第四章 灌装机械掌握灌装方法及原理，升瓶机构、灌装阀结构、灌装时间计算方式、灌装机生产能力计算方式。 第四章 灌装机械 第一节 概述 随着现代科学技术的发展人民生活水平的提高人们的消费习惯也随之相应的变化 同时对消费品的包装提出了更高的要求 而液态产品的包装在包装行业中占有很大比例 这是由于液体包装涉及的行业广泛、品种繁多 如饮料方面的汽水、果汁、牛奶、矿泉水、蒸馏水、啤酒、果酒等调味品方面的酱油、醋、味、果酱等 药品方面的针剂、糖浆、酊剂、气雾剂等农药乳剂、化工产品的各种瓶装、化妆品等要满足日渐增长的液体产品的需要就应全力发展液体产品的包装机械。人类自从采用容器盛装液体以后就产生了灌装方法。十九世纪末二十世纪初以前通常使用水罐、水杓进行人工灌装或直接将容器浸入液料中进行灌装大约在1980年美国Horix、Kiefer和U.S.BottLers等三家公司开始制造容器灌装的机械装置。第一台商业用灌装机是Kiefer公司制造Horix公司于1920年首次制造了重力灌装机用于灌装番茄酱此公司至今仍生产灌装机二十年代初这几家公司着手生产回转式灌装机其中U.S公司制造的是纯真空灌装机二十世纪以来灌装机械工业发展迅速那时灌装的速度取决于人工将瓶子对准灌装阀等待瓶子灌装完毕所需的时间。今天回转式自动灌装机的生产能力己达每分钟2000瓶。我国在解放前就没有灌装机械灌装生产绝大部分处于手工操作非常落后。70年代初上海、北京、广州、青岛、烟台等地引进三十多条灌装线其中有西德 Seitz 厂产品、意大利Simonazi公司、美国Merer公司、日本三菱公司另外还有许多罗马尼亚灌装线。随后我国广东轻工机械厂、北京酿酒机械厂、上海化工机械厂等许多家仿制了不少灌装线初步改善了灌装生产的落后面貌但灌装机械的发展与国际领先水平的差距仍很大。为此我国应通过你自己的国情吸收国外的先进的技术设计和生产出具有领先水平的灌装机其发展的新趋势向高效化、自动化、节能化发展力图采用新技术、新材料如计算机辅助设计、微机控制等开创一代新型灌装机。那么何谓灌装机呢所谓灌装机就是将液体产品装入包装容器的机械称为灌装机。 液体产品按其粘度可分为: 流体:在自身重力作用下即可以按一定速度流过圆管的任何液体。流速主要是受流体粘度和压力影响一般粘度范围规定为 1100 厘泊 如酒类、果汁、牛奶、酱油等。 半流体:在大于自身重力的压力作用下才能在圆管中流动的液体叫半流体其粘度范围为1001000厘泊如松糕油、番酱酱、肉糜等。 粘滞流体:产品粘度超过10000厘泊的不属于流体和半流体的范围。如浆糊之类的产品属于这一范畴。对于低粘度液料 根据液体中是否含有二氧化碳气体 可分为不含气和含气的两类对于是否含有酒精成份又可分为软饮料 不含酒精 和硬饮料 含有酒精。 流体的流动特性还会受温度、粘度、固体粒子的含量、分解性、表面张力或起泡特性等因素的影响。包装容器目前按其材料分主要有玻璃瓶、金属罐、纸包容器、塑料瓶等还可分为: 硬质容器:任何能承受15磅的向下压力而不变形的用金属、玻璃、陶瓷或塑料制成的、加封盖后不漏液体的容器都称为硬质容器。半硬质容器:任何以轻量塑料通常是吹塑成型或热成型或是纸板及其复合纸材制成的 加封盖后不漏液体的容器叫半硬质容器。 图4.1 瓶子在灌装过程中的俯视图非硬质容器:任何以塑料薄膜、金属箔、塑料复合薄膜或是由它们的复合物制成的容器都叫非硬质容器。