食品包装に必要な”横ピロー包装機”について深掘り解説

食品業界において、製品の品質保持、衛生管理、そして消費者へのアピールは包装に大きく左右されます。その中でも「横ピロー包装機」は、多種多様な食品の包装に欠かせない存在として、私たちの食卓を支えています。

この記事では、横ピロー包装機の基本的な仕組みから、そのメリット・デメリット、種類、選定のポイント、導入後の運用までを徹底的に深掘り解説していきます。最適な一台を見つけるための羅針盤として、ぜひ最後までお読みください。

第1章：横ピロー包装機とは？その基本を理解する

まず、食品包装機の基本でもある「横ピロー包装機」がどの様なものか、どんな仕組みで商品を包装しているのかを知る必要があります。この章では、横ピロー包装機の基礎知識を解説していきます。

1-1. 横ピロー包装機の定義と役割

横ピロー包装機は、フィルムを筒状に成形し、その中に製品を供給しながら横方向にシール（密着）していく包装機械の総称です。ピロー（Pillow）とは「枕」を意味し、包装された製品が枕のような形状になることからこの名がつけられました。

その主な役割は以下の通りです。

製品の保護: 外部からの衝撃、汚れ、湿気、空気などから製品を保護し、品質を維持します。
衛生管理: 製品への直接的な接触を避け、微生物汚染のリスクを低減します。
鮮度保持: ガス充填（MAP包装）などにより、食品の鮮度や風味を長期間保ちます。
商品価値の向上: 美しいデザインのフィルムを使用することで、製品の魅力を高め、消費者の購買意欲を刺激します。
効率的な生産: 高速かつ安定した包装により、大量生産を可能にし、コスト削減に貢献します。

1-2. 縦ピロー包装機との違い

包装機には横ピロー包装機と並んで「縦ピロー包装機」があります。両者の最も大きな違いは、フィルムの供給方向と製品の供給方法にあります。

横ピロー包装機:
- フィルムは横方向に供給され、製品も水平に搬送されながら包装されます。
- 比較的安定した形状の製品（パン、菓子、加工食品など）の包装に適しています。
- 製品が倒れにくいため、繊細な製品やデリケートな製品の包装にも向いています。
縦ピロー包装機:
- フィルムは上から下に供給され、製品はフィルムの筒の中に重力で落下しながら包装されます。
- 顆粒、粉末、液体、不定形な製品（ポテトチップス、冷凍野菜、ナッツなど）の包装に適しています。
- 製品の計量から包装までを一体化しやすいという特徴があります。

イメージで理解する横ピロー包装機と縦ピロー包装機

横ピロー包装機は、ベルトコンベアの上を流れてくる製品を、フィルムが包み込むようにして包装するイメージです。一方、縦ピロー包装機は、上から落ちてくる製品を、筒状のフィルムが下から受け止めて包装するイメージです。

1-3. 横ピロー包装機の基本的な構造と動作原理

横ピロー包装機は、主に以下のセクションで構成され、それぞれが連携して包装プロセスを進行させます。

フィルム供給部:
- ロール状に巻かれた包装フィルムをセットする部分です。
- フィルムのテンション（張力）を一定に保つためのテンションコントローラーが備わっています。
フォーマー部（成形部）:
- 平面状のフィルムを筒状に成形する部分です。製品のサイズに合わせて形状を調整します。
- 製品がフィルムの筒の中にスムーズに導入されるよう、ガイドレールなどが設置されています。
センターシール部（縦シール部）:
- 筒状に成形されたフィルムの下面（または上面）を熱溶着し、縦方向のシールを作成します。
- ヒーターとロールで構成され、一定の温度と圧力でシールを行います。
製品供給部:
- 包装する製品をフォーマー部へ正確に供給する部分です。
- コンベアやフィーダーなどが用いられ、製品の種類や形状に応じて最適な方法が選択されます。
エンドシール部（横シール・カット部）:
- 製品の前後を熱溶着し、横方向のシールを作成します。
- 同時に製品ごとにフィルムをカットし、個包装を完成させます。
- 回転式のジョー（Jaws）と呼ばれる部分が、シールとカットを同時に行います。
排出部:
- 包装が完了した製品を機械から排出する部分です。
- 必要に応じて、日付印字機や検品機、箱詰め機などと連結されます。

