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CompanyLOGO第八章充填工艺东北林业大学工程技术学院包装工程专业:王桂英东北林业大学包装工程系本章内容概述1液体灌装工艺2固体充填工艺3本章重点:各种充填方式的特点及应用东北林业大学包装工程系第一节概述1、充填方法(1)按产品的物理状态分：颗粒充填、粉末充填、块状充填、液体灌装；(2)按包装容器分：装瓶、装罐、装袋、装盒、装箱；(3)按计量方法分：容积充填、称重充填、计数充填。2、充填精度装入包装容器内物料的实际数量值与要求数量值的误差范围。它直接影响企业经济效益的因素。3、充填工艺选用须考虑产品性质状态及成本、包装容器的种类、充填精度、包装成本、包装效率等多方面因素。东北林业大学包装工程系第二节液体灌装工艺根据液体粘度将灌装产品分成3类：A、低粘度，流动性好的产品：酒类、奶、酱油、药品；B、中粘度，流动性较差：各种酱类；C、大粘度，流动性极差：果酱、牙膏、浆糊。粘度：衡量液体流动时的内摩擦力或阻力的度量。随温度，受力情况等外界因素变化而变化。一、液体灌装的力学基础（了解）1、液体的稳定流动和不稳定流动（流速与压强）2、层流和紊流(1)层流：雷诺系数Re2000。(2)紊流：雷诺系数Re2000。(3)层流状态下的流量公式-伯肖（Poiseulle)公式东北林业大学包装工程系Q=(△Pπd4)/(128μL)其中，Q-容积流量，m3/s△P-压力差，Pad–管道内径，mL–管道长度，mμ–动力黏性系数，Pa﹒s断面平均流速为：v=(4Q)/(πd2)结论：(1)同一种液体，当管长与管径不变时，如果压力差成倍增加，容积流量成倍增加，平均流速成倍增加。(2)同一种液体，当管径不变时，如果管长与压力差成倍增加，则容积流量不变，平均流速也不变。东北林业大学包装工程系二、液体灌装方法1、常压灌装（重力灌装）该方法利用液体的自身重力将其灌入包装容器中，适用于不含气又不怕接触大气的低黏度的液体物料，如白酒、果酒、酱油、牛奶、药水等。通常有定液位和定容积两种计量方式。东北林业大学包装工程系东北林业大学包装工程系2、真空灌装该方法先将包装容器抽真空，再将液体物料灌入包装容器中，适用于不含气且怕接触大气而氧化变质的黏度稍大的液体物料和有毒物料的灌装，如果汁、果酱、糖浆、农药等。通常有定液位和定容积两种计量方式。该灌装方法的优点：a.灌装速度高；b.包装容器内的残留空气少；c.延长产品的保质期；d.限制液体产品的逸散；e.避免灌装有缺欠的容器，减少浪费。(1)纯真空灌装在真空度6-7kpa下的灌装，有溢流和回流现象。东北林业大学包装工程系东北林业大学包装工程系(2)重力真空灌装在真空度10-16kpa下的重力灌装，可避免有裂纹或缺口的容器，也可防止液体的滴漏。东北林业大学包装工程系真空灌装视频东北林业大学包装工程系3、等压灌装（压力重力罐装或气体压力罐装）该方法先向包装内充气，使容器内压力与贮液缸内压力相等，再将贮液缸内的液体物料灌入包装容器中。该方法适用于含气饮料，如啤酒、汽水、香摈、矿泉水等。通常有定液位和定容积两种计量方式。该灌装方法的优点：a.减少CO2的损失；b.保证饮料的风味与质量；c.保证包装计量的准确。东北林业大学包装工程系4、压力灌装（压力重力罐装或气体压力罐装）该方法借助外界压力（机械压力、气压、液压）将液体物料压入包装容器中。该方法可提高罐装速度，适用于黏度较大或低黏度，不适合采用其它灌装方法的物料的灌装使用。通常有定液位和定容积两种计量方式。(1)定液位式压力灌装东北林业大学包装工程系(2)容积式压力灌装（机械压力灌装）该方法由各种计量泵进行灌装计量，灌装压力由压力泵实施，将液体物料压入包装容器中。