食品包装机械与设备

第十三章食品包装机械与设备食品包装:采用适当的包装材料或容器将食品封闭起来，在规定的时间内，经过贮藏和流通环节，安全地到达消费者手中的操作叫做食品包装。包装机械:进行包装作业的设备称为包装机械，其主要用途有二：一是用于加工包装材料、包装容器和装璜印刷的机械设备；二是用于完成包装过程的机械设备。包装机械分类：内包装机械：完成分装和罐（袋）装等操作外包装机械：完成内包装后再进行的贴标、装箱、封箱、捆扎等操作第一节分装机械固体装料机液体装料机酱体装料机（自学）第二节封罐、封袋机械封罐机械封袋机械第三节无菌包装机械第一节分装机械将加工后的食品物料装到玻璃瓶、铁罐、塑料罐等容器中是食品工业生产过程中的主要工序之一。装料的方法有人工及机械两种。现代化食品工业大多采用机械装罐，这样可提高劳动生产率，并保证装罐的质量。因为机械化装罐保证对食品物料所需要的卫生条件，装到瓶罐中的量是一定的，所以在食品工业生产中的装罐，采用机械化方法是发展的必然趋势。装料机分类一、按自动化程度分手工装料机、半自动装料机、单元自动装料机、装料包装联合自动机。二、按物料性质分液体装料机、酱体装料机、固体装料机。三、按容器分玻璃罐、铁罐、软罐。四、按装料的方式分１、重力式装料机：在大气压下直接靠液体的自重流入包装容器内的罐装方法。过程：进液、排气-停止进液-排除余液。适用于低黏度、不含气的液体。如，牛奶、白酒等。２、真空式装料机先抽真空，然后在重力作用下装料，如果汁羹，这样可以减少与空气接触，保证产品质量。适用于黏度低的物料。罐装速度快，减少料中残存氧气，延长保存期。３、等压式装料机用压缩空气给罐充气，使（罐）容器内压力与贮液箱料槽内压力相等，料液靠自重流入容器的方法。过程：充气—进液、回气—停止进液—释放压力。适用于含有气体的饮料，如啤酒、汽水等。４、挤压式装料机利用螺杆泵或柱塞式泵，将物料打入，适用于酱体物料。上述前三种适用于液体物料。固体装料机由于固体物料的形状和性质各异，一般有颗粒状、块状、粉状、片状等，其装料机通用性差，故此其形式也较多。现用的装料机其定量方法采用容积定量法和称量法两种。一.粉状物料的容积式定量装料机构奶粉，咖啡饮料粉等，视密度不稳定，易粘结性，易吸潮性，不易流动性，进行定量较困难。容积法比重量法结构简单，定量速度快，造价低，比较适用于小重量的物料和视密度比较稳定的物料进行装罐，但精度比较低。容积定量形式有：容杯式，转鼓式，柱塞式和螺杆式等。（一）容杯式定量装罐装置它是由装于供料装置1下面回转圆盘6，圆筒状计量杯及活塞底盖3等组成见图7-22。回转圆盘平面上装有粉罩2和刮板5。粉料由供料装置送入粉罩内，物料靠自重装入计量杯8内，回转盘转动时，刮板刮去多余的粉料，已装好物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3，物料自定量杯下面落入漏斗，装入瓶罐内。此种装置只能固定一种容量不能调节，若改变容量则需要更换容杯。图7-23为可调容杯。通过调节计量杯（两套筒）的重叠相对位置达到容量的大小，有手工调和自动调。(二)转鼓式定量装罐装置在转子上开有定量空穴（有固定和可控两种）。当转子上的空穴对准料斗时为进料，而转到下方空穴对准卸料口时为装罐。图7-24为槽形截面可调容腔的圆柱形定量装罐装置。（三）柱塞式定量装罐装置由料斗，弹性活门，装料斗，柱塞，柱塞缸，连杆，调节活门组成。（四）螺杆式定量装罐装置定量螺杆为单头矩形截面螺距，垂直安装在导管中。当螺旋转动时定量供料。螺旋的每个螺距具有一定理论容积，转速要精确控制才能正确定量。二、称量定量装置螺杆式精密装料机液体装料机一、液体装料机装料方法（一）、结构和工作原理由送瓶机构、瓶开降机构、装料机构、定量机构、液体供料机构组成。１、送瓶机构在工作过程中要求准确地将瓶自动送进出罐装机的托盘。目前采用的多为圆盘输送机构和链板、拨轮输送机构。