包裝工藝學課件9 第八章

1、12第一節(jié)概述將液體或固體產(chǎn)品裝入包裝容器的操作，稱為充填將液體或固體產(chǎn)品裝入包裝容器的操作，稱為充填充填工藝可分為兩類：液體物料充填和固體物料充填液體物料充填和固體物料充填，液體物料充填又稱為“灌裝灌裝”充填方法充填是產(chǎn)品包裝中最常用的一種裝料方法，是包裝過程的中間工序在充填之前充填之前是物料的供送和容器的準備工作如成型、清洗、消毒、干燥或排列成型、清洗、消毒、干燥或排列等在它之后它之后是密封、封口、貼標、打印密封、封口、貼標、打印等輔助工序可充填的物品范圍很廣，種類繁多，按物品的物理狀態(tài)物品的物理狀態(tài)可分為顆粒充顆粒充填、粉末充填、塊狀充填、液體灌裝填、粉末充填、塊狀充填、液體灌裝等按包裝

2、容器包裝容器不同，可分為瓶裝、裝罐、裝袋、裝盒、裝箱瓶裝、裝罐、裝袋、裝盒、裝箱等由于被充填的物品的種類，形態(tài)，流動性及價值等各不相同，所以計量方法分有容積充填法，稱重充填法和有容積充填法，稱重充填法和計數(shù)充填法計數(shù)充填法3 充填精度充填精度是指裝入包裝容器內物料的實際指裝入包裝容器內物料的實際數(shù)量值與要求數(shù)量值的誤差范圍數(shù)量值與要求數(shù)量值的誤差范圍充填精度低充填精度低，允許的誤差范圍大，容易產(chǎn)生充填不足或充填過量充填不足充填不足將損害消費者的利益，也影響企業(yè)的信譽；充填過量充填過量將會增大成本，影響企業(yè)的經(jīng)濟效益但充填精度過高充填精度過高，所需要的設備價格就越高包裝成本高，勢必造成產(chǎn)品銷售價

3、格過高，影響產(chǎn)品的銷售4充填工藝選用充填的工藝方法很多，一般要求計量準確，不損壞內裝物和包裝容器；充填食品和藥品應注意清潔衛(wèi)生；充填危險品應注意安全防護。在選擇充填方法時，應該綜合考慮產(chǎn)品的物考慮產(chǎn)品的物理狀態(tài)，性質，價值，包裝容器的種理狀態(tài)，性質，價值，包裝容器的種類，充填精度，包裝成本，生產(chǎn)效率，類，充填精度，包裝成本，生產(chǎn)效率，全部設備及操作成本全部設備及操作成本等。5第二節(jié)第二節(jié) 液體灌裝工藝液體灌裝工藝 將液體產(chǎn)品裝入瓶、罐、桶瓶、罐、桶等包裝容器內的操作，稱為灌裝。液體灌裝，是充填工藝的一種，只是由于液體物料與固體物料相比，具有流動性好，密度比較穩(wěn)定等特點. 影響灌裝的主要因素是液

4、體的黏度液體的黏度，其次是液體內是否溶有氣體等。一般液體按黏度可分為三類。一般液體按黏度可分為三類。 第一類黏度小第一類黏度小，流動性好的稀薄液體物料、如酒、牛奶、醬油、藥水等。 第二類是黏度中等第二類是黏度中等，流動性比較差的黏稠液體物料，為了提高其流速需要施加外力提高其流速需要施加外力.如番茄醬、稀奶油等。 第三類是黏度大第三類是黏度大，流動性差的黏糊狀液體物料，需要借助外力才能流動借助外力才能流動.如果醬、牙膏、漿糊等。6一、液體灌裝的力學基礎 液體灌裝液體灌裝是將液體從貯液缸中取出，經(jīng)過管道，按一定的流速或流量流入包裝容器的過程。管道中流體的運動管道中流體的運動是依靠流入端與流出流入端

5、與流出端壓力差端壓力差，即流入端壓力必須高與流出端壓力。根據(jù)流體力學，流體在流動過程中由于其所具有的基本條件不同，會出現(xiàn)兩種不同的流動狀態(tài)-穩(wěn)定流動狀態(tài)和不穩(wěn)定流動狀態(tài)和不穩(wěn)定流動狀態(tài)穩(wěn)定流動狀態(tài)。 7液體在管道中流動時有兩種完全不同的流動狀態(tài)，即層流和紊流層流和紊流。若流體質點沿管軸做有規(guī)則的平行運動，各質點互不碰撞，互不混合，為層流，若流體質點作不規(guī)則的雜亂運動，并互相碰撞，產(chǎn)生大大小小的旋渦，為紊流.紊流質點的速度和壓強都是脈動的，是一種不穩(wěn)定流動。其判斷準則是：雷諾數(shù) Re2000時為紊流。8 一般管道截面為圓形，假設流過圓形管道截面的液體為穩(wěn)定均勻層流，根據(jù)伯肖公式： 式中，Q為容積

6、流量，m3/s; P為壓力差，Pa; d為管道內徑，m； L為管道長度，m； 為動力黏性系數(shù)，Pas.9 斷面平均流速為： 從式中看出，容積流量容積流量與壓力差成正比， 與管的內徑的四次方成正比， 與管長成反比， 平均流速與流量成正比。10 可得出結論：可得出結論： 同一種液體，當管長與管徑不變時，如果壓力差成倍增加，容積流量也成倍增加，平均流速同樣成倍增加。 同一種液體，當管徑不變時，如果管長與壓力差均成倍增加，則容積流量不變，平均流速也不變。 這個結論，是設計最佳灌裝系統(tǒng)的依據(jù)。影視資料1影視資料2影視資料3影視資料4影視資料5影視資料6影視資料7影視資料811液體灌裝方法常壓灌裝真空灌裝

