1、食品工厂机械与设备第十一章 包装机械设备第十一章 包装机械设备一、教学目标 1.了解包装设备的种类；2.了解不同设备的适应性和工作流程。二、教学重点 设备的适应特点 三、教学难点 设备的特点 四、教学方法 讲述法五、教学课时 6学时六、教学练习 P296.1.3.4.食品包装大体上可以分为两类，即内包装和外包装。内包装内包装：是指直接将食品装入包装容器并封口或用包装材料将食品包裹起来的操作；外包装外包装：是在完成内包装后再进行的贴标、装箱、封箱、捆扎等操作。内、外包装均可以采用人工和机械两种方式进行，但现代食品加工均尽量采用生产效率高、产品质量稳定的机械设备进行包装。第十一章 包装机械设备l食
2、品包装机械设备的分类 食品包装机械设备品种繁多，总体上也可分分为内、外包装机械两大类为内、外包装机械两大类。内包装机械设备，又可进一步分为装料、封口、装料封口机三类，还可以根据食品状态、包装材料形态以及装料封口环境进行分类；外包装机械主要有贴标机、喷码机、装箱机、捆扎机等。本章主要介绍各种典型的内包装机械与设备，并对主要外包装机械设备进行简单介绍。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。（一）（一）基本构成基本构成l 液体装料机是定量地将液体食品装入容器（瓶、罐）的设备，通常称为灌装机。l一般液体灌装机要完成的工艺步骤有：送进包装容器；按工艺要求灌装产品
3、；将包装物送出。l由于存在物料性质、灌装工艺、生产规模等方面的差异，因此，食品液体灌装机的类型相当繁多。l各类灌装机基本上由以下几部分组成：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，则装料机构无升降机构），瓶罐输送机构及传动系统等。l不同类型的液体装料机的差异主要存在于定量、装料及容器的输送方式等方面。1 1按容器运动方式分类按容器运动方式分类l按包装容器传送形式分为旋转型和直线移动型两种。l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。l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
4、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。2 2按灌装压力分按灌装压力分根据灌装时容器内的压力状态，灌装机可分为常压式、等压式和真空式三类。每一类又因定量方式不同还可有不同型式。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l液位定量机构原理n如图11.1所示。通过调节插入容器内的排气管高度控通过调节插入容器内的排气管高度控制液位，达到定量装料目的制液位，达到定量装料目的。n当液体从进液管注
5、入瓶内时，瓶内的空气由排气管排出，随着液面上升至排气管时，因瓶口被碗头压紧密封，上部气体排不出去，液体继续流入的时，这部分空气被略微压缩，稍超过排气管口瓶内液面就不能再升高。n根据连通器原理，液体还可从排气管上升，直到与供液槽有相同液位为止。瓶子随托盘下降，排气管内的液体立即流入瓶内，至此定量装料工作完成。n所以，改变排气管插入瓶内的位置，即可改变其装料量。l液位定量机构的特点n结构简单，使用方便，辅助设备少。n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。l液位定量机构的具体例子（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
6、子在灌装前或灌装结束时的相对位置实现。l旋塞式定量杯机构 l升降式量杯机构 l旋塞式定量杯机构如图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。l升降式量杯机构 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
7、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。（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。三、灌装方式与装置 根据与液体灌装时各空间的压力状态，灌装方式可以分为常压灌装法、等压灌装法、真空灌装法和加压灌装法等。（一）常压法灌装（二）等压法灌装（三）真空法灌装（一）常
