包裝工藝學(xué)課程設(shè)計

1、 包裝工藝與設(shè)備 課程設(shè)計說明書題目： 500ml娃哈哈營養(yǎng)快線包裝工藝與設(shè)備課程設(shè)計 學(xué)生姓名： 匡坤熠 學(xué) 號： 201109030322 院 （系）： 設(shè)計與藝術(shù)學(xué)院 專 業(yè)： 包裝工程 指導(dǎo)教師： 李劍玲 2014 年 6 月 6日1.產(chǎn)品簡介1.1 產(chǎn)品資料娃哈哈營養(yǎng)快線具有豐富的營養(yǎng)和良好的口感。營養(yǎng)快線中牛奶含量超過30%，也就是一瓶500毫升的營養(yǎng)快線中主要含有大于150毫升的牛奶，還含有約25毫升的果汁以及25克的糖，其中果汁含有大量的水果纖維及豐富的維生素，在此基礎(chǔ)上還強(qiáng)化了?；撬?、維生素E、維生素B3以及鋅等多種營養(yǎng)成分。圖1-1 娃哈哈營養(yǎng)快線展示圖1.2 產(chǎn)品消費(fèi)情況

2、消費(fèi)者定位：寫字樓年青上班族（70年代后人群）和大、中、小學(xué)生人這部分人群年青，生活穩(wěn)定，有穩(wěn)固且持續(xù)的消費(fèi)能力。或忙于工作或忙于學(xué)習(xí)，對信息需求量大，好奇心強(qiáng)，求知欲強(qiáng),總在不斷地尋找新信息和新刺激并樂于體驗(yàn)，大部分人有很強(qiáng)的進(jìn)取心，有收入人群所構(gòu)成的市場。在消費(fèi)者的認(rèn)知中，牛奶是營養(yǎng)價值很高的動物蛋白營養(yǎng)飲品，果汁是含有維生素最豐富的營養(yǎng)飲品?！白顮I養(yǎng)的蛋白飲品+含維生素最豐富的果汁飲品=最營養(yǎng)的飲料”，這一心智認(rèn)同很快在消費(fèi)者心中落地。吃飯不同，喝飲料是隨意性比較強(qiáng)的行為。所以有62.4的消費(fèi)者購買飲料的習(xí)慣是喝多少才買多少；但也有29.9的消費(fèi)者為了方便會多買一點(diǎn)存著要喝的肘候可以隨時

3、拿到；只有7.6的消費(fèi)者會一次性批發(fā)很多。這在一定程度上反映出飲料目前還并非家庭生活的必需品飲料消費(fèi)更多體現(xiàn)為即時性需求消費(fèi)，而非常規(guī)性需求消費(fèi)。1.3 包裝調(diào)研及市場調(diào)查分析由于娃哈哈的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致它在不同的外包裝中面對不同的競爭對手。例如營養(yǎng)快線1升裝產(chǎn)品，很顯然屬于家庭裝產(chǎn)品，隨機(jī)性消費(fèi)的可能性非常小，主要依靠節(jié)假日家庭購買形成的市場空間，還有一個途徑就是酒店終端等即飲市場消費(fèi)。這種渠道結(jié)構(gòu)與消費(fèi)者定位決定了娃哈哈1升裝產(chǎn)品主要競爭對手是同類型的乳飲料產(chǎn)品，11.5-2裝的可口可樂，統(tǒng)一鮮橙多等產(chǎn)品，在即飲市場，甚至于啤酒產(chǎn)品也是其主要競爭對手之一。營養(yǎng)快線500毫升裝產(chǎn)品是一個獨(dú)立性

