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10 食品包装机械与设备

来源:首页 | 时间:2019-01-02

  10 食品包装机械与设备_环境科学/食品科学_工程科技_专业资料。第十章 食品包装机械与设备 ? 食品包装:采用适当的包装材料,容器和包装技 术,把食品包裹起来,以便食品在运输和储藏过 程中保持其价值和原有的状态。 目的 保护食品,方便储运,促进

  第十章 食品包装机械与设备 ? 食品包装:采用适当的包装材料,容器和包装技 术,把食品包裹起来,以便食品在运输和储藏过 程中保持其价值和原有的状态。 目的 保护食品,方便储运,促进销售,提高商品价值 包装机械分类: 1 用于加工包装材料和包装容器的机器; 2 用于完成包装过程的机器-包装机 ? ? ? ? ? 固体包装机械 ? ? ? ? ? 计量和充入,计量为核心 计量方法:容积,称重和计数 一 容积计量装置 适用于干料或半流体食品物料的计量 包装基础:物料的堆积密度均匀一致 ? ? 一) 容杯式计量装置 已知容量的量杯量取产品,量杯一般置于转盘和 转鼓上,转盘较常见。 ? ? 1 固定容积式 粉料堆积密度 有变化 适用于堆积密 度非常稳定的 粉料 ? ? ? ? ? 2 可调容积式 计量杯为组合结构 上计量杯和下计量杯 调节相对位置 ? ? ? 二)转鼓式计量装置 转动调节螺钉-调节容积 调节转鼓转速 ? ? 三)柱塞式计量装置 左移,活门关,物料落;右移,推物料 四)螺杆式计量装置 ? 适用于流动性良好的物料,不适宜易碎的片状物 或密度较大的物料 ? 调节螺杆旋转转数 或更换螺杆 ? 螺旋槽容积较固定? 准确控制螺杆转数? 二 称重计量装置 ? 常用于计量散堆密度不均匀的松散物料及不规则形体 的块状食品。 ? 一)净重计量装置 ? 不受容器重影响 ? 提高精度-分级进料 微量进料装置 ? 粗料和精料分别进料 ? ? ? ? ? 二)毛重计量装置 食品与容器一起称重 原因:针对易粘连的物料 净重的测定:空容器质量预先称量,再加料。要 求容器质量相同。 三 计数计量装置 ? 单件计数-机械计数,光电计数,扫描计数 ? 多件计数-数件产品作为一个单元 ? 一)转盘式计数装置 ? 适用于长径比小的颗粒物料 ? 计量盘 ? 卸料盘 -承托 -卸料(卸料槽) ? ? ? 二) 推板式计数装置 计量推板 推板式计数装置 ? ? ? 三) 容腔计数装置 振动器、计数容腔、闸板、冲头 和柱塞式计量装置比较 自动制袋装填包装机 ? ? ? 将粉状、颗粒状、液体或半流体(酱体)物料装入用 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。 袋装之前先要制袋.制袋用的柔性材料如纸、蜡纸、 塑料薄膜、铝箔及其复合材料等,应具有良好的保护物 品的性能,价廉质轻,容易印制、成型。 当前填充物品已由最初只是充填散粒体物品发展到充 填液体、气体、胶体和大块状的固体,使袋装逐渐渗透 和替代灌装,罐装和裹包等传统包装形式。 ? ? ? ? 袋的基本形式 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。 制袋过程中,一般是先纵向封口,然后横向封口,所以在枕形袋 搭接和对接封口缝的全长内,封口部分有三层或四层薄膜重叠在 一起,这对封口质量有一定影响。扁平式三面封口袋的内薄膜的 层数相等,封接质量较好,但袋的外形不对称,美观性较差。四 面封口克服了上述两种情况的缺点,但包装材料用得较多。各种 自立式袋的外形美观,有立而不倒的优点,便于后续装箱工序的 进行和产品的安置陈列,但对包装材料的要求较多,需采用复合 包装材料。 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。 袋装机的种类 ?(一)立式袋装机 ? 