8、压法灌装 常压法灌装是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。它的特点是，灌装时容器与大气相通。它可有两种方式，分别用于低黏度液体和黏稠物料灌装。1低黏度料液的灌装2黏稠料液的灌装1低黏度料液的灌装l 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。l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。l灌装机构举例l灌装机构举例如图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
9、管排出；完成后阀门随着瓶子的下降回到关闭状态。2黏稠料液的灌装 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。（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。l等压灌装的基本原理l单室式等压灌装机的灌装过程l三室式等压灌装装置l单室式等压灌装机的灌装过程灌装过程如图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
10、以发现，每次灌装必然会将空瓶中的空气带入贮液槽内。l等压灌装的基本原理n基本原理: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。n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。表表11-111-1等压灌装过程中三个阀管的启闭状态等压灌装过程中三个阀管的启闭状态l三室式等压灌装装置图11.7所示的三室式等压灌装装置的灌装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。l真空法灌装原理 l真空法灌装的应用 l由于灌装过程需要抽真空，因此其结构原理和常压或等压
11、式灌装机不同，有其独特一面。l真空法灌装类型:单室式、双室式和三室式等。1单室式真空灌装机构2双室真空灌装机构3三室真空灌装机构l真空法灌装原理n 真空法灌装原理是：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。n这种灌装法分为两种形式：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；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。l真空法灌装的应用n真空法灌装应用范围很广。n适用于富含维生素的果蔬汁饮料灌注，以及各类罐头的糖水、盐水、清汤等的灌注。1 1单室式真空灌装机构
12、单室式真空灌装机构l所谓单室式，是指真空室和贮液箱合二为一，也就是说，灌装机不设单独的真空室。l单室式真空灌装机结构l灌装过程l与等压法比较l 单室式真空灌装机的特点l与等压法比较n单室式真空灌装过程及所用的阀与等压灌装法类似。n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。l灌装过程n工作时，通过真空泵抽气，使贮液箱内达到一定的真空度。n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。n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。l单室型真空灌装机结构该机型结构如图11.8所示。液料由进液管1进
13、入，通过浮子4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。l 单室式真空灌装机的特点n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。n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。2 2双室真空灌装法及机构双室真空灌装法及机构l采用独立的真空室，与贮液箱分离。l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出，进入真空室内，瓶内形成一定的真空度。接着，贮液箱内的液料在压差作用下，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
