咖啡的包装设计与包装工艺规程制定1.doc

包装工艺学课程设计说明书饮品的包装设计与包装工艺规程制定1 咖啡包装保护的基本要求与包装方案设计1.1 咖啡包装保护的基本要求1.1.1产品简介 咖啡是世界三大饮料之一。它作为人类现代生活所不可缺少的饮品，它吸引人的魅力在于那恰如其分的酸苦味，芬芳的香醇，以及咖啡因的魅力.。咖啡因里，由于有刺激中枢神经或筋肉的作用，可使筋肉疲劳恢复，工作效率提升，具有清醒的效果能使头脑反应活泼灵敏，还有由于刺激交感神经，可以抑住副交感神经的兴奋而引起的气喘。另外咖啡也有帮助消化的效果，特别是食用过肉类时，饮用咖啡可使胃液分泌多，促进消化，防止胃下垂。而最新研究还发现，每天喝几杯咖啡可预防胆结石。正因如此，每天快乐地畅饮且享受一下咖啡时成为越来越多人追求的时尚。1.1.2产品包装在流通使用过程中的影响因素市场上销售的咖啡品种主要有全咖啡豆，咖啡粉及速溶咖啡。咖啡通常经过炒制冰磨成粉状后出售。影响咖啡保存的四大因素包括光线、氧气、湿度、温度，因此保存时尽量将这四项因素维持在较低状态为佳。咖啡的主要质量变化是芳香成分的挥发和因水分和氧所导致的挥发性成分变化，随着芳香物的变化，咖啡逐渐老化，腐败，并产生可可气味，此时可认为咖啡已经变质失效，咖啡贮藏环境温度湿度的提高，会加速这种劣变。咖啡很容易挥发散失香味，其中的油脂和芳香成份易受氧化，尤其是受潮后更会加快其损坏的速度。因此，咖啡的包装必须排除氧气，而且必须隔绝从包装中挥发出芳香成份以及从外界吸收异味。打开包装后，咖啡暴露在空气中，它的质量很快就会下降。炒制和磨粉的咖啡必须与大气隔开，避免受到外界氧气，光线和潮湿的影响，也应该最低限度的减少其内成份的散失。当然最理想的是降低咖啡的储存温度，以减缓其生物化学反应和挥发速度，但冷藏在商业上是不现实的。此外，咖啡粉的颗粒既坚硬又尖锐，要求包装材料具有足够的耐磨性和戳穿强度。1.1.3产品的包装要求咖啡在进行包装时，要注意：1）防潮 咖啡在受潮后，会加速其受潮速度。2）防氧化咖啡中的油脂和芳香成分遇氧易氧化。3）阻气 普通咖啡容易发生挥发性芳香成分的损失，而且易受到异味的影响。因此，对普通咖啡的包装必须避免从包装中溢散出芳香气体以及从外界吸收异味。所以包装材料应当具有足够的阻隔气体的性能。4）防高温在高温情况下，会加快咖啡的生物化学反应及挥发速度。1.1.4 咖啡的防护要求 装卸搬运环节-由于包装件用瓦楞纸箱包装进行运输，一般来说，流程越长，中转环节越多，装卸搬运次数就越多。在设计瓦楞纸箱包装和装潢时，如果包装件上有醒目的搬运标志，光洁的表面，合理的手孔或者提手，必要的捆扎带，符合人体因素的包装重量与外部尺寸，则可以有效地减少粗野装卸的发生。运输环节-长途运输用的工具有汽车、火车、船舶和飞机，短途运输主要有叉车、电瓶拖车和手推车等。本设计以选用长途运输工具汽车。运输过程对货物包装件造成损害的原因有：冲击。运输工具的启动、变速、转向、刹车会使货物改变速度。 包装件的冲击主要发生于装卸作业和运输过程中，可以分为水平冲击和垂直冲击。垂直冲击主要主要有搬运、装卸、起吊时跌落引起。水平冲击主要发生于运输车辆在崎岖不平路面上行驶时，车辆突然启动或者制动时、飞机着陆时、船舶靠岸时。气候条件。长途运输货物须要经历不同气候区域，受到寒冷、炎热、干燥、潮湿、风雨等气候因素的影响。若货物包装结构不当、材料选择不当、封闭不严，则会使内装物发生变质或者损坏。其他因素。