที่สามารถวิ่งได้ตามที่ออกแบบเรียกว่า Mechanical Speed แต่ในขณะที่เดินเครื่องจริงในการใช้งาน ความเร็วนี้จะแปรตามปัจจัยที่เข้ามาประกอบ อันได้แก่ วัสดุหรือบบรรจุภัณฑ์ ตัวสินค้า การควบคุมเครื่อง และปัจจัยอื่นๆ ดังนั้น จึงต้อพิจารณาปัจจัยเหล่านี้ด้วยในการเลือกซื้อเครื่องจักร ความเร็วต่างๆ อาจแบ่งเป็น ความเร็วที่วิ่งเครื่องเพียงอย่างเดียว ความเร็วที่วิ่งโดยมีบรรจุภัณฑ์ป้อนผ่าน ความเร็วที่วิ่งได้เมื่อมีการบรรจุสินค้าใส่ในบรรจุภัณฑ์ ความเร็วต่างๆที่กล่าวมานี้ เป็นความเร็วที่ต้องทดลองก่อนที่เราจะตัดสินใจซื้อเครื่องจักร ในสภาวะการทำงานจริงๆ ถ้าเครื่องใช้งานอยู่ประจำสามารถวิ่งได้ 80% ของความเร็วที่ทดสอบจริงพร้อมสินค้าและบรรจุภัณฑ์ก็นับได้ว่ามีประสิทธิภาพที่ดี
    ในกรณีที่พิจารณากำลังการผลิตของสายงานการบรรจุ ตัวอย่างเช่น เริ่มตั้งแต่การบรรจุสินค้าใส่ในบรรจุภัณฑ์ มีการปิดฉลาก จนกระทั่งถึงการวางเรียงบนกะบะ ถ้าในกระบวนการบรรจุนี้ต้องการประสิทธิผลในการทำงาน 100 หน่วย เครื่องบรรจุในขั้นตอนแรกสุด ควรจะมีความสามารถบรรจุได้ 120 หน่วย ในขณะที่เครื่องจักรขั้นตอนสุดท้ายคือ การเรียงวางบนกะบะควรมีความสามารถทำงานได้ 140 หน่วย ถ้ามีการเผื่อความเร็วไว้ดังนี้ เวลาการทำงานจริงจะสามารถเดินเครื่องทั้งหมดในกระบวนการบรรจุได้ 100 หน่วยตามต้องการ เพราะได้สำรองความเสียหายที่เกิดขึ้นในแต่ละขั้นตอน ในสายงานการบรรจุนี้ยังต้องมีเครื่องจักรหรือบริเวณที่รองรับเก็บสินค้าระหว่างการผลิต ถ้าเครื่องจักรเครื่องใดเครื่องหนึ่งในกระบวนการผลิตต้องหยุดและเครื่องที่เหลือในกระบวนการผลิตยังเดินเครื่องอยู่ บริเวณที่รองรับนี้ควรจะมีความสามารถรองรับได้ 1 เท่าครึ่งของเวลาที่คาดว่าจะหยุด เช่นความเร็วในการผลิตของทั้งกระบวนการผลิต คือ 100 หน่วยต่อนาที และคาดว่าเครื่องปิดฉลากจะหยุดใน 10 นาทีในการใส่ฉลากใหม่ บริเวณที่จะรองรับก่อนถึงเครื่องปิดฉลากควรจะรองรับได้ 100 x 10 x 1.5 = 1500 หน่วย สถานที่รองรับนี้ เมื่อมีการนำสินค้าเข้าไปเก็บจำต้องมีอุปกรณ์ที่จะส่งสินค้าออกไปสู่เครื่องต่อไปเมื่อเดินเครื่องใหม่

(2) สถานที่ติดตั้งเครื่องจักร
    การจัดเรียงวางเครื่องจักรมีผลต่อประสิทธิภาพในการผลิต/บรรจุ การจัดเรียงวางของเครื่องจักรเป็นแนวเส้นตรงมักจะเป็นการจัดเรียงวางที่นิยมมากที่สุด ส่วนการจัดเรียงวางเป็นรูปตัวยู (U) มักจะจัดเรียงวางเมื่อมีพื้นที่จำกัดและเหมาะสำหรับกระบวนการผลิตที่ไม่เร็วมากนัก เนื่องจากความสะดวกที่นำวัตถุดิบเข้าสู่กระบวนการผลิตและนำสินค้าสำเร็จรูปกลับเข้าสู่คลังสินค้าด้วยระยะทางที่ไม่ห่างไกลกันนักเนื่องจากเป็นรูปตัวยู ถ้าสถานที่ติดตั้งเครื่องมีไม่มากพอนัก ย่อมมีผลต่อประสิทธิภาพในการทำงาน ดังนั้น จำต้องพิจารณาพื้นที่ที่ต้องใช้ของเครื่องจักรให้รอบคอบ ก่อนจะตัดสินใจจัดหาเครื่องจักรใดๆ

