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食品工厂机械与设备——第十一章包装机械设备第一节液体物料装料机械设备液体食品装料是将定量液体装入瓶、罐等容器的操作过程。现代食品工业中，液体物料基本上都用灌装机进行装料。一、液体装料机基本构成及类型二、定量方式与机构三、灌装方式与装置四、容器升降机构五、容器输送机构食品工厂机械与设备——第十一章包装机械设备一、液体装料机基本构成及类型（一）基本构成（二）灌装机类型灌装机类型很多，可按不同方式分类。通常可按容器的运动方式和按灌装时容器的压力环境分类。1．按容器运动方式分类2．按灌装压力分食品工厂机械与设备——第十一章包装机械设备定量机构、装料机构、控制系统，瓶罐升降机构（若瓶罐固定不动，则装料机构则应有升降机构），瓶罐输送机构及传动系统等。不同装料机的差异表现在------定量、装料、容器输送等。（一）基本构成一、液体装料机基本构成及类型食品工厂机械与设备——第十一章包装机械设备一、液体装料机基本构成及类型（二）灌装机类型1．按容器运动方式分类旋转型------灌装机中的包装容器在灌装操作中绕机器主轴作旋转运动。灌装过程为完全连续式，生产能力大。回转体半径越大，其生产能力也越大。直线移动型-------灌装机中的包装容器按直线方式移动。其灌装过程通常为间歇式，即灌装时，几瓶同时静止灌装，然后再同时离开灌装工位。这种灌装机的结构简单，适合于小批量多品种的生产。食品工厂机械与设备——第十一章包装机械设备一、液体装料机基本构成及类型（二）灌装机类型2．按灌装压力分①常压式②等压式③真空式每一类又因定量方式不同还可有不同型式。食品工厂机械与设备——第十一章包装机械设备二、定量方式与机构液体食品灌装机一般均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常有三种形式，即液位定量机构、量杯定量机构和定量泵定量机构。（一）液位定量机构（二）量杯式定量机构（三）定量泵定量杯机构食品工厂机械与设备——第十一章包装机械设备（一）液位定量机构液位定量原理液位定量机构的具体例子液位定量机构的特点食品工厂机械与设备——第十一章包装机械设备如图11.1所示。调节瓶内排气管口高度可控制液位，达到定量装料目的。液体进瓶内，通过排气管排出瓶内空气，液面上升至排气管口，因瓶上部气体不能排出，而根据连通器原理，液体还可从排气管上升，直到贮液槽液位为止。原理（一）液位定量机构食品工厂机械与设备——第十一章包装机械设备结构简单，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。特点（一）液位定量机构食品工厂机械与设备——第十一章包装机械设备液位定量原理可以结合在不同形式的灌装头中。具体例子参见图11.5所示的滑阀式常压灌装阀结构原理图。具体例子（一）液位定量机构食品工厂机械与设备——第十一章包装机械设备（二）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。定量杯依靠杯内细管子在灌装前或灌装结束时的相对位置实现。旋塞式定量杯机构升降式量杯机构食品工厂机械与设备——第十一章包装机械设备如图11.2示。当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。这种机构比较准确，密封性好，但不适合含气液体的装料。旋塞式定量杯机构（二）量杯式定量机构食品工厂机械与设备——第十一章包装机械设备量杯定量还可以通过其上升过程实现，如图11.3所示。定量杯相对于贮液槽在定量和灌装时发生升降运动。量杯在其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，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。从而完成一次定量灌装。升降式量杯机构（二）量杯式定量机构食品工厂机械与设备——第十一章包装机械设备（三）定量泵定量杯机构这种定量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。如图11.4所示，可将定量泵与贮液槽、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。食品工厂机械与设备——第十一章包装机械设备（三）定量泵定量杯机构图11.4工作过程演示(1)吸料定量(2)压料入瓶食品工厂机械与设备——第十一章包装机械设备三、灌装方式与装置根据与液体灌装时各空间的压力状态，灌装方式可以分为:（一）常压法灌装（二）等压法灌装（三）真空法灌装食品工厂机械与设备——第十一章包装机械设备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:灌装时容器与大气相通。两种方式:分别用于低黏度液体和黏稠物料灌装。（一）常压法灌装食品工厂机械与设备——第十一章包装机械设备（一）常压法灌装1．低黏度料液的灌装在常压式灌装中，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。这种灌装方法适用于低黏度不含气料液，如牛奶、白酒、酱油等的灌装。食品工厂机械与设备——第十一章包装机械设备如图11.5所示。它是一种液位定量式弹簧灌装阀。其进液管及排气管的开闭通过瓶子的升降实现。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。灌装机构举例（一）常压法灌装食品工厂机械与设备——第十一章包装机械设备由于常压法灌装并非一定要求容器口与灌装阀配合密封。因此，黏稠料液的灌装可以采用图11.4所示的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。2．黏稠料液的灌装（一）常压法灌装食品工厂机械与设备——第十一章包装机械设备（二）等压法灌装含气饮料中的CO2在灌装以前已经存在其中，因此需要采用等压灌装法，以免CO2在灌装过程中损失。