该方法适用于果酱、鞋油、浆糊、美术颜料以及其它一些不适用于其它方法灌装的低黏度的液体物料，如安瓿针剂注射液和输液用的软包装袋。东北林业大学包装工程系活塞容积式灌装东北林业大学包装工程系活塞容积式灌装视频东北林业大学包装工程系5、液位传感式灌装液位传感式灌装是利用传感式方法，如空气流传感装置、电子传感装置，检测容器是否到位、灌装液面的高度，并发出适当的信号启闭灌装阀。该方法在包装过程中，包装容器不需要密封，通常适用于塑料容器、狭颈瓶和玻璃瓶的高速灌装。东北林业大学包装工程系东北林业大学包装工程系6、隔膜容积式灌装隔膜式容积灌装是利用一个挠性的起伏隔膜在压力气体的作用下，将液体物料从贮液缸抽到灌装室，再注到包装容器中。该方法靠隔膜实现完全密封，从而避免活塞式容积泵产生的细微粉粒掺入物料中。该灌装方法的优点：a.灌装速度快；b.保证液体物料清洁卫生；c.灌装精度高；d.物料损失少；e.适合灌装狭颈包装容器。东北林业大学包装工程系隔膜容积式灌装东北林业大学包装工程系安瓿的灌装过程东北林业大学包装工程系7、虹吸法灌装该灌装方法是利用虹吸原理，使贮液缸中的液体物料经虹吸管吸入容器。这种灌装系统结构简单,但灌装速度低,适用于黏度低且不含气体的液体物料,如果酒、醋等。东北林业大学包装工程系8、定时灌装该灌装方法是在流量和速度保持一定的情况下，通过控制液体流动的时间来确定灌装容量。(1)恒容积流量定时灌装常用的方法有回转定量盘式、回转泵式和螺杆式三种。灌装容量有灌装孔在进液槽下面的停留时间决定，时间有转盘的回转速度确定。东北林业大学包装工程系(2)可控压差定时灌装可控压差的灌装容量是依靠精确地控制液流时间来实现的。其灌装精度由灌装口处压差的稳定性及液流时间控制的精确性来决定。这种灌装方法是比较先进的灌装方法，它的最大特点是灌装精度极高，灌装系统可不必拆卸九可进行清洗或蒸汽消毒，易于实现无菌灌装。东北林业大学包装工程系9、称重灌装该灌装方法是在1986年才开始应用的新方法。它利用计算机辅助操作，可以对塑料、玻璃或金属容器进行低黏度或中等黏度的灌装。其最大特点在于精确度极高。东北林业大学包装工程系东北林业大学包装工程系三、各种液体灌装工艺的比较与选用在选用时，应针对各种方法、设备及物料的黏度、包装容器的特点进行综合分析和比较，设计出最佳灌装工艺及设备。1、液料的黏度；(1)黏度在1-1000cP,可用任何一种方法；(2)黏度在1000-10000cP,可用LS、TF、TP、PV、DV或WF方法；(3)黏度大于10000cP,可用TF、PV两种方法；2、包装容器的材料和刚性东北林业大学包装工程系(1)刚性容器,可用任何一种方法；(2)半刚性容器,可用G、PG、LS、TF、TP、DV或WF方法；(3)软性容器,可用LS、TF、TP、DV或WF方法。3、包装容器的形状和容量(1)窄颈瓶（瓶口直径小于38mm),可用G、GV、LS、P、V、PG或DV方法；(2)广口瓶（瓶口直径大于38mm),可用G、PG、TF或PV方法。4、灌装速度与灌装系统及容器的关系(1)气密罐采用高速的G、PV方法,350-2000瓶/min；(2)气密罐+CO2采用高速的PG方法，800-1500瓶/min；(3)窄颈塑料容器，采用LS、WF方法，400瓶/min；(4)刚性窄颈容器，采用DV方法，小于400瓶/min；东北林业大学包装工程系各种灌装工艺介绍东北林业大学包装工程系第三节固体充填工艺固体物料的物理形态：颗粒状、粉末状和块状。固体物料按黏度进行分类充填方法：容积充填、称重充填和计数充填法。非黏性流动性较强，易充填如：谷物、咖啡、粒盐、砂糖、茶叶以及坚果等。半黏性流动性较差，充填比较困难如：面粉、奶粉、洗衣粉、绵白糖、药粉以及颜料粉等。