包装工艺学ppt课件9 第八章.ppt

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1、1,第八章充填工艺,2,第一节概述,将液体或固体产品装入包装容器的操作，称为充填充填工艺可分为两类：液体物料充填和固体物料充填，液体物料充填又称为“灌装”充填方法充填是产品包装中最常用的一种装料方法，是包装过程的中间工序在充填之前是物料的供送和容器的准备工作如成型、清洗、消毒、干燥或排列等在它之后是密封、封口、贴标、打印等辅助工序可充填的物品范围很广，种类繁多，按物品的物理状态可分为颗粒充填、粉末充填、块状充填、液体灌装等按包装容器不同，可分为瓶装、装罐、装袋、装盒、装箱等由于被充填的物品的种类，形态，流动性及价值等各不相同，所以计量方法分有容积充填法，称重充填法和计数充填法,3,充填精度充填

2、精度是指装入包装容器内物料的实际数量值与要求数量值的误差范围充填精度低，允许的误差范围大，容易产生充填不足或充填过量充填不足将损害消费者的利益，也影响企业的信誉；充填过量将会增大成本，影响企业的经济效益但充填精度过高，所需要的设备价格就越高包装成本高，势必造成产品销售价格过高，影响产品的销售,4,充填工艺选用充填的工艺方法很多，一般要求计量准确，不损坏内装物和包装容器；充填食品和药品应注意清洁卫生；充填危险品应注意安全防护。在选择充填方法时，应该综合考虑产品的物理状态，性质，价值，包装容器的种类，充填精度，包装成本，生产效率，全部设备及操作成本等。,5,第二节 液体灌装工艺,将液体产品装入瓶、

3、罐、桶等包装容器内的操作，称为灌装。液体灌装，是充填工艺的一种，只是由于液体物料与固体物料相比，具有流动性好，密度比较稳定等特点.影响灌装的主要因素是液体的黏度，其次是液体内是否溶有气体等。一般液体按黏度可分为三类。 第一类黏度小，流动性好的稀薄液体物料、如酒、牛奶、酱油、药水等。第二类是黏度中等，流动性比较差的黏稠液体物料，为了提高其流速需要施加外力.如番茄酱、稀奶油等。第三类是黏度大，流动性差的黏糊状液体物料，需要借助外力才能流动.如果酱、牙膏、浆糊等。,6,一、液体灌装的力学基础 液体灌装是将液体从贮液缸中取出，经过管道，按一定的流速或流量流入包装容器的过程。管道中流体的运动是依靠流入端

4、与流出端压力差，即流入端压力必须高与流出端压力。根据流体力学，流体在流动过程中由于其所具有的基本条件不同，会出现两种不同的流动状态-稳定流动状态和不稳定流动状态。,7,液体在管道中流动时有两种完全不同的流动状态，即层流和紊流。若流体质点沿管轴做有规则的平行运动，各质点互不碰撞，互不混合，为层流，若流体质点作不规则的杂乱运动，并互相碰撞，产生大大小小的旋涡，为紊流.紊流质点的速度和压强都是脉动的，是一种不稳定流动。其判断准则是：雷诺数 Re2000时为紊流。,8,一般管道截面为圆形，假设流过圆形管道截面的液体为稳定均匀层流，根据伯肖公式：式中，Q为容积流量，m3/s; P为压力差，Pa; d为管

5、道内径，m； L为管道长度，m； 为动力黏性系数，Pas.,9,断面平均流速为：从式中看出，容积流量与压力差成正比， 与管的内径的四次方成正比， 与管长成反比， 平均流速与流量成正比。,10,可得出结论：同一种液体，当管长与管径不变时，如果压力差成倍增加，容积流量也成倍增加，平均流速同样成倍增加。同一种液体，当管径不变时，如果管长与压力差均成倍增加，则容积流量不变，平均流速也不变。这个结论，是设计最佳灌装系统的依据。,影视资料1,影视资料2,影视资料3,影视资料4,影视资料5,影视资料6,影视资料7,影视资料8,11,液体灌装方法,常压灌装,真空灌装,等压灌装,压力灌装,液位传感器灌装,隔膜容