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。按 袋形制作不同,可分为: ? (1)翻领成型制袋式袋装机 用于 枕形袋等制作。其工作过程为平张薄 膜卷筒2经过多道导辊后,进入翻领 成型器3,先由纵封加热器4封合成 形,搭接或对接成圆筒状,这时计量 装置计量后的一份物料从料斗1通过 加料管落入袋内,横封加热器5在封 住袋底的同时向下拉袋,并对前一个 装满物料的袋的进口封口,然后在两 个袋子之间切断使之分开。 ?该机各执行机构的动作,可由机、 电、气或液压控制自动操作。 2)塔形与立方柱形制袋式袋装机 该机主要用来灌装和包装液体饮料。 包装容器为塔形和立方形。 平张薄膜卷筒1上的包装材料经过 印刷装置2和过氧化氢消毒后,由 导辊4导引,在成型环5和7的作 用下,将平张包装材料折成圆筒状。 包装袋的接缝在向下运动时,被无 菌空气加热,当通过最后一道成型 环9时,被纵缝加热器8压合成纵 封缝。 果汁等料液由泵送到进料管6进入 圆筒状包装袋内,无菌热空气从料 管外面进入圆筒内直达液面,液面 上又有螺旋加热器 10 ,它对袋内壁 进行杀菌消毒,并使液面上形成无 菌的空气层。接着横封加热器封口 切断。 横封与切断是在料面下进行的,横 封切断装置的配置方式不同,形成 立方柱形与塔形包装的不同产品。 塔形包装时,上下两只横封切断器 成90度空间交错,分别作上、下与 开合运动,以完成包装物品的横封 和切断。 立方柱形包装时,借助两对成型横 具与横封口在开合及上、下的复合 运动,将液面下的筒状料袋向下拉 动并成形、封口和切断。 横封钳1由铝合金制成,内有冷却小管3通冷却水冷却横封钳。 热封电热丝2,被夹在内外两层聚四氯乙烯4之间。内层作绝缘 用,外层防止电热丝与包装材料粘连。常热切割丝5置于热封电 热丝的中间,以保证被切断的上下两个袋各有3.5mm宽的热封 边。横切垫是用聚四氟乙烯包裹的硅橡胶7,另有上下两个钳 口6夹持薄膜,使热封部分薄膜不受张力影响。 热封是采用电脉冲封接方式,通电预热封接,断电冷却。 (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。 ? ? ? 直移型给袋式袋装机 给袋式袋装机在使用前,应将事先加工好的各种空袋叠放在空袋 箱里,工作时,每次从空袋箱的袋层上取走一个空袋,由输送链 夹持手带着空袋在各个工位上停歇,完成各个包装动作。 给袋式袋装机按输送链行走路线可分为直移型和回转型两种,前 者输送链带着空袋作直线移动,后者作回转移动。两者的工作原 理基本相同. 液体包装机械 液体食品的填充-灌装 手动灌装机 口服液灌装机 大桶灌装机 重力灌装机 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 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 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,经由四爪拨轮 (5)拨出,由链板式 输送机(6)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 工作过程:此种滑道实际是圆柱 形凸轮机构 ? 瓶罐行程到最高点,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。凸轮升 角α≤30°,瓶托下降时,凸 轮升角β≤70°。长度L根据 需要定长短。 特点: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 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径管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)。