(3) การควบคุม
    ระบบการทำงานของเครื่องจักรที่สามารถควบคุมและใช้งานได้ง่ายย่อมเป็นที่นิยม ระบบการควบคุมของเครื่องจักรอาจจะควบคุมได้หลายวิธี เช่น ควบคุมด้วยเชิงกล (Mechanical) ควบคุมด้วยไฟฟ้า ควบคุมด้วยลม ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ เป็นต้น หรือการผสมผสานกันหลายๆระบบเข้าด้วยกัน ระบบควบคุมด้วยไฟฟ้าและเชิงกลเป็นระบบที่ใช้กันมานานและดูแลง่ายด้วยความรู้พื้นฐานของช่างทั่วไป ระบบคอมพิวเตอร์เริ่มเข้ามามีบทบาทมากยิ่งขึ้นและจำต้องมีช่างเฉพาะสาขาช่วยในการซ่อมแซมดูแลรักษา ส่วนการซ่อมแซมของระบบคอมพิวเตอร์เป็นได้ลำบากนอกจากว่าจะเปลี่ยนทั้งแผง ส่วนระบบลมนั้นเป็นระบบใหม่ที่ใช้ง่ายและสะดวก แต่อาจจะไม่คงทนนักและต้องคอยปรับบ่อยๆ ระบบลมจะเหมาะสำหรับสภาวะแวดล้อมการทำงานที่กลัวการเกิดประกายไฟ

(4) การติดตั้ง การบำรุงรักษา และการบริการหลังการขาย
    บริการต่างๆ เหล่านี้เป็นหัวใจสำคัญในการเลือกเครื่องจักร เริ่มจากการติดตั้งและการสอนให้ใช้เครื่องจักร บทเริ่มต้นนี้เป็นการปูทางให้มีการใช้และบำรุงรักษาเครื่องจักรอย่างถูกต้อง การเริ่มต้นที่ดีอาจตีมูลค่าครึ่งหนึ่งของค่าเครื่องจักร เพราะเป็นพื้นฐานการคุมเครื่องให้ได้ประสิทธิผล และลดค่าใช้จ่ายของอะไหล่ เนื่องจากบำรุงรักษาได้อย่างถูกต้อง
เครื่องจักรที่ออกแบบมาดีสามารถทำการบำรุงรักษาได้ง่าย กล่าวคือ การบำรุงรักษาทำได้ทุกวันอย่างง่ายดายด้วยการกดปุ่มเพียงปุ่มเดียว โดยไม่จำเป็นต้องหยุดเครื่อง เป็นต้น การซ่อมแซมรักษาจึงต้องกระทำได้อย่างสะดวกและควรจะมีไฟแจ้งบอกบริเวณที่ติดขัดบนแผงควบคุมพร้อมทั้งเข้าถึงจุดต่างๆ ภายในเครื่องได้ง่าย และสามารถเปลี่ยนชิ้นส่วนได้เร็วและสามารถหาอะไหล่เปลี่ยนได้ง่าย