6、积式灌装,虹吸法灌装,定时灌装,称重灌装,12,二.液体灌装方法 由于液体物料性能不同，有的靠自重即可灌入包装容器，有的需要施加压力才能灌入包装容器，所以，灌装方法也多种多样.根据灌装压力的不同可分为常压灌装,压力灌装和真空灌装等.按计量方式不同，可分为定液位灌装和容积灌装. 常压灌装。常压灌装，又称重力灌装，即在常压下，利用液体自身的重力将其灌入包装容器内。该灌装方法是最古老的灌装方法，至今仍是自由流动的液体物料最精确，最简单的灌装方法。适用于不含气又不怕接触大气的低黏度的液体物料，如白酒、果酒、酱油、牛奶、药水等.,13,常压灌装，贮液缸位于容器的上方，物料从贮液缸中通过灌装阀，靠自重流入

7、包装容器.其方法有两种，一种是由升降机构托着容器上升，容器的口部与灌装阀接触，顶起灌装阀，灌装开始；另一种方法是灌装阀向下移动，与容器口接触，顶起灌装阀，灌装结束时，装阀脱离接触，弹簧力上灌装阀关闭。灌装方法如图所示。,14,常压灌装的工艺过程为:升降机构托起容器 容器密封 开启灌装阀 物料流入 空气排到上部 压力平衡 升降机降下 灌装阀关闭 灌装结束,15,常压灌装方法的计量是采用定液位灌装，容器中的液面高度由排气管口在容器中的位置确定，并由此来计量包装容器的充填量。这种计量方法，可以使每个容器的灌装高度保持一致，也可以采用定时装置，控制阀门开启关闭时间，来调节流量，但要在灌装液面处装置过流

8、管，以取代排气管，这种灌装系统不许要在容器和灌装头之间保持密封.,16,真空灌装 真空灌装是先将包装容器抽真空后，再将液体物料灌入包装容器内。这种灌装方法不但能提高灌装速度，而且能减少包装容器内残存的空气，防止液体物料氧化变质，可延长产品的保存期。此外，还能限制毒性液体的逸散，并可以避免灌装 有裂纹或缺口的容器，减少浪费，适用于不含气体，且怕接触空气而 氧化变质的黏度稍大的液体物料，以及有毒的液体物料.如果汁、果酱、糖浆、农药等.,17,真空灌装是在低于大气压力的条件下进行灌装，也称“负压灌装”.灌装时开动真空泵，通过真空室将包装容器内的空气抽走，然后，液体物料的自重或贮液缸与包装容器间的压差

9、进行灌装.前者贮液缸与包装容器具有相等的真空度，液体是处在真空等压力状态下进行灌装。为真空等压灌装；后者包装容器的真空度大于贮液缸的真空度，液体是在真空不等压状态下进行灌装的，为真空压差灌装。（1）纯真空灌装.纯真空灌装即真空压差灌装.如下图所示.,18,19,纯真空灌装的工艺过程为:容器上升或灌装阀下降 气密密封 打开阀门 对容器抽真空 液体加入 液位保持不变 灌装结束 纯真空灌装速度高，但有溢流和回流，使液体物料往复循环，且能耗较多，灌装结构复杂管路清理困难.,20,（2）重力真空灌装. 重力灌装即真空等压灌装，是低真空下的重力灌装，其灌装方法基本与重力灌装相同，但比重力灌装速度快，可以避

10、免灌装有裂纹或有缺口的容器，还可以防止液体的滴漏.重力真空灌装消除了纯真空灌装产生的溢流和回流现象，特别适用于蒸馏酒精、白酒、葡萄酒的灌装。灌装工艺如图所示，,21,重力真空灌装的工艺过程为: 升降机将容器升起 容器密封 打开阀门 容器形成的真空 物料灌入 压力平衡 停止灌装,22,等压灌装 等压灌装，即先向包装容器内充气，使容器内压力与贮液缸内压力相等。再将贮液缸的液体物料灌入包装容器内. 等压灌装又称压力重力灌装、气体压力灌装。这种灌装方法只适用于含气饮料，如啤酒、汽水、香槟、矿泉水等。该方法可以减少二氧化碳的损失，保持含气饮料的风味和质量，并能防止灌装中过量泛泡，保证包装计量准确.灌装装