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,这时瓶托不再上升,故不会被挤坏,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 工作过程: 当压缩空气由管 子1进入活塞芯(2),又经活 塞芯上部活塞(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。 ? 定量机构 通过控制液面高度、液料 容积和料液重量来完成。 1 控制液位定量装置 连通器原理 ? ? ? 2 量杯式定量装置 改变定量杯调节管的高度 更换定量杯 ? ? 3 定量泵定量装置 灌装量=泵的排量 4 旋塞式定量杯机构 ? 工作过程:当旋塞位于右图时, 液体靠静压由进液管进入定量杯, 当液面达到细管的下缘时停止, 但液体会继续从细管中上升至贮 液槽内相同液位,这样定量杯定 量好液体,将旋塞旋转90°,定 量杯中液体便由装罐嘴流入被装 的瓶内,从而完成液体的定量操 作。 特点:这种机构比较准确,密封 性好,适合含汽的液体装料。 ? ? ? 装料机构 小口径瓶 ? 广口瓶 ? 柱塞式灌装机 大中桶称重式油类灌装机 小型定量灌装机 等压灌装机 无菌包装机械 所谓“无菌包装”是在无菌环境下,把无菌的 产品充填到无菌的容器中,并加以密封。 无菌包装是一个过程,基本上由三部分构成: 1 是食品物料的预杀菌即达到商业无菌(商业无菌 的含义是在一般贮存条件下,产品中不存在能生长 的微生物) 2 是包装容器的灭菌 3 是灌装环境的无菌 基本要求 无菌 ? 1、包装材料以卷材形式引入的灌装设备,典型的 是瑞典利乐的TBA系列; 2、是纸盒预先制好的无菌灌装设备,典型的是德 国康美包装系统; 3、包装材料以塑料薄膜形式引入的无菌包装机; 4、正在发展中的塑料瓶灌装设备。 ? ? ? ? 一、无菌包装设备生产流程 ? ? ? ? 配套设备:超高温无菌设备、无菌包装机、CIP清洗系统 流程 1 设备、物料的杀菌 水加热至杀菌温度,使热水沿着物料经过的通道循环30 min以上,冷却后,进入工作状态。 2 包装材料的杀菌 无菌软包装-复合纸板 方法:用高浓度(32%)的双氧水浸润和高温结合。 ? ? ? ? 双氧水杀菌和清除:纸板经过双氧水槽,挤压辊除多余双 氧水;加热,双氧水分解成活性氧和水。 ? ? 3 设备清洗-CIP定位清洗系统 生产的停顿过程或完结后,对设备的某个 部位或整体进行定点或全面的清洗,杜绝 即时污染。 二、利乐无菌包装机 瑞典利乐公司 ? 利乐公司是目前世界唯一可全方位提供食品包 装、制程及分销系统的供应商。 1951年成立;1999年,利乐公司并购全球最大的食品制程及农 业设备供应制造商阿法拉伐公司 ,改组成立利乐拉伐集团。 ? 利乐对中国的改变,包括对乳品巨头的帮助。伊利曾是呼和 浩特的小公司,利乐利用自己能够保存新鲜乳品的先进技术, 帮助伊利成功地从一个区域性企业变成国内乳品巨头。 在中国,越来越多的企业成为利乐的客户。而随着伊利、蒙 牛、光明、娃哈哈、汇源等品牌业绩的突飞猛进,利乐作为 协助他们创造佳绩的包装设备和材料等一体化服务供应商也 越来越受到关注。利乐枕、利乐砖等产品被消费者视为饮品 安全与营养的保证。 ? ? ? ? 随着生活水平的提高,对牛奶、 果汁等饮料的需求量越来越大, 产生的废弃利乐包也越来越多。 然而消费者并不了解利乐包可 以再生利用,往往将废包随手 扔掉。 其实,它们完全是一种“放错 了地方的资源”,通过专业厂 家的处理和加工,废弃利乐包 能够生产出再生纸、地板、垃 圾桶、衣架、乒乓球拍、托盘 等一大批生活用品和工业用料。 利乐包为六层复合纸包装,其 中约75%的成份为优质长纤 维纸浆,这些纸浆是再生纸的 优质原料。 任贤齐-利乐环保大使 ? 