充填工艺ppt课件

1,1.液体灌装方法、特点及适用产品；2.常用的固体充填方法及适用产品。,第八章充填工艺,本章重点：,2,第五章充填工艺,51概述1.充填方法。按物品物理状态分:颗粒、粉末、块状充填、液体灌装等；按包装容器分:装瓶、装罐、装袋、装盒、装箱等;按计量方法分为:容积充填、称重充填和计数充法。2.充填精度。指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。3.充填工艺选用。一般要求计量准确,不损坏内装物和包装容器;充填食品和药品应注意清洁卫生;充填危险品应注意安全防护。,3,52液体灌装工艺,将液体产品装入瓶、罐、桶等包装容器内的操作，称为灌装。一般液体按粘度可分为三类：第一类粘度小，流动性好的稀薄液体物料。第二类粘度中等，流动性比较差的粘稠液体物料，为了提高其流速需要施加外力。第三类粘度大，流动性差的粘糊状液体物料，需要借助外力才能流动。液体饮料，根据其是否溶有CO2气体，分为含气饮料和不含气饮料。,4,一、液体灌装的力学基础,层流：流体质点沿管轴做有规则的平行运动，各质点互不碰撞，互不混合。紊流：流体质点作不规则的杂乱运动，并互相碰撞，产生大大小小的旋涡。当雷诺数Re2000时为层流；Re2000时为紊流。假设流过圆形管道截面的液体为稳定均匀层流，根据伯肖(Poiseulle)公式：Pd4Q=128L式中：Q-容积流量，m3/s；P-压力差，Pa；d-管道内径，m；L-管道长度，m；-动力粘性系数，Pas。,5,一、液体灌装的力学基础,断面平均流速为：Q4Q=Ad2可得出结论：同一种液体，当管长L与管径d不变时，如果压力差P成倍增加，容积流量Q也成倍增加，平均流速同样成倍增加。同一种液体，当管径d不变时，如果管长L与压力差P均成倍增加，则容积流量Q不变，平均流速也不变。,6,二、液体灌装方法,称重灌装。,常压灌装；,真空灌装；,等压灌装；,压力灌装；,液位传感式灌装；,隔膜容积式灌装；,虹吸法灌装；,定时灌装；,7,灌装方法有两种：一种是由升降机构托着容器上升进行灌装(图8-1)；另一种是灌装阀向下移动进行灌装。,常压灌装；,原理：在常压下，利用液体自身的重力将其灌入包装容器内。,适用于不含气、不怕接触大气的低粘度液体物料.,托瓶,升降机构,密封瓶口,灌装,排气,停止灌装,开启灌装阀,托瓶下降,灌装阀关闭,灌装结束,8,(a)正在灌装(b)完成灌装图8-1常压灌装1-贮液缸2-排气管3-灌装阀4-弹簧5-密封装置6-灌装头7-包装容器8-升降机构,9,优点：能提高灌装速度;能减少包装容器内残存的空气,防止液体氧化变质,延长产品的保存期;能限制毒性液体的逸散;可以避免灌装有裂纹或缺口的容器。,适用于不含气体，怕接触空气而氧化变质的粘度稍大的液体物料，以及有毒的液体物料。,真空灌装；,原理：将包装容器抽真空后，再将液体物料灌入包装容器内。,10,重力真空灌装(真空等压灌装)：贮液缸与包装容器(同时抽真空)具有相等的真空度，液体是处在真空等压状态下进行灌装(图8-3)。,纯真空灌装(真空压差灌装)：包装容器的真空度大于贮液缸的真空度(只对包装容器抽真空),液体在真空不等压状态下进行灌装(图8-2)。,真空灌装；,11,图8-2纯真空灌装1-供液管2-供液阀3-浮子4-贮液缸5-吸液管6-密封装置7-灌装阀8-真空管9-真空室10-真空泵11-供液泵12-包装容器13-升降机构,12,(a)正在灌装(b)完成灌装图8-3重力真空灌装1-供液管2-浮子3-贮液缸4-真空室5-排气管6-灌装阀7-密封装置8-容器9-升降机构,13,特点：可以减少CO2的损失,保持含气饮料的风味和质量;能防止灌装中过量泛泡,保证包装计量准确。