動作原理の概要

ロールフィルムが供給され、テンションを調整しながらフォーマー部へ送られます。
フォーマー部でフィルムが筒状に成形され、その中に製品が供給されます。
センターシール部でフィルムの縦方向が熱溶着されます。
製品がエンドシール部に到達すると、フィルムの横方向が熱溶着され、同時にカットされて個包装が完成します。
完成品は排出コンベアに乗って次工程へ送られます。

この一連の動作が高速かつ連続的に行われることで、効率的な包装が可能になります。

第2章：横ピロー包装機のメリットとデメリット

どの様な商品を包装するかによって、包装機にも向き不向きが当然ありますので、横ピロー包装機の導入に際してメリットがあればデメリットも存在するため、この両方を十分に理解しておく必要がある。

2-1. 横ピロー包装機の主なメリット

横ピロー包装機が食品業界で広く採用されるのには、数多くのメリットがあるためです。

汎用性の高さ:
- パン、菓子、麺類、加工食品、冷凍食品、日配品、医薬品、工業製品など、非常に幅広い製品に対応可能です。
- 個包装だけでなく、複数個の集合包装（マルチパック）にも対応できます。
高速・高効率な生産:
- 連続的な動作により、1分間に数百個もの製品を包装できるモデルも存在し、大量生産に適しています。
- 自動供給システムと組み合わせることで、省人化にも貢献します。
包装コストの削減:
- ロールフィルムを使用するため、既成の袋を使用するよりもフィルム単価を抑えることができます。
- 必要な長さだけフィルムを使用するため、無駄が少ないです。
高い包装品質とデザイン性:
- 製品の形状に合わせてぴったりとフィットする美しい包装が可能です。
- 多色刷りや特殊加工が施されたデザイン性の高いフィルムを使用することで、製品のブランドイメージを高められます。
- 透明フィルムを使用すれば、中身を見せることで安心感を提供できます。
製品の保護性能:
- 気密性の高いシールが可能で、外部からの湿気、空気、雑菌の侵入を防ぎ、製品の鮮度や品質を長期間保ちます。
- オプションでガス充填装置（MAP包装）を導入することで、さらに鮮度保持効果を高めることができます。
省スペース性:
- 多くのモデルは比較的コンパクトな設計で、生産ラインへの組み込みが容易です。
自動化・省人化への貢献:
- 自動供給装置、日付印字機、検査装置などと組み合わせることで、包装工程全体を自動化し、人手による作業を大幅に削減できます。

2-2. 横ピロー包装機のデメリットと対策

優れた汎用性と効率性を持つ横ピロー包装機ですが、いくつかのデメリットも存在します。これらを理解し、適切な対策を講じることが重要です。

初期投資の高さ:
- 高性能な横ピロー包装機は、導入に数百万～数千万の初期投資が必要となる場合があります。
- 対策: リースやレンタル、中古機の検討、補助金制度の活用などを視野に入れる。費用対効果を慎重に計算し、長期的な視点で投資回収計画を立てる。
製品形状への制約:
- 非常に不定形な製品や、極端に柔らかい製品、液体の製品の包装には不向きな場合があります。
- 対策: 製品の特性に合わせて、供給方法やフォーマーの形状を工夫する。必要であれば、製品をトレーに乗せる、固めるなどの前処理を検討する。不定形な製品には縦ピロー包装機など、別の包装機を検討する。
シールの品質管理の重要性:
- シールの温度、圧力、時間が適切でないと、シールの不完全や破れが発生し、製品の品質低下やクレームにつながる可能性があります。
- 対策: 高精度な温度制御機能を備えた機械を選ぶ。定期的なメンテナンスとキャリブレーション（校正）を実施する。不良品検出システムを導入し、不良品の流出を防ぐ。現在の包装機は自動で最適温度に制御されるため、ほぼ問題になる事はない。
トラブル発生時の対応:
- フィルム詰まり、製品の供給不良、センサーの誤作動など、機械トラブルが発生すると生産ラインが停止し、大きな損失につながる可能性があります。
- 対策: 信頼性の高いメーカーの機械を選ぶ。保守契約を結び、専門家による定期点検を受ける。トラブルシューティングマニュアルを整備し、オペレーターが迅速に対応できるよう教育する。予備部品を常備する。

