09第七章灌装与充填工艺

1第七章灌装与充填工艺23充填是指将一定规格质量的食品按要求充入到包装容器中的操作，主要包括食品计量和充入。要求：1、食品按照要求的定量装入容器，一般有一定的计量精度要求。2、容器内要留有一定的顶隙，一般为整个容积的6%.3、要求速度快，减少食品的污染，同时保持容器口、壁干净，以免汁液污染包装。第一节概述4充填精度要求越高，所需设备的价格也就越高。因此，要根据生产的实际情况确定最优充填精度。物料充填一般归结为两大类：液体物料的充填；固体物料的充填。充填技术的分类5第二节固体充填工艺固体食品的流动性对食品充填影响较大非粘性食品：大米、砂糖、坚果、花生等半粘性食品：面粉、奶粉、其他粉状食品粘性食品：挂桨类糕点、果脯蜜饯等充填计量精度：指装入容器内物料标定重量的误差范围。6充填方法：一、称重式充填（gravimetricfilling)二、容积式充填（volumetricfilling）三、计数式充填（countingfilling）7一、称重式充填（gravimetricfilling)间歇称重式充填机连续称重式充填机称重---离心等分式充填机精度较高，但工作速度较低，装置结构较复杂，多用于充填粉状和小颗粒食品。适用于易吸潮、易结块、粒度不均匀、容重不稳定的物料计量。常用装置：杠杆秤、弹簧称、液压称、电子秤等。81.间歇式称量装置有净重充填法和毛重充填法。9A、净重充填法充填过程：进料器2把物料从贮料斗1运送到计量斗3中，当计量斗中物料达到规定质量时即通过落料斗5排出，进入包装容器。进料可用旋转进料器、皮带、螺旋推料器或其它方式完成，并用机械秤或电子秤控制称量。10特点：由于称量结果不受容器皮重变化的影响，因此称量精度很高，广泛应用于要求高精度计量的自由流动固体物料，如奶粉、咖啡等固体饮品，也可用于那些不适于容积充填法包装的食品，如膨化、油炸食品。11B、毛重充填法进料器2把物料从贮料斗1运送到料斗3中，进入包装容器，通过容器下面的秤进行计量，当容器中物料达到规定质量时即通过传送带输出。12毛重式称量法没有计量斗，将包装容器放在秤上进行充填，达到规定质量时停止进料，故称得的质量为毛重，其计量精度受容器质量变化影响很大，计量精度不高。但由于食品不经计量斗而直接落入容器中称量，食品物料的黏附现象不会影响计量精度，因此，除可应用于能自由流动的物料外，还适用于有一定黏性物料的计量充填。特点：132.连续式称量装置采用电子皮带秤称重，可以从根本上克服杠杆秤发出的信号与供料停机的时间差导致物料的计量误差问题，同时还能大大提高计量速度，适应高速包装机的需要。1415充填过程：物料在皮带输送过程中，连续地流经秤盘。在秤盘上一段（测量距离）皮带上的物料由于视密度变化而发生质量变化。而这一变化通过传感器转化为电量变化，并与给定值进行比较，再经信号放大驱动执行机构，使其控制闸门升降，以调节料层厚度。16为了实现定量包装，在电子皮带秤物料流出端的下方设置一个等速放置的等分格转盘。转盘上各分格在相等的时间内截取一段皮带上的物料（即截取等质量的物料）然后注入包装容器中。可通过控制皮带速度来控制充填量。电子皮带秤的计量速度为每分钟20-200包，每包计量范围为50-100g，计量精度为±（1.0—1.5）%，适应精度为±0.5g要求的物料包装计量。17二、容积式充填（volumetricfilling）计时振动充填法螺旋充填法重力—计量筒充填法真空—计量充填法通过控制食品物料的容积进行计量充填，要求被充填物料体积质量稳定，否则会产生较大的时量误差，精度一般为±（1.0—2.0）%，比比重充填法要低。181.计时振动充填法贮料斗1下部连接着一个振动托盘进料器2，进料器按规定的时间振动，将物料直接充填到容器中，计量由振动时间来控制。此法装置结构最简单，但计量精度最低。192.螺旋充填法当送料轴2旋转时，贮料斗内搅拌器3将物料拌匀，螺旋轴将物料挤压到要求的密度，每转一圈就能输出一定量的物料，由离合器控制放置圈数即可达到计量之目的。