具体来说，氧气、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢等气体，以及盐雾、雨水、热源、放射源、气味源、日光照射等都会加速包装件及内装物的品质下降，受污染或者受损害.1电子产品应考虑环境电场对其性能的影响。贵重物还应该考虑防窃启问题。贮存环节-货物贮存方法、堆码重量、高度、贮存周期、贮存地点、贮存环境等直接影响产品包装件的流通安全性。仓库的建筑结构形式对贮存环境中温度、湿度、气压等因素影响甚大。因此，设计时还须校核包装容器的堆码承压强度，以确保货物在运输和贮存时的安全。另外，对内装物而言，包装所围成的空间，又是一种微型环境条件。为了实施防护功能、包装件常由容器、结构材料、衬垫材料、内涂料、粘合剂、密封填料、印刷油墨等组成。它们往往具有某些化学特性，又接触产品，若处理不当会污染内装产品导致产品变味变质。因此包装及其材料同被包装的产品之间的相容性也应该为包装设计制造者所重视。综合上面对产品的流通环境的分析，本设计的中包装为纸盒，大包装为瓦楞纸箱，由于本包装为怕压类型，所以可在瓦楞纸箱内做衬条为缓冲装置，避免在流通过程中受到损害。1.2咖啡包装保护方案设计1.2.1咖啡的销售包装的定位一般而言销售定位所需要考虑的因素有：1.消费者层次 针对不同消费层次并以这种层次去确立产品包装设计的不同定位及其设计方式，这是依据市场竞争的前提而不得不这样考虑的一种选择。2.消费者的心理需求及其变化，因为任何事物都不是一成不变的，其特点也同样会出现腻的时候，也需要常变常新。3.市场的需求及其变化，即市场始终是一个动的状态变的状态，尤其是瞬息间的千变万化，都会通过商品的包装中反映出来，不然，我们也不会经常在广告上看到新包装新感觉新上市这样的字眼了，随着市场的变化，还要研究各竞争对手的同类产品的变化，特别是出现的新产品，一种新产品就是一种新变化，这一点也须要注意。4.产品差异点，本产品有与其它同类产品相比独特的销售主张和独一无二的说辞，因为独特的主张具有实在的利益。5.竞争者，确定在消费者心目中，自己在哪个市场与谁竞争，并对竞争者的产品质量，营销策略等进行相关的调查，从而明确自己的竞争方式。从以上方面考虑，该品牌咖啡主要作为亲友之间互相赠送的礼品。其目标客户为讲求生活品味的白领阶层，因为咖啡作为一种年轻人追求的时尚，已经成为一种受人追捧的饮品先锋。另外，在档次上，针对它的客户群体定位为中高档，这样才符合客户对于礼品的要求，白领阶层一般为有一定收入基础的群体，他们必定会讲求与自己身份相符合的产品作为礼品选择所考虑的对象。因此，在产品包装定位上就必须考虑其客户群体，从内至外，从结构到装潢，都必须抓住这一特点，同时要作出自己的特色以区别于同类产品并吸引消费者的青睐。此外，结合已有同类产品的价格和自己产品的档次等，该品牌咖啡采用咖啡伴侣的形式进行包装，价格大概定位于两百元以上。1.2.2咖啡的包装方案设计一般的咖啡粉，在烧制咖啡豆以及磨粉过程中，咖啡豆表皮和内层基质破裂会立即释放出部分二氧化碳气体，同时其芳香成分也会少量溢散，因此咖啡粉必须采用密封包装。根据咖啡的特性及其对包装的保护要求，一般炒制和磨粉的咖啡即咖啡粉都采用气密性好的真空包装，既有袋装的，也有罐装的。普通咖啡也采用充气包装技术，充气包装技术是在封合之前抽真空又充入其他惰性气体，咖啡的充气包装常充入氮气或二氧化碳；真空包装技术是咖啡袋装后，抽真空并封合。上述两种包装技术都以排除氧气为主要目的。所以采用的包装材料都必须具有足够的气密性和热封性能。真空和充气包装技术可以有效防止咖啡的受潮和氧化，保香效果也非常好。第一种方案即为目前咖啡的零售包装普遍采用的方式，将复合材料在立式的成型充填封合包装机上进行。