7、等壓灌裝壓力灌裝液位傳感器灌裝隔膜容積式灌裝虹吸法灌裝定時灌裝稱重灌裝12 二.液體灌裝方法 由于液體物料性能不同，有的靠自重即可灌入包裝容器，有的需要施加壓力才能灌入包裝容器，所以，灌裝方法也多種多樣.根據(jù)灌裝壓力的不同可分為常壓灌裝常壓灌裝,壓力灌裝和真空灌裝等壓力灌裝和真空灌裝等.按計量方式不同，可分為定液位灌裝和容積灌裝定液位灌裝和容積灌裝.1. 常壓灌裝常壓灌裝。常壓灌裝，又稱重力灌裝，即在常壓下，利用液體自身的重力將其灌入包裝容器內。該灌裝方法是最古老的灌裝方法，至今仍是自由流動的液體物料最精確，最簡單的灌裝方法。適用于不含氣又不怕接觸大氣的低黏度的液體物料，不含氣又不怕接觸大氣的

8、低黏度的液體物料，如白酒、果酒、醬油、牛奶、藥水等.13 常壓灌裝，貯液缸位于容器的上方，物料從貯液缸中通過灌裝閥，靠自重流入包裝容器.其方法有兩種，一種一種是由升降機構托著容器上升，容器的口部與灌裝閥接觸，頂起灌裝閥，灌裝開始；另另一種一種方法是灌裝閥向下移動，與容器口接觸，頂起灌裝閥，灌裝結束時，裝閥脫離接觸，彈簧力上灌裝閥關閉。灌裝方法如圖所示。14常壓灌裝的工藝過程為:升降機構托起容器 容器密封 開啟灌裝閥 物料流入 空氣排到上部 壓力平衡 升降機降下 灌裝閥關閉 灌裝結束 15常壓灌裝方法的計量計量是采用定液位灌裝，容器中的液面高度由排氣管口在容器中排氣管口在容器中的位置確定的位置確

9、定，并由此來計量包裝容器的充填量。這種計量方法，可以使每個容器的灌裝高度保持一致，也可以采用定時裝置，控制閥門開啟關閉時間，來調節(jié)流量，但要在灌裝液面處裝置過流管，以取代排氣管，這種灌裝系統(tǒng)不許要在容器和灌裝頭之間保持密封.16 真空灌裝 真空灌裝是先將包裝容器抽真空后，再將液體物料灌入包裝容器內。這種灌裝方法不但能提高灌裝速度，而且能減不但能提高灌裝速度，而且能減少包裝容器內殘存的空氣，防止液體物料少包裝容器內殘存的空氣，防止液體物料氧化變質，可延長產(chǎn)品的保存期氧化變質，可延長產(chǎn)品的保存期。此外，還能限制毒性液體的逸散，并可以避免灌裝 有裂紋或缺口的容器，減少浪費，適用于不含氣體，且怕接觸空

10、氣而 氧化變質的黏度稍大的液體物料，以及有毒的液體物料.如果汁、果醬、糖漿、農藥果汁、果醬、糖漿、農藥等.17 真空灌裝是在低于大氣壓力的條件下進行灌裝，也稱“負壓灌裝負壓灌裝”.灌裝時開動真空泵，通過真空室將包裝容器內的空氣抽走，然后，液液體物料的自重或貯液缸與包裝容器間的壓差體物料的自重或貯液缸與包裝容器間的壓差進行灌裝.前者貯液缸與包裝容器具有相等的真空度，液體是處在真空等壓力狀態(tài)下進行灌裝。為真空等壓灌裝為真空等壓灌裝；后者包裝容器的真空度大于貯液缸的真空度，液體是在真空不等壓狀態(tài)下進行灌裝的，為真空壓差灌裝真空壓差灌裝。（1）純真空灌裝.純真空灌裝即真空壓差灌裝純真空灌裝即真空壓差灌

11、裝.如下圖所示.1819純真空灌裝的工藝過程為:容器上升或灌裝閥下降 氣密密封 打開閥門 對容器抽真空 液體加入 液位保持不變 灌裝結束 純真空灌裝速度高，但有溢流和回流，使液體物料往復循環(huán)，且能耗較多，灌裝結構復雜管路清理困難.20（2）重力真空灌裝. 重力灌裝即真空等壓灌裝重力灌裝即真空等壓灌裝，是低真空下的重力灌裝，其灌裝方法基本與重力灌裝相同，但比重力灌裝速度快，可以避免灌裝有裂紋或有缺口的容器，還可以防止液體的滴漏.重重力真空灌裝消除了純真空灌裝產(chǎn)生的溢流和力真空灌裝消除了純真空灌裝產(chǎn)生的溢流和回流現(xiàn)象回流現(xiàn)象，特別適用于蒸餾酒精、白酒、葡萄酒的灌裝。灌裝工藝如圖所示，21重力真空灌

12、裝的工藝過程為: 升降機將容器升起 容器密封 打開閥門 容器形成的真空 物料灌入 壓力平衡 停止灌裝22等壓灌裝 等壓灌裝，即先向包裝容器內充氣，使容器內壓力與貯液缸內壓力相等。再將貯液缸的液體物料灌入包裝容器內. 等壓灌裝又稱壓力重力灌等壓灌裝又稱壓力重力灌裝、氣體壓力灌裝裝、氣體壓力灌裝。這種灌裝方法只適用于含氣飲料只適用于含氣飲料，如啤酒、汽水、香檳、礦泉水等。該方法可以減少二氧化碳的損失，保持含氣飲料的風味和質量，并能防止灌裝中過量泛泡，保證包裝計量準確.灌裝裝置如圖所示23 在灌裝過程中，與物料接觸的氣體主要來自瓶內及貯液缸內留存的空氣，為了減少物料中氧氣的含量，延長保存期，可將貯液

