第十一章食品包装机械与设备

第十一章食品包装机械与设备第一节概述一、食品包装机械定义食品包装是选用保护性、装饰性的包装材料或容器，借助适当的技术手段实施包装作业，以达到在流通直至消费的整个过程中使之容易储存搬运、防止产品破损变质、不污染环境、便于识别应用和回收废料，有吸引力、广开销路，不断促进扩大再生产。食品包装机械是指完成全部或部分包装过程的机器，以及与主要包装工序紧相关联（如容器清洗与灭菌等）的机械，既有单机、多功能机，也有包装生产线。成型机竖起成型机充填机裹包机食品包装机械清洗、干燥、防微生物、防污染用机械功能包装机装璜、标记和紧固包装容器或包装件用机械辅助机械和设备第一节概述二、食品包装机械分类1、按包装工艺分第一节概述二、食品包装机械分类2、按食品包装功能分内包机械：完成分装和封罐（袋）操作；外包机械：完成贴标、装箱、封箱和捆扎等操作。第一节概述分类型号产品名称充填机械CL量杯式充填机CS柱塞式充填机CD料位式充填机灌装机械GF负压灌装机GC常压灌装机GD等压灌装机封口机械FR热压式封口机FX旋合式封口机FB卷边式封口机FZ折叠式封口机裹包机械BS收缩包装机BT贴体包装机BL拉伸裹包机BN扭结式裹包机多功能包装机械DZ真空包装机DC充填DG灌装DQ充气包装机贴标机械TN粘合贴标机TS收缩贴标机捆扎机械KJ捆结机KS压缩打包机集装机械JZ集装机JD堆码机辅助包装机械UY打印机UZL整理机UX重量选别机UJ异物检验机US输送机第一节概述三、食品包装机械特点1、具有一定的使用范围是指包装机所能完成一定的包装形式、适用包装物料的种类和规格、包装材料的品种和规格等。通常,当包装机的应用范围小时,它的结构较简单,生产率较高,而且易实现生产的自动化。若扩大包装机的应用范围,虽然可以实现一机多用,但往往造成机械结构的复杂、提高成本。因此要根据使用工厂的实际需要、物料性质、包装材料性质以及包装产品的批量来确定包装机的使用范围。第一节概述三、食品包装机械特点2、满足生产率高理论生产率是指一台机器在单位时间内所包装物料的数量或件数。在实际生产中,有时要做生产的准备、要停机装添物料和包装材料、调试和维修机器、检验产品质量等,所以在实际生产中,一般用实际生产率来表示包装机的生产率,是指一台包装机在一段时间内(一日、一班)包装物料的数量。要求满足使用要求的前提下,要尽量提高生产率。第一节概述三、食品包装机械特点3、具有一定的精度生产中,要求包装机的生产率高、可靠性高、包装成品质量好、噪音小等,因此包装机本身应具备一定的精度。精度分为静力精度、运动精度和动力精度。静力精度是指包装机空运转时部件的运动精度和相互间的位置精度。运动精度是指包装机的工作部件运动均匀性和协调性。动力精度是指包装机在工作过程中（包括温升振动等）的运动精度和相互位置精度。包装机的精度愈高,对机械的制造精度、零件材料的要求愈高,使机械制造成本高。第一节概述三、食品包装机械特点4、提高包装机的工作质量包装机的工作质量是以物料被包装后的成品质量来衡量的，一般用被包装成品的正品率表示。正品率是表示在一段时间内,被包装物料的总数与其中包装质量合格的数量之比。废品是指包装物料或材料损伤、物料外露、空包及计量不准确等。包装机的工作质量高,能直接提高包装机的生产效率、降低产品成本,所以设计机器时应给予极大的重视。四、计量充填与封口机械计量是物料包装的一个必要工序，是一种机、电、气相结合，自动化程度较高的机构和设备，精确程度直接影响包装产品的质量。充填是将计量物料装入包装容器的操作过程，液体物料也称灌装。在自动包装机中，计量机构可以是包装机的一个组成部分，与充填机构合二为一，也可以是单独的计量机械。封口机械只完成封口操作或排气（可再充气）后封口。第一节概述第二节液体灌装机一、分类与基本组成1、分类（1）按容器运动路线分类根据灌装时的容器运动路线不同，可分为：旋转式灌装机、直线移动式灌装机。