包装工艺学第八章

1、CompanyLOGO第八章第八章 充填工艺充填工艺东北林业大学工程技术学院包装工程专业: 王桂英东北林业大学东北林业大学 包装工程系包装工程系本章内容本章内容概述概述1液体灌装工艺液体灌装工艺2固体充填工艺固体充填工艺3本章重点本章重点: : 各种充填方式的特点及应用各种充填方式的特点及应用东北林业大学东北林业大学 包装工程系包装工程系第一节第一节 概述概述v 1 1、充填方法、充填方法 (1) (1) 按产品的物理状态分：按产品的物理状态分：颗粒充填、粉末充填、块状充颗粒充填、粉末充填、块状充填、液体灌装；填、液体灌装； (2) (2) 按包装容器分：按包装容器分：装瓶、装罐、装袋、装盒、

2、装箱；装瓶、装罐、装袋、装盒、装箱； (3) (3) 按计量方法分：按计量方法分：容积充填、称重充填、计数充填。容积充填、称重充填、计数充填。v 2 2、充填精度、充填精度 装入包装容器内物料的装入包装容器内物料的实际数量值实际数量值与与要求数量值要求数量值的误差范的误差范围。它直接影响企业经济效益的因素。围。它直接影响企业经济效益的因素。v 3 3、充填工艺选用、充填工艺选用 须考虑产品性质状态及成本、包装容器的种类、充填精度、须考虑产品性质状态及成本、包装容器的种类、充填精度、包装成本、包装效率等多方面因素。包装成本、包装效率等多方面因素。 东北林业大学东北林业大学 包装工程系包装工程系第

3、二节第二节 液体灌装工艺液体灌装工艺v 根据液体粘度将灌装产品分成根据液体粘度将灌装产品分成3 3类：类： A A、低粘度，流动性好的产品：酒类、奶、酱油、药品；、低粘度，流动性好的产品：酒类、奶、酱油、药品； B B、中粘度，流动性较差：各种酱类；、中粘度，流动性较差：各种酱类； C C、大粘度，流动性极差：果酱、牙膏、浆糊。、大粘度，流动性极差：果酱、牙膏、浆糊。v 粘度：衡量液体流动时的内摩擦力或阻力的度量。粘度：衡量液体流动时的内摩擦力或阻力的度量。 随随温度，温度，受力情况受力情况等外界因素变化而变化。等外界因素变化而变化。v 一、液体灌装的力学基础（了解）一、液体灌装的力学基础（了

4、解）v 1 1、液体的稳定流动和不稳定流动（流速与压强）、液体的稳定流动和不稳定流动（流速与压强）v 2 2、层流和紊流、层流和紊流v (1)(1)层流：层流：雷诺系数雷诺系数Re 2000Re 2000Re 2000。v (3)(3)层流状态下的流量公式层流状态下的流量公式- -伯肖（伯肖（Poiseulle)Poiseulle)公式公式东北林业大学东北林业大学 包装工程系包装工程系 v Q=(Q=(PdPd4 4)/(128L)/(128L) 其中，其中，Q - Q - 容积流量，容积流量，m m3 3/s/s P- P- 压力差，压力差，PaPa d d 管道内径，管道内径，m m L

5、L 管道长度，管道长度，m m 动力黏性系数，动力黏性系数，PaPas sv 断面平均流速为：断面平均流速为： v v=(4Q)/(dv=(4Q)/(d2 2) )v 结论：结论：v (1) (1) 同一种液体，当管长与管径不变时，如果压力差成倍同一种液体，当管长与管径不变时，如果压力差成倍增加，容积流量成倍增加，平均流速成倍增加。增加，容积流量成倍增加，平均流速成倍增加。v (2) (2) 同一种液体，当管径不变时，如果管长与压力差成倍同一种液体，当管径不变时，如果管长与压力差成倍增加，则容积流量不变，平均流速也不变。增加，则容积流量不变，平均流速也不变。东北林业大学东北林业大学 包装工程系