14、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。l与单室比较l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。3三室真空灌装法及机构 三室机型中（右图），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。l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。l三室真空灌装机的出现原因 在双室式真空灌装机中，由于真
15、空室和贮液箱分离，而贮液箱是处于常压状态的，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。四、容器升降机构 灌装机使容器升降，一是为了使阀管进出容器内，二是利用容器升降控制阀管开闭。阀的开闭可以用不同的方式。直线型灌装机上的阀利用液压（压力供料式）或气动（重力供料式）开闭；回转型灌装机的旋塞阀或滑阀多利用机械方式开闭，即利用机械或气动方式使瓶升降同时驱动阀件运动。（一）机械式升降机构（二）气动式升降机构（三）气动-机械混合式升降机构（一）机械式升降机构l机械式升降机构也称为滑道式瓶子升降机构，是采用（固定）圆柱形凸轮机构与偏置直动从动
16、杆机构相结合方式，对瓶罐高度进行控制的机构。l这种升降机构结构简单，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。（二）气动式升降机构l气动式升降机构如图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。l这种升降机构克服了机械式升降机构的缺点（当发生故障时，瓶罐被卡住），当发生故障时，压缩空气室如弹簧一样被压缩，瓶托不再上升而不会挤坏瓶罐。l但下降时冲击力较大，并要求气源压力稳定。l该机构适用于灌装含气饮料的灌装机。（三）气动-机
17、械混合式升降机构l这种升降机构如图11.13所示，它结合了机械和气动升降机构的优点。l 这种升降机构结构较为复杂，但整个升降过程稳定可靠，因而得到广泛应用。五、五、容器输送机构容器输送机构 容器输送机构主要用于将外围瓶罐输入灌装机和将瓶罐从机中输出。一般瓶罐通过链板式输送带将瓶子传递给灌装机，又将灌装后的产品传递给输送带，送往下道包装工序。链带与灌装机之间一般通过螺旋、拨轮机构进行衔接。由于容器进出灌装机有一定的对称性，因此，以下只介绍两种进瓶机构。（一）圆盘输送机构 图11.14所示的圆盘输送机构是一种常用的集中式瓶罐供送装置。瓶罐存放在回转的圆盘上，借惯性及离心力作用，移向圆盘边缘，在边缘
18、有挡板挡住瓶罐以免掉落，在圆盘一侧，装置有弧形导板，它与档板组成导槽，经螺旋分隔器整理，进行等距离排列，再由爪式拨轮拨进装料机构进行装料。（二）链板、拨轮输送机构 这种形式的输送机构如图11.15所示，经过清洗机洗净检验合格的瓶罐，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1带走，完成输送瓶罐工作。第二节 固体物料的充填机械与设备 固体食品装入包装容器的操作过程通常称为充填。由于性质比较复杂和形状（一般有颗粒状、块状、粉状、片状等几何形状）的多样性，所以总体上固体物料的充填远比液体物料灌装困难，并且其充填装置多属专一性，
19、型式较多，不易普遍推广使用。尽管如此，仍然可以将固体装料机按定量方式分为容积定量、称量定量和计数定量三种类型。一、容积式充填机二、重量式定量充填机械三、计数式定量充填设备 一、容积式充填机 容积式充填机是按预定容量将物料充填到包装容器的设备。容积充填设备结构简单，速度快，生产率高，成本低，但计量精度较低。容积法定量型式主要有：（一）容杯式充填机l 这类充填机利用容杯对固体物料进行定量充填。l图11.16所示的容杯式充填机：该机的计量容杯是固定不变的，但却是可以更换的。若需要改变填充量，应当更换定量杯。这种设备一般用于视密度非常稳定的粉料。l对于视密度易发生变化而定量精度要求较高的物料，可采用如
