学习情境8装料和包装设备

第十章装料和包装设备生物医药系101班第一节液体灌装机①流体靠自身重力可按一定速度在管道内自由流动的液体，这种液体流动性较好，如牛奶、矿泉水、果汁饮料、酒、酱油等。②半流体除靠自身重力外，还需加上外力才能在管道内流动的液体，这种液体流动性较差，如番茄酱、稀奶油、发乳等。③黏滞流体靠自身重力不能流动，必须借助外力作用才能流动的液体，如洗发膏、牙膏、果酱、糨糊等。一、灌装液料的定量方法1．液位控制定量法(a)灌装前(b)灌装时(c)灌装后图10-1液位控制定量法工作原理常用的灌装液料定量方法有液位控制定量法、定量杯定量法、定量泵定量法和电子式计量法.1-排气管；2-支架；3-紧固螺母；4-弹簧；5-橡皮垫；6-滑套；7-灌装头；8-调节螺母；9-储液箱2．定量杯定量法(a)灌装前(b)灌装时图10-2定量杯定量法工作原理这种方法是先将液体物料注入定量杯内,然后再由定量杯将液体注入包装容器内.1-定量杯；2-定量调节管；3-阀体；4-紧固螺母；5-密封圈；6-进液管；7-弹簧；8-灌装头；9-透气孔；10-下孔；ll-隔板；3．定量泵定量法定量泵定量法工作原理1-三向阀；2-液体充填流路；3-灌装管嘴；4-活塞杆；5-活塞；6-活塞缸；7-进液流路；8-储液箱这种灌装方法是先将黏稠液料用机械压力注入活塞缸内定量,再注入到包装容器内,每次灌装量等于活塞缸内液料的容积.4．电子式计量法图10-4电子计量法工作原理1-进液管；2灌装阀；3-负载传感器；4-控制器；5-定制器；6-显示、鉴定器电子计量法是现代计量方法，由负载传感器随时地边灌装液体边测量液体质量，当充填的液体接近规定的充填量时，灌装阀则可转成小流量的回路，因而灌装量精度非常高。另外，在灌装液体前，显示器清零，容器质量有测定偏差，则重新定值，对灌装量毫无影响。二、灌装阀将储液箱中的液料充填到包装容器内的机构称为灌装阀。主要由阀体、阀端、阀门、密封元件、开闭件等组成1.根据阀门的数目区分:灌装阀的阀体结构有单阀型、双阀型和多阀型.①单阀型灌装阀。只有一个气阀或液阀的灌装阀称为单阀型灌装阀。②双阀型灌装阀。既有液阀又有气阀的灌装阀称为双阀型灌装阀。③多阀型灌装阀。有液阀、气阀、回气阀的阀体结构称为多阀型灌装阀,如等压法灌装阀中有液阀、充气阀、回气阀、压力释放阀、清洗阀等。单阀型灌装阀结构简图图10-5单阀型灌装阀结构简图1一吸料管；2-凸轮；3-储液箱；4-计量调整块；5-定量杯；6-灌装阀；6．1-瓶套；6．2-密封垫圈；6．3-螺钉；6．4-螺母；6．5-套管；6．6-真空引进管；6．7-垫片；6．8-灌装芯；6．9-锁紧螺帽；6．10-接管头双阀型灌装阀②双阀型灌装阀。既有液阀又有气阀的灌装阀称为双阀型灌装阀。如重力式负压法灌装装置中，有一个气阀和一个液阀；机械压力灌装法灌装装置中有两个液阀.负压法双阀型灌装阀的结构如图10-6所示。图10-6负压法双阀型灌装阀结构简图1-瓶套；2-橡胶密封圈；3-紧固螺钉；4-螺母；5—套筒；6-阀头芯；7-真空引进管；8-垫片；9-锁紧螺母；l0-接头；ll-料管(2)根据阀门启闭的运动形式区分:灌装阀有单移阀、旋转阀、多移阀、气动膜阀。①单移阀。阀体中只有一个可动部件，它相对于不动部件做往复一次的直线运动。根据可动部件开闭液道的方法又可进一步分为：柱面式单移阀，这种阀门是利用轴向移动的阀件切换在圆柱面上的孔道来切换液体通路的。端面式单移阀，这种阀门是利用阀件端面来启闭液体通路的。它的结构如图10-7所示。端面式单移阀结构简图图10-7端面式单移阀结构简图1-阀蝶；2-橡胶垫圈；3-垫片；4-阀芯；5-弹簧；6-弹簧；7-阀套﹙2﹚锥式旋转阀图10-8是锥式旋转阀的结构简图。