11、置如图所示,23,在灌装过程中，与物料接触的气体主要来自瓶内及贮液缸内留存的空气，为了减少物料中氧气的含量，延长保存期，可将贮液缸做成三个腔室：贮液室，背压气室，回气室。贮液室内充满物料，与空气脱离接触，容器内排除的空气引入回气室。这样不但可以提高排气和灌装的速度，而且减少了物料与空气接触的时间。,24,压力灌装 压力灌装是借助外界压力将液体物料压入包装容器，外界压力有机械压力、气压、液压等。压力灌装主要适用于黏度较大，流动性较差的黏稠物料的灌装，可以提高灌装速度。 压力灌装，由于采用的外界压力不同，计量方式不同，而有多种类型，下面根据计量方法不同，介绍两种压力灌装方法，一种是定液位式灌装，另

12、一种是容积式灌装。,25,（1） 定液位式压力灌装。定液位式压力灌装又称为纯压力灌装。与前面介绍的灌装方法不同之处，是将压力施加在物料上。可以通过在贮液缸上部空间加压力的方法实现灌装。对于那些不能抽真空的物料，该方法是比较理想的。这种灌装方法通常用于灌装含较少二氧化碳的液体物料，如一些果酒、可在压力下保持较低的二氧化碳含量。也可以用于将不同黏度的物料装入同一包装容器。,26,27,（2）容积式压力灌装.容积式压力灌装又称为机械压力灌装。由各种定量泵进行灌装计量，灌装压力由泵施力，以提高灌装速度.主要适用于黏度较大，流动性较差的黏稠状液体物料，如果酱、牙膏、鞋油、浆糊、美术颜料等。也适用于一些不

13、适于其它方法灌装的低黏度液体物料。如用安瓿包装的针剂注射液，其灌装嘴截面积细小；输液用的无毒塑料软包装袋，其灌装管道比较细，这类容器，若采用常压灌装，灌装速度慢，生产能力低，采用真空灌装其结构不允许，所以采用容积式压力灌装是最佳方法，可以提高包装的生产能力。,28,定量泵的种类很多，有活塞泵，刮板泵，齿轮泵等。其中采用活塞泵的活塞容积式灌装方法应用最广泛.活塞容积式灌装方法，其定量泵为活塞泵，如图所示。这种活塞容积式灌装方法计量准确，灌装容量调节方便，适于灌装个中高黏度的物料，可以灌装瓶、罐、软管等.,29,30,液位传感式灌装 液位传感式灌装方法，是利用传感方法，如极低的空气流传感器装置、电

14、子传感装置、检测容器是否到位，以及灌装液面的高度，并发出适当的信号启闭灌装阀。 采用这种方法，包装容器在灌装过程中不需要密封，灌装速度比常压灌装和真空灌装快，灌装液位非常精确。适用于那些由于压力或真空作用，会出现鼓胀或凹陷的塑料容器，特别使用与狭颈塑料瓶和玻璃瓶的高速灌装，也可以用于难于清洗的液体物料的灌装，如油漆等.,31,32,液位传感式灌装过程如上页图所示。贮液缸1是封闭的，液体物料由供料管2进入，液面高度由浮子3控制。液面保持一定的压力，液料经进液管6和灌装阀7流入容器9中，由于容器为密封，液料灌入式容器中的空器从瓶口缝隙排出。 这种灌装方法比重力法和真空法的灌装速度高，而且液面精确度

15、非常高，没有容器时不灌装是高速灌装塑料容器的良好工艺。 在此装置中进液管要根据不同的物料和容器进行设计，要求能准确地控制流入容器的液体流量，并且能使液体沿容器内壁流动，以保证非紊流状态，尽量减少液体与空气的接触。若在进液管内装上筛网，则可以灌装高泡沫的液体物料.,33,隔膜容积式灌装隔膜容积式灌装，是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，再注入到包装容器中。隔膜容积式灌装与活塞容积式灌装都是采用容积式计量法，即由计量室计量容量，再灌装到容器中，但隔膜容积式灌装是靠隔膜来实现完全密封。,34,而采用隔膜容积式灌装方法，可以保证液体物料的清洁卫生，且灌装精度高，物料

16、损失少，灌装速度快，适用于灌装较贵重的液体物料，特别适用于各种静脉注射液和针剂的灌装。可以灌装狭颈瓶。隔膜容积式灌装过程如下图所示.,35,虹吸法灌装 虹吸法灌装势力用虹吸原理，是贮液缸中的液体物料经虹吸管吸入容器。这种灌装系统结构简单，但灌装速度较低，适用于灌装低黏度不含气的液体物料，如果酒等。虹吸法灌装属于定液位灌装，容器液面高度由贮液缸液面控制。利用浮子4来控制进液阀1的流量，以保证贮液缸液位的稳定是确保虹吸法灌装精度的关键。,36,定时灌装 定时灌装是在流量和流速保持一定的情况下，通过控制液体流动的时间来确定灌装容量.灌装容量的调整，可以通过改变液体流动时间或调节进料管的流量来实现.其

