第十一章食品包装机械与设备PPT课件.ppt
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1、第十一章 食品包装机械与设备1第一节 概述u一、食品包装机械定义u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。u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。2 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u二
2、、食品包装机械分类u1、按包装工艺分3第一节 概述u二、食品包装机械分类u2、按食品包装功能分u内包机械:完成分装和封罐(袋)操作;u外包机械:完成贴标、装箱、封箱和捆扎等操作。4第一节 概述 分类分类 型号型号产品名称产品名称 充填机械充填机械CL CL 量杯式充填机量杯式充填机CS CS 柱塞式充填机柱塞式充填机CD CD 料位式充填机料位式充填机灌装机械灌装机械GF GF 负压灌装机负压灌装机GC GC 常压灌装机常压灌装机GD GD 等压灌装机等压灌装机封口机械封口机械FR FR 热压式封口机热压式封口机FX FX 旋合式封口机旋合式封口机FB FB 卷边式封口机卷边式封口机FZ FZ
3、 折叠式封口机折叠式封口机裹包机械裹包机械BS BS 收缩包装机收缩包装机BT BT 贴体包装机贴体包装机BL BL 拉伸裹包机拉伸裹包机BN BN 扭结式裹包机扭结式裹包机多功能包装机械多功能包装机械DZ DZ 真空包装机真空包装机DC DC 充填充填DG DG 灌装灌装DQ DQ 充气包装机充气包装机贴标机械贴标机械 TN TN 粘合贴标机粘合贴标机TS TS 收缩贴标机收缩贴标机捆扎机械捆扎机械 KJ KJ 捆结机捆结机KS KS 压缩打包机压缩打包机集装机械集装机械JZ JZ 集装机集装机JD JD 堆码机堆码机辅助包装机械辅助包装机械UY UY 打印机打印机UZLUZL整理机整理机U
4、X UX 重量选别机重量选别机UJ UJ 异物检验机异物检验机US US 输送机输送机5第一节 概述u三、食品包装机械特点u1、具有一定的使用范围u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。u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。u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。u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。6第一节 概述u三、食品包装机械特点u2、满足生产率高u理论生产率是指一台机器在单位时间内所包装物料的数
5、量或件数。u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。u要求满足使用要求的前提下,要尽量提高生产率。7第一节 概述u三、食品包装机械特点u3、具有一定的精度u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。u精度分为静力精度、运动精度和动力精度。u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。u运动精度是指包装机的工作部件运动均匀性和协调性。u动力精度是指包装机在工作过程
6、中(包括温升振动等)的运动精度和相互位置精度。u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。8第一节 概述u三、食品包装机械特点u4、提高包装机的工作质量u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。u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。u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。9u四、计量充填与封口机械u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
7、设备,精确程度直接影响包装产品的质量。u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。u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。u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10第二节 液体灌装机u一、分类与基本组成u1、分类u(1)按容器运动路线分类 u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。u(2)按灌装方法分类 u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。u(3)按定量装置分类 u可分为:旋塞式、阀门式、滑阀式、气阀式。11第二节 液体灌装机
8、u一、分类与基本组成u2、基本组成u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)。l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。l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。l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。12第二节 液体灌装机u二、包装容器输送机构u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