此法可获得较高的充填计量精度。20播放视频213.重力—计量筒充填法贮料斗1下部装有两个或多个计量筒3，均匀分布在回转的水平圆板上。计量筒上部有伸缩腔4，可以上下伸缩来调节容积。计量筒转位到供料斗下面时，物料靠自重落入计量筒内，当计量筒转位到排料口即固定圆盘5上的圆孔时，物料通过排料管进入包装容器内。22为了使物料迅速注入容器，有时要对容器加以振动。此法适用于充填价格较低、计量精度要求不高的自由流动固体物料。234.真空—计量充填法贮料斗1下面装有一个带可调容积的计量筒转轮2，计量筒沿转轮径向均匀分布，并通过管子与转轮中心连接，转轮中心有一个圆环真空—空气总管3，用来抽真空和进空气。24物料从贮料斗落于计量筒中，经过抽真空后密实均匀，运输带5不断将容器4送入转轮下方，当转轮转到容器上方时，空气将物料吹入容器内。此法常用来充填广口瓶、袋、罐头等，充填容量范围从5mg至几千克，一般的计量精度为±1%.播放视频25长度计数装置光电式计数转盘式计数装置三、计数式充填（countingfilling）是将食品通过计数定量后充入包装容器的一种充填方法。常用于颗粒状、条状、片状、块状食品的计量充填。261.长度计数装置使物品具有一定规则的排列，按其一定长度、高度、体积取出，获得一定数量。这种装置比较简单，由推板、输送带、挡板、触点开关四部分组成。常用于块状食品，如饼干、云片糕等的包装计数。272.光电式计数物品在传送带上逐个通过光电管时，从光源射出的光线因物品的通过而呈现穿过和遮挡两种状态，由光电管把光信号转变为电信号送入计数器进行计数，并在窗口显示数码。283.转盘式计数装置卸料盘4和料筒1由支架夹板2固定在底盘上。物料装在料筒1内，装料筒底盘3是一个转动的定量盘。定量盘3上每隔120°的位置上设有若干数量的小圆孔带，其分3组。29定量盘上的孔径比物料直径稍大0.5-1mm，定量盘的厚度比物料的直径稍大，以确保计量孔只能容纳1粒产品。定量盘下装有带卸料槽的卸料盘4。30在计量过程中，卸料盘4承托住充填在计数定量盘3中的物料，只有当定量盘带有物料的一组孔转到卸料槽是地，才使已定量的物料自由落入卸料槽5并进入包装容器中。31当定量盘的一组孔带卸料时，其他两组也已带进行上料，因此机构的效率较高。特别适用于形状、尺寸规则的球形和圆片状食品的计数。32灌装是指将液体（或半流体）灌入容器内的操作，容器可以是玻璃瓶、塑料瓶、金属罐及塑料软管、塑料袋等。影响液体食品灌装的主要因素是粘度，其次为是否含有气体、起泡性、微小固体物含量等。因此，在选用灌装方法和灌装设备时，首先要考虑液体的黏度。第三节液体灌装工艺33流体：指靠重力在管道内按一定速度自由流动，粘度为0.001—0.1Pa.s的液料。如牛奶、饮料、酒等。半流体：除靠重力外，还需加上外压才能在管道内流动，粘度为0.1—10Pa.s的液料。如炼乳、蜂蜜、番茄酱等。粘滞流体：靠自重不能流动，必须靠外压才能流动，粘度在10Pa.s以上的物料。如调味酱、果酱等。一、液体食品按其粘度分为三类：34二、液体食品常用灌装方法（一）常压灌装（二）真空灌装（三）等压灌装（四）机械压力灌装35在常压下，直接依靠灌装液料的自重流进包装容器内。主要用灌装低粘度的不含气液料。如牛奶、白酒、酱油、醋。使用的设备构造简单、操作方便、易于保养，至今仍被广泛使用。（一）常压法灌装36灌装过程：液体从贮液槽1流经灌装阀4进入容器。灌装时升降机构将容器向上托起（或将灌装管向下降），容器口部和灌装阀下部的密封盖5接触并将容器密封，然后使容器再上升顶开而开启灌装阀，37液体靠重力自由流入容器中，即停止流动，液位达到规定高度完成灌装后，升降机构将容器下降，灌装阀失去压力并由弹簧自动关闭。容器内的空气经设在灌装管端部的空气出口2通到贮液槽液面上部的排气管3排出。播放视频38（二）真空灌装在低于大气压的条件下进行灌装，适用于灌装粘度稍大的液料，如油类、糖浆等。