これらのデメリットを理解し、導入前に十分な検討と計画を行うことで、横ピロー包装機を最大限に活用し、生産効率と品質向上に貢献させることができます。

第3章：横ピロー包装機の主な種類と特徴

横ピロー包装機は、その機能や構造によっていくつかの種類に分類されます。製品の特性、生産量、予算などに応じて最適なタイプを選択することが重要です。

3-1. 正ピロー型と逆ピロー型

これは、フィルムが製品を包み込む方向の違いによる分類です。

正ピロー型（ボトムシール型、下シール型）:
- フィルムが製品の上から被さるように供給され、製品の下部でセンターシールが形成されます。
- パン、菓子、弁当、惣菜など、製品上面を保護したい場合に適しています。
- 製品がフィルムの上を滑るように搬送されるため、製品への摩擦が少ないのが特徴です。
逆ピロー型（トップシール型、上シール型）:
- フィルムが製品の下から持ち上がるように供給され、製品の上面でセンターシールが形成されます。
- 底面を平らにしたい、または底面に印字を行いたい製品に適しています。
- カップ麺、ゼリー、レトルト食品など、底面を安定させたい製品に多く用いられます。
- フィルムが製品を支えるため、安定感があり、特に重い製品や崩れやすい製品の包装に適しています。

選択のポイント: 製品の形状、重心、包装後の陳列方法、印字位置などを考慮して選択します。

3-2. サーボモーター駆動型とカム駆動型

これは、機械の動作を制御する方式の違いによる分類です。

サーボモーター駆動型:
- 各動作軸（フィルム送り、エンドシールなど）が独立したサーボモーターで制御されます。
- 特徴:
  - 高精度・高追従性: 非常に正確な位置決めと速度制御が可能で、高品質なシールを実現します。
  - 多品種少量生産向き: 製品やフィルムの変更に際して、設定値の変更が容易で、段取り時間を短縮できます。
  - 柔軟な対応: 包装ピッチ（製品間の距離）やシール時間などを自由に調整でき、さまざまな製品に対応しやすいです。
  - 省エネ: 必要な時だけモーターを駆動させるため、省エネルギー性に優れます。
  - メンテナンス性: メカニカルな部品が少なく、メンテナンスが比較的容易です。
- デメリット: 初期コストはカム駆動型より高めになる傾向があります。
カム駆動型:
- カム（回転する部品）の動きによって各動作が機械的に連動します。
- 特徴:
  - 堅牢性・耐久性: シンプルな構造で故障が少なく、長期間安定して稼働します。
  - 高速性: 一定の動作パターンであれば、非常に高速な包装が可能です。
  - 初期コスト: サーボモーター駆動型に比べて初期コストが抑えられる傾向があります。
- デメリット:
  - 柔軟性に欠ける: 製品やフィルムの変更に際して、部品交換や調整に手間がかかる場合があります。
  - 騒音・振動: 機械的な動作が多いため、サーボモーター駆動型に比べて騒音や振動が大きいことがあります。

選択のポイント: 多品種少量生産で頻繁な切り替えが必要な場合はサーボモーター駆動型、単一製品の大量生産で安定稼働を重視する場合はカム駆動型が適しています。近年では、サーボモーター駆動型が主流になりつつあります。