13、缸做成三個腔室：貯液室，背壓氣室，回氣貯液室，背壓氣室，回氣室室。貯液室內充滿物料，與空氣脫離接觸，容器內排除的空氣引入回氣室。這樣不但可以提高排氣和灌裝的速度，而且減少了物料與空氣接觸的時間。24壓力灌裝 壓力灌裝是借助外界壓力將液體物料壓入包裝容器，外界壓力有機械壓力、氣壓、液壓等。壓力灌裝主要適用于黏度較大，流動壓力灌裝主要適用于黏度較大，流動性較差的黏稠物料的灌裝，可以提高灌裝速性較差的黏稠物料的灌裝，可以提高灌裝速度。度。 壓力灌裝，由于采用的外界壓力不同，計量方式不同，而有多種類型，下面根據(jù)計量方法不同，介紹兩種壓力灌裝方法，一種是一種是定液位式灌裝，另一種是容積式灌裝定液位式灌裝

14、，另一種是容積式灌裝。25（1） 定液位式壓力灌裝。定液位式壓力灌定液位式壓力灌裝又稱為純壓力灌裝裝又稱為純壓力灌裝。與前面介紹的灌裝方法不同之處，是將壓力施加在物料上?？梢酝ㄟ^在貯液缸上部空間加壓力的方法實現(xiàn)灌裝。對于那些不能抽真空的物料，該方法是比較理想的。這種灌裝方法通常用于灌裝含較少二氧化碳的灌裝含較少二氧化碳的液體物料液體物料，如一些果酒果酒、可在壓力下保持較低的二氧化碳含量。也可以用于將不同黏度的物料裝入同一包裝容器。2627（2）容積式壓力灌裝.容積式壓力灌裝又稱為機械壓力灌裝容積式壓力灌裝又稱為機械壓力灌裝。由各種定量泵進行灌裝計量，灌裝壓力由泵施力，以提高灌裝速度.主要適用于

15、黏度較大，流動性較黏度較大，流動性較差的黏稠狀液體物料差的黏稠狀液體物料，如果醬、牙膏、鞋油、漿糊、美術顏料等。也適用于一些不適于其它方法灌裝的低黏度液一些不適于其它方法灌裝的低黏度液體物料體物料。如用安瓿包裝的針劑注射液，其灌裝嘴截面積細??；輸液用的無毒塑料軟包裝袋，其灌裝管道比較細，這類容器，若采用常壓灌裝，灌裝速度慢，生產(chǎn)能力低，采用真空灌裝其結構不允許，所以采用容積式壓力灌裝是最佳方法，可以提高包裝的生產(chǎn)能力。28定量泵的種類很多，有活塞泵，刮板泵，齒輪泵等。其中采用活塞泵活塞泵的活塞容積式灌裝方法應用最廣泛.活塞容積式灌裝方法，其定量泵為活塞泵，如圖所示。這種活塞容積式灌裝方法計量準

16、確，灌裝容量調節(jié)方便，適于灌裝個中高黏度的物料，可以灌裝瓶、罐、軟管等.2930液位傳感式灌裝 液位傳感式灌裝方法，是利用傳感方法，如極低的空氣流傳感器裝置、電子傳感裝置、檢測容器是否到位，以及灌裝液面的高度，并發(fā)出適當?shù)男盘枂㈤]灌裝閥。 采用這種方法，包裝容器在灌裝過程中不需要密封，灌裝速度比常壓灌裝和真空灌裝快，灌裝液位非常精確。適用于那些由于壓力或真空作用，會出現(xiàn)鼓脹或凹陷的塑料容器，特別使用與狹頸塑料瓶和玻璃瓶的高速灌裝，也可以用于難于清洗的液體物料的灌裝，如油漆等.3132 液位傳感式灌裝過程如上頁圖所示。貯液缸1是封閉的，液體物料由供料管2進入，液面高度由浮子3控制。液面保持一定的

17、壓力，液料經(jīng)進液管6和灌裝閥7流入容器9中，由于容器為密封，液料灌入式容器中的空器從瓶口縫隙排出。 這種灌裝方法比重力法和真空法的灌裝速度高，而且液面精確度非常高，沒有容器時不灌裝是高速灌裝塑料容器的良好工藝。 在此裝置中進液管要根據(jù)不同的物料和容器進行設計，要求能準確地控制流入容器的液體流量，并且能使液體沿容器內壁流動，以保證非紊流狀態(tài)，盡量減少液體與空氣的接觸。若在進液管內裝上篩網(wǎng)，則可以灌裝高泡沫的液體物料.33 隔膜容積式灌裝 隔膜容積式灌裝，是用一個撓性的起伏隔膜在壓力氣體的作用下，將液體物料從貯液缸抽到灌裝室，再注入到包裝容器中。 隔膜容積式灌裝與活塞容積式灌裝都是采用容積式計量法

18、，即由計量室計量容量，再灌裝到容器中，但隔膜容積式灌裝是靠隔膜來實現(xiàn)完全密封。34而采用隔膜容積式灌裝方法，可以保證液體物料的清潔衛(wèi)生，且灌裝精度高，物料損失少，灌裝速度快，適用于灌裝較貴重的液體物料，特別適用于各種靜脈注射液和針劑靜脈注射液和針劑的灌裝?？梢怨嘌b狹頸瓶。隔膜容積式灌裝過程如下圖所示.35虹吸法灌裝 虹吸法灌裝勢力用虹吸原理虹吸原理，是貯液缸中的液體物料經(jīng)虹吸管吸入容器。這種灌裝系統(tǒng)結構簡單，但灌裝速度較低，適用于灌裝低黏度不含氣的液體物料，如果酒等。 虹吸法灌裝屬于定液位灌裝，容器液面高度由貯液缸液面控制。利用浮子4來控制進液閥1的流量，以保證貯液缸液位的穩(wěn)定是確保虹吸法灌裝

19、精度的關鍵。36定時灌裝 定時灌裝是在流量和流速流量和流速保持一定的情況下，通過控制液體流動的時間來確定灌裝容量.灌裝容量的調整，可以通過改變液體流動時間或調節(jié)進料管的流量來實現(xiàn).其灌裝精度，取決于液體流動的均勻性和機構的精確性.（1）恒容積流量定時灌裝。恒容積流量定時灌裝方法的定時調節(jié)機構有很多種形式，常用的有回轉定量盤式，回轉定量盤式，回轉泵式和螺桿式回轉泵式和螺桿式3種。下面以回轉定量盤式為例來介紹恒容積流量定時灌裝方法.灌裝過程如下圖所示.3738 這種灌裝方法很簡單，設備便宜，適于灌裝中高黏度的液體物料，如花生醬等，不適于灌裝低黏度的液體物料，因為盤與盤之間的泄露很難控制。（2）可控