6、包装工程系 二、液体灌装方法二、液体灌装方法1 1、常压灌装（重力、常压灌装（重力灌装）灌装）该方法利用液体的自该方法利用液体的自身重力将其灌入包装身重力将其灌入包装容器中，适用于不含容器中，适用于不含气又不怕接触大气的气又不怕接触大气的低黏度的液体物料，低黏度的液体物料，如白酒、果酒、酱油、如白酒、果酒、酱油、牛奶、药水等。通常牛奶、药水等。通常有定液位和定容积两有定液位和定容积两种计量方式。种计量方式。东北林业大学东北林业大学 包装工程系包装工程系 东北林业大学东北林业大学 包装工程系包装工程系 v 2 2、真空灌装、真空灌装 该方法先将包装容器抽真空，再将液体物料灌入包装容器该方法先将包

7、装容器抽真空，再将液体物料灌入包装容器中，适用于不含气且怕接触大气而氧化变质的黏度稍大的中，适用于不含气且怕接触大气而氧化变质的黏度稍大的液体物料和有毒物料的灌装，如果汁、果酱、糖浆、农药液体物料和有毒物料的灌装，如果汁、果酱、糖浆、农药等。通常有定液位和定容积两种计量方式。等。通常有定液位和定容积两种计量方式。v 该灌装方法的优点：该灌装方法的优点： a. a.灌装速度高；灌装速度高； b. b.包装容器内的残留空气少；包装容器内的残留空气少； c. c.延长产品的保质期；延长产品的保质期； d. d.限制液体产品的逸散；限制液体产品的逸散； e. e.避免灌装有缺欠的容器，减少浪费。避免灌

8、装有缺欠的容器，减少浪费。 v (1) (1) 纯真空灌装纯真空灌装 在真空度在真空度6-7kpa6-7kpa下的灌装，有溢流和回流现象。下的灌装，有溢流和回流现象。 东北林业大学东北林业大学 包装工程系包装工程系 东北林业大学东北林业大学 包装工程系包装工程系 v (2) (2) 重力真空灌装重力真空灌装 在真空度在真空度10-16kpa10-16kpa 下的重力灌装，可下的重力灌装，可 避免有裂纹或缺口避免有裂纹或缺口 的容器，也可防止的容器，也可防止 液体的滴漏。液体的滴漏。 东北林业大学东北林业大学 包装工程系包装工程系真空灌装视频真空灌装视频 东北林业大学东北林业大学 包装工程系包装

9、工程系 v 3 3、等压灌装（压力重力罐装或气体压力罐装）、等压灌装（压力重力罐装或气体压力罐装） 该方法先向包装内充气，该方法先向包装内充气， 使容器内压力与贮液缸内使容器内压力与贮液缸内 压力相等，再将贮液缸内压力相等，再将贮液缸内 的液体物料灌入包装容器的液体物料灌入包装容器 中。该方法适用于含气饮中。该方法适用于含气饮 料，如啤酒、汽水、香摈、料，如啤酒、汽水、香摈、 矿泉水等。通常有定液位矿泉水等。通常有定液位 和定容积两种计量方式。和定容积两种计量方式。v 该灌装方法的优点：该灌装方法的优点： a. a.减少减少COCO2 2的损失；的损失； b. b.保证饮料的风味与质量；保证饮

10、料的风味与质量； c. c.保证包装计量的准确。保证包装计量的准确。东北林业大学东北林业大学 包装工程系包装工程系 v 4 4、压力灌装（压力重力罐装或气体压力罐装）、压力灌装（压力重力罐装或气体压力罐装） 该方法借助外界压力该方法借助外界压力 （机械压力、气压、液（机械压力、气压、液 压）将液体物料压入压）将液体物料压入 包装容器中。该方法包装容器中。该方法 可提高罐装速度，适用可提高罐装速度，适用于黏度较大或低黏度，于黏度较大或低黏度，不适合采用其它灌装方不适合采用其它灌装方法的物料的灌装使用。法的物料的灌装使用。通常有定液位和定容积通常有定液位和定容积 两种计量方式。两种计量方式。v (