黏性流动性差，充填极困难如：红糖、蜜饯果脯及化工原料等。东北林业大学包装工程系一、容积充填工艺1、量杯充填适用范围：流动性好，密度均匀，粉末状、颗粒状、碎片状物料。特点：速度快，精度低，适于价格低廉产品的包装。(1)转盘式量杯充填(2)鼓轮式定容充填(3)插管式容积充填东北林业大学包装工程系量杯充填视频东北林业大学包装工程系容积充填视频东北林业大学包装工程系2、螺杆充填适用范围：流动性好的粉末状细颗粒状物料，特别是在出料口易起桥不易落下的物料，如咖啡粉、面粉、药粉等。不适合于易碎的片状、块状物料和视密度变化较大的物料。特点：速度快，精度较高，飞扬小。东北林业大学包装工程系螺杆充填东北林业大学包装工程系3、真空充填方法：将包装容器或量杯抽真空，再充填物料。特点：精度高，包装内的氧气含量少，可延长物料的保质期，还可以防止物料粉弥散到空气中。(1)真空容器充填东北林业大学包装工程系(2)真空量杯充填(气流式充填)方法：利用真空吸粉原理量取定量容积的物料，并利用净化压缩空气将产品充填到包装容器中。特点：①不受包装容器体积变化的影响；②充填精度高；③充填范围大；④适合于粉末物料的填充。东北林业大学包装工程系4、定时充填方法：控制物料的流动时间或调节进料管流量来量取产品，并将其充填到包装容器中。特点：精度低，价格最便宜，可用作价格较低物料的充填或作为称重式充填的预充填。(1)计时振动充填东北林业大学包装工程系计时振动充填东北林业大学包装工程系(2)等流量充填5、倾注式充填方法：物料以瀑布式流入敞容器中。特点：可实现高速充填。东北林业大学包装工程系二、称重充填适用范围：适用于易吸潮、易结块、粒度不均匀、流动性差、视密度变化大及价值高的物料。特点：充填精度高，可达0.1%，但效率低于容积充填。分类：净重充填和毛重充填。1、净重充填适用范围：适用于包装尺寸和重量差异较大的物料，可采取粗加料和精加料方式，包装速度较慢，设备造价高。东北林业大学包装工程系称重充填视频东北林业大学包装工程系2、毛重充填适用范围：适用于价格一般的流动性好的固体物料、流动性差的黏性物料，特别适合充填易碎的物料。三、计数充填将产品按预定数目装入包装容器。适用范围：适用于形状规则的物品的包装，如饼干、糖果、胶囊、铅笔、香皂、纽扣等，也可用于二次包装。分类：单件计数充填和多件计数充填。东北林业大学包装工程系1、单件计数充填：利用机械、光学、电感应、电子扫描等方法逐件计算产品个数。2、多件计数充填：有规则排列排列和无规则排列。(1)有规则排列物品的计数充填利用辅助量（长度、面积）或计数板等方法确定产品件数，并将其充填到包装容器内。①长度计数充填东北林业大学包装工程系计数充填视频东北林业大学包装工程系计数充填视频东北林业大学包装工程系计数充填视频东北林业大学包装工程系②容积计数充填将物品整齐排列到计量箱中，当充满计量箱时，打开闸门将产品推入或落入包装容器内。东北林业大学包装工程系③堆积计数充填从几个料斗中分别提取一定数量的物品，依次充填到一个包装容器中，完成一次计数充填包装。常用于不同组合物品的包装。东北林业大学包装工程系(2)无规则排列物品的计数充填是利用计数板，从杂乱的物品中直接取出一定数目的物品，将其充填到包装容器中。适用于难以排列的颗粒状物品的计数充填。①转盘计数充填东北林业大学包装工程系②转鼓式计数充填利用转鼓上的计数板对物品进行计数，并将其充填到包装容器中。东北林业大学包装工程系③履带式计数充填利用履带上的计数板对物品进行计数，并将其充填到包装容器中。适用于形状规则的片状、球状物品的计数充填包装。东北林业大学包装工程系四、固体充填方法的比较与选用1、生产速度；2、变换物料品种的灵活性。CompanyLOGO