封合之前，抽真空后又充入氮气，保香效果较好。包装的形式有枕式，三边封合或四边封合。咖啡也普遍采用纸铝箔聚乙烯软包装结构，足以达到防潮和隔氧的效果。这种咖啡的包装方法，一般咖啡的销售包装采用内包装为袋装，外包装为盒装。一个盒可装数袋咖啡，外包装通常为纸盒结构，然后再将几个外包装盒规则排列在最外层的礼品盒内。第二种方案为罐装，罐装咖啡通常采用玻璃罐形式，同时配备聚乙烯塑料盖子，打开后易盖严，防止罐内咖啡受潮和散失香味。具体方法为用玻璃罐，同时采用真空包装，当包装内部真空度达到0.1MP，包装产品可长期贮存。包装后咖啡粉释放的二氧化碳和挥发性芳香气体会缓慢地充满罐中顶隙及咖啡颗粒空隙，这个过程在几周内达到平衡。玻璃罐盖和罐体之间可密封一层铝箔，使包装罐的密封性能更好，可更好地防止使用过程中吸潮和香气散失，同时还有拆封警示（显窃启）功能，让被开启后的包装留下明显的标记，消费者能够识别商品在到达自己手中之前是否已经被人动了“手脚”。第三种方案为将咖啡装入尺寸较大的复合材料中，这些包装材料通常可采用聚酯铝箔聚乙烯，纸玻璃纸盒纸盐酸橡胶薄膜，这些结构主要是隔绝氧气，防止咖啡氧化。另外聚酯聚偏二氯乙烯聚乙烯，聚丙烯聚偏二氯乙烯聚乙烯和尼龙聚偏二氯乙烯聚乙烯，聚丙烯聚偏二氯乙烯聚乙烯和尼龙聚乙烯等结构，不仅适用于真空包装，而且也适用于充氮包装。同时可以将复合材料包装带外表面进行包装装潢设计，再将其放入开窗结构的外包装礼品盒内。比较这三种方案可以看出，这三种方案都可以防止咖啡在储运过程中的吸潮和香味散失。第一种方案的纸包装便于印刷，可以保护内装袋包装咖啡，而且展销时便于堆叠陈列。但其结构比较复杂，而且从外观上看档次较后两种低，另外，袋装的包装设备投资大于制罐设备，而且工序操作也更为复杂。在机械化包装上生产袋装咖啡，其效率仅为60盒/min,而机械化生产罐装咖啡，效率可达每分钟数百罐。第二种方案外观大方优美，而且采用玻璃罐的形式，消费者在购买时可直观的看到内装物，而且罐式结构便于开启和封合，对于非一次使用的产品，必须要考虑多次使用时产品的保存问题，第二种方案可很好的达到这个要求。第三种方案可以通过设计结构新颖的内包装带来吸引消费者的注意，刺激消费者的购买欲望，但其在具体的实现过程中可能比较复杂，异型带较难实现全自动操作，需浪费较大的人力，成本会随之而增加，而且袋装的咖啡，打开使用后不容易盖严，会加速咖啡变质。综合考虑，所以最终确定选择第二种方案。1.3咖啡包装的保存期计算由产品包装保护方案确定的包装材料为玻璃，玻璃的密封性能优良，透湿率为零，再配以聚乙烯塑料盖子，经过真空加压封合，完全可以使内装物达到隔氧防潮的作用，因此不需另外使用干燥剂及其它防潮包装，根据市场已有的类似包装形式就可知其可满足保存期要求，即罐装咖啡的保存期可达到要求的24个月。本产品属于礼品包装，故在设计时采用了内包装和中包装。内包装是玻璃瓶，起到防潮和密封的作用，还有中包装是销售时促进消费和提高产品档次，采用纸包装。而外包装主要是在运输途中对玻璃瓶的保护作用，外包装为0201箱型的纸箱，选择的理由有强度好，市场比较通用，还有美观，机械化程度高。2.1销售包装容器的设计与设计计算2.1.1缓冲包装的结构设计为了保护玻璃内包装的稳定性和防止玻璃的破裂，故设计一个防振塑料衬垫。咖啡的玻璃瓶包装的剖面图如图1：图1 咖啡的玻璃包装剖面图由于咖啡和咖啡伴侣都是一样的玻璃瓶，并且要装到同一个包装盒里。为了方便玻璃瓶能够容易的拿出，故设计了一个5厘米的修正系数。还有为了方便取出咖啡故在包装中放一个调羹，长度大概有10厘米，宽度为2厘米。