3-3. 特殊機能を持つ横ピロー包装機

特定のニーズに対応するために、さまざまな特殊機能が搭載された横ピロー包装機も存在します。

ガス充填装置（MAP包装対応）:
- 包装内に窒素ガスや炭酸ガスなどの不活性ガスを充填し、酸素濃度を低下させることで、食品の酸化や微生物の増殖を抑制し、鮮度保持期間を大幅に延長します。
- 生鮮食品、加工肉、パン、菓子などに広く利用されます。
自動供給装置・整列装置:
- 製品を自動でコンベアに供給し、一定の間隔で整列させる装置です。
- 生産性の向上と省人化に大きく貢献します。
- ロボットアームを用いた高度な自動供給システムもあります。
印字装置・ラベラー:
- 製造年月日、賞味期限、ロット番号などをフィルムに直接印字する装置や、ラベルを貼付する装置です。
- インクジェットプリンターや熱転写プリンターが主流です。
シーリング方式の多様化:
- ヒートシール: 熱と圧力でフィルムを溶着する最も一般的な方式。
- 超音波シール: 超音波の振動エネルギーでフィルムを溶着。熱に弱い製品や特殊なフィルムに適しています。
- コールドシール: 接着剤付きフィルムを使用し、熱を加えず圧力でシール。チョコレートなど熱に弱い製品に用いられます。
多連包装・集合包装対応:
- 複数の製品を並列で同時に包装するタイプや、個包装された製品を複数個まとめて包装するタイプ（集合包装）です。
- カップ麺の複数個パックや、菓子のファミリーパックなどに利用されます。
イージーオープン機能:
- 消費者が容易に開封できるよう、ノッチ（切り欠き）やミシン目、再封可能なジッパーなどを付与する機能です。

これらの特殊機能は、製品の特性、市場の要求、生産体制に合わせてカスタマイズされます。

第4章：横ピロー包装機の選定ポイント

最適な横ピロー包装機を選ぶことは、生産効率、製品品質、そしてコストに直結します。以下のポイントを慎重に検討しましょう。

4-1. 包装対象製品の特性

最も重要なのは、包装する製品の特性を正確に把握することです。

サイズ・形状: 縦、横、高さ、そして製品が安定しているか、崩れやすいかなどを考慮します。不定形な製品には、製品を支えるための特別なフォーマーや供給システムが必要になる場合があります。
重量: 重い製品は、搬送システムやエンドシール部の強度に影響します。
材質・硬度: 硬い製品、柔らかい製品、粘性のある製品など、それぞれの特性に合わせた供給方法やフィルム選択が必要です。
熱への耐性: 熱に弱い製品（チョコレート、生菓子など）は、コールドシールや超音波シール、または低熱でのヒートシールが可能な機械を検討します。
鮮度保持の必要性: 賞味期限を延ばしたい場合は、ガス充填（MAP包装）対応の機械が必要です。

4-2. 生産計画と能力

現状の生産量だけでなく、将来的な増産計画も考慮に入れることが重要です。

生産量・スピード: 1分間あたりに何個の製品を包装したいか、ピーク時の生産能力はどの程度必要か。これによって機械の処理速度（サイクルタイム）が決まります。
品種数と切り替え頻度: 多品種を少量生産する場合、段取り時間の短い（フィルム交換や設定変更が容易な）サーボモーター駆動型が有利です。
自動化の範囲: 製品の供給から排出まで、どの程度自動化したいか。自動供給装置、印字装置、検査装置など、必要なオプション機能を洗い出します。
設置スペース: 機械のサイズ、メンテナンスに必要なスペース、資材の保管スペースなどを考慮します。

4-3. 包装フィルムの選定

包装フィルムは、製品の保護、デザイン、コストに大きく影響します。

材質:
- OPP（延伸ポリプロピレン）: 透明性、光沢に優れ、湿気に強い。菓子類などに広く使用されます。
- CPP（無延伸ポリプロピレン）: OPPよりも柔軟で、シール性が良好。パン、惣菜などに使用されます。
- PET（ポリエチレンテレフタレート）: 強度、耐熱性、ガスバリア性に優れる。レトルト食品などに使用されます。
- ONY（二軸延伸ナイロン）: 耐ピンホール性、ガスバリア性に優れる。冷凍食品などに使用されます。
- アルミ蒸着・アルミ箔: 遮光性、ガスバリア性に優れ、高級感を演出。コーヒー、健康食品などに使用されます。
厚み: 製品の保護性能とコストに影響します。
印刷デザイン: 多色刷り、マット加工、部分光沢など、ブランドイメージに合わせたデザインを選びます。
開封性: イージーオープン機能が必要か。
コスト: フィルム単価は包装コストに直結するため、ランニングコストも考慮します。

重要な注意点: 機械とフィルムには相性があります。特定のフィルムを使用したい場合は、そのフィルムに対応したシール方式（ヒートシール、コールドシール、超音波シールなど）の機械を選ぶ必要があります。