9、有皮带式和链板式两种输送器,以链板式的应用最为广泛。u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。13第二节 液体灌装机u1、圆盘输送机构u是一种常用的集中式瓶罐供送装置。u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。14第二节 液体灌装机u2、链板、拨轮输送机构u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。15第二节
10、 液体灌装机u三、包装容器升降机构u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。u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。16第二节 液体灌装机u三、包装容器升降机构l1、机械式升降机构l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。17第二节 液体灌装机u三、包装容器升降机构l1、机械式升降机构l(1)工作过程l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,从基线位沿导角为的斜坡上升h,在距基水h高
11、度的水平位置保持一段时间后,又沿导角为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。l(2)特点l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。18第二节 液体灌装机u三、包装容器升降机构l2、气动式升降机构l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。19第二节 液体灌装机u三、包装容器升降机构l2、气动式升降机构l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,
12、瓶托不再上升而不会挤坏瓶罐。l但下降时冲击力较大,并要求气源压力稳定。l该机构适用于灌装含气饮料的灌装机。20第二节 液体灌装机u三、包装容器升降机构l3、混合升降机构l利用压缩空气上升、滑道下降。l保证瓶上升不被挤破,下滑平稳。21第二节 液体灌装机u四、定量方式与机构l液体食品灌装机一般采用容积式定量机构。l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。l1、液位定量机构n(1)原理n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。22第二节 液体灌装机u四、定量方式与机构l1、液位定量机构n(1)原理n当液体从进液管注入瓶内时,瓶
13、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。n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。n所以,改变排气管插入瓶内的位置,即可改变其装料量。23第二节 液体灌装机u四、定量方式与机构l1、液位定量机构n(2)特点n结构简单,使用方便,辅助设备少。n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。24第二节 液体灌装机u四、定量方式与机构l2、量杯式定量机构n对于装料精度要求
14、较高、黏度低的液体,可用量杯式定量方式。n(1)旋塞式定量杯机构n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。n将旋塞旋转 90,定量杯中液体由灌装嘴流入瓶、罐之中。n定量机构比较准确,密封性好,但不适合含气液体的装料。25第二节 液体灌装机u四、定量方式与机构l2、量杯式定量机构n(2)升降式量杯机构n量杯定量通过升降过程实现。n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。n量杯
15、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。26第二节 液体灌装机u四、定量方式与机构l3、定量泵定量杯机构n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。n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。n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。27第二节 液体灌装机u五、灌装方式与装置l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。l1、常压灌装l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
16、注方式之一。l特点是灌装时容器与大气相通。l有两种方式,分别用于低黏度液体和黏稠物料灌装。28第二节 液体灌装机u五、灌装方式与装置l(1)低粘度料液常压灌装l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。l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。l适用于低黏度不含气液体,如牛奶、白酒、酱油等的灌装。29第二节 液体灌装机u五、灌装方式与装置l(2)粘稠料液常压灌装l黏稠料液的灌装可以采用滑阀活塞泵方式进行定量灌装。l容器在灌装过程中始终与大气相
17、通,不需要有专门的排气管。30第二节 液体灌装机u五、灌装方式与装置l2、等压灌装l含气饮料需要采用等压灌装法,以免CO2在灌装过程中损失。l(1)等压灌装原理l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。l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。31第二节 液体灌装机u五、灌装方式与装置l2、等压灌装l(2)单室等压灌装l灌装阀有进气管、进液管、l排气管3个阀管。l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。l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