20、壓差定時灌裝. 可控壓差定時灌裝的灌裝容量是依靠精確地控制液流時間來實現(xiàn)的.其灌裝精度灌裝精度由灌裝管口處壓差的穩(wěn)定性及液流時間控制的精確性來決定。可以采用加壓貯液缸或使物料溢流過一個隔板形成的固定液位，使灌裝管口處的液體保持準確的壓差。3940 這種灌裝方法是比較先進的灌裝方法.它的最大特點是灌裝精度極高灌裝精度極高，灌裝系統(tǒng)不必拆卸即可進行清洗或蒸汽消毒，易于實現(xiàn)無菌灌裝無菌灌裝，并且很容易從灌裝一種物料轉換成灌裝另一種物料。適用于灌裝流動性好且不含氣體的液體物料灌裝流動性好且不含氣體的液體物料.尤其適用于灌裝精度要求比較高的貴重物料或藥品以及有劇毒或強腐蝕性的物料.41 稱重灌裝. 它用

21、電子計算機輔助操作?？梢詫λ芰?、玻璃或金屬容器進行低黏度或中等黏度低黏度或中等黏度液料的灌裝。容器用常規(guī)方法放置在旋轉工作臺的各個工位上，每個工位都是一個有應變載荷元件的精密秤盤精密秤盤，當容器進入旋轉工作臺的工位上，秤盤首先扣除容器的毛重，然后精確控制液料流入容器；在灌裝過程中，電子計算機一直監(jiān)控著液料的流動速度和灌裝量，使其均勻落入容器，并不斷調節(jié)其流速，使灌裝精度達到最高,，且實際誤差接近于零。42三.各種液體灌裝工藝的比較與選用43444546液料的黏度.黏度常用厘泊（cP）表示，黏度范圍為11000cP的液體物料，可用任何一種方法灌裝；黏度范圍為100010000cP的半流體物料，可

22、用LS(掖位傳感式)、TF(恒容積流量式)、TP(控壓差定時)、PV(機械壓力)、DV(隔膜容積式)或WF(稱重)等方法灌裝。黏度大于10000cP的黏滯體，可用TF(恒容積流量式) 、 PV (機械壓力)兩種方法灌裝。472.包裝容器的材料和剛性 剛性容器包括玻璃、金屬、陶瓷或復合材玻璃、金屬、陶瓷或復合材料料等，它們在承受8kgf(1kgf=9.80665N)左右的壓力時不會變形，適用于任何灌裝方法任何灌裝方法； 半剛性容器多用吹塑成型或熱成型吹塑成型或熱成型的塑料制成，也可用紙板或復合材料制成，它適用G(常壓)、 PG (等壓)、LS (掖位傳感式) 、TF (恒容積流量式) 、TP (

23、控壓差定時) 、 DV(隔膜容積式)或WF(稱重)等灌裝方法； 軟性容器用塑料薄膜、塑料和金屬箔復合材料制成，在灌裝時不能承受密封的壓力，可用LS、TF、TP、DV或WF等灌裝方法。483. 包裝容器的形狀和容量 包裝容器按其口頸形狀可分為窄頸瓶窄頸瓶 (瓶口直徑小瓶口直徑小于于38mm)和廣口瓶 (瓶口直徑大于38mmm)。 窄頸瓶窄頸瓶可以用任何方法灌裝，常用者為G(常壓)、 PG、P(純壓力)、V(純真空)、PG (等壓) 、LS (掖位傳感式)或DV (隔膜容積式)等灌裝方法，它們的灌裝速度一般為400瓶/分鐘。 廣口瓶廣口瓶包括氣密性金屬罐，通常使用G、PG、TF (恒容積流量式)或

24、PV (機械壓力)等灌裝方法. 對于容量對于容量為150800mL的容器，若灌裝不含CO2的液體，其灌裝速度為400瓶/分鐘；容量為8003500mL者，其灌裝速度一般為200瓶/分鐘;容量在3500mL以上者，灌裝速度一般都相當慢，通常用半自動設備灌裝，其灌裝速度為20瓶/分鐘。494.灌裝速度與灌裝系統(tǒng)及容器的關系. 氣密罐通常采用高速灌裝 (350 2000瓶/分鐘)，并需要和罐蓋封合機相匹配，可使用G或PV (機械壓力)灌裝法。如果在氣密罐中灌裝含CO2的飲料，則需使用PG (等壓)灌裝法，其灌裝速度為8001500瓶/分鐘。 LS (掖位傳感式) 和WF (稱重)灌裝法通常用于窄頸塑

25、料容器，其灌裝速度一般不超過400瓶/分鐘。 V (純真空)灌裝法通常用于剛性窄頸容器，其速度不超過400瓶/分鐘。DV (隔膜容積式)灌裝法通常用于窄頸容器，其速度不超過400瓶/分鐘。50 例8-1:灌裝不含CO2的液料，黏度800CP，用窄頸半剛性容器，要求速度為200瓶/分鐘。 從表8-1查出，所有方法都能灌裝黏度80OcP的液料;又從列查出，適用半剛性容器者有G G、PGPG、LSLS、DVDV、TFTF、TPTP、WFWF；但其中以G G、PGPG、LSLS、DVDV適用于窄頸容器。又從列得知，這幾種方法都能達到灌裝速度的要求，但是PGPG限于灌裝含限于灌裝含COCO2 2的液料的

