包装工艺学课程设计

1、包装工艺学课程设计目录1婴幼儿的物性分析和包装工艺分析21.1奶粉的物性分析21.2婴幼儿奶粉的包装工艺.21.3奶粉的生产工艺32产品包装所选材料和容器 32.1内包装容器 3 2.2外包装容器43外包装包装保护的结构设计与设计计算 4 3.1销售包装容器的设计与设计计算 5 3.1.1销售包装容器的结构设计 5 3.1.2包装容器的设计与计算 6 3.2运输包装容器的设计与设计计算 63.2.1运输包装容器的结构设计63.2.3运输与堆码中的强度设计计算74经济效益分析以及市场先手前景预测 11 4.1经济效益分析 11 4.2市场销售前景预测 11 5 包装工艺规程的制定12参考文献12

2、婴幼儿奶粉的包装设计1婴幼儿的物性分析和包装工艺分析1.1奶粉的物性分析配方奶粉是将牛奶成分改变，使其接近人乳成分，再加入各种维生素和微量元素，适宜喂哺婴儿。这种改良型代乳品称为婴儿配方奶粉，又称母乳化奶粉。母乳是一种天然、复杂的物质组成。按时间不同、成分不同，母乳分三种，产后15天为初乳，610天为过渡乳。15天15个月为成熟乳。初乳量较少，染色淡黄，含脂肪少，蛋白质多，有丰富微量元素，更重要的是初乳里含有抵抗疾病的“免疫抗体”成熟乳中含有丰富的蛋白质、脂肪、矿物质、维生素、碳水化合物等。母乳是婴儿的最佳食品，婴儿配方奶粉以母乳为最佳目标，追求对母乳的无限接近。这种性质决定了婴儿配方奶粉虽近

3、似母乳，但没有一种能胜过母乳。奶粉是目前中国市场上最主要的固态奶制品，它虽然是干燥制品，储藏性能优于液态奶，但也属于易变质食品，因此，奶粉包装是保持奶粉品质的重要手段。奶粉制品富含蛋白质、脂肪等各种营养物质，如全脂乳粉的乳脂肪含量可达26左右，所以易受日光、氯气等作用而变化。1.2婴幼儿奶粉的包装工艺采用制袋-充填-封口机，连续完成制袋，充填和封口等工序，制袋过程中，一般先纵缝，然后再横封。图1 枕型袋垂直包装工艺过程示意图1.3奶粉的生产工艺奶粉的制作过程：生鲜牛奶运到工厂后，检测人员首先要对奶源进行检测，只有检测合格的牛奶才能通过全密闭的不锈钢管道进到净乳机中，进行第一步加工。净乳机利用离

4、心力原理，对牛奶中的杂质进行分离，以达到净化牛奶的目的。经过净化的鲜奶被迅速冷却到25后，进到储奶仓。之后，储奶仓内的牛奶会通过管道进到配料舱内。工作人员根据不同奶粉的标准要求进行配料。配料完毕的牛奶还要经过1215MPa大气压的高压均脂泵进行均脂处理。经过消毒、灭菌处理后的牛奶会在真空状态下进行浓缩。再经过二次附聚的喷粉加工，牛奶就变成了粉状。但这样的奶粉还不能出厂，还需流化床将奶粉中较细小颗粒聚积成较大颗粒，以便消费者用水一冲，就可以充分溶解。制成的奶粉随后通过真空包装机在没有污染的环境下罐装进铁听和袋子里。这样奶粉才完成了整个生产工艺。在整个生产过程中，工人基本不与产品直接接触。冷藏原料

5、乳验收净乳晾粉、筛粉标准化配料均质预杀菌包装喷雾干燥流化床二次干燥杀菌浓缩2产品包装所选材料和容器2.1内包装容器复合材料将不同性质的薄膜通过一定的方式黏结在一起，使之成为同意的整体，从而克服各自的缺点，发挥各自的优点，改进单一薄膜的不足，提高包装材料的保护性能。奶粉塑料复合包装袋按结构形式可分为透明复合包装袋、铝箔复合包装袋和真空镀铝复合包装袋等。普通的BOPPPE透明塑料复合包装袋由于奶粉保质期较短已经逐步被市场淘汰，而铝箔复合包装袋由于成本相对较高，所占的市场份额也不大；真空镀铝复合包装袋因其优越的性能。低廉的成本而成为袋装奶粉包装的主流形式。但是塑料膜隔热、隔光性能差，奶粉容易变质，只