1）圆盘输送机构（1）结构：见图。（2）工作过程：瓶存放在回转圆盘2上，借惯性及离心力作用，移向圆盘边缘，在边缘有挡板3，挡住瓶罐以免掉落，在圆盘一侧，装置有弧形导板4，并与挡板形成导槽，经螺旋分隔器5整理，进行等距离排列，再由爪式拨轮拨进装料机构工作台7上进行装料。2）链板、拨轮输送机构结构：见图工作过程：瓶由链板式输送机（1）送入，由四爪拨轮（2）分隔整理排列，沿定位板（3）进入装料机构（4）进行装料，经由四爪拔轮（5）拔出，由链板式输送机（1）带走，完成输送瓶罐工作。２、瓶罐的升降机构在装料机中，把瓶罐升到规定的位置进行装料，然后又把装满的瓶罐下降到规定的位置，这一作用是由瓶罐升降机构来完成的。目前采用的有三种形式：滑道式、压缩空气式和压缩空气混合式1）滑道式瓶罐升降机构结构见图工作过程：此种滑道实际是圆柱形凸轮机构瓶罐行程的最高点，必须保证待罐瓶嘴能紧压在罐装头上，其最低点应使瓶嘴离开罐装头，并便于退出瓶罐机构。特点：其结构简单，但当机器在运转过程中出了故障，瓶依然沿滑道上升，易将瓶卡住和压碎。它要求瓶、罐质量高，特别是瓶颈不能弯曲，瓶被推上瓶托时要求准确，不然易把瓶挤坏。（如卡住后，再正常运转，必经将瓶打碎——野蛮操作）。2）、压缩空气式瓶罐升降机构结构见图工作过程：压缩空气由管8经管9进入汽缸，推动活塞带动瓶托向上移动，使瓶上升进行装料，这时活塞上部气体由阀门5排出，而阀7是关闭的。装料完毕时，压缩空气由管8经管6进入气缸（这时阀门5关闭），由于活塞上下的压力相等，故在活塞、瓶托及瓶的自重作用下，迅速下降（瓶亦下降）。这时完成了一个循环过程。特点：其克服了滑道式升降机构的缺点，因为当发生故障时，瓶罐被卡住，压缩空气好似弹簧一样被压缩，但这种机构当下降时，冲击力较大。3）压缩空气与滑动式混合瓶升降机构结构见图工作过程：当压缩空气由管子１进入活塞芯子（2），又经活塞芯子上部活塞（5）中部的孔洞进入活塞筒体（4），在压缩空气的作用下，使活塞筒体及其上的滚子（3）上升，将瓶罐升起，进行装料。当瓶装满后，升降机构随着自动机的转动，活塞筒体上的滚子进入下降滑道（7），在滑道的作用下，活塞筒体被强制下降。这样已装好的瓶罐下降到规定位置，并由拨瓶机构送出。当转到一定位置时，滚子脱离滑道，完成一个瓶的升降操作。特点：其下降时比较稳定。３、定量加料机构1）控制液位定量机构结构见图工作过程：它是通过对插入被装容器内的排气管的高低，来控制液位，达到定量装料的目的。当液体从进液管进入瓶内时，瓶内的空气则由排气管排出，随着液面的上升至排气管下口时，液面稍超过排气管口就不升高，根据连接器原理，液体可从排气管中上升，至与液槽中的相同液位为止，瓶子随下托盘下降，排气管内的液体立即流入瓶内，至此定量装料工作完成。通过改变排气管插入瓶内的位置，即可改变其加料量。特点：其机构简单，使用方便，辅助设备少，由于以瓶的容积来定量，故其精度与瓶有直接关系。旋转三通旋塞３，使进液管４与定量杯２连通，液体流人定量杯，杯中的空气经排气管１排出。当杯内液面上升到排气管下口时，气管被封死，空气无处排出，因此杯内液面停止上升．但排气管中液面仍继续上升，直到与贮液箱的液面等高为止，至此液料停止流动，然后旋转三通旋塞，使定量杯与注液管５连通，将杯中液料注人容器，调节排气管在定量杯中的高低位置即可调整灌装量的多少，旋塞的启闭转动均自动控制。特点：这种机构比较准确，密封性好，适合含汽的液体装料。2）旋塞式定量杯机构真空式自动罐装机1.贮液槽2.罐装头3.容器4.瓶托5.滚轮6.圆盘7.旋转主轴8.真空管第二节封罐、封袋机一、封罐机（1）金属罐二重卷边封罐1.二重卷边形成原理及封罐过程金属罐的密封是指罐身的翻边和罐盖的圆边在封口机中进行卷封，使罐身和罐盖相互卷合，压紧而形成紧密重叠的卷边的过程。所形成的卷边称之为二重卷边。用软胶作为填料，将罐身、盖铁片叠合后，通过滚轮的滚动作用，使他们弯曲卷接、钩合、压紧而形成罐边。