26、液料；而且經(jīng)過檢驗，容器材料的強度不太高，G亦不適用，于是只有在LSLS與與DVDV之間考慮。結合設備價格分析，如果用定液面法，可選中等價格的液面?zhèn)鞲泄嘌b設備；如果用精確的定容法，可選中等價格的隔膜定容灌裝設備。51第三節(jié) 固體充填工藝l 固體充填固體充填工藝是指將固體物料裝入包裝容器的操作過程。固體物料的范圍很廣，種類繁多，形態(tài)和物理、化學性質也有很大差異，導致其充填方法也是多種多樣，其中決定充填方法的主要因素是固體物料的形態(tài)、黏性固體物料的形態(tài)、黏性及密度的穩(wěn)定性及密度的穩(wěn)定性等。l 固體物料按物理狀態(tài)可分為粉末狀物料、粉末狀物料、顆粒狀物料、塊狀物料顆粒狀物料、塊狀物料；按其黏度可分為非

27、非黏性物料、半黏性物料和黏性物料黏性物料、半黏性物料和黏性物料。其特點如下：52l 非黏性物料。非黏性物料。流動性好，幾乎沒有黏附性，傾倒在水平面上，可以自然堆成圓錐形，這類物料最容易充填，如谷物、咖啡、茶葉、硬果等。l 半黏性物料半黏性物料。流動性較差，有一定的黏附性，充填時易搭橋或起拱，充填比較困難，如面粉、奶粉、綿白糖等。l 黏性物料。黏性物料。流動性差，黏附性大，易黏結成團，并且易黏附在充填設備上，充填困難。如紅糖粉、果脯等。53 固體物料的充填工藝充填工藝有：容積充填法、容積充填法、稱重充填法和計數(shù)充填法稱重充填法和計數(shù)充填法。形狀規(guī)則的形狀規(guī)則的固體塊狀物料或顆粒狀物料通常用計數(shù)充

28、填計數(shù)充填法法；形狀不規(guī)則形狀不規(guī)則的塊狀或松散粉粒狀物料通常用容積充填法和稱重充填法容積充填法和稱重充填法。一.容積充填工藝 容積充填法，是將物料按預定容量充填到包裝容器內。容積充填設備結構簡單、速度快、生產(chǎn)率高、成本低，但計量精度較低.適用于充填視密度比較穩(wěn)定的粉末狀和小顆粒狀物料，或體積比質量更重要的物料。54量杯充填.量杯充填是采用定量的量杯量取物料，并將其充填到包裝容器內。充填時，物料靠自重自由地落入量杯，刮板將量杯上多余物料刮去，然后再將量杯中的物料在自重作用下充填到包裝容器中，適用于充填流動性能良好充填流動性能良好的粉末狀、顆粒狀、碎片狀物料的粉末狀、顆粒狀、碎片狀物料。對于視密

29、度穩(wěn)定的物料對于視密度穩(wěn)定的物料，可采用固定式量杯固定式量杯，對于視密度不穩(wěn)定對于視密度不穩(wěn)定的物料，可采用可調式量可調式量杯杯。該充填方法充填精度較低，通常用于價格低廉的產(chǎn)品，但可進行高速充填提高生產(chǎn)效率。量杯的結構有轉盤式、轉鼓式、插管式轉盤式、轉鼓式、插管式3種.55轉盤式量杯裝置如圖所示.有的量杯充填系統(tǒng)帶有反饋系統(tǒng)或稱重檢驗系統(tǒng)，對充填量進行抽樣檢測，并能自動調節(jié)量杯的容量，以糾正因物料密度的變化而引起的質量誤差。這種充填系統(tǒng)特別適合于流動性好的顆粒狀物料流動性好的顆粒狀物料如稻谷，去污粉等的充填。并可實現(xiàn)高速充填.56 鼓輪式定容式充填。又稱定量泵式定量泵式定容充填定容充填。鼓輪的

30、外緣有數(shù)個計量腔，鼓輪以一定轉速回轉，當轉到上位時，當轉到上位時，計量腔與進料斗相通，物料靠自重流入計量腔。當轉到下位時當轉到下位時，計量腔與出料口相通，物料靠自重流入包裝容器.計量腔容積有定容積型和可調容積定容積型和可調容積型型兩種，適用于視密度比較穩(wěn)定視密度比較穩(wěn)定的粉末狀物料的充填。57 插管式容積充填.是利用插管量取產(chǎn)品，并將其充填到包裝容器中。充填時，先將插管插入貯料斗中，插管內徑較小，可以利用粉末之間及粉末與壁之粉末之間及粉末與壁之間的附著力上料間的附著力上料，然后提起插管，轉到卸料工位，再由頂桿將插管內的物料充填到包裝容器中，適用于充填帶帶有黏附性有黏附性的粉末狀物料，如充填小容

31、量的藥粉膠囊。58螺桿充填. 充填是控制螺桿旋轉的圈數(shù)或圈數(shù)或時間量取時間量取物料。并將其充填到包裝容器中。充填時，物料先在攪拌器作用下進入導管，再在螺桿旋轉的作用下通過閥門充填到包裝容器內。螺桿可由定時器或計數(shù)器控制旋轉圈數(shù)定時器或計數(shù)器控制旋轉圈數(shù)，從而控制充填容量。59 螺桿充填具有充填速速度快，飛揚小，充填度快，飛揚小，充填精度高精度高的特點。適用于流動性好的粉末狀流動性好的粉末狀細顆粒狀細顆粒狀物料，特別是在出料口容易起橋起橋而不易落下而不易落下的物料。如咖啡粉、面粉、藥粉等。但不適用于易易碎的片狀，塊狀物料碎的片狀，塊狀物料和視密度變化較大和視密度變化較大的物料。螺桿充填過程如圖所

32、示。603.真空充填。真空充填是將包裝容包裝容器或量杯抽器或量杯抽真空，再充填物料。這種充填方法可獲得比較高的比較高的充填精度充填精度，并能減少包裝容器內氧氣的含量，延長物料的保存期，還可以防止物料粉塵彌散到大氣中。 真空充填有兩種類型:一種是真真空容器空容器充填；另一種是真空量真空量杯杯充填. 真空容器充填。是把容器抽成真空，物料通過一個小孔流入容器，其充填容量的確定與液體物料灌裝中的定液位灌裝原理相似.真空容器充填裝置如下右圖所示。61 由于容器處于真空狀態(tài)，故物料充填到容器內相當均勻、緊密，因而充填精度也比較高。這種充填方法的缺點是缺點是，充填精度要受容器容積的影響，如果容器的壁厚不等或