（2）按灌装方法分类可分为：常压灌装法、等压灌装法、负压灌装法、虹吸式灌装法、机械压力式罐装法。（3）按定量装置分类可分为：旋塞式、阀门式、滑阀式、气阀式。第二节液体灌装机一、分类与基本组成2、基本组成液体装料机是定量地将液体食品装入容器（瓶、罐）的设备，通常称为灌装机，完成灌装工艺（送进包装容器、按工艺要求灌装产品、将包装物送出）。由于存在物料性质、灌装工艺、生产规模等方面的差异，因此，食品液体灌装机的类型相当繁多。灌装机基本上由以下几部分组成：定量机构、装料机构、控制系统，瓶罐升降机构（若瓶罐固定不动，则装料机构无升降机构），瓶罐输送机构及传动系统等。不同类型的液体装料机的差异主要存在于定量、装料及容器的输送方式等方面。第二节液体灌装机二、包装容器输送机构容器输送机构主要用于将外围瓶罐输入灌装机和将瓶罐从机中输出。常用的连续平移输送装置有皮带式和链板式两种输送器，以链板式的应用最为广泛。一般瓶罐通过链板式输送带将瓶子传递给灌装机，又将灌装后的产品传递给输送带，送往下道包装工序。链带与灌装机之间一般通过螺旋蜗杆、拨轮机构进行衔接。第二节液体灌装机1、圆盘输送机构是一种常用的集中式瓶罐供送装置。瓶罐存放在回转的圆盘上，借惯性及离心力作用，移向圆盘边缘，在边缘有挡板挡住瓶罐以免掉落，在圆盘一侧，装置有弧形导板，它与档板组成导槽，经螺旋分隔器整理，进行等距离排列，再由爪式拨轮拨进装料机构进行装料。第二节液体灌装机2、链板、拨轮输送机构瓶罐由链板式输送机送入，由四爪拨轮分隔整理排列，完成输送瓶罐工作。第二节液体灌装机三、包装容器升降机构灌装机容器升降一是为了使阀管进出容器内，二是利用容器升降控制阀管开闭。因此，灌装机分为直线型和回转型。升降机构分为：机械式升降机构、气动式升降机构、气动-机械混合式升降机构。第二节液体灌装机三、包装容器升降机构1、机械式升降机构也称为滑道式升降机构，是采用（固定）圆柱形凸轮机构与偏置直动从动杆机构相结合方式，对瓶罐高度进行控制的机构。第二节液体灌装机三、包装容器升降机构1、机械式升降机构（1）工作过程圆柱凸轮导轨展开图。装在灌装回转体偏置直动从动杆上的容器托（其上放置容器）随回转体旋转时，从基线位沿导角为α的斜坡上升h，在距基水h高度的水平位置保持一段时间后，又沿导角为β的斜坡下降到基线位置。因此，容器在灌装过程中同时产生回转和上下复合运动。（2）特点这种升降机构结构简单，但机械磨损大，压缩弹簧易失效，可靠性较差，同时对瓶罐的质量要求较高，主要用于灌装不含气液料的中小型灌装机。第二节液体灌装机三、包装容器升降机构2、气动式升降机构容器托与活塞气缸的活塞相连，容器升降由气缸活塞两侧气压差控制，气压差随升降要求而发生变化。可以是直线式，也用于回转式。第二节液体灌装机三、包装容器升降机构2、气动式升降机构克服了机械式升降机构的缺点（当发生故障时，瓶罐被卡住），当发生故障时，压缩空气室如弹簧一样被压缩，瓶托不再上升而不会挤坏瓶罐。但下降时冲击力较大，并要求气源压力稳定。该机构适用于灌装含气饮料的灌装机。第二节液体灌装机三、包装容器升降机构3、混合升降机构利用压缩空气上升、滑道下降。保证瓶上升不被挤破，下滑平稳。第二节液体灌装机四、定量方式与机构液体食品灌装机一般采用容积式定量机构。根据液体性质和包装容器形状，容积式液体定量机构分为液位定量机构、量杯定量机构和定量泵定量机构。1、液位定量机构（1）原理通过调节插入容器内的排气管高度控制液位，达到定量装料目的。第二节液体灌装机四、定量方式与机构1、液位定量机构（1）原理当液体从进液管注入瓶内时，瓶内的空气由排气管排出，随着液面上升至排气管时，因瓶口被碗头压紧密封，上部气体排不出去，液体继续流入时，这部分空气被略微压缩，稍超过排气管口瓶内液面就不能再升高。