11、1)(1)定液位式压力灌装定液位式压力灌装东北林业大学东北林业大学 包装工程系包装工程系 v (2)(2)容积式压力灌装（机械压力灌装）容积式压力灌装（机械压力灌装） 该方法由各种计量泵进行灌装计量，灌装压力由压力泵实该方法由各种计量泵进行灌装计量，灌装压力由压力泵实施，将液体物料压入包装容器中。该方法适用于果酱、鞋施，将液体物料压入包装容器中。该方法适用于果酱、鞋油、浆糊、美术颜料以及其它一些不适用于其它方法灌装油、浆糊、美术颜料以及其它一些不适用于其它方法灌装的低黏度的液体物料，如安瓿针剂注射液和输液用的软包的低黏度的液体物料，如安瓿针剂注射液和输液用的软包装袋。装袋。东北林业大学东北林业

12、大学 包装工程系包装工程系活塞容积式灌装活塞容积式灌装 东北林业大学东北林业大学 包装工程系包装工程系活塞容积式灌装视频活塞容积式灌装视频 东北林业大学东北林业大学 包装工程系包装工程系 v 5 5、液位传感式灌装、液位传感式灌装 液位传感式灌装是利液位传感式灌装是利 用传感式方法，如空用传感式方法，如空 气流传感装置、电子气流传感装置、电子 传感装置，检测容器传感装置，检测容器 是否到位、灌装液面是否到位、灌装液面 的高度，并发出适当的高度，并发出适当 的信号启闭灌装阀。的信号启闭灌装阀。 该方法在包装过程中，该方法在包装过程中， 包装容器不需要密封，包装容器不需要密封， 通常适用于塑料容器

13、、通常适用于塑料容器、 狭颈瓶和玻璃瓶的高狭颈瓶和玻璃瓶的高 速灌装。速灌装。 东北林业大学东北林业大学 包装工程系包装工程系 东北林业大学东北林业大学 包装工程系包装工程系 v 6 6、隔膜容积式灌装、隔膜容积式灌装 隔膜式容积灌装是利用一个挠性的起伏隔膜在压力气体的隔膜式容积灌装是利用一个挠性的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，再注到包装容作用下，将液体物料从贮液缸抽到灌装室，再注到包装容器中。该方法靠隔膜实现完全密封，从而避免活塞式容积器中。该方法靠隔膜实现完全密封，从而避免活塞式容积泵产生的细微粉粒掺入物料中。泵产生的细微粉粒掺入物料中。 v 该灌装方法的优点：

14、该灌装方法的优点：v a.a.灌装速度快；灌装速度快；v b.b.保证液体物料清洁卫生；保证液体物料清洁卫生；v c.c.灌装精度高；灌装精度高；v d.d.物料损失少；物料损失少；v e.e.适合灌装狭颈包装容器。适合灌装狭颈包装容器。 东北林业大学东北林业大学 包装工程系包装工程系隔膜容积式灌装隔膜容积式灌装 东北林业大学东北林业大学 包装工程系包装工程系安瓿的灌装过程安瓿的灌装过程东北林业大学东北林业大学 包装工程系包装工程系 v 7 7、虹吸法灌装、虹吸法灌装 该灌装方法是利用虹吸该灌装方法是利用虹吸 原理，使贮液缸中的液原理，使贮液缸中的液 体物料经虹吸管吸入容体物料经虹吸管吸入容

15、器。这种灌装系统结构器。这种灌装系统结构 简单简单, ,但灌装速度低但灌装速度低, ,适适 用于黏度低且不含气体用于黏度低且不含气体 的液体物料的液体物料, ,如果酒、醋如果酒、醋 等。等。 东北林业大学东北林业大学 包装工程系包装工程系 v 8 8、定时灌装、定时灌装 该灌装方法是在该灌装方法是在 流量和速度保持流量和速度保持 一定的情况下，一定的情况下， 通过控制液体流通过控制液体流 动的时间来确定动的时间来确定 灌装容量。灌装容量。v (1)(1)恒容积流量恒容积流量 定时灌装定时灌装 常用的方法有回转定量盘式、回转泵式和螺杆式三种。灌常用的方法有回转定量盘式、回转泵式和螺杆式三种。灌装