为了对玻璃能达到防振和保护功能，根据材料的性质得出塑料衬垫的厚度为10毫米。还有从美观角度设计出，衬垫的大概模型如下图所示图2 包装衬垫模型根据玻璃的最大外形尺寸可知玻璃的最大直径为71毫米，最大高度为155毫米则衬垫的高度为玻璃最大直径、修正系数、衬垫高度之和。则H=71+5+2x10=91mm衬垫长度应为2个直径、4个修正系数、2个衬垫高度和中间的匙羹宽度为35mm则：L=2x71+4x5+2x10+35=217mm衬垫的宽度应是玻璃高度、2个修正系数、2个衬垫长度，则：B=155+2x5+2x10=185mm通过计算得出衬垫的制造尺寸为217x185x91mm衬垫要求是材质比较的光滑，防振能力比较好 ，颜色为白色为好。2.1.2销售包装容器的结构设计为了和衬垫配合，故设计了一个盘式纸盒。其优点是装潢容易，便于机械化的操作。还有为了加强牢固性，在侧端弄了个加强襟片。具体的展开图如下图3所示：图3 纸盒展开图2.1.3包装容器的设计与计算内部尺寸 纸盒的内部尺寸计算公式为： 式中，Xi是纸盒的内部尺寸（mm）；Xmax是被包装物最大外形尺寸（mm）；kXi是纸盒内部尺寸修正系数（mm）。对于折叠纸盒，在长、宽方向kXi =35mm；在高度方向kXi =13mm。当被包装物是弹性物体如服装，kXi取小值；若被包装物是刚性物体如仪表，kXi则应取大值。而咖啡的包装容器是玻璃瓶，属于刚性物体，则内部尺寸为：Li=217+5=222mmBi=185+5=190mm Hi=91+3=94mm 制造尺寸 纸盒的制造尺寸计算公式为： 式中，X是纸盒制造尺寸（mm）；Xi是纸盒内部尺寸（mm）；n是在某方向上的纸板层数；t是纸盒的纸板厚度（mm）；kX是纸盒制造尺寸修正系数（mm）。 制造尺寸修正系数kX包含以下几方面的影响： a纸板湿度变化的影响 纸板具有吸水性，湿度大会造成纸板尺寸增大，干燥则会使纸板尺寸缩小。 b加工工艺的影响 机械的加工精度及工艺条件对纸板尺寸变化会产生作用。 c纸板纵横向纤维的影响 纸板纵横向纤维组织的差异，促使纸板尺寸在环境湿度变化时在纵向和横向出现变化差异。 d尺寸方向差异的影响 由于折叠纸盒的成型特点及考虑包装被包装物后承重方向问题，纸盒在长、宽、高方向上纸板的尺寸变化是有差异的。考虑以上影响因素，一般在长度和宽度方向上kX取2mm，在高度方向上kX取1mm。在严格控制纸板湿度和加工工艺条件的情况下，kX则可以忽略不计。根据相关依据知道纸板的厚度为1mm，则制造尺寸：Lo=222+1x3+2=227 Bo=190+1x1+2=193mm Ho=94+1x1+1=96mm 外部尺寸 纸盒的外部尺寸计算公式为： 式中：X0是纸盒外部尺寸（mm）；X是纸盒制造尺寸（mm）；t是纸盒的纸板厚度（mm）。对于复杂结构形式的折叠纸盒，其内部尺寸、制造尺寸和外部尺寸则应根据具体情况来具体分析。根据以上的方法，和依据可以得出包装外尺寸： L=227+1=228mm B=193+1=194mm H=96+1=97mm 则整个中包装的最大外形尺寸为228x194x97mm 2.2 运输包装容器的设计与设计计算2.2.1运输包装容器的结构设计从包装物的性能和各方面的考虑，决定用0201箱型为咖啡伴侣的运输包装。其优点有如下：1、0201箱型的机械操作简单，可实现机械化的装箱；2、结构性能好，能抵抗较大的抗压强度；3、纸箱的生产容易，节约成本。综合考虑纸板用量,抗压强度,堆码状态,美学因素等条件，0201型箱的理想尺寸比例为1.5:1:1。根据外包装单件总重量小于15kg而中包装的总重量为720g，经过计算可知最多可以装19件。