33、不均勻，就會引起充填容積的變化. 要獲得較高的充填精度，則要求每個容器都有相對恒定的容積，并有足夠的硬度，使其抽真空時不內凹。如果使用非剛性容器，則應在容器外套上一個剛性密封套或放入真空箱內充填，以保證充填過程中包裝容器不塌陷，不 變形，以達到符合要求的充填精度。對于不同形式的物料，其最佳的真空壓力是不一樣的。真空度過高，某些物料會被壓成粉末；真空度太低，可能達不到所需夯實作用?？傊婵斩葢鶕?jù)物料的特征決定。62 真空量杯充填.充填過程如圖所示.63 真空量杯充填又稱為氣流式充填氣流式充填。其方法是利用真空吸粉原理真空吸粉原理量取定量容積的物料，并用凈化壓縮空氣凈化壓縮空氣將產(chǎn)品充填到包裝容

34、器內。這種充填方法屬于容積充填，充填容量由量杯確定，可通過改變套筒式量杯深度的方法來調節(jié)充填容量。 這種充填方法克服了真空容器充填方法充填精度受包裝容器容積變化影響的缺點；充填精度高，可達到1%的精確度；充填范圍大，可從5mg到5kg；使用與粉末狀物料的充填，適用于安瓿瓶、大小瓶、罐、安瓿瓶、大小瓶、罐、大小袋大小袋等。64 定時充填。 定時充填，是通過控制物料流動時間或調節(jié)進料物料流動時間或調節(jié)進料管流量管流量來量取產(chǎn)品，并將其充填到包裝容器中。它是容積充填中結構最簡單，價格最便宜的一種，但充充填精度一般較低填精度一般較低?？勺鳛閮r格較低物料的充填，或或作為稱重式充填的預充填作為稱重式充填的

35、預充填。 計時振動充填. 其充填裝置如下圖所示.65 計時振動充填適用于各種固體物料。如粉末狀物料，小食品一類的松脆物料，以及蔬菜加工中的一些大的松散顆粒料或磨料等。等流量充填。等流量裝置如圖所示。物料以均勻恒定的流速落下，通過料斗落入進料管1，再經(jīng)過出料斗3進入包裝容器4，這樣可以防止物料漏損。充填容量由物料流動時間控制.66 傾注式充填.傾注式充填過程如圖所示.由于物料是等流量流動，在相同時間內，各容器的充填容量基本可以保持一致。在充填過程中，容器移動速度及物料流速的變化都會影響充填容量，容器移動太慢，會產(chǎn)生充填過量，容器移動太快，又會產(chǎn)生充填不足。67 物料以瀑布式流入敞口容器中。容器在

36、下落的物料流中隨輸送帶移動，并得到充填。位置：物料在振動中逐漸充填到包裝容器中，這樣可以使物料充填緊密；位置:使容器有一定傾斜角，以控制充填容量，外溢的物料又回到充填的物料流中；位置:充填結束，各容器中的物料的密度，充填容量基本上能保證均勻一致. 在充填過程中，充填容量由容器移動容器移動速度速度、傾斜角度、振動頻率及振幅、傾斜角度、振動頻率及振幅決定。傾注式充填可實現(xiàn)高速充填，適用于各種流動性物料的充填。68二.稱重充填 稱重充填是將物料按預定質量充填按預定質量充填到包裝容器的操作過程。其充填精度主要取決于稱量稱量裝置系統(tǒng)裝置系統(tǒng)，與物料的密度變化無關物料的密度變化無關，故充填精充填精度高度高

37、，如果稱量稱制造精確，計量準確度可達0.1%。但生產(chǎn)率低于容積充填。稱重充填適用范圍廣，特別適用于適用于充填易吸潮，易結塊，粒度不均勻，流動性差，視密度變化大及價值高的物料。稱重充填可分為兩類:凈重充填凈重充填和毛重充填毛重充填.69凈重充填. 凈重充填是先稱出規(guī)定質量的物料，再將其填到包裝容器內。這種方法，稱重結果不受容器皮重變化不受容器皮重變化的影響，是最精確的稱重充填法。但充填速度低，所用設備價格高。 凈重充填廣泛用于用于要求充填精度高及貴充填精度高及貴重的流動性好的固體物料重的流動性好的固體物料，還用于充填酥充填酥脆易碎的物料脆易碎的物料，如膨化玉米、油炸土豆片等，特別適用于質量大且變

38、化大的包裝容質量大且變化大的包裝容器器。尤其是對柔性包裝容器進行物料充填對柔性包裝容器進行物料充填，因為柔性容器在充填時需要夾住，而夾持器會影響稱重。7071為達到較高級的充填精度，可采用分級進料的分級進料的方法方法，先將大部分物料快速落入秤盤上，再用微量進料裝置，將物料慢慢倒入秤盤上，直至達到規(guī)定的質量。也可以用電腦控制，對粗加對粗加料和精加料料和精加料分別稱重、記錄、控制、作到差多少補多少。采用分級進料方法可提高充填速度，而且閥門關閉時，落下的物料流可達到極小，從而提高了充填精度。由于計算機系統(tǒng)應用到稱重充填系統(tǒng)中，產(chǎn)品稱重計量方法發(fā)生了巨大變化，計量精度也有了很大的提高，計算機組合凈重稱