(5) ค่าใช้จ่าย
    ค่าใช้จ่ายที่แท้จริงของเครื่องจักรใดๆ ไม่ใช่เฉพาะเงินที่ใช้จ่ายในการซื้อเครื่องจักรเท่านั้น อันดับแรกที่ต้องพิจารณาคือ ค่าดอกเบี้ย การลงทุนซื้อเครื่องจักรเหมือนกับการลงทุนอื่นๆที่ต้องมีดอกเบี้ยเกิดขึ้น ด้วยเหตุนี้การลงทุนในเครื่องจักรจะต้องมีผลผลิตที่ขายได้กำไรมากพอจ่ายดอกเบี้ยตามเวลาที่กำหนดจะใช้เครื่องจักรนั้นๆ
การทำงานของเครื่องจักรย่อมมีค่าใช้จ่ายนี้สูงมากขึ้นเรื่อยๆ เมื่อเครื่องจักรเก่าลง ค่าใช้จ่ายย่อมมีปริมาณมากเพิ่มขึ้น เช่น ค่าแรง ค่าไฟฟ้า ค่าอะไหร่ที่สูญเสีย ค่าซ้อมแซม เป็นต้น และค่าใช้จ่ายที่สำคัญก่อนการตัดสินใจเลือกซื้อเครื่องจักรใดๆ คือ ค่าอะไหล่ด้วยเหตุนี้ค่าใช้จ่ายรวม คือ ค่าเครื่องจักรที่รวมดอกเบี้ยแล้วบวกกับค่าใช้จ่ายในการเดินเครื่อง สิ่งที่น่าสังเกตคือ ค่าใช้จ่ายรวมจะลดลงต่ำที่สุดเมื่อถึงปีที่ 5 แต่เครื่องจักรยังคงใช้งานได้ ณ จุดนี้ควรเริ่มพิจารณาหาเครื่องใหม่มาทดแทน เนื่องจากค่าใช้จ่ายรวมเริ่มเพิ่มมากขึ้น และเมื่อไรก็ตามที่ค่าใช้จ่ายมากกว่าค่าใช้จ่ายของเครื่องใหม่ เมื่อนั้นย่อมเป็นเวลาที่ต้องสั่งซื้อเครื่องใหม่
    ตารางที่ 1 แสดงการพิจารณาเลือกเครื่องจักรบรรจุกระป๋อง 3 รุ่นโดยใช้องค์ประกอบต่างๆ 14 องค์ประกอบ แต่ละองค์ประกอบมีน้ำหนักหรือความสำคัญไม่เท่ากัน คะแนนรวมของความสำคัญมีค่าเท่ากับ 100 คะแนน แต่ละองค์ประกอบให้คะแนน 3 ระดับ คือ 1 , 2 และ 3 คะแนน คะแนนที่ให้ในแต่ละองค์ประกอบคูณด้วยน้ำหนักหรือความสำคัญ จะเป็นคะแนนรวมของแต่ละองค์ประกอบ เมื่อรวมคะแนนทั้งหมดก็จะทราบว่า เครื่องจักร ค. เหมาะสมกับการใช้งานมากที่สุด ส่วนเครื่องจักร ข. ได้คะแนนรวมไม่ห่างจากเครื่องจักร ค. มากเท่าไรนัก แต่เครื่องจักร ก. นั้นได้คะแนนรวมต่ำจนแทบไม่ต้องพิจารณาเลย