而根据中包装最大外形尺寸知： nl nb nh x1 228 194 99 x2 456 388 198 x3 684 582 297 x4 912 776 396 x5 1140 970 495 x6 1368 1164 594 x7 而根据包装物的特性，可以知道应该侧放。从上面列出的数据可知应该装16个，才使纸箱达到最佳比例，具体的排列为2x4x2即2lx4hx2b，根据这个我们就可以计算纸箱的尺寸：1）瓦楞纸箱的内部尺寸瓦楞纸箱的内部尺寸，由被包装商品的最大外形尺寸，商品的组装和个数以及隔衬与缓冲装置的尺寸有关。当被包装商品为多件时，瓦楞纸箱的内部尺寸计算公式为： 式中，Xi是瓦楞纸箱某一方向内部尺寸（mm）; xmax是单个被包装商品某一方向最大外形尺寸（mm）；n是沿瓦楞纸箱某一方向的排列数目;是被包装商品尺寸变动系数（mm）; kXi是瓦楞纸箱内部尺寸修正系数（mm），其数值见表1;T是衬格或缓冲件厚度（mm）。表1纸箱内部尺寸修正系数（mm）kLikBikHi小型箱中型箱大型箱3737133457注：尺寸大者取大值，尺寸小者取小值。被包装商品尺寸变动系数为：具有可压缩性的针棉织品=3mm/打，中包装纸盒=12mm/个；不可压缩性商品，如玻璃瓶罐，=12mm/个。纸箱的内尺寸为： Li=228x2+(2-1)x2+5=463mm Bi=97x4+(4-1)x2+5=399mm Hi=194x2+(2-1)x2+3=393mm2）瓦楞纸箱的制造尺寸瓦楞纸箱长、宽、高的制造尺寸计算公式为： 式中，X是瓦楞纸箱长、宽或高的制造尺寸（mm）; Xi是瓦楞纸箱某方向的内部尺寸（mm）；kX是瓦楞纸箱制造尺寸修正系数（mm）；02类纸箱制造尺寸修正系数见表2表2 02类纸箱制造尺寸修正系数（mm）名称纸箱结构单瓦楞（A）双瓦楞（AA）三瓦楞（AAA）一块成型二块成型一块成型二块成型四块成型二块成型四块成型长度 l1l266688881010宽度 B1 B26448668高度 H881616162020注：表中l2和B2是瓦楞纸箱接合部分两侧面的长和宽，l1和B1是瓦楞纸箱另外两侧面的长和宽，一般有l1l2，B1B2。根据纸箱所能承受的载荷在本设计中将使用A楞纸箱。具体图如下所示：图4 A楞纸箱示意图 则 L1=463+6=469mm L2=463+6=469mm B1=399+6=405mm B2=399+4=403mm H =393+8=401mm3）瓦楞纸箱的外部尺寸瓦楞纸箱的外部尺寸计算公式为： 式中，X0是瓦楞纸箱某一方向的外部尺寸（mm）；X是瓦楞纸箱某一方向的制造尺寸（mm）； kX0是瓦楞纸箱外部尺寸修正系数（mm）；其数值见表3。表3 瓦楞纸箱外部尺寸修正系数（mm）瓦楞纸板结构单瓦楞（A）双瓦楞（AA）三瓦楞（AAA）kX079101212查表可知A楞纸箱的修正系数k值为79mm Lo=469+7=476mm Bo=405+7=412mm Ho=401+7=408mm从以上可知纸箱的最大外形尺寸为476x412x408mm2.2.2绘制运输包装容器结构设计图图5 运输包装结构图2.2.3运输与堆码中的强度设计计算瓦楞纸箱抗压强度计算 为了能够满足瓦楞纸箱堆码的需要和对商品的保护性，考虑到尽可能的节约成本。本设计中将用面纸横向环压强度为150N/0.152cm,瓦楞芯纸横向环压强度为100N/0.152cm。