4、很強(qiáng)，娃哈哈主推的一款即時性消費(fèi)產(chǎn)品，由于此產(chǎn)品主要走全流通渠道，很顯然營養(yǎng)快線500毫升裝產(chǎn)品競爭對手更加豐富，包括水產(chǎn)品，果汁飲料，茶飲料，功能飲料，碳酸飲料等都可以視為營養(yǎng)快線的主要競爭對手，這個產(chǎn)品由于其容量上的兼容性，實(shí)際上對蒙牛酸酸乳等產(chǎn)品影響最大，因?yàn)槠淙巳憾ㄎ惶卣髋c蒙牛酸酸乳有很大的重合，特別是當(dāng)這個產(chǎn)品進(jìn)入大流通渠道時候，這種競爭就算面對面的。營養(yǎng)快線280毫升裝產(chǎn)品也是一個容量上設(shè)計比較獨(dú)特的產(chǎn)品，營養(yǎng)快線有意避開了蒙牛酸酸乳330毫升容量產(chǎn)品，加上包裝外型上巨大差異，使得消費(fèi)者對上述兩個產(chǎn)品不會產(chǎn)生關(guān)聯(lián)性消費(fèi)聯(lián)想，有利于迷惑與麻醉蒙牛乳業(yè)，降低這個產(chǎn)品進(jìn)入市場可能受到的直

5、接攻擊。這個產(chǎn)品的最大競爭對手其實(shí)是現(xiàn)代一些乳飲料產(chǎn)品，包括蒙牛，伊利，李子園，小洋人等等，也包括一些小包裝的其他飲料產(chǎn)品。由于娃哈哈營銷渠道模式的優(yōu)勢逐漸消弱，大批的模仿銷售渠道，和娃哈哈的廣告促銷比其他飲料品牌相對而言較弱，但由于作為中國本土品牌，受到國家重視，而飲料業(yè)生命力頑強(qiáng)，仍有強(qiáng)大的發(fā)展空間。2. 產(chǎn)品的物性及流通環(huán)境的分析2.1 產(chǎn)品的物性營養(yǎng)快線的營養(yǎng)成為不但有牛奶和果汁的營養(yǎng)成分，其特色是純正果汁與香濃牛奶的完美結(jié)合，牛奶的豐富營養(yǎng)和鈣質(zhì)加上果汁的豐富維生素，不但口感十足，營養(yǎng)豐富，而且還添加了15中營養(yǎng)素，從娃哈哈的宣傳口號“早上喝一瓶，精神一上午”可以看出，其市場定位是早

6、餐奶。在市場上的乳飲料中，營養(yǎng)快線更具備了營養(yǎng)早餐的特性。因此，營養(yǎng)快線還成為了早餐飲料，對于匆忙的上班族以及一般家庭來說，營養(yǎng)快線作為早餐飲料開拓這一市場具有強(qiáng)有力的競爭力。2.2 流通的基本環(huán)節(jié)2.2.1裝卸搬運(yùn)產(chǎn)品的裝卸作業(yè)分人工和機(jī)械兩種方式。一般來說，流程越長，中間環(huán)節(jié)越多，裝卸搬運(yùn)的次數(shù)就越多。裝卸作業(yè)中，拋擲、堆垛倒塌、起吊脫落、裝載機(jī)械的突然啟動和過急的升降都會給包裝件造成跌落沖擊損害。2.2.2儲存產(chǎn)品的儲存方式：采用一般倉庫儲存。2.2.3運(yùn)輸運(yùn)輸方式：鐵路和公路運(yùn)輸由于產(chǎn)品銷往全國各地，既有長途運(yùn)輸又有短途運(yùn)輸。一般產(chǎn)品從出廠到發(fā)貨火車站使用汽車運(yùn)輸，從發(fā)貨站到全國各地的

7、代理商使用火車運(yùn)輸，而從各地代理商到零售商和從零售商到消費(fèi)者手中多使用汽車運(yùn)輸。汽車運(yùn)輸?shù)臎_擊，主要取決于路面狀況，車輛的啟動和制動，貨物重量及裝載穩(wěn)定性。汽車運(yùn)輸振動加速度的大小也與路面狀況、行駛速度、車型和載重量有關(guān)，但主要因素為公路的起伏和不平。汽車運(yùn)輸是包裝件的共振頻率一般小于25HZ，實(shí)驗(yàn)測得，汽車運(yùn)輸發(fā)生二次共振時其基頻為8.28.5HZ，二次共振頻率范圍為17.318HZ，共振加速度增大為外界激勵的18倍。汽車運(yùn)輸?shù)碾S機(jī)振動加速度垂直方向最大，汽車運(yùn)輸振動能量絕大部分分布在0200HZ，其中能量最集中處于050HZ頻帶內(nèi)。汽車運(yùn)輸隨機(jī)振動功率譜密度在2HZ和10HZ左右各有一個較

