क्या आपकी भरने वाली मशीन तरल और पेस्ट उत्पादों दोनों के लिए उपयुक्त है?

श्यानता के अनुरूप भरने की मशीन के प्रकार का मिलान: पिस्टन, पंप और गुरुत्वाकर्षण प्रणाली की तुलना

विभिन्न भरने की मशीनों की श्यानता संभालने की क्षमता

सही भरने की प्रणाली का चयन वास्तव में इस बात पर निर्भर करता है कि उत्पाद कितना गाढ़ा है, जिसे हम सेंटीपॉइज़ इकाइयों (cP) में मापते हैं। 1,000 से 100,000 cP जैसे कॉस्मेटिक जेल और विभिन्न खाद्य पेस्ट जैसे मोटे उत्पादों के लिए पिस्टन फिलर सबसे अच्छा काम करते हैं। ये प्रणाली सकारात्मक विस्थापन के माध्यम से नोजल के माध्यम से सामग्री को धकेलती हैं, जो जमे हुए पदार्थों के साथ भी काम को पूरा करती हैं। 500 से 80,000 cP के बीच की मध्यम सामग्री आमतौर पर पंप आधारित प्रणालियों के साथ अच्छी तरह काम करती है। यहाँ सॉस और लोशन के बारे में सोचें, जहाँ ऑपरेटर आवश्यकता पड़ने पर प्रवाह दर को 60 गैलन प्रति घंटे तक समायोजित कर सकते हैं। और फिर गुरुत्वाकर्षण आधारित मशीनें होती हैं जो पूरी तरह से इस बात पर निर्भर करती हैं कि उत्पाद कितनी आसानी से बहता है। हालांकि, 5,000 cP से ऊपर के लिए ये उपयुक्त नहीं होती हैं, इसलिए इन्हें खाना पकाने के तेल या शहद जैसे पेय पदार्थों जैसी हल्की सामग्री के लिए ही उपयोग करें।

सिस्टम प्रकार	प्रभावी श्यानता सीमा	विशिष्ट अनुप्रयोग
पिस्टन फिलर	1,000–100,000 cP	टूथपेस्ट, एपॉक्सी राल
पंप फिलर	500–80,000 cP	सलाद ड्रेसिंग, हेयर सीरम
गुरुत्वाकर्षण फिलर	50–5,000 cP	पानी, सिरका, पतले तेल

पेस्ट और जेल जैसे उच्च-श्यानता अनुप्रयोगों में पिस्टन फ़िलर क्यों प्रभुत्व रखते हैं

पिस्टन प्रणाली 90,000 cP सामग्री के साथ भी ±0.5% भरने की शुद्धता प्राप्त करती है, जो उत्पाद की मात्रा को यांत्रिक रूप से विस्थापित करती है। इनके सीलबद्ध कक्ष विस्तृत माध्यम में वायु के फंसने को रोकते हैं, जो पंप प्रणालियों में एक सामान्य समस्या है। यह डिज़ाइन सिलिकॉन सीलेंट या फार्मास्यूटिकल क्रीम जैसे संवेदनशील सूत्रों की बनावट को बनाए रखते हुए अपरूपण तनाव को भी कम करता है।

जब जटिल या कण युक्त पेस्ट के लिए पंप फ़िलर पिस्टन प्रणाली से बेहतर प्रदर्शन करते हैं

जब नट बटर या कठोर पॉलिशिंग यौगिकों जैसे निलंबित ठोस पदार्थ युक्त उत्पादों के साथ काम कर रहे हों, तो डायाफ्राम और पेरिस्टाल्टिक पंप अन्य विकल्पों की तुलना में कणों को बहुत बेहतर ढंग से संभालते हैं। यहां मुख्य लाभ यह है कि ये पंपिंग प्रणाली भरने के ऑपरेशन के दौरान लगभग 99% सटीकता की दर के साथ चीजों को स्थिर बनाए रखती हैं, और इन्हें मसालेदार पदार्थों के संपर्क में आने पर पिस्टन पंपों के समान सील क्षति की समस्या नहीं होती है। उद्योग के परीक्षणों ने एक दिलचस्प बात भी सामने लाई है: गाढ़े सल्सा या एक्सफोलिएटिंग सामग्री युक्त कॉस्मेटिक स्क्रब जैसी चुनौतीपूर्ण सामग्री के साथ काम करते समय पंप फिलर पारंपरिक पिस्टन मॉडल की तुलना में लगभग 12 प्रतिशत तेजी से अपने चक्र को पूरा करते हैं।

गाढ़े या अप्रवाही उत्पादों के साथ गुरुत्वाकर्षण-संचालित तरल भरने वाली मशीनों की सीमाएं