17、灌装精度，取决于液体流动的均匀性和机构的精确性.（1）恒容积流量定时灌装。恒容积流量定时灌装方法的定时调节机构有很多种形式，常用的有回转定量盘式，回转泵式和螺杆式3种。下面以回转定量盘式为例来介绍恒容积流量定时灌装方法.灌装过程如下图所示.,37,38,这种灌装方法很简单，设备便宜，适于灌装中高黏度的液体物料，如花生酱等，不适于灌装低黏度的液体物料，因为盘与盘之间的泄露很难控制。（2）可控压差定时灌装. 可控压差定时灌装的灌装容量是依靠精确地控制液流时间来实现的.其灌装精度由灌装管口处压差的稳定性及液流时间控制的精确性来决定。可以采用加压贮液缸或使物料溢流过一个隔板形成的固定液位，使灌装管口处

18、的液体保持准确的压差。,39,40,这种灌装方法是比较先进的灌装方法.它的最大特点是灌装精度极高，灌装系统不必拆卸即可进行清洗或蒸汽消毒，易于实现无菌灌装，并且很容易从灌装一种物料转换成灌装另一种物料。适用于灌装流动性好且不含气体的液体物料.尤其适用于灌装精度要求比较高的贵重物料或药品以及有剧毒或强腐蚀性的物料.,41,称重灌装. 它用电子计算机辅助操作。可以对塑料、玻璃或金属容器进行低黏度或中等黏度液料的灌装。容器用常规方法放置在旋转工作台的各个工位上，每个工位都是一个有应变载荷元件的精密秤盘，当容器进入旋转工作台的工位上，秤盘首先扣除容器的毛重，然后精确控制液料流入容器；在灌装过程中，电子

19、计算机一直监控着液料的流动速度和灌装量，使其均匀落入容器，并不断调节其流速，使灌装精度达到最高,，且实际误差接近于零。,42,三.各种液体灌装工艺的比较与选用,43,44,45,46,液料的黏度.黏度常用厘泊（cP）表示，黏度范围为11000cP的液体物料，可用任何一种方法灌装；黏度范围为100010000cP的半流体物料，可用LS(掖位传感式)、TF(恒容积流量式)、TP(控压差定时)、PV(机械压力)、DV(隔膜容积式)或WF(称重)等方法灌装。黏度大于10000cP的黏滞体，可用TF(恒容积流量式) 、 PV (机械压力)两种方法灌装。,47,2.包装容器的材料和刚性,刚性容器包括玻璃、

20、金属、陶瓷或复合材料等，它们在承受8kgf(1kgf=9.80665N)左右的压力时不会变形，适用于任何灌装方法； 半刚性容器多用吹塑成型或热成型的塑料制成，也可用纸板或复合材料制成，它适用G(常压)、 PG (等压)、LS (掖位传感式) 、TF (恒容积流量式) 、TP (控压差定时) 、 DV(隔膜容积式)或WF(称重)等灌装方法； 软性容器用塑料薄膜、塑料和金属箔复合材料制成，在灌装时不能承受密封的压力，可用LS、TF、TP、DV或WF等灌装方法。,48,3. 包装容器的形状和容量,包装容器按其口颈形状可分为窄颈瓶 (瓶口直径小于38mm)和广口瓶 (瓶口直径大于38mmm)。 窄颈瓶

21、可以用任何方法灌装，常用者为G(常压)、 PG、P(纯压力)、V(纯真空)、PG (等压) 、LS (掖位传感式)或DV (隔膜容积式)等灌装方法，它们的灌装速度一般为400瓶/分钟。 广口瓶包括气密性金属罐，通常使用G、PG、TF (恒容积流量式)或PV (机械压力)等灌装方法. 对于容量为150800mL的容器，若灌装不含CO2的液体，其灌装速度为400瓶/分钟；容量为8003500mL者，其灌装速度一般为200瓶/分钟;容量在3500mL以上者，灌装速度一般都相当慢，通常用半自动设备灌装，其灌装速度为20瓶/分钟。,49,4.灌装速度与灌装系统及容器的关系.,气密罐通常采用高速灌装 (3