18、然会将空瓶中的空气带入贮液槽内。32第二节 液体灌装机u五、灌装方式与装置l2、等压灌装l(2)单室等压灌装l单室等压灌装过程中三个阀管的开闭状态如下。33第二节 液体灌装机u五、灌装方式与装置l2、等压灌装l(3)三室等压灌装l三室式等压灌装装置的灌装过程基本与单室情形相似。l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。34第二节 液体灌装机u五、灌装方式与装置l3、真空灌装l(1)真空灌装原理n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。n分为两种形式:n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
19、成灌注;n灌装容器和贮液箱真空度不相同,前者的真空度大于后者,液料在压差状态下完成灌注。此种形式可大大提高灌装效率。n适用于富含维生素的果蔬汁饮料灌注,以及各类罐头的糖水、盐水、清汤等的灌注。35第二节 液体灌装机u五、灌装方式与装置l3、真空灌装l(2)单室真空灌装n是指真空室和贮液箱合二为一,灌装机不设单独的真空室。l结构:液料由进液管进入,通过浮子控制进液阀(图中未画出)的开闭,从而维持贮液箱适当的液面高度。贮液箱顶部安装有真空管,连接真空泵。36第二节 液体灌装机u五、灌装方式与装置l3、真空灌装l(2)单室真空灌装n灌装过程:工作时,通过真空泵抽气,使贮液箱内达到一定的真空度。当待灌
20、瓶子被瓶托顶升压合灌装阀时,瓶内空气由灌装阀的中央气管抽入贮液箱液。当瓶内真空度达到一定值时,贮液箱内液料靠重力流入瓶内,进行灌注。37第二节 液体灌装机u五、灌装方式与装置l3、真空灌装l(2)单室真空灌装n与等压法比较:单室式真空灌装过程及所用的阀与等压灌装法类似。不同的是,先使瓶内与贮液槽内处于相近真空度条件,然后进行液位定量的等压(等真空度)灌装。n特点:结构简单,清洗容易,对破损瓶子(由于无法抽气)不会造成误灌装。但由于贮液箱兼作真空室,使液料挥发面增大,对需要保持芳香气味的液料(例如果蔬原汁等)会造成不良影响。38第二节 液体灌装机u五、灌装方式与装置l3、真空灌装l(3)双室真空
21、灌装n采用独立的真空室,与贮液箱分离。n工作时,空瓶上升将灌装阀密封胶垫压紧形成瓶口密封。瓶内空气随即通过抽气管排出,进入真空室内,瓶内形成一定的真空度。n接着,贮液箱内的液料在压差作用下,通过吸液管注入瓶中。瓶中液面在升至抽气管下端时,液料开始沿抽气管上升,直至与回流管的液柱等压为止,灌注完成。n随后,关闭灌装阀,瓶子下降脱离灌装阀。n抽气管内的余液在下一次灌装开始时先被吸入真空室内,再经回流管流入贮液箱。39第二节 液体灌装机u五、灌装方式与装置l3、真空灌装l(3)双室真空灌装n双室式真空灌装机比单室式的灌装速度要快,而且液料挥发量较少,但其结构较单室式要复杂,清洗也没有单室式方便。40
22、第二节 液体灌装机u五、灌装方式与装置l3、真空灌装l(4)三室真空灌装n在双室式真空灌装机中,由于真空室和贮液箱分离,而贮液箱是处于常压状态的,当回流管与真空室连通时,在工作中难免会产生液气波动,状态欠稳定。为解决这一问题,常采用三室式真空灌装机。41第二节 液体灌装机u五、灌装方式与装置l3、真空灌装l(4)三室真空灌装l三室真空灌装的真空室不止一个,中间采用过渡式的真空室与贮液箱连通,以求稳定的工作状态和良好的气液密封性。l三室式真空灌装机的真空度较前两种大幅度提高,而且液流状态也较稳定,但结构更复杂,密封性要求更高。42第三节 固体物料充填机u固体食品装入包装容器的操作过程通常称为充填
23、。u由于性质比较复杂和形状(一般有颗粒状、块状、粉状、片状等几何形状)的多样性,所以总体上固体物料的充填远比液体物料灌装困难,并且其充填装置多属专一性,型式较多,不易普遍推广使用。u按定量方式分为容积定量、称量定量和计数定量三种类型充填机。43第三节 固体物料充填机u一、容积式充填机u容积式充填机是按预定容量将物料充填到包装容器的设备。u容积充填设备结构简单,速度快,生产率高,成本低,但计量精度较低。u容积法定量型式主要有:容杯式充填机、螺杆式定量填充机、转鼓式计量设备、柱塞式计量设备等。44第三节 固体物料充填机u一、容积式充填机u1、容杯式充填机u利用容杯对固体物料进行定量。u主要由装料斗
24、、平面回转圆盘、圆筒状计量容杯及活门底盖等组成。u回转圆盘平面上装有粉罩及刮板。u粉料从供料斗送入粉罩内,物料靠自重装入计量容杯内,回转圆盘运转时,刮板刮去多余的粉料。已装好粉料的定量杯,随圆盘回转到卸料工位时,顶杆推开定量杯底部的活门,粉料在重力作用下,从定量杯下面落入漏斗,进入瓶罐内。45第三节 固体物料充填机u一、容积式充填机u1、容杯式充填机u可调容杯及调节:u可调容杯由直径不同的上、下容杯相叠而成,通过调整上下容杯的轴向相对位置,可实现改变容积、从而改变定量的目的。u这种容杯调整幅度不大,主要用于同批物料的视密度随生产或环境条件发生变化时的调整。调整方法有手动及自动两种。u手动调整方
25、法是根据装罐过程检测其重量波动情况,用人工转动调节螺杆的手轮,使下(或上)容杯发生升降来实现。u自动调整方法,利用物料视密度的在线检测电讯号作为容杯调节系统的输入信号,根据此信号,自动调节机构完成相应的调整动作。46第三节 固体物料充填机u一、容积式充填机u1、容杯式充填机u可调容杯及调节:l固定计量容杯充填机可以更换容杯改变填充量,用于视密度非常稳定的粉料。l对于视密度易发生变化而定量精度要求较高的物料,采用可调式定容杯机构。47第三节 固体物料充填机u一、容积式充填机u2、螺杆式定量充填机u(1)原理u螺杆每圈螺旋槽都有一定的理论容积,在物料视密度恒定前提下,控制螺杆转数就能同时完成计量和
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