20、图11.17所示的可调式定容杯机构。图11.16所示的容杯式充填机n 可调容杯由直径不同的上、下容杯相叠而成，通过调整上下容杯的轴向相对位置，可实现改变容积、从而改变定量的目的。这种容杯调整幅度不大，主要用于同批物料的视密度随生产或环境条件发生变化时的调整。调整方法有手动及自动两种。n 手动调整方法是根据装罐过程检测其重量波动情况，用人工转动调节螺杆的手轮，使下（或上）容杯发生升降来实现。n 自动调整方法，利用物料视密度的在线检测电讯号作为容杯调节系统的输入信号，根据此信号，自动调节机构完成相应的调整动作。l可调容杯及调节（二）螺杆式定量填充机定量螺旋l螺杆式定量填充机适用于装填流动性良好的颗
21、粒状、粉状、稠状物料，但不宜用于易碎的片状物料或密度较大的物料。l定量螺旋n必须精确加工。n截面常为单头矩形截面。n垂直安装使粉料充满全螺旋断面中。n螺旋外径与导管间配合间隙要恰当选择。n导管内的螺杆螺旋圈数一般大于5个为宜。l螺杆式定量填充的基本原理n螺杆每圈螺旋槽都有一定的理论容积，在物料视密度恒定前提下，控制螺杆转数就能同时完成计量和填充操作。n由于螺杆转数是时间的函数，因此，实际控制中螺杆转数可通过控制转动时间实现。n为了提高控制精度，还可以在螺杆上装设转数计数系统。（三）转鼓式计量设备 转鼓形状有圆柱形、菱柱形等，定量容腔在转鼓外缘。容腔形状有槽形、扇形和轮叶形，容腔容积有定容和可调
22、的两种，图11.19所示是一种可调容腔的槽形截面转鼓式定量装置。通过调节螺丝改变定量容腔中柱塞板的位置，可对其容量进行调整。（四）柱塞式计量设备l柱塞式充填机通过柱塞的往复运动进行计量（图11.20），其容量为柱塞两极限位置间形成的空间大小。l柱塞4的往复运动可由连杆机构、凸轮机构或气缸实现。通过调节柱塞行程可改变单行程取料量，柱塞缸的充填系数K需由试验确定，一般可取 K=0.81.0。l柱塞式充填机的应用比较广泛，粉、粒状固体物料及稠状物料均可应用。二、重量式定量充填机械l适用性-精度-供料器l 称重方法l重量式充填机按操作方式分为间歇式和连续式两类。（一）间歇式重量定量充填机（二）连续式重
23、量定量充填机n净重法u特点u结构右图u工作原理u应用u工作原理p 进料器2把物料从贮料斗1运送到计量斗4中，由秤3连续称量，当计量斗中物料达到规定重量时即通过落料斗5排出，进入包装容器。p为了提高充填计量精度并缩短计量时间，可采用分级进料方法，即大部分物料高速喂料，剩余小部分物料微量喂料。p采用电脑控制，可分别对粗加料和精加料进行称量、记录、控制。因此，称量精度高，例如，500g 物料的精度可达0.5g。n特 点u净重量称量方式可以避开容器重量对称重过程的影响。u净重充填机先称取物料称量，然后再将其充入包装容器。u称重结果不受容器重量变化的影响，称量精确高。u应 用净重称量方式广泛应用于要求高
24、精度计量的自由流动固体物料，如奶粉、咖啡等固体饮料，也可用于膨化及油炸食品等。l称重方法n 称重方法可有多种方式。n最简单的方式是，将产品连同包装容器一起称重，这种称量方式受包装容器本身的重量精度影响。n为了提高精度，可以用扣除容器皮重量的方式进行重量定量。此种情形下，充填机要设一个对容器称重的机构。n净重法l适用性-精度-供料器n重量式定量充填机是按预定重量将产品充填到包装容器内的充填机，适用范围很广。n在自动包装机中，称重计量法常用于散状、密度不稳定的松散物料及形体不规则的块、枝状物品定量。n称重计量的精度主要取决于称量装置的精度，一般可达0.1%。因此，对于价值高的物品也多用称重法计量。
25、n重量式定量充填机常用振动喂料器或螺旋喂料器供料。（一）间歇式重量定量充填机l称重操作分批完成。l为了减小惯性力的影响，常采用粗、细两级喂料方式。l常见的称重装置有普通电子秤和杠杆秤。l普通电子秤充填机（图11.22）的 基本情况。l杠杆秤l图11.22所示普通电子秤充填机基本情况n采用螺旋喂料器的结构，其粗、细喂料分别由两个螺旋完成。n电机通过减速器8及齿轮分别传动粗给料螺旋15和精给料螺旋3。n称量时，大部分物料由粗给料螺旋喂入计量料斗2，少部分由螺旋3精确给料。n计量料斗与称重仪传感器相连，通过称重仪传感器、放大电路、控制电路等，将物重转变成电信号输出，供显示或控制电磁阀动作。l杠杆秤称