39、重系統(tǒng)，采用多個稱量斗，每個稱量斗充填整個凈重的一部分。72毛重稱重 毛重稱重是物料與包裝容器物料與包裝容器一起被稱量。在計量物料凈重時，規(guī)定了容器質量的允許誤差，取容器質量的平均值。毛重充填裝置結構簡單、價格較低、充填速度比凈重充填速度快。但充充填精度低于凈重充填填精度低于凈重充填。 毛重充填適用適用于價格一般的流動性好的固體價格一般的流動性好的固體物料，流動性差的黏性物料物料，流動性差的黏性物料，如紅糖、糕點粉等的充填，特別適用于特別適用于充填易碎易碎的物料。由于容器質量的變化會影響充填精度，所以，毛重充填不適于不適于包裝容器質量變化較大變化較大，或物料質物料質量占包裝件質量比例很小量占包

40、裝件質量比例很小的包裝。73 毛重充填裝置如圖所示. 為了提高充填速度和精度，可采用容積充填和容積充填和稱重充填混合使稱重充填混合使用的方式用的方式，在粗粗進料時進料時，采用容積式充填以提高充填速度，細進細進料時料時，采用稱重充填以提高充填精度。74三.計數(shù)充填 計數(shù)充填，是將產(chǎn)品按預定數(shù)目裝入包裝容器的操作過程，在被包裝物料中有許多形狀規(guī)則的產(chǎn)品，這樣的產(chǎn)品，大多是按個數(shù)進行計量和包裝的。 計數(shù)充填在形狀規(guī)則物品形狀規(guī)則物品的包裝中應用甚廣，適用于適用于充填塊狀、片狀、顆粒狀、條狀、棒狀、針狀等形狀規(guī)則的物品，如餅干、糖果、膠囊、鉛筆、香皂、紐扣、針等。也適用于也適用于包裝件的二次包裝二次包

41、裝，如裝、盒、裝箱、裹包等. 75計數(shù)充填法分為:單件計數(shù)充填單件計數(shù)充填和多件計數(shù)充多件計數(shù)充填填兩種.單件計數(shù)充填. 單件計數(shù)充填是采用機械、光學、電感應、電子掃描等方法或其它輔助方法逐件計數(shù)產(chǎn)品件數(shù)，并將其充填到包裝容器中。多件計數(shù)充填 多件計數(shù)充填是利用輔助量或計數(shù)板輔助量或計數(shù)板等，確定產(chǎn)品的件數(shù)，并將其充填到包裝容器內。產(chǎn)品的規(guī)格，形狀不同，計數(shù)充填的方法也不同.76 常將物品分為有規(guī)則排列有規(guī)則排列和無規(guī)則排列無規(guī)則排列兩類 有規(guī)則排列物品的計數(shù)充填。有規(guī)則排列物品的計數(shù)充填，是利用輔助量如長輔助量如長度、面積度、面積等進行比較，以確定物品件數(shù)，并將其充填到包裝容器內。常用的有長

42、度長度計數(shù)、容積計數(shù)、堆積計數(shù)計數(shù)、容積計數(shù)、堆積計數(shù)等。一般用于形狀規(guī)則，規(guī)格尺寸差異不大的塊狀、條狀或成盒，成包物品的充填. 77長度計數(shù)充填.長度計數(shù)充填是將物品疊起來，根據(jù)測得的長度或高度確定物品的件數(shù)。當物品達到規(guī)定的長度或高度時，由擋塊、傳感裝置發(fā)出信號，將物品推入或落入包裝容器內，長度計數(shù)充填適用于有固定厚度的扁平產(chǎn)品適用于有固定厚度的扁平產(chǎn)品，如餅干、糕點、墊圈的裝盒或包裝件的二次包裝。長度計數(shù)充填裝置如圖所示.78容積計數(shù)充填. 容積計數(shù)充填是將物品整齊排列到計量箱中，當充滿計量箱時，打開閥門將產(chǎn)品推入或落入包裝容器內。計量箱的容積即為規(guī)定數(shù)量物品的體積為規(guī)定數(shù)量物品的體積。

43、適用于等徑等長的棒狀等徑等長的棒狀小食品、香煙、火柴等。79 容積計數(shù)充填，方法簡單，充填裝置結構簡單，但計量精度低，一般適用于價格低廉，計量精度要求不高的物品的包裝。容積計數(shù)充填裝置如圖所示。80 堆積計數(shù)充填.堆積計數(shù)充填是從幾個料斗中分別提取一定數(shù)量的物品，依次充填到同一個包裝容器中，完成一次計數(shù)充填包裝。堆積計數(shù)充填主要用于幾幾種不同品種物品種不同品種物品的組合包裝。如顏色、形狀、式樣、尺寸有所差異的物品的計數(shù)充填包裝。堆積計數(shù)充填裝置如圖所示。81 無規(guī)則排列物品的計數(shù)充填. 無規(guī)則排列物品的計數(shù)充填，是利用計數(shù)板計數(shù)板，從雜亂的物品中直接取出一定數(shù)目的物品，并將其充填到包裝容器中。

44、可以一次充填得到規(guī)定數(shù)量的物品，也可顆粒狀物品的計數(shù)裝置。82 轉盤計數(shù)充填.轉盤計數(shù)充填是利用轉盤上的計轉盤上的計數(shù)板對物品進行計數(shù)，數(shù)板對物品進行計數(shù)，并將其充填到包裝容器并將其充填到包裝容器內內。每次充填物品的數(shù)目由轉盤在充填區(qū)域中計數(shù)板的孔數(shù)決定計數(shù)板的孔數(shù)決定。適用于形狀規(guī)則的顆粒物料。如藥片、巧克力糖、鋼珠、紐扣等。轉盤計數(shù)充填裝置如圖所示.影視資料影視資料83 轉鼓式計數(shù)充填.轉鼓式計數(shù)充填是利用轉鼓上的轉鼓上的計數(shù)板對物品進行計數(shù)計數(shù)板對物品進行計數(shù)，并將其充填到包裝容器中。其計數(shù)原理與轉盤基本相計數(shù)原理與轉盤基本相同同，只是計數(shù)板均布在轉鼓上。轉鼓式計數(shù)充填適適用于直徑用于直