该阀在旋塞9的不同方位上开有三个孔其左端装有凸轮转柄，控制灌装阀按灌装程序动作.1-凸轮转柄；2-螺母；3-弹簧；4-进气管；5-排气管；6-液道；7-阀体；8-进气管；9-旋塞；10-液道；ll-排气管；l2-接套；l3-定位罩；14-密封圈；15-液管；l6-灌装头③多移阀阀体中有几个可动部件相对于不动部件在开闭时做多次往复直线移动或摆动，其结构如图10-9图10-9气动式多移阀结构简图1-气管；2-排气嘴；3-针阀；4-排气阀；5-关阀按钮；6-弹簧；7-阀座；8-液阀套；9-液阀；10-液阀弹簧；ll-气阀套；12-气阀；l3-推杆套；l4-上推杆；15-气阀弹簧；l6-跳珠；l7-下推杆；18-阀座胶垫；l9-分流圈；20-升瓶导杆；21-瓶口胶垫；22-对中罩；23-清洗护罩；24-拨爪；25-凸销三、液体灌装方法和设备1．常压灌装机常压灌装又称重力灌装。即在大气压力下，依靠液体自身的重力将其灌入包装容器内，其整个灌装系统处于敞开状态下。图10-10常压灌装1-储液箱；2-排气管：3-灌装阀；4-弹簧；5-密封装置；6-灌装头；7-灌装瓶；8-托瓶盘2．真空灌装机图10-11真空灌装1-供液管；2-供液阀；3-浮子；4-储液箱；5-吸液管；6-密封装置；7-灌装阀；8-真空管；9-真空室；l0-真空泵；11-供液管；12-灌装瓶；13-托瓶盘真空灌装又根据其灌装过程中储液箱与包装容器的真空度分为纯真空灌装和重力真空灌装。3．压力灌装法图10-12纯压力灌装1-供液箱；2-供液阀；3-浮子；4-溢流管；5-灌装阀；6-密封装置；7-灌装瓶；8-物料泵；9-储液箱纯压力灌装为定液位式压力灌装，是将压力直接施加在物料上。可以通过在储液箱上部空间施加压力的方法实现灌装，或者直接把产品泵送到灌装阀实现灌装。4．机械压力灌装(a)旋转阀结构(b)灌装(c)进料图10-13活塞容积式灌装1-料斗；2-旋转阀；3-活塞；4-计量室；5-下料管；6-释放环；7-灌装瓶机械压力灌装为容积式压力灌装。由定量泵进行灌装计量，灌装压力由泵施加，以提高灌装速度。主要适用于黏度较大、流动性较差的黏稠状液体物料，如果酱、牙膏、鞋油、浆糊、美术颜料等。5．等压灌装法(a)充气等压(b)进液回气(c)排气卸压(d)排除余液图10-14等压灌装过程等压灌装又称压力重力灌装、气体压力灌装。这种灌装方法首先向灌装瓶中充气，使其压力等于储液箱内气相压力，然后再打开进液口，在液料的自重作用下流入灌装瓶内。1-供液管；2-进气管；3-旋塞；4-排气管6．液位传感式灌装法(一)(a)正在灌装(b)完成灌装图10-15液位传感式灌装液位传感式灌装方法，是利用传感方法，如极低的空气流传感装置、电子传感装置，检测容器是否到位以及灌装液面的高度，并发出适当的信号启闭灌装阀。该灌装方法液料定量方法为液位控制定量法。1-储液箱；2-供料管；3-浮子；4-控制器；5-界面阀；6-进液管；7-灌装阀；8-空气传感管；9-灌装瓶图10-5液位传感式灌装系统1-高压空气支管；2-低压空气支管；3-流体控制器；4-灌装启动阀；5-传感管清洗阀；6-进液管；7-注液管；8-传感管；9-瓶颈导向；l0-托瓶台6．液位传感式灌装法(二)液料的流动是用差压或低压的射流装置构成的气动控制器来操纵。控制器检测容器的液面是否到位，然后通过界面阀的信号开启或关闭灌装阀。7．定时灌装法定时灌装法1-进液管；2-上固定盘；3-下固定盘；4-回转盘；5-排料管；6-包装容器定时灌装是在液体流量和流速保持一定的情况下，通过控制液体流动的时间来确定灌装容量。灌装容量的调整，可以通过改变液体流动时间或调节进料管的流量来实现。常用的定时灌装有恒容积流量定时灌装和可控压差定时灌装两种。第二节固体装料机固体物料按其形态可分为粉末状物料、颗粒状物料、块状物料；按其黏度可分为非黏性物料、半黏性物料和黏性物料，①非黏性物料流动性好，几乎没有黏附性，倾倒在水平面上，可以自然堆成圆锥形②半黏性物料流动性较差，有一定的黏附性，充填时易搭桥或起拱，充填比较困难。③黏性物料流动性差，黏附性大，易黏结成团，并且易黏附在充填设备上，充填极困难。一、固体物料供送机构1．