又适于灌装含维生素的饮料，如蔬菜汁、果汁等。（1）重力真空灌装（2）真空压差灌装39（1）重力真空灌装在低于大气压的条件下进行灌装，适用于灌装粘度稍大的液料，如油类、糖浆等。又适于灌装含维生素的饮料，如蔬菜汁、果汁等。40灌装过程：位于顶部的贮液槽是封闭，供液管1从槽顶介入并浸没在液体下部，由浮子2控制液面，其上部空间保持低真空，当容器输送到灌装阀4下方时，升降机构将它托起，与密封盖5吻合，将容器密封，继续上升将阀开启。41由于容器经阀中的排气管3与贮液槽上部簿册形成低真空，因而液体经阀中的套管靠重力灌入容器内。与重力灌装一样，当排气口被上升的液体封闭时，容器中的液面就不再上升。灌装完毕，容器下降，灌装阀由弹簧自动关闭。42（2）真空压差灌装适用于易氧化变质的液体食品，如富含维生素等营养成分的果蔬汁产品的灌装。43即贮液箱内处于常压，只对包装容器抽真空，料液依靠贮液箱与待灌装容器间压差作用产生作用产生流动而完成灌装。供液管1由供液阀2控制，液位由浮子3保持。另设有真空泵7和真空室6以建立真空。溢流至真空室的液体由供液泵5送回贮液槽。44应用此法灌装时，瓶子上升或灌装阀下降，将瓶口密封，并在瓶内建立高真空（860-930Pa），然后开启灌装阀10。阀中套管内有真空管与真空室相连。当封住瓶口并开启后，真空口也同时开启，瓶内变为真空。液体靠压力差从贮液槽流入瓶内。45当液体上升到灌装阀中真空管口中时即停止流动，液位保持不变，如果瓶子不离开瓶口，液体会继续缓慢地流出，因为抽真空时会将液体从瓶内吸出，形成溢流和回流。播放视频46在高于大气压的条件下，首先对包装容器充气，使之形成与贮液箱箱等的气压，然后依靠被灌装液料的自重流进包装容器内。常用于灌装含气饮料、啤酒等的灌装。（三）等压灌装法47等压灌装过程：回转台上方的贮液槽是密封的，其液面由浮子1控制，液面以上空间充有压缩空气或CO2,以保持一定压力（灌装啤酒时要求用CO2,，以避免啤酒与氧气接触）。液体经下部的供液口2进入。灌装阀4装在贮液槽内，其中部设有的排气管顶端伸出液面，下端为排气口7和泄压口5.48当容器上升至灌装阀口时，先由密封盖3将容器封闭，然后压缩弹簧，顶开灌装阀，开始灌装；同时，机械弹簧打开排气管顶部的充气阀6，使容器的压力与贮液槽上部的压力相等，通常称为“建立背压”。当液体上升到排气管口时，液位不再变化。49采用等压灌装时，在灌装过程中可以改变排气速度，借以改变灌装速度。当液体灌装到规定液位时，容器顶部的空气具有一定的压力，为排除这种压力，在阀门中装一个机械泄压口，使容器顶部与大气压力相同，保证当容器下降失去密封时，液体不至喷出。播放视频50（四）机械压力灌装利用机械压力如液泵、活塞泵或气压将灌装液料挤入包装容器内。主要用于灌装粘性较大的稠性液料，如果酱、奶油等。51机械压力灌装过程：贮液槽经供液阀2与供液槽1连接，液面由浮子4控制。灌装阀5与贮液槽8分开放置，供液泵7将液体送入灌装阀，容器与阀连接处靠密封盖6密封后，灌装阀开启进行灌装，52同时容器内的空气由溢流管3排至贮液槽，当容器内液面达到溢流管口处时，液体开始经溢流管流回贮液槽，液面不再变动。53溢流管口与容器顶部的相对位置决定了灌装液面的高度，只要保持灌装阀与容器的密封，液体就会连续不断地通过溢流管流出，当容器不再密封时会关闭灌装阀和溢流口。播放视频54三、灌装机常用定量方法1、高度定量法：通过控制容器中的液位高度来达到定量灌装的目的，即每次灌装液料的容积等于一定高度的瓶内容积，故习惯称之为“以瓶定量法”。2、容积定量法用容量杯或一定行程的活塞缸容积完成定量，即先将料液注入定量杯或活塞缸，然后再灌入包装容器内，因此，定量精度比高度定量法高。55灌装机按容器的输送形式可分为：旋转型灌装机和直线型灌装机。旋转型灌装机灌装迅速、平稳、生产效率高，是大中型企业首选的液体灌装设备。目前国内以旋转型灌装机为基础，吸收国际最先进的灌装技术开发出集洗瓶、灌装、封盖