45、徑 比較小的比較小的顆粒物品的計數(shù)充填包裝，如糖豆、鋼球、紐扣等。轉鼓式計數(shù)充填裝置如圖所示.84 履帶計數(shù)充填.履帶計數(shù)充填，是利用履帶上履帶上的計數(shù)板對物的計數(shù)板對物品進行計數(shù)品進行計數(shù)，并將其充填到包裝容器內.適用于形狀規(guī)則的片狀、球狀物品的計數(shù)充填包裝.85 形狀規(guī)則的物品品種，類型很多，其計數(shù)充填的方法也很多，除上述介紹的幾種外，還有很多，如推板式計數(shù)充填推板式計數(shù)充填、板條計數(shù)充填、格盤式計數(shù)充填、拾放板條計數(shù)充填、格盤式計數(shù)充填、拾放式計數(shù)充填式計數(shù)充填等。在選擇計數(shù)充填方法時，應綜合考慮物品的形狀、規(guī)格、特性、價值、計量精度等因素.86四.固體充填方法的比較與選用 在選擇固體物

46、料充填系統(tǒng)時要考慮許多因素。首先根據(jù)被包裝物料的情況，選擇所使用的充填方法，相應地也就決定了所使用的充填系統(tǒng)，使用中的主要問題充填精度外，還要注意以下問題：87 生產(chǎn)速度生產(chǎn)速度.生產(chǎn)速度以每分鐘充填的件數(shù)計算，生產(chǎn)速度因充填系統(tǒng)的自動化程度不同而不同，最高可達500件/分。 在手動充填系統(tǒng)中在手動充填系統(tǒng)中，工人用手工將容器放在工位上，然后手壓按鈕或腳踩開關，使機器開始動作，生產(chǎn)速度為5-15件/min，另外，生產(chǎn)速度還取決于充填所需要的時間，一般用手工使生產(chǎn)速度超過15件/min是不實際的.88 在間歇式自動充填系統(tǒng)在間歇式自動充填系統(tǒng)中，容器被機械裝置傳送到充填工位，停在工位上進行充填，

47、整個循環(huán)完成后，容器輸出，下一個容器依次進人充填工位。大部分間歇式充填系統(tǒng)生產(chǎn)速度為30150件件/分鐘分鐘。其實際產(chǎn)量實際產(chǎn)量取決于充填量、充填充填量、充填精度以及容器大小和產(chǎn)品裝卸要求精度以及容器大小和產(chǎn)品裝卸要求等。 連續(xù)自動充填系統(tǒng)連續(xù)自動充填系統(tǒng)的生產(chǎn)速度可達500件/分鐘，這種系統(tǒng)采用轉盤工作臺，用定時輸送器將容器送到充填工位，容器在充填料斗下方隨工作臺一同轉動，并在轉動中充填物料。89變換物料品種的靈活性變換物料品種的靈活性.充填系統(tǒng)變換產(chǎn)品品種時的復雜性是不同的。一般而言，充填系統(tǒng)的生產(chǎn)速度愈高，變換品種愈費時亦愈困難；如果充填的物料品種較少而且其物理特性相近，變換品種較易實現(xiàn)

48、。變換物料時，最簡單的方法是把貯料斗的物料用另一種物料來代替，也可能需要更換充填器具螺旋充填機是最靈活的固體物料充填系統(tǒng)，它幾乎可用于各種物料，其充填范圍為500mg-20kg；但是在變換產(chǎn)品時常需要變換充填器具.90 更換容器的時間對機器生產(chǎn)速度有很大影響，大多數(shù)間歇式充填系統(tǒng)使用連續(xù)傳送帶和氣動定位銷使容器定位，因此，在更換容器時需要調節(jié)導軌和定位銷的位置，并調節(jié)定時供料器。連續(xù)移動的旋轉工作臺系統(tǒng)則需要更換零件并需花費時間進行安裝，這些零件包括主旋轉臺，裝卸包裝容器的星輪以及定時供料器等.9192雷諾數(shù)Reynolds number流體力學中表征粘性影響的相似準數(shù)。為紀念O.雷諾而命名，

49、記作Re。RevL，、為流體密度和粘度，v、L為流場的特征速度和特征長度。對外流問題，v、L一般取遠前方來流速度和物體主要尺寸(如機翼弦長或圓球直徑)；內流問題則取通道內平均流速和通道直徑。雷諾數(shù)表示作用于流體微團的慣性力與粘性力之比。兩個幾何相似流場的雷諾數(shù)相等，則對應微團的慣性力與粘性力之比相等。雷諾數(shù)越小意味著粘性力影響越顯著，越大則慣性力影響越顯著。雷諾數(shù)很小的流動（如潤滑膜內的流動），其粘性影響遍及全流場。雷諾數(shù)很大的流動（如一般飛行器繞流），其粘性影響僅在物面附近的邊界層或尾跡中才是重要的。在涉及粘性影響的流體力學實驗中，雷諾數(shù)是主要的相似準數(shù)。但很多模型實驗的雷諾數(shù)遠小于實物的雷

50、諾數(shù)，因此研究修正方法和發(fā)展高雷諾數(shù)實驗設備是流體力學實驗研究的重要課題。 簡易計算簡易計算測量管內流體流量時往往必須了解其流動狀態(tài)、流速分布等。雷諾數(shù)就是表征流體流動特性的一個重要參數(shù)。93流體流動時的慣性力Fg和粘性力(內摩擦力)Fm之比稱為雷諾數(shù)。用符號Re表示。Re是一個無因次量。雷諾數(shù)小，意味著流體流動時各質點間的粘性力占主要地位，流體各質點平行于管路內壁有規(guī)則地流動，呈層流流動狀態(tài)。雷諾數(shù)大，意味著慣性力占主要地位，流體呈紊流流動狀態(tài)，一般管道雷諾數(shù)Re2000為層流狀態(tài)，Re4000為紊流狀態(tài)，Re20004000為過渡狀態(tài)。在不同的流動狀態(tài)下，流體的運動規(guī)律流速的分布等都是不同的，因而管道內流體的平均流速與最大流速max的比值也是不同的。