例如大家熟知的袋它一般要求灌装系统带有制袋装置。通常是以活塞定容灌装系统将一定容量的液体灌装到由该装置生产的容器中。二、灌装机的主要类型 图4.2 瓶子在灌装过程中展 1.按灌装瓶的主要运动形式分类 开示意图①旋转型灌装机待灌瓶由传送系统 一般经洗瓶机由输送带输入 或人工送入灌装机进瓶机构瓶子由灌装机转盘带动绕主立轴旋转运动进行连续灌装转动近一周时瓶子己灌满然后由转盘送入压盖机进行压盖如图4.1、4.2所示: 这种灌装机在食品、饮料行业应用最广泛如汽水、果汁、啤酒、牛奶的灌装此机主要由流体输送 即供料系统 、容器输送 即供瓶系统 、灌装阀、大转盘、传动系统、机体、自控等部分所组成 其中灌装阀是保证灌装机能否正常工作的关键。②直线型灌装机 灌装瓶沿着平直的直线运动 进行成排灌装。见图4.3凡送来一排空瓶由推瓶板向前推送一次到送至灌液管的下方时阀门打开进行灌装间歇做相关操作。 图4.3 直线灌装机工作原理图 Ⅰ—定量灌装Ⅱ—上盖Ⅲ—将盖拧紧Ⅳ—贴商标Ⅴ—待装盒装箱 1-推瓶板2-限位拨盘31113-传送带4-传送盘5-瓶子6-上盖机构 7-料斗8-拧紧机构9-商标盒10-浆糊盒12-推料板14-贮液箱15-灌装管这种灌装机相对旋转灌装机来讲结构最简单制造方便 但占地面积比较大 而且是间歇运动 生产能力的提高也受到一定限制因此一般只用于无汽液料类的灌装局限性较大。③自动化灌装机 该类型可分为:单机自动机和联合自动机可以包括连续进行洗瓶、灌装、压盖、贴标、装箱等工序 。自动灌装以采用物理运动控制为主的最普遍。除此以外还有按灌装方法、关闭装置及定量装置等多种分类方法具体的详细内容见表4.1: 表4.1 灌装机分类表序号 分类型式 型式、技术特性、灌装方法 1 按自动化程度分 手工灌装机 半自动 单元自动灌 液体包装联合 灌装机 装机 自动机 2 按机械结构分 单排式 多排式 旋转式 旋转式 3 在液位高度 变液位 真空灌装 在压力下灌装 按灌装方法分 不变的压力 的压力 灌装 下灌装 4 按关闭装置分 旋塞式 阀门式 滑阀式 气阀式 5 按定量装置分 定量杯定量 液位高 定量泵定量 安瓶定量 度定量一、灌装的基本方法各种液体产品的物理性质和化学性质均不相同在灌装过程中为了使产品的特性保持不变一定要采用不同的灌装方法。一般灌装机常采用下列几种灌装方法: 1.常压法 常压法也称纯重力法即在常压下液料依靠自重流进包装容器内。大部分能自由流动的不含气液料都可用此法灌装 例如白酒、果酒、牛奶、酱油、醋等。2.等压法 等压法也称压力重力式灌装法 即在高于大气压的条件下 首先对包装容器充气 使之形成与贮液箱内相等的气压 然后再依靠被灌液料的自重流进包装容器内。这种方法普遍用于含气饮料 如啤酒、汽水、汽酒等的灌装。采用此种方法灌装 能够大大减少这类产品中所含二氧化碳的损失 并能防止灌装过程中过量起泡而影响产品质量和定量精度。 3.真空法 是在低于大气压的条件下进行灌装的 可按两种方式来进行:①压差真空式 即贮液箱内处于常压只对包装容器抽气使之形成真空液料依靠贮液箱与待灌容器间的压差作用产生流动而完成灌装国内此种方法较常用。 ②重力真空式 即贮液箱内处于真空包装容器首先抽气使之形成与贮液箱内相等的真空随后液料依靠自重流进包装容器内因结构较复杂国内较少用。