26、重计量装置（二）连续式称重定量充填机l连续式称重原理l连续式称重装置按输送物料方式分为电子皮带秤和螺旋式电子秤。l连续式称重装置的基本组成l充填机应用的电子皮带秤常与同步运转的等分盘配合使用，等分盘将皮带秤输送带上的某段物料分成分量相等的充填量。l连续式称重原理连续式称重充填机在连续输送过程中通过对瞬间物流重量进行检测，并通过电子检控系统调节控制物料流量为给定量值，最后利用等分截取装置获得所需的每份物料的定量值。三、计数式定量充填设备 计数式充填机是按预定件数将产品充填至包装容器的充填机。其按计数的方式不同，可分为单件计数充填机和多件计数充填机两类。单件计数式采用机械计数、光电计数、扫描计数方
27、法，对产品逐件计数。多件计数式则以数件产品作为一个计数单元。多件计数充填机常采用模孔计数装置、容腔计数装置、推板式计数装置。（一）模孔计数装置（二）推板式计数装置（三）容腔计数装置 l特点与型式l转盘式模孔计数装置l转鼓式/履带式模孔计数装置（一）模孔计数装置l转盘式模孔计数装置装置如图11.25 所示，在计数模板 3 上开设有若干组孔眼，孔径和深度稍大于物料粒径，每个孔眼只能容纳一粒物料。计数模板 3 下方为带卸料槽的固定承托盘4，用于承托充填于模孔中的物品。模板上方装有扇形盖板2，刮除未落入模孔的多余物品。在计数模板3转动过程中，某孔组转到卸料槽处，该孔组中的物品靠自重而落入卸料漏斗 6
28、进而装入待装容器；卸完料的孔组转到散堆物品处，依靠转动计数模板3与物品之间的搓动及物品自重，物品自动充填到孔眼中。随着计数模板的连续转动，便实现了物品的连续自动计数、卸料作业。l转鼓式/履带式模孔计数装置n转鼓式模孔计数装置在转鼓外圆柱面上按要求等间距地开设出若干组计数模孔，随着转鼓的连续转动，实现连续自动计数作业。n履带式模孔计数装置则在履带式结构的输送带上横向分组开设孔眼。l特点与型式n模孔计数法适用于长径比小的颗粒物料，如颗粒状巧克力糖的集中自动包装计量。n这种方法计量准确，计数效率高，结构也较简单，应用较广泛。n模孔计数装置按结构形式分为转盘式、转鼓式和履带式等。（二）推板式计数装置n
29、规则块状物品有基本一致的尺寸，当这些物品按一定方向顺序排列时，则在其排列方向上的长度就由单个物品的长度尺寸与物品的件数之积所决定。n用一定长度的推板推送这些规则排列物品，即可实现计数给料目的。n该装置常用在饼干、云片糕等包装，或用于茶叶小盒等的二次包装等场合。如图11.26所示，待包装的规则块状物品 5 经定向排列后由输送装置 4 送达挡板 1、2 之间，然后由推板 3 推送物品到裹包工位。挡板 1、2 之间的间隔尺寸 b 即是推板 3所计量物品件数的总宽度。（三）容腔计数装置l 容腔计数装置根据一定数量成件物品的容积基本为定值的特点，利用容腔实现物品定量计数。l容腔计数装置工作原理图l这种装
30、置结构简单、计数速度快，但精度低，适用于具有规则形状的棒状物品且计量精度要求不高场合的计数。l充填机按产品受力方式分类l充填机按产品受力方式分类n推入式用外力将产品推入包装容器内的机器。n拾放式将产品拾起并从包装容器开口处上方放入容器内的机器，可用机械手、真空吸力、电磁吸力等方法拾放产品。n重力式是靠产品自身重力落入或流入包装容器内的机器。l容腔计数装置工作原理图如右图所示。物品整齐地放置于料斗 1 中，振动器 3 促使物品顺利落下充满计数容腔 4。物品充满容腔后，闸板 5 插入料斗与容腔 4 之间的接口界面，隔断料斗内物品进入计数容腔 4 的通道。此后，柱塞式冲头 2 将计量容腔 4 内的物
31、品推送到包装容器中。然后，冲头 2 及闸板 5 返回，开始下一个计数工作循环。第三节 瓶罐封口机械设备 这类机械设备用于对充填或灌装产品后的瓶罐类容器进行封口。瓶罐有多种类型，不同类型的瓶罐采用不同的封口形式与机械设备。l常见的瓶罐及其封口形式一、卷边封口机二、旋盖封口机三、多功能封盖机 l卷边封口概念卷边封口是将罐身翻边与涂有密封填料的罐盖（或罐底）内侧周边互相钩合，卷曲并压紧，实现容器密封。罐盖（或罐底）内缘充填的弹韧性密封胶，起增强卷边封口气密性的作用。这种封口形式主要用于马口铁罐、铝箔罐等金属容器。l二重卷封作业的要素n封罐机的卷封作业过程实际上是在罐盖与罐身之间进行卷合密封的过程，这