गुरुत्वाकर्षण भराव प्रणालियों को लगभग 5,000 सेंटीपॉइज़ से अधिक मोटाई वाली सामग्री को संभालने में वास्तव में कठिनाई होती है। शहद या कुछ शैम्पू जैसे उत्पादों को इन प्रणालियों का उपयोग करके संसाधित करने में लगभग चार गुना अधिक समय लगता है, जितना समय दबाव आधारित विकल्पों द्वारा लिया जाता है। एक और बड़ी समस्या खुले टैंक डिज़ाइन से उत्पन्न होती है, जो विशेष रूप से पेस्ट जैसे पदार्थों के साथ काम करते समय संदूषण के जोखिम को आमंत्रित करते हैं। उद्योग में क्या हो रहा है, इसे देखते हुए, अधिकांश निर्माता आधा-ठोस पदार्थों के साथ काम करना शुरू करने के बाद अपने गुरुत्वाकर्षण भराव उपकरणों को बहुत जल्दी बदल देते हैं। यह बात संख्याओं द्वारा भी समर्थित है—कई कंपनियाँ संचालन के दौरान होने वाली गड़बड़ अधूरी भराव और लगातार छलकाव के कारण लगभग 18 महीनों के भीतर अपने पुराने सेटअप को बदल देती हैं।

क्या एक तरल भराव मशीन पेस्ट उत्पादों को प्रभावी ढंग से संभाल सकती है?

उच्च-श्यानता वाले सूत्रों के लिए मानक तरल भराव मशीनों के उपयोग की चुनौतियाँ

गुरुत्वाकर्षण फीड या साधारण पंपों पर निर्भर नियमित तरल भरने के उपकरण लगभग 10,000 सेंटीपॉइज़ से अधिक मोटाई वाली सामग्री को संभालने में वास्तव में परेशानी का अनुभव करते हैं। जो होता है, वह यह है कि इन पुराने प्रणालियों में फीडर क्षेत्र में लगभग 8 से 12 प्रतिशत उत्पाद छूट जाता है जिसे वे भरना चाहते हैं, क्योंकि सामग्री ठीक से प्रवाहित नहीं होती है। इसके अलावा, पेस्ट जैसे पदार्थों को प्रणाली में बहाने के लिए ऑपरेटरों को दबाव लगभग 30 से 50 प्रतिशत तक बढ़ाने की आवश्यकता होती है। पिछले साल पैकेजिंग वर्ल्ड में प्रकाशित कुछ परीक्षणों के अनुसार, नियमित तरल भरने वालों ने 85,000 cP पर टूथपेस्ट जैसी स्थिरता वाली सामग्री के साथ काम करते समय प्लस या माइनस 5% से अधिक भिन्नता दर दिखाई। इसके विपरीत, विशेष पेस्ट भरने वाली मशीनों ने लगभग +/- 1.2% पर बहुत अधिक सटीकता बनाए रखी। उत्पादन के वातावरण में जहां सटीकता महत्वपूर्ण होती है, इस तरह का अंतर बहुत महत्व रखता है।

वास्तविक दुनिया का प्रदर्शन: श्यानता के आधार पर भरने की सटीकता (10,000–100,000 cP)

फिलिंग तकनीक	श्यानता सीमा (cP)	औसत भरने की सटीकता (±%)	गति (बोतल/मिनट)
ग्रेविटी लिक्विड फिलर	1–5,000	0.8	120
रोटरी पंप फिलर	50–60,000	2.1	90
पिस्टन पेस्ट फिलर	1,000–500,000	0.5	65

डेटा स्रोत प्रोसेसिंग मैगज़ीन (2024) दर्शाता है कि पिस्टन-आधारित प्रणाली 100,000 cP पर भी <1% भिन्नता बनाए रखती है, जबकि 60,000 cP से ऊपर पंप फिलर को बार-बार पुनः कैलिब्रेट करने की आवश्यकता होती है।

केस अध्ययन: कम और उच्च श्यानता वाले उत्पाद रन दोनों के लिए एकल लाइन को अनुकूलित करना

एक कॉस्मेटिक्स कंपनी ने मॉड्यूलर पिस्टन और हीटेड नोजल के साथ अपने तरल भराव उपकरण के आधुनिकीकरण के बाद संचालन में भारी सुधार देखा। लगभग 240,000 डॉलर के निवेश ने जल्दी ही फल दिया क्योंकि इससे उन्हें एक ही दिन में 1,200 सेंटीपॉइज़ की स्थिरता वाले हैंड सैनिटाइज़र बनाने से लेकर 92,000 सेंटीपॉइज़ पर मोटे हेयर स्टाइलिंग वैक्स तक बनाने में सक्षमता मिल गई। इससे महंगे डाउनटाइम में प्रति माह लगभग 18,000 डॉलर की कमी आई। पिछले वर्ष की फ्लेक्सिबल पैकेजिंग रिपोर्ट में प्रकाशित निष्कर्षों के अनुसार, इस तरह के हाइब्रिड सिस्टम तब तक प्रसंस्करण के दौरान तापमान को उचित रखा जाए, तो मोटाई में इतनी भिन्नता वाले उत्पादों के साथ काम करते समय भी 2 प्रतिशत से कम सामग्री अपव्यय रखने में सक्षम होते हैं।