,等压灌装；,原理：先向包装容器内充气,使容器内压力与贮液缸内压力相等,再将贮液缸的液体物料灌入包装容器内(图8-4)。,适用于含气饮料。,14,(a)充气(b)灌装图8-4等压灌装1-贮液缸2-进液管3-排气管4-进气管5-旋塞式灌装阀6-密封装置7-包装容器8-升降机构,15,适用于粘度较大,流动性较差的粘稠物料的灌装,可以提高灌装速度。对一些低粘度的液体物料,由于物料本身的特性或包装容器材料及结构限制,也可采用压力灌装。,压力灌装；,原理：借助外界压力(机械压力、气压、液压等)将液体物料压入包装容器。,16,容积式压力灌装(机械压力灌装)：由各种定量泵(活塞泵、刮板泵、齿轮泵等)进行灌装计量,灌装压力由泵施力,以提高灌装速度(图8-6)。,定液位式压力灌装(纯压力灌装)：将压力施加在物料上,通过在贮液缸上部空间加压的方法实现灌装,或者直接把产品泵送到灌装阀实现灌装(图8-5)。,压力灌装；,17,图8-5定液位式压力灌装1-供液缸2-供液阀3-浮子4-溢流管5-灌装阀6-密封装置7-包装容器8-物料泵9-贮液缸,18,(a)结构(b)灌装(c)进料图8-6活塞容积式灌装1-料斗2-旋塞阀3-活塞4-计量室5-下料管6-释放环7-包装容器,19,适用于那些由于压力或真空作用,会出现鼓胀或凹陷的塑料容器,特别适用于狭颈塑料瓶和玻璃瓶的高速灌装,也可以用于难于清洗的液体物料的灌装。,特点：包装容器在灌装过程中不需要密封;灌装速度比常压灌装和真空灌装快;灌装液位非常精确.,液位传感式灌装；,原理：利用传感方法,如极低的空气流传感装置、电子传感装置,检测容器是否到位,以及灌装液面的高度,并发出适当的信号启闭灌装阀(图8-7)。,20,图8-7液位传感式灌装示意图1-供液缸2-供液管3-浮子4-控制器5-界面阀6-进液管7-灌装阀8-空气传感管9-包装容器,P,21,特点：可以保证液体物料的清洁卫生；灌装精度高；物料损失少；灌装速度快。,适用于灌装较贵重的液体物料，特别适用于各种静脉注射液和针剂的灌装，可以灌装狭颈瓶。,隔膜容积式灌装；,原理：用一个挠性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,再注入到包装容器中(图8-8)。,22,原理：利用虹吸原理，使贮液缸中的液体物料经虹吸管吸入容器(图8-9)。,虹吸法灌装；,特点：结构简单，但灌装速度较低。,适用于灌装低粘度不含气的液体物料。,23,(a)物料压入计量室(b)向容器灌装图8-8隔膜容积式灌装1-隔膜2-计量室3-灌装阀门4-贮液缸5-液缸阀门6-进液管7-包装容器,24,图8-9虹吸法灌装1-进液阀2-贮液缸3-贮液杯4-浮子5-虹吸管6-灌装阀7-灌装头8-包装容器,25,特点：方法简单；设备便宜；没有“无容器不灌装”装置。,恒容积流量定时灌装：常用回转定量盘式(图8-10)回转泵式和螺杆式定时调节机构。调节灌装容量：改变回转盘的回转速度或灌装孔的尺寸、位置,可以调节灌装容量。,定时灌装；,原理：在流量和流速保持一定的情况下,通过控制液体流动的时间来确定灌装容量。,适用于灌装中高粘度的液体物料。,26,图8-10恒容积流量定时灌装1-供液管2-上固定盘3-下固定盘4-回转盘5-排料管6-包装容器,回转盘,27,适用于灌装流动性比较好且不含气体的液体物料，尤其适用于灌装精度要求比较高的贵重物料或药品，以及有剧毒或强腐蚀性的物料。,特点：灌装精度极高；易于进行清洗或蒸气消毒，实现无菌灌装；很容易转换灌装物料。,定时灌装；,可控压差定时灌装：灌装容量依靠精确地控制液流时间来实现。灌装精度由灌装管口处压差的稳定性及液流时间控制的精确性来决定(图8-11)。,28,图8-11可控压差定时灌装1-加压贮液缸2-供液阀3-供压阀4-压力控制器5-压力传感器6-多路供液管7-微处理器8-可控输液阀9-灌装管10-包装容器,P,29,适用于对塑料、玻璃或金属容器进行低粘度或中等粘度液料的灌装。