8、大峰值。通常2HZ出的峰值為全頻帶內(nèi)最大值，所以公路運(yùn)輸包裝件的固有頻率應(yīng)避開這兩個頻率值。鐵路運(yùn)輸時產(chǎn)生的沖擊有兩種。一種是車輪滾過鋼軌接逢時的垂直沖擊，在普通路軌上為80120次/分，加速度最高為1g；另一種是火車在掛鉤撞合時產(chǎn)生的水平?jīng)_擊，加速度可達(dá)24g。若速度為14.5km/h時作溜放掛鉤，車體撞合瞬間可能產(chǎn)生18g的沖擊加速度。火車駛過鋼軌時受到?jīng)_擊，以正常速度70km/h駛過鋼軌時，垂直方向加速度峰值為58g。2.3 流通環(huán)境的頻率譜 圖2-1公路運(yùn)輸?shù)念l率譜 圖2-2 鐵路運(yùn)輸?shù)念l率譜3.包裝材料的選擇及性能分析3.1 內(nèi)包裝容器的選擇大多數(shù)飲料的包裝容器的材料均是PET（聚對

9、苯二甲酸類塑料），PET是乳白色或淺黃色高度結(jié)晶性的聚合物，表面平滑而有光澤。耐蠕變、抗疲勞性、耐摩擦性好，磨耗小而硬度高，具有熱塑性塑料中最大的韌性；電絕緣性能好，受溫度影響小，但耐電暈性較差。無毒、耐氣候性、抗化學(xué)藥品穩(wěn)定性好，吸濕性高，成型前的干燥是必須的。耐弱酸和有機(jī)溶劑，但不耐熱水浸泡，不耐堿。溫度達(dá)到70時易變形，且有對人體有害的物質(zhì)。1號塑料品使用10個月后，可能釋放出致癌物DEHP。這類瓶子不能放在汽車內(nèi)曬太陽，不能裝酒、油等物質(zhì)。同時它具有一下優(yōu)點(diǎn)：有良好的力學(xué)性能，沖擊強(qiáng)度是其他薄膜的35倍，耐折性好。耐油、耐脂肪、耐稀酸、稀堿，耐大多數(shù)溶劑。具有優(yōu)良的耐高、低溫性能，可在

10、120溫度范圍內(nèi)長期使用，短期使用可耐150高溫，可耐-70低溫，且高、低溫時對其機(jī)械性能影響很小。氣體和水蒸氣滲透率低，即擁有優(yōu)良的阻氣、水、油及異味性能。透明度高，可阻擋紫外線，光澤性好。無毒、無味，衛(wèi)生安全性好，可直接用于食品包裝。3.2 外包裝容器的選擇由于營養(yǎng)快線是拿瓶裝，而且單個物品體積較小，沒有必要對單個商品進(jìn)行外包裝，市場上常見的是以箱為單位進(jìn)行批量銷售，所以外包裝可以采用常見的瓦楞紙箱。瓦楞紙箱是用瓦楞紙板制成的剛性紙質(zhì)容器。半個多世紀(jì)以來，瓦楞紙箱以其優(yōu)越的使用性能和良好的加工性能逐漸取代了木箱等運(yùn)輸包裝容器，成為運(yùn)輸包裝的主力軍。它除了保護(hù)商品、便于倉儲、運(yùn)輸之外，還起到