食品工厂机械与设备——第十一章包装机械设备（二）等压法灌装先用压缩（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。基本原理食品工厂机械与设备——第十一章包装机械设备灌装过程如图11.6所示。其灌装阀有3个阀管。每个灌装周期可以分为4步骤（启闭状态见表11-1）。这种装置在一个贮液槽内同时贮液和气，结构上比较简单。但可以发现，每次灌装必然会将空瓶中的空气带入贮液槽内。单室式等压灌装机的灌装过程（二）等压法灌装食品工厂机械与设备——第十一章包装机械设备表11-1等压灌装过程中三个阀管的启闭状态（二）等压法灌装食品工厂机械与设备——第十一章包装机械设备图11.7所示…过程基本与上述情形相似，但灌装时瓶内回气进入独立的B室，因此，可避免每次灌装有空气进入贮液区的现象。三室式等压灌装装置（二）等压法灌装食品工厂机械与设备——第十一章包装机械设备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待灌容器。两种形式：①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；②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。（三）真空法灌装食品工厂机械与设备——第十一章包装机械设备范围很广。适用于富含维生素的果蔬汁饮料，及各类罐头的糖水、盐水、清汤等的灌注。应用（三）真空法灌装食品工厂机械与设备——第十一章包装机械设备结构如图11.8所示。贮液箱不设单独真空室,二者合二为一。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2，连接真空泵。（三）真空法灌装1．单室式真空灌装机构食品工厂机械与设备——第十一章包装机械设备灌装过程工作时，真空泵抽气使贮液箱内达到一定的真空度。当待灌瓶子被托瓶台顶升压合灌装阀时，瓶内空气由灌装阀的中央气管抽入贮液箱液面。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，进行装填灌注。（三）真空法灌装1．单室式真空灌装机构食品工厂机械与设备——第十一章包装机械设备灌装过程与等压灌装比较单室式真空灌装过程及所用的阀与等压灌装法类似。所不同的是，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。实际上是一种在同真空度条件下的等压灌装过程.（三）真空法灌装1．单室式真空灌装机构食品工厂机械与设备——第十一章包装机械设备特点优点：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。缺点：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。（三）真空法灌装1．单室式真空灌装机构食品工厂机械与设备——第十一章包装机械设备机构如图11.9所示，采用独立的真空室，与贮液箱分离。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入真空室，瓶内形成一定的真空度。接着，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。随后，关闭灌装阀，瓶子下降脱离灌装阀。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。（三）真空法灌装2．双室式真空灌装机构食品工厂机械与设备——第十一章包装机械设备（三）真空法灌装2．双室式真空灌装机构与单室比较,显而易见: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。食品工厂机械与设备——第十一章包装机械设备（三）真空法灌装3．三室式真空灌装机构此法及机构的出现原因–双室式真空灌装机因真空室和处于常压的贮液箱分离，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，三室式真空灌装机应运而生。食品工厂机械与设备——第十一章包装机械设备（三）真空法灌装3．三室式真空灌装机构结构如图11.10示真空室不止一个，中间还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。三室式真空灌装机的真空度较前两种机型大幅度提高，而且液流状态也较稳定，但结构更复杂，密封性要求更高。食品工厂机械与设备——第十一章包装机械设备四、容器升降机构容器升降作用:①使阀管进出被灌装容器;②控制阀管开闭。灌装阀开闭方式:直线型灌装机--利用液压（压力供料式）或气动（重力供料式）开闭；回转型灌装机:旋塞阀或滑阀多利用机械方式，即利用机械或气动方式使瓶升降同时驱动阀件运动。食品工厂机械与设备——第十一章包装机械设备（一）机械式升降机构也称为滑道式瓶子升降机构，采用（固定）圆柱形凸轮与偏置直动从动杆机构结合，控制瓶罐高度。四、容器升降机构食品工厂机械与设备——第十一章包装机械设备（一）机械式升降机构----图11.11四、容器升降机构食品工厂机械与设备——第十一章包装机械设备四、容器升降机构（一）机械式升降机构----图11.11—动作演示最低区段上升区段最高区段下降段最低区段食品工厂机械与设备——第十一章包装机械设备四、容器升降机构（一）机械式升降机构圆柱凸轮导轨式升降机构特点结构简单，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。食品工厂机械与设备——第十一章包装机械设备四、容器升降机构（二）气动升降机构如图11.12所示，容器托与活塞气缸的活塞相连；活塞气缸固定在灌装回转体上，随回转体一起转动。容器升降由气缸活塞两侧气压差控制，此气压差随回转相位而发生变化。食品工厂机械与设