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मॉड्यूलर पंप और नोजल डिज़ाइन जो तरल से पेस्ट में निर्बाध संक्रमण को सक्षम करते हैं

मॉड्यूलर पंप कॉन्फ़िगरेशन के माध्यम से आधुनिक तरल भराव मशीनें श्यानता अनुकूलन क्षमता प्राप्त करती हैं। एक 2023 पैकेजिंग मशीनरी रिपोर्ट में पाया गया कि स्वैप योग्य पिस्टन-पंप हाइब्रिड प्रणाली का उपयोग करने वाली सुविधाओं ने निर्धारित डिज़ाइन उपकरणों की तुलना में उत्पाद परिवर्तन समय को 63% तक कम कर दिया। ये प्रणाली 50 cP जैसे पानी-पतले घोल से लेकर 85,000 cP जैसे टूथपेस्ट-मोटे सूत्रों तक के संक्रमण को सक्षम करती हैं:

• चुंबकीय त्वरित रिलीज नोजल जो क्रॉस-संदूषण के जोखिम को कम करते हैं
• दबाव-अनुकूलित रोटरी पंप जो अपरूपण-संवेदनशील निलंबन को संभालते हैं
• CIP (क्लीन-इन-प्लेस) संगत सतहें जो सफाई बंदी के समय को कम करती हैं

अग्रणी निर्माता अब ≤15 मिनट के श्यानता परिवर्तन चक्र के साथ मॉड्यूलर बोतल भराव प्रणाली प्रदान करते हैं, जो दैनिक 8+ उत्पाद प्रकारों का प्रबंधन करने वाले अनुबंध पैकेजर्स के लिए महत्वपूर्ण है।

अर्ध-स्वचालित बनाम स्वचालित प्रणाली: गति और लचीलेपन के बीच संतुलन

जबकि स्वचालित भराव लाइनें 300+ कंटेनर/मिनट की दर प्राप्त करती हैं, छोटे बैच पेस्ट उत्पादन के लिए अर्ध-स्वचालित मॉडल महत्वपूर्ण अनुकूलन क्षमता प्रदान करते हैं। फील्ड डेटा दिखाता है कि 120,000 cP तक की श्यानता के साथ अर्ध-स्वचालित पिस्टन फ़िलर ±0.5% सटीकता बनाए रखते हैं, जबकि उच्च-गति स्वचालित प्रणालियों में यह ±1.2% विचरण होता है। निम्नलिखित को संभालते समय यह समझौता महत्वपूर्ण साबित होता है:

• श्यानता की मैनुअल जाँच की आवश्यकता वाले तापमान-संवेदनशील सूत्र
• अनियमित स्थिरता वाले कारीगरी उत्पाद
• 500 इकाइयों से कम के परीक्षण बैच

बदलते पोर्टफोलियो के लिए उत्पादन को भविष्य-सुसंगत बनाना

142 निर्माताओं के एक 2024 सर्वेक्षण में पता चला कि अब 68% ऐसे भराव उपकरणों की आवश्यकता है जो ≥3 श्यानता श्रेणियों को समायोजित कर सकें, जो 2020 में 41% था। भविष्य के लिए दृष्टिकोण वाले संचालन लागू करते हैं:

• 200+ श्यानता प्रोफाइल को संग्रहीत करने वाला क्लाउड-आधारित रेसिपी प्रबंधन
• उत्पाद की मोटाई में बदलाव के अनुरूप एआई-संचालित पूर्वानुमान रखरखाव
• तीसरे पक्ष के मॉड्यूल एकीकरण को सक्षम करने वाले मानकीकृत कनेक्टर पोर्ट

पैकेजिंग डाइजेस्ट के जीवनचक्र लागत विश्लेषण के अनुसार, इस रणनीतिक दृष्टिकोण से 5 वर्षों में बार-बार मशीन प्रतिस्थापन की तुलना में पूंजीगत व्यय में 22% की कमी आती है।