32、一过程称为二重卷边作业。n形成密封的二重卷边的条件离不开四个基本要素四个基本要素，即圆边后的罐盖，具有翻边的罐身，盖钩内的胶膜，和具有卷边性能的封罐机。n所用板材的厚度和调质度也会影响到密封的二重卷边的形成及封口质量。l直接参与卷边封口的部件各种型式的封罐机中，直接与罐盖罐身接触并参与完成卷边封口工作部件如图11.29所示，包括压头、托底板（下托盘）、头道滚轮和二道滚轮。l封罐作业过程首先，托底板上升，将罐身与罐盖紧压在上压头下；然后头道滚轮和二道滚轮按先后顺序向罐身作径向进给，同时沿罐身和罐盖接合边缘作相对滚动，利用滚轮的沟槽轮廓形状使两者边缘弯曲变形，互相紧密地勾合。由于在罐盖的沟槽内预先
33、涂有橡胶层，因此，当罐盖与罐身卷合时，涂层受挤压将充塞于盖钩与身钩之间形成密封层。头道滚轮于 A 处与罐盖钩边接触；于 B,C,D 处逐渐向罐体中心作径向移动并形成卷边弯曲；在 E 处完成头道卷边作业。二道卷边滚轮于 F 处进入与卷边接触；于 G,H,I 处继续对卷边进行压合，在 J 处完成二道卷边作业。l卷边滚轮的槽形由图11.29还可以看出，参与二重卷边作业的头道滚轮与二道滚轮具有不同的槽形曲线形状，一般而言，头道滚轮的圆弧头道滚轮的圆弧曲线狭而深，二道滚轮的槽型曲线宽而浅曲线狭而深，二道滚轮的槽型曲线宽而浅。卷边滚轮的槽型曲线对封口质量极为重要，所以槽型的确定必须根据罐型大小、罐盖盖边圆
34、弧形状、板材厚度等因素加以慎重考虑，滚轮必须经过槽型曲线的设计，成型刀具车制，进行热处理以及曲线磨床精磨才能制成。卷边作业中，卷边滚轮相对于罐体中心作径向和周向运动可以由两种方式实现。这两种方式的作业情形及适用罐型见表11-3。表11-3二种形式的二重卷边情形 凸轮径向进给与偏心径向进给相比较，前者可根据封罐工艺设计凸轮形状，而后者则不能任意控制径向进给，因而封罐工艺性能没有前者好。凸轮机构可以使滚轮均匀径向进给，最后有光边过程；而偏心装置的径向进给不均匀，最后无光边过程。但是凸轮径向进给机构结构比较复杂，体积较大，偏心装置结构简单、紧凑，加工制造方便，较适用于卷封圆形罐。上一页 返回（二）自
35、动真空封罐机 l自动封罐机的型式有多种。GT4B2型封罐机:外形如右图，它是具有两对卷边滚轮的单头全自动真空封罐机，是国家罐头机械定型产品，目前大量应用于我国罐头厂的三片罐的实罐生产，对圆形罐进行真空封罐。l该机主要由自动送罐、自动配盖、卷边机头、卸罐、电气控制等部分所组成。l真空系统配合l卷边封口机头 卷边机头是封罐机的主体机构，它由套轴、齿轮、螺旋轮和卷封滚轮等组成，产生偏心径向进给式卷边封口运动。它靠压板和螺栓而固定于机身的导轨内，并靠丝杆及手轮而承吊于变速箱壳体上，转动手轮可以使整个机头沿导轨上下移动，一般情况下，机头是置于后抱盘上的，它与进罐拨盘等组成封罐的真空密闭室。l旋合式玻璃瓶
36、及旋盖旋合式玻璃瓶及旋盖n旋合式玻璃罐（瓶）具有开启方便的优点，所以，在生产中得到广泛使用。n玻璃罐盖底部内侧有盖爪，玻璃罐颈上的螺纹线正好和盖爪相吻合，置于盖子内的胶圈紧压在玻璃罐口上，保证了它的密封性。n常见的盖子有四个盖爪，而玻璃罐颈上有四条螺纹线，盖子旋转 1/4 转时即获得密封，这种盖称为四旋式盖。此外还有六旋式盖、三旋式盖等。lLHSCIA 爪式旋开盖真空自动封口机如图11.33所示，该机主要由输瓶链带、理盖器、配盖预封部分、蒸汽管路系统、排气封盖部分以及电控系统和传动系统等组成。n供盖装置供盖装置由贮盖筒、理盖转盘、铲板、溜盖槽和滑道等组成。当溜盖槽和滑道内已充满旋开盖时即发出信
37、号，使理盖转盘停止转动。滑道内剩余的瓶盖到一定数量时，电控系统又使理盖转盘转动，恢复供盖。滑道下部安装有蒸汽喷管，使盖在进入拧封前受到预热处理。u贮盖筒贮盖筒内盖面朝下的旋开盖，在其通过转盘边缘的斜块时，沿着斜面而越过挂钩，继续在贮盖筒内翻滚。为了减少旋开盖在贮盖筒内不断翻滚而导致表面涂层及印刷受擦伤，在滑道的适当位置安装了电控原件。u理盖转盘与水平保持约40斜度的贮盖筒底部为理盖转盘。转盘边缘均布安装着若干个搜盖挂钩和斜块的组合。当理盖转盘旋转时，其边缘的斜边和挂钩使贮盖筒内盖面朝上盖边被挂钩挂住，并被提升到转盘上方。在此，紧靠转盘面的固定铲板将挂住的旋开盖铲离，使其滑入溜盖槽，然后沿滑道滑
38、至配盖预封部分的定位座上，以备与进入的玻璃罐相配。n配盖预封部分配盖预封部分其功能是对进入的玻璃罐配盖，并把旋开盖置平和进行预拧。保持一定间距的玻璃罐进入封口机的真空室后，即被两侧抱罐机构的三角皮带夹紧，由输送链输送通过瓶盖滑道下方时，罐口刚好钩住（处于定位座的）旋开盖下缘，并将旋开盖从定位座中拉出，扣合在罐口上。玻璃罐在继续向前输送过程中，位于上方的弹性压板将罐口上的旋开盖压平压紧，同时在右侧的橡胶阻尼板使旋开盖在瓶口上旋转，迫使旋开盖的凸爪进入瓶口的螺旋线，起到预封的作用。n蒸汽管路系统蒸汽管路系统蒸汽经截止阀、止回阀、汽水分离器、减压阀后分为二路：一路经金属软管由喷嘴喷出，对滑道上的旋开