封罐质量检测1.叠接率（OL%）在二重卷缝部位，罐身钩与盖钩实际叠分长度与理论叠分长度之比。2.紧密度（或皱纹度）皱纹度：二重卷边解剖后，盖钩上皱纹的最大长度占整个盖长度的比例紧密度=1-皱纹度3.接缝盖钩完整率二重卷边解剖后，观察到有效盖钩占整个盖钩宽度的比例，卷边时盖钩在罐身接缝处形成的盖钩宽度不足的现象。真空封罐机-在线观看（2）旋合式封盖旋合式封罐是对螺纹口或卡口容器用预制好的带螺纹或带突牙的盖经专用机旋合而完成容器口密封的一种封口形式。广泛用于玻璃罐食品的封口及塑料瓶口的封合。广州封罐机二、袋装机械将粉状、颗粒状、液体或半流体（酱体）物料装人用柔性材料制成的包装袋，然后进行排气或充气、封口以完成产品的包装，所用机械称为袋装机械。一、袋装机的工作过程袋装机是采用热封的柔性包装材料，自动完成制袋、物料的计量和充填、排气或充气，封口及切断等多功能的包装设备，可用于包装液体、固体和气体物料，是目前发展最为迅速、应用最为广泛的一种包装机，实线为基本操作程序，虚线为辅助的工作程序。这类包装机有卧式和立式两种类型。二、袋的基本形式用袋装机加工的塑料薄膜，袋的形式甚多。常见的有下列几种：１．枕形袋按接缝方式可分为纵缝搭接袋和纵缝搭接侧边折叠袋。２．扁平袋可分为三面封口袋和四面封口袋。３．自立袋其中常见的有尖顶角形袋、椭圆柱形袋、三角形袋和立方柱形袋。三、袋装机的种类由于袋形种类繁多，所以袋装机的型式和结构也有较大差异，主要反映在装袋和封口装置上。生产薄膜袋的设备叫袋装机，主要有立式和卧式两种类型。（一）立式袋装机又可分为制袋式袋装机和直移型给袋式袋装机。１．制袋式袋装机适用于生产枕形袋、三面封口袋、四面封口袋、扁平袋及自立式袋等。（二）卧式袋装机立式袋装机多用于液体饮料的制袋、装料（充填）和封口。卧式袋装机多用于饼干、糕点、方便面、冰棒和雪糕等块状物料的包装。第三节无菌包装机械无菌包装：食品、药品或其他产品单独进行连续杀菌，容器和盖材也单独杀菌，并在绝对无菌的环境下充填和封合。无菌包装受欢迎的原因：能源消耗量和生产成本低；符合消费者要求保留食品营养价值和少含防腐剂的愿望；可采用更加新颖美观的包装形式。根据无菌包装对象物料的状态来分，可分为液体食品的无菌包装和固体食品的无菌包装两类。无菌包装设备有许多种，主要区别在于操作方式、包装形式、充填系统。目前常用的有：卷材纸盒无菌包装设备；纸盒预制无菌包装设备；无菌瓶装设备；箱中衬袋无菌大包装设备等。一、卷材纸盒包装（一）卷材纸盒包装的特点1961年，TetraPak首先推出卷材纸盒包装机，经过几代的改进，现在TetraPak无菌装置有以下特点：（1）包装材料以板材卷筒形式引入；（2）所有与产品接触的部件及机器的无菌腔均经灭菌；（3）包装的成形、充填、封口及分离在一台机器上进行。使用卷材来制作容器的好处：（1）机器操作人员的工作任务简化，劳动强度降低；（2）因为只是平整的无菌材料进入机器的无菌区，可保证高度无菌；（3）集成形、充填、封口为一体，不需要各工序间的往返运输；（4）包装材料的存贮空间小，且无需空容器的存贮空间；（5）包装材料的生产效率高。该装置的包装材料，80%为纸板，纸板复合了几层塑料和一层铝箔。包装材料各层从外到里的作用如下：（1）外层的PE层可保护印刷的油墨并防潮，且当包装叠起时保护封口表面。（2）纸板赋予包装应有的机械强度以便成形，且便于油墨印刷。（3）PE使铝箔与纸板之间能紧密相联。（4）铝箔可阻气，并保护产品防止氧化和免受光照影响。（5）最内层的PE（或其他塑料）可提供液体阻隔性。（二）L－TBA/8无菌包装机的无菌包装过程1、机器的灭菌采用先喷入35%H2O2溶液，然后用无菌热空气使之干燥的方法。2、包装材料的灭菌3、包装的成形、充填、封口和割离4、带顶隙包装的充填5.单个包装的最后折叠（三）TBA/19利乐无菌包装机灌装1、工作原理