根据连通器原理，液体还可从排气管上升，直到与供液槽有相同液位为止。瓶子随托盘下降，排气管内的液体立即流入瓶内，至此定量装料工作完成。所以，改变排气管插入瓶内的位置，即可改变其装料量。第二节液体灌装机四、定量方式与机构1、液位定量机构（2）特点结构简单，使用方便，辅助设备少。但由于它只根据瓶的高度定量，故其定量精度直接受瓶子的几何精度影响。第二节液体灌装机四、定量方式与机构2、量杯式定量机构对于装料精度要求较高、黏度低的液体，可用量杯式定量方式。（1）旋塞式定量杯机构旋塞将供液槽与定量杯连通时，液体靠静压力（与贮液槽相连的）通过进液管进入定量杯，当杯内的液面到达细管的下端时不再升高，但细管中的液位还将上升,直至与贮液槽内液位相平，如此，使定量杯中液体得到定量。将旋塞旋转90°，定量杯中液体由灌装嘴流入瓶、罐之中。定量机构比较准确，密封性好，但不适合含气液体的装料。第二节液体灌装机四、定量方式与机构2、量杯式定量机构（2）升降式量杯机构量杯定量通过升降过程实现。当定量杯内的液面与杯内的定量调节管（同时也是放液管）口相平时，杯内的液体不再能够往下流动，从而实现定量调节。量杯在杯口位置低于贮液槽液面位置装满液体，然后开始上升，上升到杯口高于液面时，与定量杯相连的灌装阀开启，使液体灌入瓶子，从而完成一次定量灌装。第二节液体灌装机四、定量方式与机构3、定量泵定量杯机构利用活塞泵腔的恒定容积定量，灌装量的大小通过调节活塞行程实现。将定量泵与贮液槽、进料排料阀体及灌装头紧凑地整体配合在一起。定量泵也可通过卫生软管与贮液槽及灌装头相连接，从而可以较灵活地安排灌装机构与贮液槽。第二节液体灌装机五、灌装方式与装置根据与液体灌装时的压力状态，分为常压灌装、等压灌装、真空灌装和加压灌装等。1、常压灌装是一种最简单最直接的灌装形式，也是应用最广泛的装填灌注方式之一。特点是灌装时容器与大气相通。有两种方式，分别用于低黏度液体和黏稠物料灌装。第二节液体灌装机五、灌装方式与装置（1）低粘度料液常压灌装在常压灌装中，液料箱和计量装置处于高位，包装容器置于下方，在大气压力下，液料靠自重经导液管注入容器中。当瓶子在低位时，由弹簧通过套筒将阀门关闭；瓶子上升将阀打开，进行灌装，瓶内的空气通过排气管排出；完成后阀门随着瓶子的下降回到关闭状态。适用于低黏度不含气液体，如牛奶、白酒、酱油等的灌装。第二节液体灌装机五、灌装方式与装置（2）粘稠料液常压灌装黏稠料液的灌装可以采用滑阀活塞泵方式进行定量灌装。容器在灌装过程中始终与大气相通，不需要有专门的排气管。第二节液体灌装机五、灌装方式与装置2、等压灌装含气饮料需要采用等压灌装法，以免CO2在灌装过程中损失。（1）等压灌装原理先用压缩（CO2或无菌空气）气体给灌装容器充气，待灌装容器与灌装机贮液槽压力接近相等时，料液靠自重流入容器内。按此原理，通过贮液槽结构和供气排气方变化，可构成不同形式的等压灌装装置。第二节液体灌装机五、灌装方式与装置2、等压灌装（2）单室等压灌装灌装阀有进气管、进液管、排气管3个阀管。每个灌装周期可以分为充气等压、进液排气、推气卸压、排除余液4步骤。这种装置在一个贮液槽内同时贮液和气，结构上比较简单。但每次灌装必然会将空瓶中的空气带入贮液槽内。第二节液体灌装机五、灌装方式与装置2、等压灌装（2）单室等压灌装单室等压灌装过程中三个阀管的开闭状态如下。第二节液体灌装机五、灌装方式与装置2、等压灌装（3）三室等压灌装三室式等压灌装装置的灌装过程基本与单室情形相似。但灌装时瓶内回气进入独立的背压室，因此，可避免每次灌装有空气进入贮液区的现象。第二节液体灌装机五、灌装方式与装置3、真空灌装（1）真空灌装原理先对被灌装容器抽真空，再使贮液箱的液料在一定的压差或真空状态下注入容器。分为两种形式：灌装容器和贮液箱处于同一真空度，液料实际是在真空等压状态下以重力流动方式完成灌注；灌装容