39、盖进行预热，使旋开盖内侧的塑胶软化，以利封口密封；另一路经过滤器过滤后喷入配盖预封部分和拧封部分的机腔内，使机腔内充满蒸汽，以便玻璃罐在真空条件下进行拧封作业。n拧封部分拧封部分当已预封旋盖的玻璃罐进到拧封机构下面时，二根不同线速度的拧盖皮带紧压在旋开盖顶面各一半的位置上，存在速差的皮带对盖形成旋转扭矩将盖拧紧。由于拧封前，玻璃罐内物料面与罐口留有定的顶隙，又由于整个拧封过程是在蒸汽喷射室内进行，所以封口后罐内会因顶隙部位蒸汽冷凝而形成真空。在真空室的后端装有冷却水管，用以对高温条件下运转的拧盖和抱罐皮带以及罐盖和玻璃罐进行冷却。n传动部分传动部分 主电机通过变速器和传动齿轮将动力分为三路传递
40、：一路驱动进罐平顶链；另一路驱动抱罐机构的V带，使玻璃罐在输送过程中被夹紧不能转动；第三路驱动拧封部分的两根平皮带，以将旋开盖拧紧。l常见饮料瓶及盖型常见饮料瓶及盖型n碳酸饮料、啤酒、矿泉水等大多采用玻璃瓶或聚酯瓶灌装封盖。n其盖型有皇冠盖、无预制螺纹的铝盖、带内螺纹的塑料旋盖等，后两种均带“防盗环”，俗称防盗盖。n玻璃瓶装的碳酸饮料一般采用皇冠盖在压盖机上进行压封。n当采用聚酯瓶时，由于其刚性差，不适于皇冠盖压封，较理想的形式是采用防盗盖在旋盖机上进行旋封。l灌装设备的联动灌装设备的联动n 在大型的自动化灌装线上，封盖机一般与灌装机联动，并且作一体机型设计，从而减小灌装至封盖的行程，使生产线
41、结构更为紧凑。n目前还开发出了自动洗瓶、灌装、封盖三合一的机型。然而，无论作为灌装机的联动设备，或是独立驱动的自动封盖机，其结构及工作原理是基本一致的。l全自动封盖机全自动封盖机 一些自动封盖机已设计成多功能的型式，可同时适用于玻璃瓶和聚酯瓶的封盖。只要更换封盖头及一些零部件便可适应不同盖型的封口。如图11.34所示是 FG-6型全自动封盖机，主要由理盖器、滑盖槽、封盖装置、主轴以及输瓶装置、传动装置、电控装置和机座等组成。可适用皇冠盖及防盗盖的封口。l封盖机的进瓶传动l主传动机构l封盖机头n图示，主要由中心旋转主轴与6个由它驱动的封盖机头构成。n封盖头回转时按凸轮槽规定的轨迹上下移动，完成封
42、盖动作。n封盖头可拆换，封合皇冠盖时使用压盖头；封合防盗盖时可换上旋盖头。n封盖头的高低可由升降装置调整，以适应不同规格的瓶高。1.压盖头l压盖头用于压封皇冠盖瓶。l压盖头作绕中心立轴回转和上下移动完成压封动作。l压盖头有多种结构形式。l图11.38所示是其中一种压盖机构，包括钟口罩、封口模、中心推杆。l压盖机构的动作由包括弹簧、内套筒和滚子等构件在内相应机构操纵。l压盖封口过程l压盖封口过程待封口瓶子由星形拨轮送到压盖机的回转工作台上，与压盖头钟口罩对准并一起回转。皇冠盖由理盖器定向排列后经落盖滑道送至配盖头，当压盖头下端缺口对准配盖头时，压缩空气将瓶盖吹入，刚好置于封口模与瓶口之间。在回转
43、过程中，压盖头向下行进，使瓶口进入钟口罩并将瓶盖顶起，抵在中心推杆上。2.滚纹式旋盖机构l用于无预制螺纹铝盖封合。l在旋合防盗盖时，封盖头除上述复合运动外，还需要作自转运动，以围绕瓶口完成旋盖动作，这一运动由行星轮系机构驱动完成。l直接参预封盖的机构l旋合封盖过程l无预制螺纹铝盖l直接参预封盖的机构l旋合封盖过程如图11.42所示：1）瓶盖经理盖器定向排列后滑落至配盖头，最后套于瓶口上。2）瓶口托圈受支承，旋盖头下降，中心压头压紧瓶盖顶部，使顶部缩颈变形，挤压胶层密封瓶口。3）螺纹滚轮绕瓶口旋转，并作径向切入运动，使瓶盖沿瓶口螺旋槽形成配合的螺纹沟。同时，折边滚轮也作旋转切入运动，迫使瓶盖底边
44、沿瓶颈凸肩周向旋压勾合，形成“防盗环”。第四节 袋装食品包装机械l袋装食品包装机械类型n一类是成袋-充填-封合包装机，这类机器利用卷状（如聚乙烯薄膜、复合塑料薄膜等）包装材料制袋，将定量后的粉状、颗粒状或液体物料充填到制成的袋内，随后可按需要进行排气（包括再充气）作业，最后封口并切断。n另一类是预制袋封口设备，这类机械只完成袋装食品的充填、排气（可再充气）、封口或只完成封口操作。一、塑料膜的热压封合方法l 不论是成袋-充填-封合包装机还是预制袋封口机，都需要用热压封合机构对包装材料进行热封合。l常见热压封口形式：平板、圆盘、带式、滑动夹、熔断、脉冲、超声波等。l不同热压封口形式的原理及特点l