11、美化商品，宣傳商品的作用。瓦楞紙箱屬于綠色環(huán)保產(chǎn)品，它利于環(huán)保，利于裝卸運(yùn)輸。4.銷售包裝及運(yùn)輸包裝結(jié)構(gòu)設(shè)計4.1 銷售包裝容器結(jié)構(gòu)的設(shè)計由于奶制品飲料具有一定的粘稠性，特別是在底部的凹槽上易粘結(jié)，所以銷售包裝的包裝瓶應(yīng)該具有很好的透明性，PET塑料瓶具有這一優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)殇N售此次銷售包裝的體積為500ml，比普通飲品的中等體積裝要多一點(diǎn)，所以將PET瓶身設(shè)計為下圓柱形，上漏斗形的結(jié)構(gòu)，能夠比較容易的注塑成型，而且在下瓶身上還設(shè)計有加強(qiáng)筋，來增加瓶身的挺度和手感的舒適度，而凹槽則可以增加摩擦，更加貼合手掌而不至于滑落。在瓶子的底部設(shè)計有凹坑，也是為了便于成型，同時能夠使瓶子比較容易的放平穩(wěn)，示意圖

12、如下圖：圖4-1 營養(yǎng)快線瓶的示意圖4.2 內(nèi)包裝容器結(jié)構(gòu)尺寸計算參考市面上的營養(yǎng)快線包裝瓶，瓶身基本尺寸如下圖所示：圖4-2 瓶身結(jié)構(gòu)示意圖瓶蓋的基本尺寸如下圖：圖4-3 瓶蓋基本尺寸圖設(shè)計裝配圖基本尺寸：圖4-4 裝配圖基本尺寸4.3 內(nèi)裝容器的裝潢設(shè)計如下圖所示：圖4-5 容器的裝潢設(shè)計4.4 銷售包裝結(jié)構(gòu)設(shè)計4.4.1緩沖結(jié)構(gòu)的材料目前制作緩沖襯墊的材料主要是瓦楞紙板和發(fā)泡塑料?，F(xiàn)在市場上的瓦楞紙板其性能優(yōu)良，挺硬性很高，具有較高的力學(xué)強(qiáng)度，耐壓，彎曲性良好，受力時有抵抗變形和保持原來形狀的能力。經(jīng)過壓痕，模切，成型等工序，制作出特定的形狀，來達(dá)到固定和緩沖產(chǎn)品的目的。并且瓦楞紙板對環(huán)

13、境沒有污染，能夠回收利用，是很好的綠色包裝材料。在產(chǎn)品緩沖中，常用的發(fā)泡塑料是發(fā)泡聚乙烯，簡稱EPE，是一種具有高強(qiáng)緩沖吸震抗震能力的新型環(huán)保包裝材料。它柔韌、質(zhì)輕，富有彈性，回復(fù)性好，能通過彎曲來吸收和分散外來的撞擊力，達(dá)到緩沖的效果。同時，發(fā)泡聚乙烯具有保溫、防潮、防磨擦、耐腐蝕等一系列優(yōu)越的使用特性。但是這些塑料都很難降解，對環(huán)境會造成比較大的污染，而且不能回收利用，造成資源的浪費(fèi)。綜合上面的影響因素考慮，選用瓦楞紙板作為飲料瓶的包裝比較合適，符合現(xiàn)在的綠色包裝的思想。4.4.2緩沖結(jié)構(gòu)的設(shè)計對于PET飲料瓶來說，由于它本身就有一定的防震吸振功能，不需要在箱內(nèi)設(shè)計特定的內(nèi)襯結(jié)構(gòu)在固定它的

14、位置，只需要將飲料瓶均勻緊密的排列在一起，就具有一定的緩沖效果。把瓦楞紙板做成紙箱，既能夠作為飲料瓶的運(yùn)輸包裝，又可以對箱內(nèi)的飲料瓶起到緩沖作用。所以采用瓦楞紙箱作為產(chǎn)品的緩沖結(jié)構(gòu)。4.4.3緩沖結(jié)構(gòu)的尺寸計算采用市面上的排列結(jié)構(gòu)，此次采用的排列形式，即每一豎列排列5瓶，橫列排列3瓶，一箱15瓶。結(jié)合前面的瓶身設(shè)計尺寸，所以一箱飲料瓶的基本尺寸應(yīng)為：0201型瓦楞紙箱是目前用得最多的瓦楞紙箱之一，此箱型上下都有搖蓋，箱坯在紙箱廠釘合或者粘合接頭，空箱作為貨物運(yùn)輸或者回收的時候，可以折疊平放，大大的減小了所占用的空間，在產(chǎn)品裝箱的時候，只需從中間將箱體張開即可進(jìn)行裝箱。結(jié)合本產(chǎn)品的實(shí)際尺寸和產(chǎn)品