,特点：容器在工作过程中不与灌装阀接触,也不要求密封;精确度极高。,称重灌装；,原理：旋转工作台的每个工位都是拥有应变载荷元件的精密称盘,当容器进入工位,称盘先扣除容器毛重,然后精确控制液料流入容器;灌装过程计算机监控液料的流动速度和灌装量,并不断调节流速,使灌装精度达到最高。,30,DJ200液体、半流体自动包装机本机为包装半流体物料而设计，适用于化妆品(洗发液、雪花膏等)、油、果酱、蜂蜜等。计量方法:柱塞泵计量。,31,直线式灌装机,32,DXGF系列冲洗、灌装、封盖生产线,33,易拉罐灌装机,34,GFP系列灌装机,35,饮料灌装机,36,饮料灌装机,37,三、各种液体灌装工艺的比较与选用,各种灌装方法及代号,38,三、各种液体灌装工艺的比较与选用,1液料的粘度。流体物料(粘度11000cP)可用任何方法灌装；半流体(粘度为100010000cP)可用LS、TF、TP、PV、DV或WF等方法灌装；粘滞体(粘度大于10000cP)可用TF、PV两种方法灌装。2包装容器的材料和刚性。刚性容器用玻璃、金属、陶瓷或复合材料制成，适用于任何灌装方法；半刚性容器多用吹塑成型或热成型塑料制成，也可用纸板或复合材料制成，适用G、PG、LS、TF、TP、DV和WF等灌装方法；软性容器用塑料薄膜、塑料和金属箔复合材料制成，可用LS、TF、TP、DV或WF等灌装方法。,39,三、各种液体灌装工艺的比较与选用,3包装容器的形状和容量。窄领瓶(瓶口径38mm)可以用任何方法灌装,常用G、GV、P、V、PG、LS或DV等灌装方法,灌装速度一般为400瓶/min。广口瓶(瓶口径38mm)、气密金属罐,使用G、PG、TF或PV等灌装方法。4灌装速度与灌装系统及容器的关系。气密罐通常采用高速灌装(3502000瓶/min),可使用G或PV灌装法。如果灌装含CO2的饮料,则需使用PG灌装法(8001500瓶/min)。窄颈塑料容器常使用LS和WF灌装法,速度不超过400瓶/min。刚性窄颈容器常使用V或DV灌装法,速度不超过400瓶/min。,40,53固体充填工艺,固体物料按物理状态可分为粉末状物料、颗粒状物料、块状物料；按其粘度可分为非粘性物料、半粘性物料和粘性物料。固体物料的充填工艺有容积充填法、称重充填法和计数充填法。一、容积充填工艺,量杯充填；,螺杆充填；,真空充填；,定时充填；,倾注式充填。,41,插管式容积充填，适用于充填带有粘附性的粉末状物料(参见附图)。,转鼓式定容充填,适用于视密度比较稳定的粉末状物料的充填。,特点：可采用固定式量杯或可调式量杯；充填精度较低；可进行高速充填。量杯的结构有转盘式、转鼓式、插管式3种。,转盘式量杯充填(图8-12),特别适合于流动性好的颗粒状物料的充填。,适用于充填流动性能良好的粉末状、颗粒状、碎片状物料。,量杯充填；,原理：采用定量杯量取物料,并将其充填到包装容器内。,42,图8-12量杯充填1-料斗2-刮板3-料盘4-上料杯5-下量杯6-底门7-卸料槽8-包装容器9-手轮10-凸轮,43,DK200颗粒自动包装机本机为包装粒状物料而设计，适用于汤料、茶叶、冲剂、干燥剂、味精、糖等颗粒状物料的袋包装。计量方法:容杯计量。,44,D-240系列三边封、四边封自动包装机本机是立式、三边封、四边封、间歇式包装机.可自动完成制袋、计量、填充、封合、打印批号、切断、计数等全过程。计量方法:颗粒容杯计量粉末螺杆计量液体柱塞泵计量,45,插管式充填装置1-插管2-顶杆3-容器4-储料槽,46,适用于流动性较好的粉末状细颗粒状物料,特别是在出料口容易起桥而不易落下的物料,不适用于易碎的片状、块状物料和视密度变化较大的物料。