16、容量有灌装孔在进液槽下面的停留时间决定，时间有转装容量有灌装孔在进液槽下面的停留时间决定，时间有转盘的回转速度确定。盘的回转速度确定。东北林业大学东北林业大学 包装工程系包装工程系 v (2)(2)可控压差定时灌装可控压差定时灌装 可控压差的灌装可控压差的灌装 容量是依靠精确容量是依靠精确 地控制液流时间地控制液流时间 来实现的。其灌来实现的。其灌 装精度由灌装口装精度由灌装口 处压差的稳定性处压差的稳定性 及液流时间控制及液流时间控制 的精确性来决定。的精确性来决定。 这种灌装方法是这种灌装方法是 比较先进的灌装比较先进的灌装 方法，它的最大方法，它的最大 特点是灌装精度特点是灌装精度 极高

17、，灌装系统可不必拆卸九可进行清洗或蒸汽消毒，易极高，灌装系统可不必拆卸九可进行清洗或蒸汽消毒，易于实现无菌灌装。于实现无菌灌装。 东北林业大学东北林业大学 包装工程系包装工程系 v 9 9、称重灌装、称重灌装 该灌装方法是在该灌装方法是在19861986年才开始应用的新方法。它利用计算机年才开始应用的新方法。它利用计算机辅助操作，可以对塑料、玻璃或金属容器进行低黏度或中等辅助操作，可以对塑料、玻璃或金属容器进行低黏度或中等黏度的灌装。其最大特点在于精确度极高。黏度的灌装。其最大特点在于精确度极高。东北林业大学东北林业大学 包装工程系包装工程系 东北林业大学东北林业大学 包装工程系包装工程系 v

18、 三、各种液体灌装工艺的比较与选用三、各种液体灌装工艺的比较与选用 在选用时，应针对各种方法、设备及物料的黏度、包装容在选用时，应针对各种方法、设备及物料的黏度、包装容器的特点进行综合分析和比较，设计出最佳灌装工艺及设器的特点进行综合分析和比较，设计出最佳灌装工艺及设备。备。v 1 1、液料的黏度；、液料的黏度； (1) (1)黏度在黏度在1-1000cP,1-1000cP,可用任何一种方法；可用任何一种方法； (2) (2)黏度在黏度在1000-10000cP,1000-10000cP,可用可用LSLS、TFTF、TPTP、PVPV、DVDV或或WFWF方法；方法； (3) (3)黏度大于黏

19、度大于10000cP,10000cP,可用可用TFTF、PVPV两种方法；两种方法；v 2 2、包装容器的材料和刚性、包装容器的材料和刚性 东北林业大学东北林业大学 包装工程系包装工程系 (1) (1)刚性容器刚性容器, ,可用任何一种方法；可用任何一种方法； (2) (2)半刚性容器半刚性容器, ,可用可用G G、PGPG、LSLS、TFTF、TPTP、DVDV或或WFWF方法；方法； (3) (3)软性容器软性容器, ,可用可用LSLS、TFTF、TPTP、DVDV或或WFWF方法。方法。v 3 3、包装容器的形状和容量、包装容器的形状和容量 (1) (1)窄颈瓶（瓶口直径小于窄颈瓶（瓶口