45、通过调节控制装置对热压封合机构作用的温度、压力和时间参数进行调整，可满足不同材料容器的封合要求。二、制袋-充填-封合包装机l制袋用的卷材l袋形l包装工艺流程l自动制袋充填包装机类型（一）制袋-充填-封合包装机组成结构（二）成袋充填封口原理l制袋用的卷材 自动制袋充填包装机所采用的包装材料为卷筒式包装材料，在机上实现自动制袋、充填、封口、切断等全部包装工序。这种方法适用于粉状、颗粒、块状、流体及胶体状物料的包装，尤其以小食品、颗粒冲剂和速溶食品的包装应用最为广泛。其包装材料可为塑料单膜、复合薄膜等。对于不同的机型，可采用单卷薄膜成袋或两卷薄膜制袋的形式，但主要以前者为多。l袋 形这类包装机可制成
46、的袋型有多种，最常见有：中缝式两端封口、四边封口以及三边封口等（见图11.44）。对于不同的袋型，包装机的结构也有所不同，但主要构件及工作原理是基本相似的。l不同的机型，包装流程及其结构会有所差别，但其包装原理却大同小异。（一）制袋-充填-封合包装机的组成结构 l制袋充填包装机有多种型式，适用于不同的物料以及多种规格袋型，但其构成基本相似。l典型连续制袋充填包装机l主要由下列部分构成：传动系统、薄膜供送装置、袋成型封合装置、物料供给装置及电控检测系统等。l传动系统l薄膜供送装置安装在退卷架上的卷筒薄膜，可以平稳地自由转动。在牵引力的作用下，薄膜展开经导辊组引导送出。导辊对薄膜起到张紧平整以及纠
47、偏的作用，使薄膜能正确地平展输送。l 袋成型封口装置 袋成型封口装置主要由袋成型器、纵封装置和横封装置构成。这三者的不同组合可产生不同形状和封合边数的袋子，因此，通常可以此区分不同型式的包装机。l物料供给装置 物料供给装置是一个定量供料器。对于粉状及颗粒物料，主要采用量杯式定容计量，量杯容积可调。图中所示定量供料器为转盘式结构，从料仓流入的物料在其内由若干个圆周分布的量杯计量，并自动充填到成型后的薄膜管内。l电控检测系统电控检测系统是包装机工作的中枢系统。在此机的电控柜上可按需设置纵封温度、横封温度以及对印刷薄膜设定色标检测数据等，这对控制包装质量起到至关重要的作用。（二）成袋充填封口原理（1
48、）三边封口袋的包装原理此类机型的包装原理如图11.47所示。卷筒塑料薄膜1经导辊2引入成型器3，在成型器3及导杆4的作用下形成U形并由张口器5撑开。当加料器7下行进入加（2）横枕式袋的包装原理 如图11.48所示。该机集自动裹包物品、封口、切断于一体，是一种高效率的连续式的包装机，广泛应用于饼干、速食面等的自动包装。其包装材料为塑料或其复合材料，采用卷式薄膜供料，由牵引辊送卷，经导辊的导向进入成型器，受成型器的作用，薄膜自然形成卷包的形式。同时，待包物品由供料输送链送入至薄膜卷包的空间。卷包的薄膜在牵引轮的作用下向前运行并被中封轮实施中缝热融封合。物品随薄膜同步运行。包装物品最后经横封辊刀封合
49、切断，成为包装成品，由卸料传送带输出。由于其包装形式呈枕状，故称为枕式裹包或中缝包装。这种包装机采用有色标带包装时，需要随时对纸长进行调整，因此需配备光电检测控制系统，以实现光标的正确定位。2.立式制袋-充填-封合原理（1）间歇制袋中缝封口包装机（2）双卷膜制袋和单卷膜等切对合成型制袋（3）立式连续制袋三边封口包装机（1）立式间歇制袋中缝封口包装机原理如图11.49所示。卷筒塑料薄膜3经导辊2被引入成型器4，通过成型器4和加料管5以及成型筒6的作用，形成中缝搭接的圆筒形。其中加料管5的作用为：外作制袋管，内为输料管。封合时，纵封器7垂直压合在套于加料管5外壁的薄膜搭接处，加热形成牢固的纵封。其
50、后，纵封器回退复位，由横封器8闭合对薄膜进行横封，同时向下牵引一个袋的距离，并在最终位置加压切断。可见，每一次横封可以同时完成上袋的下口和下袋的上口封合。而物料的充填是在薄膜受牵引下移时完成的。l双卷膜制袋四边封口包装机此类包装机可制造四边封口的包装袋型。双卷膜制袋包装机采用两卷薄膜进行连续制袋，左右薄膜卷料对称配置，经各自的导辊被纵封滚轮牵引，进入引导管处汇合。薄膜在牵引的同时两边缘被封合，形成两条纵封缝。在横封辊闭合后，物料由加料器进入，随后完成横封切断，分离上下包装袋。l 单卷膜等切对合成型制袋包装机只采用一卷薄膜制袋，其制袋过程是先将薄膜对中等切分离，然后两半材料复合成型。（3）立式连