则以上条件可知: Z=2（Lo+Bo）=2（474+418）=1784mm=178.4cm 通过查阅表格可知 Cn=1.532 F=64 Px=(R1+R2+RmC)/15.2=（2x150+1.532x100）/15.2=30(N/cm)则 P=PxF=30x64=1920（N）由题意可知托盘的最大堆码为3m，托盘高度为100mm，纸箱重量为180g，则纸箱的层数为Nmax=INT（300-10）/40.6=7纸箱总重量为 m=16x720+180=11700g=11.7kg载荷为 F=9.81x11.7x6=688.662（N）通过以上可知 PF 故该纸箱满足载荷要求。 3 饮品包装工艺设计3.1 饮品包装工艺规程的制订3.1.1饮品包装的包装工艺路线的拟定咖啡包装的原始条件为：礼品包装；包装净重800克，保质期24个月，咖啡。年产量2万T。1）防潮 2）防氧化3）阻气 4）防高温咖啡粉 理瓶封盖洗瓶检验杀菌称重充填铝箔封口 贴标检测喷码 剔除废品盒坯撑盒坯放衬垫装盒 封底装箱箱坯撑箱坯 检测 剔除次品打号 入库 3.1.2选用包装工艺设备1）理瓶机型号是SD-CT15自动送料理瓶机主要适用于与大型高速生产设备的配套使用，具有自动送料、自动理瓶、出瓶排列等性能，是高速生产线上不可缺少的设备。2）洗瓶机接纳的是QS-40，生产率为800010000瓶/h。马达总功率为2.2kw。 3）杀菌干燥装配接纳的是连续式巴式杀菌、冷却烘焙机。型号为WJJ-4-5.外理能力为5000瓶/h。功率为 2.3kw。由宁波京山食品设备厂生产。4）DG-1500A铝箔封口机是利用电磁感应的原理，将瓶口上的铝箔片瞬间产生高热，然后熔合在瓶口上，使达到封口的功能。具有良好的防潮、防霉、防伪作用，起到延长物品保存周期的目的。封口容器的材质可以是聚乙（PE）、聚丙烯（PP）、聚酯（PET）、聚苯乙烯（PS）、ABS以及玻璃等，不能用于金属瓶体及瓶盖。封口速度为200瓶/分钟，耗用功率为2000Wmax，电源电压为220V10%，50/60HZ。5）6）灯检机。DJ型双面灯检机生产效率为0-300瓶/分，电机功率为90w/2台，外形尺寸为216012501230mm。7）激光喷码机。型号为HG激光喷码机喷印的-个无法擦掉的永久性标记，通过激光直接在物体概况瞬间气化而成，无需借助任何辅助工具即可肉眼分辨，便于消费者识别。且无耗材，维护更方便。但为何目前不能广泛运用并代替墨水喷码机呢?因为激光喷码机是采用墨水喷码机的原理，利用激光的特性，但所喷印出来的效果依然是点阵式，并不能为用户创造更多的商业价值。8）贴标机。贴标有专门的贴标机，即双面贴标机，速度很快，每分钟能到达100瓶，并且不会出现歪贴现象，比人工贴标要快，而且效果也很好，适合产量高的咖啡产家。9）中包装接纳的是纸板。设备选用的是自动折纸机，型号为SPF-360。折纸纸速度为250张/min；电力为100W。牌号等说明印刷在中包装上，选用型号K-420C的纸盒印字机进行印刷。速度为0160张/min。10）检验平台。SD5000型检验平台，人工进行检验，若有时候有包装失败的产品，人工挑出，并进行处理。11）开箱机。自动完成开箱、成型、下底折叶折曲，并现时完成下部分胶带粘贴，将折叠成纸板的箱板自动打开，箱子底部按一定程序折合，并用胶带密封后输送给装箱机的专用设备。12）装箱机。型号为ZX120自动装箱机装箱机用于完成运输包装，它将包装成品按一定排列方式和定量装入箱中，并把箱的开口部分闭合或封固。电源：380V三相交流电，50赫兹，消耗功率约0.2千瓦; 外形尺寸（长宽高）：220021501900毫米; 重量：0.55103千克; 生产能力：最大120箱/小时; 耗气量：