20、直径小于38mm),38mm),可用可用G G、GVGV、LSLS、P P、V V、 PGPG或或DVDV方法；方法； (2) (2)广口瓶（瓶口直径大于广口瓶（瓶口直径大于38mm),38mm),可用可用G G、PGPG、TFTF或或PVPV方法。方法。 v 4 4、灌装速度与灌装系统及容器的关系、灌装速度与灌装系统及容器的关系 (1) (1)气密罐采用高速的气密罐采用高速的G G、PVPV方法方法,350-2000,350-2000瓶瓶/min/min； (2) (2)气密罐气密罐+CO+CO2 2采用高速的采用高速的PGPG方法，方法，800-1500800-1500瓶瓶/min/min

21、 ； (3) (3)窄颈塑料容器，采用窄颈塑料容器，采用LSLS、WFWF方法，方法，400400瓶瓶/min/min ； (4) (4)刚性窄颈容器，采用刚性窄颈容器，采用DVDV方法，小于方法，小于400400瓶瓶/min/min ；东北林业大学东北林业大学 包装工程系包装工程系各种灌装工艺介绍各种灌装工艺介绍 东北林业大学东北林业大学 包装工程系包装工程系第三节第三节 固体充填工艺固体充填工艺v 固体物料的物理形态：固体物料的物理形态：颗粒状、粉末状和块状。颗粒状、粉末状和块状。 v 固体物料按黏度进行分类固体物料按黏度进行分类v 充填方法：容积充填、称重充填和计数充填法。充填方法：容积

22、充填、称重充填和计数充填法。流动性较强，易充填流动性较强，易充填如：谷物、咖啡、粒盐、砂糖、茶叶如：谷物、咖啡、粒盐、砂糖、茶叶以及坚果等。以及坚果等。流动性较差，充填比较困难流动性较差，充填比较困难如：面粉、奶粉、洗衣粉、绵白糖、如：面粉、奶粉、洗衣粉、绵白糖、药粉以及颜料粉等。药粉以及颜料粉等。流动性差，充填极困难流动性差，充填极困难如：红糖、蜜饯果脯及化工原料等。如：红糖、蜜饯果脯及化工原料等。东北林业大学东北林业大学 包装工程系包装工程系 v 一、容积充填工艺一、容积充填工艺v 1 1、量杯充填、量杯充填 适用范围：适用范围：流动性好，流动性好， 密度均匀，粉末状、密度均匀，粉末状、

23、颗粒状、碎片状物料。颗粒状、碎片状物料。 特点：特点：速度快，精度速度快，精度 低，适于价格低廉产低，适于价格低廉产 品的包装。品的包装。v (1)(1)转盘式量杯充填转盘式量杯充填v (2)(2)鼓轮式定容充填鼓轮式定容充填v (3)(3)插管式容积充填插管式容积充填 东北林业大学东北林业大学 包装工程系包装工程系量杯充填视频量杯充填视频 东北林业大学东北林业大学 包装工程系包装工程系容积充填视频容积充填视频东北林业大学东北林业大学 包装工程系包装工程系 v 2 2、螺杆充填、螺杆充填 适用范围：适用范围： 流动性好的粉末状细颗流动性好的粉末状细颗 粒状物料，特别是在出粒状物料，特别是在出

24、料口易起桥不易落下的料口易起桥不易落下的 物料，如咖啡粉、面粉、物料，如咖啡粉、面粉、 药粉等。不适合于易碎药粉等。不适合于易碎 的片状、块状物料和视的片状、块状物料和视 密度变化较大的物料。密度变化较大的物料。 特点：特点：速度快，精度速度快，精度 较高，飞扬小。较高，飞扬小。东北林业大学东北林业大学 包装工程系包装工程系螺杆充填螺杆充填 东北林业大学东北林业大学 包装工程系包装工程系 v 3 3、真空充填、真空充填 方法：方法：将包装容器或将包装容器或 量杯抽真空，再充填量杯抽真空，再充填 物料。物料。 特点：特点：精度高，包装精度高，包装 内的氧气含量少，可内的氧气含量少，可 延长物料的