真空法灌装应用面较广它即适用于灌装粘度稍大的液体物料如油类、糖浆等也适用于灌装含维生素的液体物料如蔬菜汁、果子汁等瓶内形成真空就从另一方面代表着减少了液料与空气的接触延长了产品的保质期真空法还适用于灌装有毒的物料如农药等以减少毒性气体的外溢改善劳动条件。4.压力法 利用机械压力或气压将被灌物料挤入包装容器内这种方法大多数都用在灌装粘度较大的稠性物料例如灌装番茄酱、肉糜、牙膏、香脂等 有时也可用于汽水一类软饮料的灌装 这时靠汽水本身的气压直接灌入末经充气等压的瓶内来提升了灌装速度形成的泡沫因汽水中无胶体尚易消失对灌装质量有一定影响但不算太大。 5.虹吸法 利用虹吸原理完成的灌装方法。此种方法出现最早人们最容易接受原理最简单现在很少使用。上述几种灌装方法的正确选择除考虑液体本身的工艺性能如粘度、重度、含气性、挥发性外还一定要考虑产品的工艺技术要求、灌装机的机械结构等综合因素。对于一般不含气的食用液料如瓶装牛奶、瓶装酒类等能够使用常压法亦可采用真空法为减少灌装时液料中的含氧气量以便延长产品的保质期采用较大的真空度的真空法更有利。另外采用真空法其灌装阀的结构较简单液漏损失小。但是事物是辩证的真空度越大酒的香味越易损失而且真空法较之常压法尚需增添设备成本。应当指出对于某种液料的灌装不一定选择单一的方法也可以综合选择几种方法例如为减少啤酒中的含氧量避免保存期失光变质一种方法是灌装前对瓶内抽取真空然后再充入二氧化碳进行等压灌装即采用真空—等压法另一种方法是用二氧化碳充气等压瓶内被替代的空气被引入单独设置的回气箱并不排至贮液箱。灌 装前阶段在等压下进行灌装后阶段可加快回气速度形成与贮液箱的压差来提升灌装速度即采用等压—压力差压法。 二、定量方法 准确的定量灌装不但与产品的成本有着直接的关系同时也影响产品在消费的人心中的信誉。包装物品的定量一般有重量定量和容积定量两种。重量定量由于要增添秤等计量衡器 所以机器的结构很复杂 适用于比重经常变化的固体物料 且往往要配置一套电路用以机电配合 容积定量机器的定量结构最简单一般不需电路配合。液体产品一般易采用容积式定量常见的有如下三种方法:1.控制液位高度定量法这种方法是经过控制被灌容器中液位的高度以达到定量灌装的目的。因为每次灌装的液料容积等于一定高度的瓶子内腔容积故习惯称它为“以瓶定量”。该法结构最简单 不需要辅助设备 使用方便 但对于要求定量准确度高的产品不宜采用因为瓶子的容积精度直接影响灌装量的精度。图4.4为消毒鲜牛奶、鲜果子汁等的灌装机构。a为非灌装位置b为灌装位置。当橡皮垫6和滑套5被上升的瓶子11顶起后灌装头7和滑套5间出现间隙液体流入瓶内 瓶内原有气体由排气管1排至贮液箱当灌至排气管嘴c—c截面时气体不再能排出随着液料的继续灌入 液面超过排气管嘴 瓶口部分的剩余气体只得被压缩 一旦压力平衡 液料就不再进入瓶内而沿排气管上升根据连通器原理 一直升至与贮液箱内液位水平为止 然后瓶子下降压缩弹簧4保证灌装头与滑套间的重新密封 排气管内的液料也滴入瓶内 从而完成了一次定量灌装 只要操 图4.4 控制液位高度定量法原理图作条件不变 瓶内每 1-排气管2-灌装架3-螺母4-弹簧5-滑次灌装的液料高度 套6-橡皮垫7-灌装头也保持不变。 8-压紧螺母9-调节螺母10-贮液箱11-瓶子

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