4-4. メーカーとアフターサービス

機械の品質だけでなく、メーカーの信頼性やサポート体制も非常に重要です。

メーカーの実績: 業界での評判、納入実績、技術力などを確認します。
デモンストレーション・テスト: 実際に自社の製品をテスト包装させてもらい、仕上がり、スピード、操作性などを確認することが重要です。
アフターサービス: 故障時の修理対応、スペアパーツの供給体制、技術サポートの有無などを確認します。海外メーカーの場合は、国内代理店のサポート体制も確認しましょう。
トレーニング: オペレーターへの操作指導、メンテナンス指導が十分に受けられるか確認します。
カスタマイズ対応: 自社の特殊なニーズに対応できるか。

4-5. 予算と費用対効果

初期費用だけでなく、ランニングコストも含めた総合的な費用対効果を検討します。

機械本体価格: 基本機能の価格と、必要なオプション機能を含めた総額を確認します。
設置費用: 搬入、設置、試運転にかかる費用。
消耗品費用: フィルム、ヒーター、カッターなど、定期的に交換が必要な部品の費用。
電気代: 機械の消費電力。
人件費削減効果: 自動化による人件費削減効果を算出します。
生産性向上効果: 高速化による生産量増加、機会損失の削減効果を算出します。
品質向上効果: 包装品質向上による不良品率の低下、クレーム削減効果を算出します。

これらの要素を総合的に評価し、長期的な視点で最もコストパフォーマンスの高い一台を選定することが成功の鍵となります。

第5章：横ピロー包装機導入後の運用とメンテナンス

横ピロー包装機は導入して終わりではありません。安定した高品質な包装を維持し、機械の寿命を延ばすためには、適切な運用と定期的なメンテナンスが不可欠です。

5-1. オペレーターの教育と安全管理

操作トレーニング:
- 機械の基本的な操作方法、フィルム交換、製品切り替え時の設定変更方法を習得させます。
- トラブル発生時の初期対応（フィルム詰まりの解消など）も教育します。
- メーカーによるトレーニングプログラムや、詳細なマニュアルの整備が重要です。
安全教育:
- 回転部や加熱部への接触防止、非常停止ボタンの位置と使用方法、保護具の着用など、安全に関する徹底した教育を行います。
- 安全カバーの取り扱いに関するルールを厳守させます。
衛生管理:
- 食品を取り扱う機械であるため、日常的な清掃方法、消毒方法を徹底させ、衛生状態を常に良好に保ちます。
- 異物混入防止のためのルール作りも重要です。

5-2. 日常点検と清掃

毎日の稼働前、稼働中、稼働後に以下の点検と清掃を行うことで、トラブルを未然に防ぎ、機械の性能を維持できます。

稼働前点検:
- フィルムのセット状態、供給部の異常の有無。
- ヒーターの通電状況、温度設定の確認。
- カッター刃の摩耗や欠けの確認。
- コンベアや駆動部のスムーズな動きの確認。
- 安全カバーの閉鎖状態の確認。
稼働中点検:
- 包装状態（シールの状態、製品の位置ずれ、しわなど）の目視確認。
- 異音や異臭の有無。
- 表示パネルの異常表示の確認。
稼働後清掃:
- フィルムの切れ端や製品のカス、粉塵などを除去。
- 駆動部や可動部の拭き掃除。
- 必要に応じて消毒。

5-3. 定期メンテナンスと部品交換

日常点検では発見しにくい異常や、摩耗しやすい部品の交換は、定期的なメンテナンス計画に基づいて実施します。

潤滑: 駆動部やベアリングのグリスアップや給油を定期的に行い、摩耗を防ぎます。
部品交換:
- カッター刃: 切れ味が悪くなるとシール不良やフィルムの破れの原因となるため、定期的に交換します。
- ヒーター: 劣化するとシール温度が不安定になり、シール品質に影響するため、定期的に点検・交換します。
- ベルト、チェーン: 伸びや摩耗がないか確認し、必要に応じて調整・交換します。
- センサー: 汚れや位置ずれがないか確認し、清掃や調整を行います。
- パッキン、Oリング: 空気漏れやガス漏れを防ぐため、劣化していれば交換します。
キャリブレーション（校正）:
- 温度センサー、圧力センサー、速度センサーなどの精度を定期的に確認し、必要に応じて校正します。
専門業者による点検:
- 年に数回、メーカーや専門業者による定期点検を受けることで、専門的な視点での診断や、早期のトラブルシューティングが可能になります。保守契約を結ぶことを強く推奨します。