तरल और पेस्ट अनुप्रयोगों के लिए ड्यूल-यूज फिलिंग मशीन के चयन में महत्वपूर्ण कारक

आपके सूत्रीकरण में श्यानता सीमा, स्थिरता और अपरूपण संवेदनशीलता का आकलन करना

जब दबाव के अधीन उत्पादों की प्रतिक्रिया कैसे होती है, यही वास्तव में अच्छी तरल भराव मशीनों को पेस्ट के लिए उपयुक्त मशीनों से अलग करता है। 10,000 सेंटीपॉइज़ से कम श्यानता वाली अधिकांश सामग्रियाँ आमतौर पर गुरुत्वाकर्षण फीड सिस्टम के साथ ठीक काम करती हैं। लेकिन एक बार 50,000 cP से अधिक की मोटी सामग्री में जाने पर, निर्माताओं को आमतौर पर 1% सटीकता की संकीर्ण सीमा के भीतर रहने के लिए पिस्टन संचालित तकनीक पर स्विच करने की आवश्यकता होती है। उद्योग अनुसंधान ने सिलिकॉन जेल जैसी कुछ अपरूपण-संवेदनशील सामग्री के बारे में कुछ दिलचस्प निष्कर्ष दिखाए हैं। मानक पंप प्रणालियों के माध्यम से चलाए जाने पर इनकी श्यानता गुण खोने की प्रवृत्ति होती है, जिसके कारण तेज गति वाले संचालन के दौरान लगभग 12% उत्पादन की हानि हो सकती है, जैसा कि पिछले वर्ष मटीरियल हैंडलिंग जर्नल में बताया गया था। उपकरण विनिर्देशों पर कोई अंतिम निर्णय लेने से पहले, विभिन्न सूत्रों के वास्तविक उत्पादन लाइन की स्थिति के तहत व्यवहार का व्यापक परीक्षण करना पूर्णतया आवश्यक है।

लागत, अनुकूलन और विश्वसनीयता के बीच संतुलन: तैयार-निर्मित बनाम अनुकूलित समाधान

पेस्ट को संभालने के लिए संशोधित किए गए मानक तरल भराव मशीनों की प्रारंभिक लागत आमतौर पर लगभग 30 प्रतिशत कम होती है, हालाँकि विभिन्न श्यानता के बीच स्विच करते समय इन्हें दो से तीन घंटे लगते हैं। दूसरी ओर, कई उद्देश्यों के लिए डिज़ाइन किए गए अनुकूलित सिस्टम में उपयोगी क्विक स्वैप पिस्टन मॉड्यूल और तापयुक्त हॉपर होते हैं, जो बंद रहने के समय को 15 मिनट से कम तक कम कर देते हैं। इन सुविधाओं के कारण पाँच से अधिक उत्पाद लाइनों से निपटने वाली कंपनियों के लिए अतिरिक्त 40 से 60 प्रतिशत के निवेश के लायक बनाते हैं। छोटे उत्पादन चक्रों के लिए, आधा स्वचालित सेटअप दक्षता और व्यावहारिकता के बीच सही संतुलन प्रदान करते हैं। हाल के परीक्षणों में दिखाया गया कि ये सिस्टम मोटी और पतली दोनों सामग्रियों के साथ परीक्षण के दौरान लगभग पूर्ण विश्वसनीयता बनाए रखते हैं, जो लगभग 98 प्रतिशत थी, बिना जटिल स्वचालित नियंत्रण की आवश्यकता के।

उद्योग अंतर्दृष्टि: दोहरे उपयोग वाले अनुप्रयोगों के लिए 78% निर्माता पिस्टन-आधारित प्रणालियों को वरीयता देते हैं

आजकल संकर उत्पादन लाइनों पर लगभग हर जगह पिस्टन फ़िलर मौजूद हैं क्योंकि वे यांत्रिक रूप से सरल हैं और लगभग 10 से 1 तक की श्यानता की एक विस्तृत श्रृंखला को संभाल सकते हैं। उद्योग में हो रहे काम पर एक हालिया नज़र ने एक दिलचस्प बात भी दिखाई है। जब गत वर्ष शोधकर्ताओं ने लगभग 140 कॉस्मेटिक्स और खाद्य पदार्थ बनाने वाली कंपनियों से बात की, तो अधिकांश ने कहा कि उनकी पिस्टन प्रणालियाँ उन आकर्षक प्रगतिशील गुहा पंपों की तुलना में अधिक समय तक चलती हैं। उन्होंने यह बात सभी प्रकार के उत्पादों में देखी, बहुत पतले सैनिटाइज़र से लेकर लगभग 85,000 cP तक की घनी नट बटर तक। पिस्टन प्रणालियों को अलग करने वाली बात यह है कि वे अलग-अलग सामग्रियों के साथ भी आधे प्रतिशत से कम भराव भिन्नता बनाए रखकर कितनी स्थिर रहती हैं। यह उन कंपनियों के लिए बहुत महत्वपूर्ण है जो प्रीमियम उत्पाद बेचती हैं, जहाँ बाज़ार में स्थिरता का वास्तव में महत्व होता है।