6、能满足短期储藏的需要；而且塑料薄膜脆而易折，容易造成破损。塑料复合薄膜具有质轻、不易破损、热封性好、价格适宜等许多优点,在包装上被广泛应用。奶粉包装材料必须干燥、无异味和无机械损伤，尽量选用防潮、遮光和隔氧性能好的材料：奶粉极易氧化变质，对奶粉包装材料的透湿量和透氧量有较高的要求。不同的包装材料有不同的透湿量和透氧量，若材料阻湿性能不好，轻则受潮结块，重则霉变。因此对奶粉包装的阻氧与阻湿性能进行检测，是确保产品货架期质量的重要手段。由于阻隔性能检测技术难度较大，测试精度要求较高，测试范围一定要宽。故依ASTMD-3985、ASTMF-1927、DIN53380、ASTMF-1307（北美与南北

7、洲）、JISK-7126以及ASTMF-1770-97、ISO15106-3标准，建议选择采用电量分析法测量，可模拟不同贮存环境的测试、也可利用标准气体进行结果校正、测试时间相对较短的GBY-8000D型氧气透过率测定仪，以及GBW-7000D型水汽透过率测定仪专业检测。GBY-8000D氧气透过率测试范围：0.008432000cc/m2/day/0.000528000cc/100in2/day；GBW-7000D水汽透过率测试范围：0.0021000g/m2/day/0.000264.5g/100in2/day。保证材料的热封层都选用改性的聚乙烯材料，此材料具有良好的热封性能，在适合的热封

8、条件下还具有优良的耐容物热封性能，所以泄露问题基本不会发生，有效的保证了气体的渗透，确保奶粉品质。2.2外包装容器目前婴幼儿奶粉包装容器材料以金属包装材料为主，金属罐的防潮性能、抗压性都是首选。本次选用的包装其中复合薄膜材料的阻隔性能较好。复合薄膜材料一般是由25层的单体材料复合而成，其中聚酯/聚乙烯、尼龙/聚乙烯、聚丙烯/聚偏二氯乙烯/聚乙烯、聚丙烯/铝箔/聚乙烯、聚酯/铝箔/聚乙烯等复合材料具有良好的防潮保鲜效果，可用于婴幼儿奶粉的外包装。尤以铝箔和聚偏二氯乙烯为阻隔层的复合膜的阻隔性能强，降低了成本。3外包装包装保护的结构设计与设计计算 3.1销售包装容器的设计与设计计算 3.1.1销售

9、包装容器的结构设计 本次销售包装容器采用纸筒包装（如右图所示）。图2 外包装示意图纸筒以纸板为衬料，加内衬材料制成的的大型筒状包装容器。一般用多层纸板卷制而成为了降低成本，中间层采用再生纸板。为了提高密封性能，可复合一层塑料或铝箔。表面用防水性好的材料，如沥青纸，外层也常用白纸板或金属箔，以便进行装潢印刷，以便宣传产品。与金属筒相比，纸筒包装单个货物包装成本与运输成本均较低，自重轻且具有一定的强度与刚度，包装十分安全可靠。纸筒包装，包装净重900g，保质期12个月，年产量50万袋.全方位展示效果 根据相关测量得知，目前市场上的奶粉罐主要展示面的视觉范围是 14 厘米×16.5 厘米(

10、宽×高)。必须把段位、主视觉等设计因素设计在这个范 围之内，才能达到良好的视觉效果。除了主要展示面要精心设计外，婴幼儿奶粉包装的背面更不容忽视。包装背面通常包括奶粉的营养成分、食用方法、保存方法等 内容，在排版上要做到既合理又美观。同时，可以配以图片和图表，迚行说明。罐装奶粉的顶盖设计也不容忽视，因为每次食用奶粉前，它都能迚入消费者的视线。 顶盖的设计内容应该是提示冲调方法，标识开罐日期等。充分考虑到这一点,设计纸筒尺寸为14cm，h=16cm。 3.1.2包装容器的设计与计算 图3 尺寸展开图包装容器为采用纸与纸板加粘合剂制成的筒身与筒底、筒盖通过粘接、压合而成的刚性圆筒纸筒尺寸为