5-4. トラブルシューティング

機械トラブルは生産ラインの停止を意味し、大きな損失につながります。迅速かつ的確な対応が求められます。

マニュアルの活用:
- 機械に付属しているトラブルシューティングマニュアルを常に手の届く場所に置き、オペレーターがすぐに参照できるようにします。
- エラーコードが表示された場合の対応方法を明確にしておきます。
初期対応:
- 簡単なトラブル（フィルム詰まり、製品の供給不良など）は、オペレーターが自身で解決できるよう教育します。
- 解決できない場合は、すぐに責任者やメンテナンス担当者に連絡する体制を整えます。
記録と分析:
- トラブル発生日時、内容、対応、原因などを詳細に記録します。
- これらのデータを分析することで、トラブルの傾向を把握し、再発防止策を講じることができます。
スペアパーツの管理:
- 故障しやすい部品や交換頻度の高い部品は、常に在庫を確保しておき、迅速に交換できるようにします。

適切な運用とメンテナンスは、横ピロー包装機の性能を最大限に引き出し、長期にわたる安定稼働と高品質な包装を保証するための基盤となります。

第6章：横ピロー包装機の未来と最新技術トレンド

食品包装のニーズは常に変化しており、横ピロー包装機もまた、その進化を止めることはありません。そのため、将来的な事も十分に考慮して選定する必要がある。

6-1. 環境対応型包装への進化

持続可能性への意識の高まりとともに、包装業界では環境負荷の低減が喫緊の課題となっています。

モノマテリアルフィルムへの対応:
- 単一素材（モノマテリアル）のフィルムは、リサイクルが容易であるため注目されています。従来の横ピロー包装機は多層フィルムを前提としていたため、モノマテリアルフィルムでも安定したシール性能を発揮できる機械の開発が進んでいます。
バイオマスプラスチック・生分解性プラスチックフィルムへの対応:
- 植物由来のバイオマスプラスチックや、土壌中で分解される生分解性プラスチックフィルムへの対応も進められています。
フィルム使用量の削減:
- 必要最小限のフィルムで包装する技術や、より薄いフィルムでも強度を保つ技術の開発が進んでいます。
CO2排出量の削減:
- 省エネルギー型のモーターやヒーターの採用、待機電力の削減などにより、機械稼働時のCO2排出量削減が図られています。

6-2. スマートファクトリー化とIoT・AIの活用

生産性向上と品質安定化のために、横ピロー包装機もスマートファクトリーの一部として進化しています。

IoT（モノのインターネット）によるデータ収集:
- 稼働状況、生産量、エラー履歴、各部の温度・圧力データなどをリアルタイムで収集し、クラウド上で一元管理します。
- これにより、生産状況の可視化、稼働効率の分析、予兆保全が可能になります。
AIによる最適化:
- 収集されたビッグデータをAIが解析し、最適なシール条件の自動調整、フィルム送りの最適化、トラブル発生予測などを行います。
- AIによる画像認識で、不良品検出の精度向上や、製品の位置ずれ補正なども可能になります。
遠隔監視・遠隔操作:
- インターネットを通じて、機械の稼働状況を遠隔地から監視したり、簡単な設定変更を行ったりすることが可能になります。
- トラブル発生時には、メーカーが遠隔で診断し、解決をサポートすることもできます。

6-3. ロボットとの連携による完全自動化

人手不足が深刻化する中、包装工程のさらなる自動化が進んでいます。

ロボットアームによる製品供給・整列:
- 不定形な製品やデリケートな製品も、ロボットアームが高速かつ正確にピックアップし、横ピロー包装機へ供給・整列させることができます。
- これにより、人手による製品供給の負担が軽減され、衛生管理も向上します。
箱詰め・パレタイズの自動化:
- 包装が完了した製品を、ロボットが自動で箱に詰めたり、パレットに積み付けたりする工程も自動化が進んでいます。
- 包装から最終的な出荷準備までの一連の工程を、ロボットと連携して無人化することが可能になりつつあります。
柔軟な生産ラインの構築:
- モジュール化された横ピロー包装機とロボットを組み合わせることで、製品の変更や生産量の変動に応じて、生産ラインを柔軟に再構築できるシステムが開発されています。