ตารางที่ 1 แสดงการเลือกเครื่องจักรโดยใช้องค์ประกอบต่างๆ

2. ระบบการบรรจุ
   ระบบการบรรจุของเครื่องจักรอุปกรณ์และประเภทของบรรจุภัณฑ์เป็นพื้นฐานโดยทั่วไปก่อนเพื่อเสริมความเข้าใจ แล้วจึงกล่าวถึงเครื่องจักรอุปกรณ์แต่ละชนิดต่อไป ระบบการบรรจุแบ่งตามประเภทของผลิตภัณฑ์ ดังนั้น การเลือกระบบบรรจุจึงต้องคำนึงถึงองค์ประกอบสำคัญต่างๆ ของสินค้า และขอบเขตของงานที่ใช้บรรจุ
2.1 ประเภทของผลิตภัณฑ์อาหาร
สำหรับการแบ่งประเภทของผลิตภัณฑ์อาหารแปรรูปที่เด่นชัด คือ การแบ่งตามกายภาพ ได้แก่ ผลิตภัณฑ์อาหารแห้งและของเหลว
(1) ผลิตภัณฑ์ของแห้ง
    ผลิตภัณฑ์ของแห้งจะครอบคลุมไปถึงผลิตภัณฑ์ที่เป็นชิ้นเป็นก้อน เป็นเม็ด ซึ่งสามารถทำการนับได้ ผลิตภัณฑ์ของแห้งนี้รวมทั้งผลิตภัณฑ์ที่มีลักษณะเป็นเกล็ดที่สามารถไหลตกด้วยตัวเอง คุณสมบัติที่สำคัญอีกประการหนึ่ง คือ การมีความเหนียวแน่นคงที่ซึ่งทำให้สะดวกและแน่นอนในการบรรจุ การชั่งตวง
ส่วนผลิตภัณฑ์อาหารที่ไม่สามารถไหลตกได้ด้วยตัวเองอย่างอิสระและมีลักษณะจับเป็นกลุ่มหรือเป็นก้อนหรือเป็นผงละเอียด ทำให้ผลิตภัณฑ์เหล่านี้มีความหนาแน่นไม่คงที่ จึงไม่สามารถบรรจุโดยใช้แรงโน้มถ่วงได้ แต่ต้องอาศัยระบบเกลียวช่วยในการส่งผ่านสู่ท่อบรรจุ ส่วนผลิตภัณฑ์ที่เป็นแผ่นชิ้น เช่นมันฝรั่งทอด ซึ่งมีคุณลักษณะแตกหักง่าย การใช้ระบบบรรจุป้อนแบบสั่นสะเทือนและบรรจุแบบน้ำหนักสุทธิจะเป็นการบรรจุที่เหมาะสมกว่า
(2) ผลิตภัณฑ์ของเหลว
    ผลิตภัณฑ์ที่มีความเหนียวข้นต่ำซึ่งสามารถไหลตกด้วยตนเองจะบรรจุได้ง่าย ส่วนผลิตภัณฑ์ของเหลวที่มีความเหนียวข้นสูงจำเป็นต้องออกแบบเครื่องจักรบรรจุให้ช่วยอัดหรือดันทำให้บรรจุยากกว่า ในการบรรจุขึ้นกับองค์ประกอบอื่นๆ ของผลิตภัณฑ์อาหารที่เป็นอาหารเหลว เช่น อุณหภูมิในการบรรจุ แนวโน้มที่จะรวมตัวกับอากาศ ความตึงที่ผิวหน้า เป็นต้น
ผลิตภัณฑ์อาหารบางประเภทจะมีส่วนผสมของอาหารและมวลแขวนลอยต่างๆ กัน เช่น ซุปสำเร็จรูป จะมีผักหลายชนิด พร้อมทั้งเนื้ออบแห้งและน้ำซุปผสมอยู่ ซึ่งไม่สามารถจะทำการบรรจุครั้งเดียวด้วยระบบบรรจุเดียวกันที่ทำให้ส่วนผสมมีสัดส่วนเหมาะสมตามต้องการ เนื่องจากว่าอาหารแต่ละอย่างจะแยกกัน ตามความหนาแน่นและขนาด พร้อมทั้งความสามารถในการไหลตกอย่างอิสระ ดังนั้น ผลิตภัณฑ์เหล่านี้ จึงต้องทำการแยกกันบรรจุ สำหรับส่วนผสมของอาหารแต่ละประเภท เช่น การบรรจุถั่วกระป๋อง ต้องทำการบรรจุแยกเป็นสองส่วน คือ ส่วนหนึ่งทำการบรรจุพวกของแข็ง และอีกส่วนหนึ่งทำการบรรจุส่วนผสมที่เป็นน้ำ

2.2 ประเภทบรรจุภัณฑ์
เมื่อพิจารณาถึงคุณสมบัติทางกายภาพของบรรจุภัณฑ์ เราสามารถแบ่งบรรจุภัณฑ์ออกเป็น 3 ประเภทใหญ่ๆ คือ บรรจุภัณฑ์กึ่งแข็งตัว บรรจุภัณฑ์แข็งตัว และบรรจุภัณฑ์อ่อนนุ่ม
(1) บรรจุภัณฑ์กึ่งแข็งตัว (Semi-Rigid Packaging)
    บรรจุภัณฑ์ประเภทกึ่งแข็งตัว เช่น ขวดพลาสติกแบบขึ้นรูปด้วยการเป่า ถาดโฟม ถ้วยไอศกรีมขึ้นรูปด้วยความร้อนและสุญญากาศ บรรจุภัณฑ์ชนิดนี้มีข้อจำกัดการรับแรงอัดและแรงดันจึงบรรจุแบบสุญญากาศไม่ได้
(2) บรรจุภัณฑ์แข็งตัว (Rigid Packaging)
    บรรจุภัณฑ์ประเภทแข็งตัว ได้แก่ แก้ว กระป๋องโลหะ และพลาสติกแข็งตัว ส่วนมากเป็นพลาสติกฉีด บรรจุภัณฑ์ชนิดนี้มีความแข็งแรง คงรูปได้ดี ลำเลียงบนสายพานได้สะดวก สามารถใช้กับเครื่องบรรจุของเหลวระบบสุญญากาศและระบบใช้ความดันได้ และทำการบรรจุได้เร็วกว่า
(3) บรรจุภัณฑ์อ่อนนุ่ม (Flexible Packaging)
    บรรจุภัณฑ์ประเภทอ่อนนุ่ม เช่น ซองและถุง ไม่สามารถรักษามิติและรูปทรงได้ จึงต้องมีอุปกรณ์ช่วยในระหว่างการบรรจุ และมักใช้ระบบการบรรจุแบบกระบอกสูบอัดใส่ในถุงบรรจุภัณฑ์
ที่มา : http://www.foodnetworksolution.com/news_and_articles/article/0149