15、重量，選用0201型一頁箱的單瓦楞紙箱。內(nèi)包裝最大外廓尺寸為外包裝采用0201型紙箱，A瓦楞紙，0210型紙箱的最佳比例為則內(nèi)包裝的排列方式為時最接近最佳比例，則一箱裝15瓶。查包裝結(jié)構(gòu)設(shè)計書，內(nèi)尺寸計算公式： 式（5-6）式中：內(nèi)裝物最大外尺寸，mm內(nèi)裝物排列數(shù)目，件d內(nèi)裝物公差系數(shù)，mmT襯格或緩沖件總厚度，mm內(nèi)尺寸修正系數(shù)，mm則：制造尺寸計算公式： 式（5-10）式中：瓦楞紙箱內(nèi)尺寸；制造尺寸修正系數(shù)；則：外尺寸計算公式： 式（5-20）式中：紙箱最大制造尺寸，mm紙箱外尺寸修正系數(shù)，mm則：4.4.4紙箱的展開圖圖4-3 紙箱展開圖4.4.5紙箱的裝潢圖圖4-5 紙箱的裝潢圖5.包

16、裝工藝路線制定營養(yǎng)快線在包裝加工過程中，應(yīng)該盡量做到要在無菌環(huán)境中進(jìn)行，因此所有的包裝設(shè)備和包裝品都應(yīng)該在使用前滅菌消毒，然后才能進(jìn)去灌裝工序。灌裝好的飲料要接受技術(shù)人員的檢驗(yàn)，確認(rèn)沒有問題才能進(jìn)行后面的銷售包裝步驟，以及裝箱，堆碼和入庫。營養(yǎng)快線的工藝路線圖：包裝準(zhǔn)備制瓶清洗，消毒灌裝壓蓋檢驗(yàn)貼標(biāo)噴碼裝箱堆碼入庫。6.包裝機(jī)械設(shè)備選型包裝過程中需要用到的機(jī)械設(shè)備以及主要參數(shù)和功能如下：（1）注射吹塑機(jī)選用型號為SCZ0.8x3注射吹塑機(jī)。（2）殺菌消毒機(jī)由于PET瓶不能承受太高的溫度，否則會發(fā)生變形。因此在殺菌消毒的時候應(yīng)該選用低溫處理的方法，在食品包裝領(lǐng)域中，常采用的是紫外線滅菌法。因此選

17、用紫外線滅菌機(jī)。（3）灌裝機(jī)選用GFP-18型全自動負(fù)壓灌裝機(jī)，采用真空灌裝，速度快，無瓶供給或瓶子破損不灌裝，減少料液損失。而且可以很精準(zhǔn)的控制灌裝液體的液位高度，誤差在±1mm之內(nèi)。其具體參數(shù)如下表：表2 灌裝機(jī)的參數(shù)生產(chǎn)能力10000-50000瓶/小時適用瓶高100-400mm適用瓶頸16-34mm灌裝頭數(shù)36灌裝量100-900ml（4）壓蓋機(jī)對灌裝完成后的飲料品進(jìn)行壓蓋，封口操作，也可以起到一定的防偽功能。由于在包裝工藝中，大多數(shù)設(shè)備都是采用氣動式的，比較干凈衛(wèi)生，因此選用型號為QDX-450的臺式氣動旋蓋機(jī)。它的主要參數(shù)如下:瓶蓋直徑：1050MM旋蓋速度：2040次/