螺旋式供送机螺旋供送机原理图1-料仓；2-进料口；3-输送螺旋；4-出料口它由一根带有螺旋的转轴，安装在套筒形或槽形的外壳内，外壳上设有进料口和出料口。物料人口后随螺旋转动推送至出料口流出。螺旋供送机适于供送细粒的物料，物料的黏性和湿度将影响供送效果。2．带式供送机带式供送机的工作示意图1-料仓；2-输送带；3-出料口；4-张紧轮；5-托滚可作水平供送和倾斜供送包装原料及成品。其主要部分有输送带、承托滚柱、张紧装置、机架及装卸料辅助装置。输送带由电动机经减速装置驱动。输送带可用橡胶布带、化纤织物带、金属网带、钢带等制作。3．鼓轮式供送机鼓轮式供送机原理简图1-物料调节闸门；2-鼓轮；3-出料口鼓轮的形式有圆柱形鼓轮和菱柱形鼓轮两类。鼓轮表面可制成槽或安装叶片，成为槽形鼓轮和轮叶形鼓轮。鼓轮的工作表面线速度常用0.05～lm／s，不宜太大。4．柱塞式给料机柱塞式给料机原理简图滑板式给料机原理简图在物料存储仓1的排料口下方，柱塞3靠曲柄连杆机构4的驱动沿着底部2上的导轨作往复运动.1-物料存储仓；2-物料；3-柱塞；4-曲柄二、充填设备固体物料的充填方法主要有容积充填法、称重充填法和计数充填法三种类型.容积充填法是将物料按预定容量充填到包装容器内的操作过程。称重充填法是将物料按预定质量充填到包装容器的操作过程。其充填精度主要取决于称重装置系统，与物料的密度变化无关，故充填精度高，但生产率低于容积充填。计数充填法是将产品按预定数目装入包装容器的操作过程.（一）容积式充填机1．量杯充填机图10-22转盘式量杯充填装置量杯充填属于容积充填法，其基本原理是采用定量的量杯量取物料，并将其充填到包装容器内。通常用于价格低廉的产品，但可进行高速充填提高生产效率。量杯的结构有转盘式、转鼓式、插管式3种。(1)转盘式量杯充填转盘式量杯充填装置采用一种可调式量杯如图10-22所示。1-料斗；2-刮板；3-料盘；4-上量杯；5-下量杯；6-底门；7-卸料槽；8-包装容器；9-旋转手轮；l0-凸轮(2)鼓轮式定容充填：又称定量泵式定容充填。如图10-19所示。(3)插管式容积充填图10-23插管式容积充填1-插管；2-顶杆；3-包装容器；4-储料斗插管式容积充填是将内径较小插管插入储料斗中，利用粉末物料之间的附着力上料，进行量取产品，然后将其充填到包装容器中。适用于充填小容量带有黏附性的粉末状物料，如充填药粉胶囊。计量范围为100～4OOmg，误差约7％，充填速度为30次/min。2．螺杆充填机3．真空容器充填机图10-24螺杆充填图图10-25真空容器充填螺杆充填属于容积充填法，它是通过控制螺杆旋转的圈数或时间量取物料，并将其充填到包装容器中。真空充填属于容积充填法，其基本原理是将包装容器或量杯抽真空，再充填物料。这种充填方法可获得比较高的充填精度，并能减少包装容器内氧气的含量，延长物料的保存期，1-储料斗；2-螺杆；3-搅拌器；4-包装容器；5传送带1-料斗；2-抽气座；3-密封垫；4-包装容器4．气流式充填机图10-26真空量杯充填1-料斗；2-充填轮；3-配气阀；4-包装容器；5-输送带气流式充填又称为真空量杯充填机。其基本原理是利用真空吸附原理量取定量容积的物料，并用净化压缩空气将产品充填到包装容器内。充填容量由量杯确定，可通过改变套筒式量杯深度的方法来调节充填容量。5．等流量充填图10-27等流量充填1-进料管；2-刮板；3-出料斗；4-包装容器等流量充填也属于容积充填法中的定时充填。物料以均匀恒定的流速落下，通过料斗落入进料管，再经过出料斗进入包装容器。充填容量由物料流动时间控制。由于物料是等流量流动，在相同时间内，各容器的充填容量基本可以保持一致。6．倾注式充填图10-28倾注式充填倾注式充填属于容积充填法，有的称为级联充填法。物料以瀑布式流入敞口容器中。容器在下落的物料流中随输送带移动，并得到充填。在位置Ⅰ处，物料在振动中逐渐充填到包装容器中，这样可以使物料充填紧密；在位置Ⅱ处，停止充填，落入容