多数人把无菌复合纸包装统称为‘利乐包’,这个市 场中还有瑞士的康美包(SIG Combibloc)、挪威的 艾罗派克(ELopak)、荷兰的Alterna Pak和国内的 一些包装公司。 每10万吨废弃的无菌复合纸包装可以提炼出7万 吨木浆、0.5万吨铝箔,价值超过3.5亿元人民币—— 这是回收此类包装的价值所在。 2009年,利乐在中国销售约270亿包,全国已经 有十几家与之合作的企业在用回收利乐包装制造再生 纸、彩乐板和塑木。利乐中国估计,今年将有4.2万 吨“利乐包”(这其中包括了康美包等其他包装)被 回收,回收率接近15%,与2008年的10%相比,前进 了5个百分点。 ? ? 分割 利乐包装机和利乐包装材料 利乐包 使用纸基、铝箔、 塑料复合层压制的 包装料 菱形、砖形、屋顶 形 厚约0.35mm。 无菌包装材料各层的性能 1、纸包装材料的性能 ? 1)纸为基材构成包装容器的刚度,便于产品运输 和货架陈列; 2)成型好,能适应包装机高速成型为各种形状的 软包装容器; 3)印刷性好,油墨及涂料吸收率大,使广告图案 取得最佳效果; ? ? ? 4)卫生,无毒和无污染,是一种可回收的环保型 的包装材料。 2、聚乙烯包装性能 优点:对水蒸汽的透湿率很低,也能防止微生 物入侵。耐低温,化学性能稳定聚乙烯热封性能。 热封温度低,能适应包装机高速热封操作的要求, 常作为复合包装材料的热封层。 缺点:对氧、二氧化碳的透气率很高,不耐高 温,不耐油脂。聚乙烯的印刷性能和透明度较差, 影响效果。 3、铝箔的包装性能 ? 构成复合包装材料的铝箔其厚度一般为9~12μm。 铝箔具有极好的阻隔性能,对水分、气体和风味物 质是不渗透的,而且对光线完全阻隔,耐化学溶剂 和脂肪的性能较好。 ? 铝箔耐高温和低温,导热性好,是包装封合的“电 感加热”部位。 1 5 2 6 3 4 7 1 5 2 3 6 4 7 包装材 料存放 送纸(包装材料)、打印生产日期、贴纵封 (LS)贴条、包装材料杀菌(双氧水浸泡)、包装 材料吹干(气刀)、包装盒纵封(LS)形成纸管 (此时应确保纸管底部横封可靠)、包装物料液位以 下灌装、横向密封(TS)形成纸包(利乐包)、利 乐包切割分离整形、利乐包折角折翼、利乐包粘角粘 翼(形成利乐砖)、送出利乐砖。 ? 1)无菌空间的形成 空气经压缩机进入空气 加热器,加热杀菌后,吹入形成筒状的包材, 形成了无菌环境。 2)包装材料的无菌 包装材料以卷材形式引入, 在导向滚轮的牵引、输送下进入双氧水槽,包 装材料被湿润滚轮的双氧水融湿,经挤压滚轮 挤压多余的双氧水,进入无菌室,包材上的双 氧水被无菌热空气吹干。 ? 利乐包装 工作过程 TBA/19利乐无菌灌装机 机 器 正 面 机 器 左 面 机 器 右 面 4.日期打印装置 打印日期等. 6.贴条装置将 贴条贴上. 包装材料以 圈材进入 5,装纵封贴条 盒的滚轮. 7.包装材料 双氧水浴 1.包装材料位于 后部的纸仓内. 2.马达驱动滚轮平 稳供送包材. 3.滚轮随速度变 化而上下跳动. 9.气刀中的热风 使包材干燥 10.驱动滚轮最 佳供给包材. 8.挤压滚轮挤去 多余的双氧水 12.产品调节 阀及灌注管. 13.可移动成 型环. 15.暂停喷嘴. 11.上部支撑 滚轮. 14.完成纵 向封合. 16.成型环. 19.控制屏. 17.产品在液面下 灌注. 20.滑槽使纸 包进入终端. 23.伺 服系统. 18.夹爪系统完成 横向封合并割离. 21.在终端成型,上 下折角后排出. 22.成品上传 送带被送出. SIG康美包 (SIG Combibloc) ? 康美包有限公司隶属于瑞士上市 公司SIG集团,是一家向全球供 应无菌纸包装系统的德国公司, 分别在东欧、西欧、亚洲、北美、 南非、澳洲等地设有纸厂,在德 国的康美包机械公司负责提供康 美包灌装机的生产,并由一家公 司专门负责康美盖的研制和生产。 康 美 盖 ? 