第四章 充填技术 包装工艺学教学课件.pptVIP

中北大学 第四章 充填技术第一节 概 述 充填是包装过程的中间工序，在此之前是容器成型或容器准备工序(如成型、清洗、消毒杀菌、干燥、排列等等)，在此之后是密封、封口、贴标、打印等辅助工序。充填技术主要用于销售包装，在包装技术中占有重要地位。 所谓充填，是指将产品(待装物品)按要求的数量放到包装容器内。与充填不可分割的部分，就是精确计量被包装物品的多少(量容积或称量)，任何一种充填方法都有其相适应的充填精度。充填精度是指对装入容器内物料标定体积或重量的误差范围。对贵重物料和对计量：要求严格的物料，充填精度可达±0．1％；对重袋等包装，则可大于此值。充填精度是关系企业利益最重要因素之一。精度低时，容易产生充填不足或过量。前者将引起消费者不满，影响产品信誉；后者将损失大量物料，减少企业收入。另一方面充填精度要求越高，所需设备的价格也就越高。所以要根据生产的实际情况确定最优充填精度。 由于要充填的物品种类繁多，形态各异，物理化学性质各不相同，有气体的、液态的、浆状的、粉末的、颗粒的和块状的等，有的是易燃易爆的，有的是含气有毒的，有的是易分解的；包装容器又是用各种材料制成的，如有玻璃的、金属的、塑料的、纸制的、木制的，还有复合材料等，形式也是多样的，如袋、盒、箱、杯、盘、瓶、罐、听、桶等等；同时机器设备的多样性就形成了充填技术的复杂性和应用的广泛性。 物料充填虽然有多种方法，但仍可归结为两大类：液体物料的充填和固体物料的充填。 第二节 液体物料的充填 液体物料的充填，国内习惯称为灌装。需要灌装的液体物料甚多，几乎可以包括生活有关的一切液体，此外还有一些工农业用液体c液体物料的化学物理性质各不相同，故灌装方法也不同。液体物料中影响灌装的主要是粘度，其次是是否溶有气体，以及起泡性和微小固体物含量等。因此，在选用灌装方法和灌装设备时，首先要考虑液体物料的粘度。根据灌装的需要，一般将液体物料按粘度分为三类：流体、半流体和粘滞流体。 (1)流体：是指靠重力作用下可按一定速度在管道内自由流动，粘度范围在0．001～0．1Pa·s的液体，如牛奶、清凉饮料、酒、香水、眼药水、纯净水等。 (2)半流体：除靠重力外，还需加上外力才能在管道内流动，粘度范围在0．1～l0Pa·s的液体，如炼乳、蕃茄酱、发乳等。 (3)粘滞流体：靠自身重力不能流动，必须借助挤压等外力才能流动，粘度在l0Pa·s以上的物料，如洗发膏、牙膏、浆糊、花生酱、果酱等。 一、液体物料灌装的力学基础 液体物料灌装一般是将液体从贮液缸取出，使之通过管道流入容器。液体物料在管道中流动的条件是，流人端与流出端之间必需有压力差，也称压头，流入端的压力必须高于流出端的压力。假设流过圆形截面管道的液体物料为层流，则流速可根据伯萧叶(Poiseuille)公式计算: 当灌装系统中，贮液缸和容器均为大气压力时，液体物料靠重力产生流动。利用这种原理进行灌装的方法称为重力灌装；如果贮液缸是封闭的，则缸内压力高于大气压力时，流速将增大，因为总压力差是重力压力差与贮液缸内外加压力之和。利用这种原理进行灌装的方法称为压力灌装。如果，贮液缸顶部是通向大气的，而管子与容器连接是密封的，容器中的压力低于大气压力，同样流速也会增大。利用这种原理进行灌装的方法称为真空灌装。 二、液体物料灌装的具体方法 按灌装原理，灌装方法可分为重力灌装、压力灌装和真空灌装三人类。 按计量方式，灌装方法可分为定液位灌装法和容积灌装法。 常用的灌装方法有10种： 1．纯重力灌装法 这种方法像物理学中讲的虹吸现象一样，是最古老的灌装方法之一，而且现在仍然是最准确最简单的灌装方法。大部分自由流动的液体物料都可以用此法灌装。纯重力灌装法属于定液位灌装，灌入容器中液体物料的容积决定于容器本身的容积。圆形气密罐或塑料的壁厚比玻璃瓶均匀，因而，它们的容积比玻璃瓶准确。 如图9—1所示，贮液槽1位于最上部，液体物料从贮液槽流经带弹簧的灌装阀4进入容器。灌装时升降机构将容器向上托起 (也可以将灌装管下降)，首先是容器的口部和灌装阀下部的密封盖5接触并压紧，将容器密封，然后容器再上升，顶开弹簧，开启灌装阀，液体物料靠重力自由流下，灌人容器中。同时，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。当液体上升至排气口上部时，即停止流动，液位达到规定高度并保持不变。灌装完成后，升降机构将容器下降，灌装阀失去压力，由弹簧自动关闭。 这种方法主要用于低粘度、非起泡性的液体物料，如牛奶、白酒、酱油、药水等。使用的设备构造简单，操作方便，易于保养，是很早就出现的灌装方法，至今仍被广泛使用。 2．纯真空灌装法 这种方法是在