,螺杆充填；,原理:通过控制螺杆旋转的圈数或时间量取物料,并将其充填到包装容器中(图8-13)。,特点:充填速度快、飞扬小、充填精度较高。,47,图8-13螺杆充填1-贮料斗2-螺杆3-搅拌器4-包装容器5-传送带,？,48,DF200粉末自动包装机本机为粉状物料而设计，适用于食品、医药、化工行业的粉状物料袋包装。计量方法:螺旋计量。,49,DC240背封自动包装机本机是立式、枕形袋、间歇式包装机。可自动完成制袋、计量、填充、封合、打印批号、切断、计数等全过程。计量方法:颗粒容杯计量粉末螺杆计量液体柱塞泵计量,50,特点：可获得比较高的充填精度;能减少包装容器内氧气含量,延长物料的保存期;可以防止物料粉尘弥散。,真空容器充填,把容器抽成真空,物料通过一个小孔流入容器(图8-14)。特点:物料充填到容器内相当均匀、紧密,充填精度比较高;充填精度要受容器容积的影响。,真空量杯充填,利用真空吸粉原理量取定容积的物料,并用净化压缩空气将产品充填到包装容器内(图8-15)。特点：充填精度高;充填范围大。,真空充填；,原理:将包装容器或量杯抽真空,再充填物料。,51,图8-14真空容器充填1-料斗2-抽气座3-密封垫4-包装容器,52,图8-15真空量杯充填1-料斗2-充填轮3-配气阀4-包装容器5-传送带,53,原理:通过控制物料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:结构简单;价格便宜;充填精度较低.,计时振动充填(图8-16),适用于各种粉末、颗粒状物料。,等流量充填(图8-17),充填精度要受容器容积的影响;充填精度高;充填范围大。,定时充填；,54,原理:物料以瀑布式流入敞口容器中,容器在下落的物料流中随输送带移动,得到充填(图8-18)。,倾注式充填；,55,图8-16计时振动充填1-料斗2-振动盘进料器3-振动器4-包装容器5-定时器6-传送带,56,图8-17等流量充填1-进料管2-刮板3-出料器4-包装容器,57,图8-18倾注式充填,58,净重充填先称出规定质量的物料,再将其充填到包装容器内(图8-19)。广泛用于要求充填精度高及贵重的流动性好的固体物料,还用于充填酥脆易碎的物料,特别适用于质量大且变化较大的包装容器。,二、称重充填,称重充填是将物料按预定质量充填到包装容器。称重充填适用范围广,特别适用于充填易吸潮、易结块、粒度不均匀、流动性能差、视密度变化大及价值高的物料。,净重充填,59,毛重充填将物料与包装容器一起称量(图8-20).适用于价格一般的流动性好的固体物料、流动性差的粘性物料,特别适用于充填易碎的物料。不适于包装容器质量变化较大,或物料质量占包装件质量比例很小的包装。,二、称重充填,毛重充填,60,图8-19净重充填1-贮料斗2-进料器3-秤4-秤盘5-落料斗6-包装容器7-传送带,61,振动给料普通电子秤1-料斗2-闸门3-粗给料振动器4-细给料振动器5-称重传感器6-充填斗7-秤斗8-开斗门摆杆9-开门传动装置,62,图8-20毛重充填1-贮料斗2-进料器3-落料斗4-包装容器5-秤6-传送带,63,多件计数充填利用辅助量或计数板等,确定产品的件数,并将其充填到包装容器内。,三、计数充填,计数充填是将产品按预定数目装入包装容器。适用于充填块状、片状、颗粒状、条状、棒状、针状等形状规则的物品。也适用于包装件的二次包装。,单件计数充填,采用机械、光学、电感应、电子扫描等方法或其它辅助方法逐件计算产品件数,并将其充填到包装容器中。,64,多件计数充填,(1)有规则排列物品:利用辅助量如长度、面积等进行比较,以确定物品件数,并将其充填到包装容器内.,长度计数充填(图8-21)；,容积计数充填(图8-22)；,堆积计数充填(图8-23)。,(2)无规则排列物品:利用计数板,从杂乱的物品中直接