18、分鐘適用瓶高：40200MM（5）翻罐器適用范圍:對飲料瓶進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，在罐裝工序中需用到。結(jié)構(gòu)組成及參數(shù)：由直徑8mm不銹鋼條結(jié)構(gòu) , 全程360度旋轉(zhuǎn)支承件為不銹鋼材料。（6）自動清洗機(jī)對從制瓶工序中制作出來的瓶子進(jìn)行清洗，除掉里面的殘留物。（7）貼標(biāo)機(jī)將印有鮮橙多銷售包裝圖案的卷筒包裝材料按一定的長度切斷，然后貼在封口完成后的瓶身部位。（8）噴墨機(jī)將產(chǎn)品的生產(chǎn)日期以一定的方式，印在瓶蓋的密封位置處。（9）堆碼機(jī)將封合完成后的紙箱以交錯排列的形式在托盤上堆碼整齊，方便入庫。7.制定包裝工藝規(guī)程7.1 營養(yǎng)快線包裝工藝過程的分析：果汁在生產(chǎn)過程中，除了要保證環(huán)境無菌之外，還應(yīng)該要保持溫度的恒定。

19、由于機(jī)器在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中都會產(chǎn)生熱量，因此，生產(chǎn)的時候要保證設(shè)備產(chǎn)生的熱量能夠及時的排除，損壞果汁的風(fēng)味。最重要的一點(diǎn)就是各個部分的生產(chǎn)速度都要保持同步，不然就會使機(jī)器發(fā)生故障，影響生產(chǎn)效率。（1）制瓶工藝在制瓶工藝過程中，最重要的一點(diǎn)就是原材料的溫度，特別是將型坯從注射模轉(zhuǎn)向吹塑模的時候要嚴(yán)格控制時間，否則就會吹塑失敗，一般以50為宜。在吹塑過程中也要掌握好氣體的速度，不然就會出現(xiàn)壁厚不均勻的情況。（2）清洗，消毒工藝在此過程中，應(yīng)該保證將堿液清洗干凈了，并且瓶內(nèi)應(yīng)該保持干燥，不能有液滴。紫外線殺菌消毒過程中要掌握好時間，太快殺菌不完全，太慢了對瓶子的材料有損傷，以15s為宜。（3）灌裝與壓蓋工

20、藝灌裝與封口在兩個設(shè)備上進(jìn)行，有36個灌裝閥，14臺個壓蓋機(jī)。灌裝壓蓋共有8個工步：將儲液缸內(nèi)抽真空；容器上升；將容器瓶抽真空；液體流入容器液位上升致預(yù)定位置；自動停止灌裝；容器下降；壓蓋。（4）貼標(biāo)和噴碼工藝卷筒包裝材料的輸送速度，還有打印生產(chǎn)日期的速度都應(yīng)該和飲料瓶的供送速度一致，否則就會出現(xiàn)貼標(biāo)錯位和生產(chǎn)日期打印不上的情況。（5）裝箱工藝裝箱過程首先要用吸盤裝置造成負(fù)壓，撐開瓦楞紙箱，并要保證飲料瓶能夠平穩(wěn)的放入瓦楞紙箱中，不能出現(xiàn)太大的沖擊。瓶子之間應(yīng)該保持緊密的接觸。以每18瓶為一箱進(jìn)行裝箱作業(yè)。（6）堆碼工藝紙箱在堆碼過程中應(yīng)該交錯排列，而且每層紙箱中不能出現(xiàn)空位等不合理的排列方式，堆碼的高度不宜過高，以8層為宜。7.2包裝件的檢驗(yàn)（1）對流水線上的包裝件采用定時和隨機(jī)抽查相結(jié)合的檢驗(yàn)方式。整臺機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)起來后，對于壓蓋工序后的飲料瓶，定時抽查，按照每1h抽查一次的方式進(jìn)行，每隔6個瓶抽查一個，每次抽查6個瓶。對于裝箱后的包裝件，隨機(jī)抽查一箱飲料的包裝性能。（2）對于飲料瓶的抽查，需要檢驗(yàn)以下幾個內(nèi)容：第一步要看抽查出來的容器里是否有灌裝飲料，如果沒有成功灌入，說明瓶身存在裂縫，要對制瓶工序進(jìn)行調(diào)查。第二步要觀察瓶內(nèi)的液體是否有沉淀物，如果發(fā)現(xiàn)有異物，應(yīng)該對生產(chǎn)線進(jìn)行檢查。第三步要檢查瓶口的密封程度是否良好，將抽取出來