11、14cm，h=16cm，筒身长44cm，粘接长度为1cm 具体尺寸与纸筒结构如下图4纸筒结构示意图该纸筒属粘接纸盒类型，故应按照粘贴纸盒内部尺寸、外部尺寸和制造尺寸的设计计算方法进行计算：对于单壁结构，粘贴纸盒结构尺寸如以内部尺寸为计算依据有： X=Xi （式3-1） X0=X+2t=Xi+2t （式3-2） 式中，X是粘贴纸盒制造尺寸（mm）；Xi是粘贴纸盒内部尺寸（mm）；Xo是粘贴纸盒外部尺寸（mm）；t是纸板厚度（mm）。故该纸盒结构尺寸为： X=Xi=14cm；X0=X+2t=Xi+2t=14+2*0.5=15cm。 3.2运输包装容器的设计与设计计算 3.2.1运输包装容器的结构设

12、计 瓦楞纸箱是用瓦楞纸板为原料加工而成的，具有成本低、轻便、易加工、便于存放、可回收等优点，箱面还可按照不同要求，印刷商品的图案、文字、标志，所以用瓦楞纸箱作为此销售包装的运输包装。选用A型楞的瓦楞纸箱，A型楞的特点是单位长度内的瓦楞最少，而瓦楞最高，由于瓦楞之间有较大的空隙，因而具有良好的减震性能适用于制造包装易碎的产品以及对冲击、碰撞高要求的瓦楞纸箱。 纸箱的尺寸由茶叶纸筒容积的大小决定，本设计采用24盒入装0201型瓦楞纸箱。由计算可得内装物净重m=900g*24=2.26kg，根据销售包装尺寸和内装物数量，选用结构为B-210·A-125·B-210CF的单瓦楞纸板

13、制造纸箱，如图表示内外面纸定量均为210 g/m2的B等箱纸板，瓦楞芯纸定量为125 g/ m2的A等楞纸板 图5 单瓦楞纸板结构示意图 纸箱尺寸设计： (1) 内包装排列方式：nL×nB×nH=4×3×2（24件） （0201纸箱的长宽高最佳尺寸比为1.5:1:1，其抗压强度接近理想比例，堆码强度与稳定性均较理性，离黄金分割比例不远，纸板用量比理想比例增加不多）(2) 内尺寸设计表1 瓦楞纸箱内尺寸修正系数 单位：mmLBH3-73-7小型箱中型箱大型箱1-33-45-7根据图表得：kL=5 kB=5 kH=4 d=1 T=0 根据公式：X=Xmaxn

14、x+d(nx-1)+T+k L=16×4+(4-1)×1+4=71mmB= 15×3+(3-1)×1+5=52mmH=15×2+(2-1)×1+5=35mm (3) 制造尺寸设计 表2 02型瓦楞纸箱制造尺寸修正系数k 单位：mm名称L1L2B1B2HA楞64639根据图表得kL1=6 kL2=4 kB1=6 kB2=3 kH=9 根据公式X=Xi+kL1=71+6=77mm L2=71+4=75mm B1=52+6=58mm B2=52+3=55mm H=36+9=45mm表3 瓦楞纸箱接头制造尺寸 单位：mm纸板种类单瓦楞双瓦楞J

15、35-4045-50表4 0201型纸箱摇盖伸长系数xj 单位：mm箱型0201020302040204*02050205*0206A楞2-30-22-30-20-22-30-2根据图表得xj=3 根据公式F=B1/2+xj 摇盖尺寸F=58/2+3=32mm (4) 外尺寸设计 表5 瓦楞纸箱外尺寸修正系数K 单位：mm楞型ABCEAABBCCABACBCK5-73-54-62-410-146-108-128-129-137-11根据图表得K=6 根据公式X0=Xmax+kL0=77+6=83mm B0=58+6=61mm H0=75+6=45mm3.2.3运输与堆码中的强度设计计算。 表6