25、保质期，延长物料的保质期， 还可以防止物料粉弥还可以防止物料粉弥 散到空气中。散到空气中。v (1)(1)真空容器充填真空容器充填东北林业大学东北林业大学 包装工程系包装工程系v (2)(2)真空量杯充填真空量杯充填 ( (气流式充填气流式充填) ) 方法：方法：利用真空吸粉原利用真空吸粉原 理量取定量容积的物料，理量取定量容积的物料， 并利用净化压缩空气将并利用净化压缩空气将 产品充填到包装容器中。产品充填到包装容器中。 特点：特点： 不受包装容器体积变不受包装容器体积变 化的影响；化的影响； 充填精度高；充填精度高； 充填范围大；充填范围大； 适合于粉末物料的填充。适合于粉末物料的填充。东

26、北林业大学东北林业大学 包装工程系包装工程系 v 4 4、定时充填、定时充填 方法：方法：控制物料的流动时间控制物料的流动时间 或调节进料管流量来量取产或调节进料管流量来量取产 品，并将其充填到包装容器品，并将其充填到包装容器 中。中。 特点：特点：精度低，价格最便宜，精度低，价格最便宜， 可用作价格较低物料的充填可用作价格较低物料的充填 或作为称重式充填的预充填。或作为称重式充填的预充填。 v (1)(1)计时振动充填计时振动充填东北林业大学东北林业大学 包装工程系包装工程系计时振动充填 东北林业大学东北林业大学 包装工程系包装工程系 v (2)(2)等流量充填等流量充填v 5 5、倾注式充

27、填、倾注式充填 方法：方法：物料以瀑布式流入敞物料以瀑布式流入敞 容器中。容器中。 特点：特点：可实现高速充填。可实现高速充填。 东北林业大学东北林业大学 包装工程系包装工程系 v 二、称重充填二、称重充填 适用范围：适用范围：适用于易吸潮、易结块、粒度不均匀、流动性适用于易吸潮、易结块、粒度不均匀、流动性差、视密度变化大及价值高的物料。差、视密度变化大及价值高的物料。 特点：特点：充填精度高，可达充填精度高，可达0.1%0.1%， 但效率低于容积充填。但效率低于容积充填。 分类：分类：净重充填和毛重充填。净重充填和毛重充填。v 1 1、净重充填、净重充填 适用范围：适用范围：适用于包装尺寸和

28、适用于包装尺寸和 重量差异较大的物料，可采取重量差异较大的物料，可采取 粗加料和精加料方式，包装速粗加料和精加料方式，包装速 度较慢，设备造价高。度较慢，设备造价高。东北林业大学东北林业大学 包装工程系包装工程系称重充填视频称重充填视频 东北林业大学东北林业大学 包装工程系包装工程系 v 2 2、毛重充填、毛重充填 适用范围：适用范围：适用于价格一般的流适用于价格一般的流 动性好的固体物料、流动性差的动性好的固体物料、流动性差的 黏性物料，特别适合充填易碎的黏性物料，特别适合充填易碎的 物料。物料。v 三、计数充填三、计数充填 将产品按预定数目装入包装容器。将产品按预定数目装入包装容器。 适用

29、范围：适用范围：适用于形状规则的物适用于形状规则的物 品的包装，如饼干、糖果、胶囊、品的包装，如饼干、糖果、胶囊、 铅笔、香皂、纽扣等，也可用于铅笔、香皂、纽扣等，也可用于 二次包装。二次包装。 分类：分类：单件计数充填和多件计数单件计数充填和多件计数 充填。充填。东北林业大学东北林业大学 包装工程系包装工程系 v 1 1、单件计数充填：、单件计数充填：利用机械、光学、电感应、电子扫描等利用机械、光学、电感应、电子扫描等方法逐件计算产品个数。方法逐件计算产品个数。v 2 2、多件计数充填：、多件计数充填：有规则排列排列和无规则排列。有规则排列排列和无规则排列。v (1)(1)有规则排列物品的计有规则排列物品的计 数充填数充填 利用辅助量（长度、面积）利用辅助量（长度、面积） 或计数板等方法确定产品或计数板等方法确定产品