利乐包与康美包的区别 包型类似,不同点在于: 一个是瑞典利乐公司、一个是德国康美公司 一个是卷材、一个是单个灌装 一个平底折角、一个是有反折角 1.公司不一样 ? 2.包材不一样 ? 3.折角不一样 ? ? 利乐包装是密闭式灌注的,就是把奶灌注到纸管 里,然后切割封合,所以里面没有空气。 康美包装是属于“敞开式”包装,灌注方式是直 接灌注在纸盒内,纸盒上部未封合,先把奶灌注, 然后机器自动将纸盒顶部封合,为了保证整个灌 注过程无菌,设备内部是无菌空气,并保持正压, 所以在封合时有牛奶和盒顶一定的空隙,而空隙 中的空气是无菌的,不会影响产品质量。 ? ? 摇啊摇-- 中缝搭接方式 康美包 将包材的一边先折 叠起来,然后搭接 在一起 利乐包 装使 纸用 两纵 边封 黏贴 合条 ( 条 ) 将 包 PP 纵封贴条主要有两个作用:一是加强纵封的接合强度; 二是防止产品渗入包装材料的纸板。 康美盒 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Der Produktionsprozess 5.2 纸盒的送进—纸仓 1 Der Produktionsprozess 5.2.1 2 纸盒打开,并 套入成型杆 2 2 Der Produktionsprozess 5.2.2 3 底部活化 有两道热空气喷嘴伸入已张开的无 底长方形盒,热空气加热了包装盒底部。 3 3 3 Der Produktionsprozess 5.2.3 4 底部折叠 随着成型杆的运转,预制纸盒到达 底部压合地区,底部被旋转交叉折叠器和一个纵 向折叠器所折叠。 4 4 Der Produktionsprozess 5.2.4 5 底部密封 在封底加压板及成型杆的前部,将纸盒 底部整个地加压密封。 5 5 Der Produktionsprozess 5.2.5 5a 输送 外定型转轮将已封底的纸盒从成型杆推出 并滑移到套链的一个链斗中。 5a Der Produktionsprozess 5.2.5 5b 顶部预折叠 顶部精确地沿着折痕被预折叠,以保 证顶部灌装后能保持良好的形状。 5b Der Produktionsprozess 5.2.5 6 预热 将纸盒内部的纸屑吹出,防止蒸汽的高度凝 集。 6 6 Der Produktionsprozess 5.2.6 7 用过氧化氢对纸盒进行灭菌。 7 7 Der Produktionsprozess 5.2.7 双氧水喷嘴 双氧水从测量 座流出至双氧水喷 嘴,在这里被压缩 空气雾化并吹入加 热器。 8 干燥 加热杀菌后的无菌空气吹进纸盒,使过氧化 氢干燥并迅速分解为无害的水和氧。该过程将杀 死所有的在纸盒里的细菌。 8 8 Der Produktionsprozess 5.2.8 9 灌装站 产品在灌装站的两个阶段里灌进盒子,每 个灌装站完成半量的灌装。 9 9 Der Produktionsprozess 5.2.9 10 蒸汽喷射和顶部超声波密封 10 10 Der 5.2.10 Produktionsprozess 在焊接之前蒸汽喷射系统 流会向纸盒内喷入蒸汽,以减 少纸盒内的顶部空间。蒸汽喷 射还可以加热纸盒以利封口, 封口后由于蒸汽冷却,纸盒内 凹,使纸盒外观显得苗条。 超生波焊接装置高频振动, 纸盒内部PE(聚乙烯)熔化后被 压紧,纸板会牢固地焊在一起, 使产品与外界空气隔绝。由于热 量直接产生在密封部位,故超声 波密封法可保护包装材料。 11 顶部成型 在顶部三角区的聚乙烯层和在纸盒侧面 的聚乙烯层被热空气所加热,然后加热的周边被 压下,纸盒就粘接成型。 11 11 Der 5.2.11 Produktionsprozess 12 康美盒送出 12 12 Der 5.2.12 Produktionsprozess 无菌灌装线

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