16、凯里卡特公式中的常数值楞型A型B型C型AB型BC型AC型aXZ8.365.06.113.3611.114.46J0.590.680.680.6350.680.635C1.5321.3611.4772.8932.8383.0091）瓦楞纸箱抗压强度计算 瓦楞纸箱的抗压强度可以通过实际测试获得，但也可以通过瓦楞纸板或所用原纸的环压强度采用计算公式得到。在此介绍一种常用的凯里卡特（K.Q.Kellicutt）瓦楞纸箱抗压强度计算公式。凯里卡特瓦楞纸箱抗压强度计算公式，是以原纸环压强度值，结合瓦楞纸箱的外周长和瓦楞种类综合计算出瓦楞纸箱的抗压强度。其计算公式如下：P=px(aXZ)2(Z/4)1/3Z

17、J 式中，p是瓦楞纸箱的抗压强度（N）；px是瓦楞纸板的综合环压强度（N/cm）；Z是瓦楞纸箱外周长（cm）；aXZ是楞型常数；J是瓦楞纸箱常数；其中，瓦楞纸板的综合环压强度px的计算公式为：Px=(Rn+CRmn)L 式中，Rn是面纸环压强度测试值（N）；Rmn是瓦楞芯纸环压强度测试值（N）；L是测试试样长度（cm）；C是瓦楞收缩率对上式有：对单瓦楞纸板Px=(R1+R2+RmC)L对双瓦楞纸板Px=(R1+R2+R3+Rm1C1+Rm2C2) L纸箱的外周长计算公式为： Z=2(B0+L0)式中，B0是瓦楞纸箱外宽（cm）；L0是瓦楞纸箱的外长（cm）； Z是瓦楞纸箱的外周长（cm）； 凯

18、里卡特公式中的常数aXZ、J、C见表7。 由于凯里卡特公式中没有考虑到瓦楞纸箱的长宽比以及高度的影响。在计算中存在约±5%的误差，属于工程经验计算公式 根据图表得Cn=1.532 aXz=8.36 J=0.59 面纸和里纸环压强度360N/0.152m 芯纸环压强度150N/0.152m根据公式 P=px(aXZ)2(Z/4)1/3ZJZ=2(L0+B0)=2(83+61)=288mmPx=(R1+R2+RmC)15.2=(360×2+150×1.532)/15.2=62.5N/cmP=px(aXZ)2(Z/4)1/3ZJ=62.5×8.36228.8/

19、4 2/3×28.8×0.59=5608N2).瓦楞纸箱抗压强度校核 瓦楞纸箱的抗压强度应大于瓦楞纸箱在实际堆码贮存中所承受的最大负荷，即： pps 式中，p是瓦楞纸箱的抗压强度（N）,ps是瓦楞纸箱堆码中承受的最大负荷（N）。 ps的计算公式为Ps=kp×G×H-h0)/h0式中，ps是瓦楞纸箱堆码中承受的最大负荷（N）；kp是瓦楞纸箱抗压强度安全系数；G是瓦楞纸箱所装物品的质量（N）；H是瓦楞纸箱堆码高度（cm），一般为300cm；h0是瓦楞纸箱的高度（cm）。抗压强度安全系数kp根据瓦楞纸箱所装物品的贮存期和贮存条件决定：a 贮存期小于30天，kp

20、=1.60；b 贮存期30100天，kp=1.65； c 贮存期100天以上，kp=2.00。 综上，取kp=2.00 G=0.3×45×9.8N=132.3N ,H=45cm,h0=4.5cm,Ps=kp×G×H-h0)/h0=2×132.3×(45-4.5/4.5=2381.4N4经济效益分析以及市场先手前景预测4.1经济效益分析本产品包装选用的外包装容器为复合材料，相比于金属罐来说，成本降低，质量也降低，所以运输成本也会相应的降低。生产一个纸塑复合罐的成本在1.5元人民币左右，而生产一个金属铁罐的成本在2.9元人民币左右，所以会带来更大的收益。4.2市场销售前景预测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&quo