22、50 2000瓶/分钟)，并需要和罐盖封合机相匹配，可使用G或PV (机械压力)灌装法。如果在气密罐中灌装含CO2的饮料，则需使用PG (等压)灌装法，其灌装速度为8001500瓶/分钟。 LS (掖位传感式) 和WF (称重)灌装法通常用于窄颈塑料容器，其灌装速度一般不超过400瓶/分钟。 V (纯真空)灌装法通常用于刚性窄颈容器，其速度不超过400瓶/分钟。DV (隔膜容积式)灌装法通常用于窄颈容器，其速度不超过400瓶/分钟。,50,例8-1:灌装不含CO2的液料，黏度800CP，用窄颈半刚性容器，要求速度为200瓶/分钟。 从表8-1查出，所有方法都能灌装黏度80OcP的液料;又从列查

23、出，适用半刚性容器者有G、PG、LS、DV、TF、TP、WF；但其中以G、PG、LS、DV适用于窄颈容器。又从列得知，这几种方法都能达到灌装速度的要求，但是PG限于灌装含CO2的液料；而且经过检验，容器材料的强度不太高，G亦不适用，于是只有在LS与DV之间考虑。结合设备价格分析，如果用定液面法，可选中等价格的液面传感灌装设备；如果用精确的定容法，可选中等价格的隔膜定容灌装设备。,51,第三节 固体充填工艺,固体充填工艺是指将固体物料装入包装容器的操作过程。固体物料的范围很广，种类繁多，形态和物理、化学性质也有很大差异，导致其充填方法也是多种多样，其中决定充填方法的主要因素是固体物料的形态、黏性

24、及密度的稳定性等。 固体物料按物理状态可分为粉末状物料、颗粒状物料、块状物料；按其黏度可分为非黏性物料、半黏性物料和黏性物料。其特点如下：,52,非黏性物料。流动性好，几乎没有黏附性，倾倒在水平面上，可以自然堆成圆锥形，这类物料最容易充填，如谷物、咖啡、茶叶、硬果等。半黏性物料。流动性较差，有一定的黏附性，充填时易搭桥或起拱，充填比较困难，如面粉、奶粉、绵白糖等。黏性物料。流动性差，黏附性大，易黏结成团，并且易黏附在充填设备上，充填困难。如红糖粉、果脯等。,53,固体物料的充填工艺有：容积充填法、称重充填法和计数充填法。形状规则的固体块状物料或颗粒状物料通常用计数充填法；形状不规则的块状或松散

25、粉粒状物料通常用容积充填法和称重充填法。一.容积充填工艺 容积充填法，是将物料按预定容量充填到包装容器内。容积充填设备结构简单、速度快、生产率高、成本低，但计量精度较低.适用于充填视密度比较稳定的粉末状和小颗粒状物料，或体积比质量更重要的物料。,54,量杯充填.量杯充填是采用定量的量杯量取物料，并将其充填到包装容器内。充填时，物料靠自重自由地落入量杯，刮板将量杯上多余物料刮去，然后再将量杯中的物料在自重作用下充填到包装容器中，适用于充填流动性能良好的粉末状、颗粒状、碎片状物料。对于视密度稳定的物料，可采用固定式量杯，对于视密度不稳定的物料，可采用可调式量杯。该充填方法充填精度较低，通常用于价格

26、低廉的产品，但可进行高速充填提高生产效率。量杯的结构有转盘式、转鼓式、插管式3种.,55,转盘式量杯装置如图所示.有的量杯充填系统带有反馈系统或称重检验系统，对充填量进行抽样检测，并能自动调节量杯的容量，以纠正因物料密度的变化而引起的质量误差。这种充填系统特别适合于流动性好的颗粒状物料如稻谷，去污粉等的充填。并可实现高速充填.,56, 鼓轮式定容式充填。又称定量泵式定容充填。鼓轮的外缘有数个计量腔，鼓轮以一定转速回转，当转到上位时，计量腔与进料斗相通，物料靠自重流入计量腔。当转到下位时，计量腔与出料口相通，物料靠自重流入包装容器.计量腔容积有定容积型和可调容积型两种，适用于视密度比较稳定的粉末

27、状物料的充填。,57,插管式容积充填.是利用插管量取产品，并将其充填到包装容器中。充填时，先将插管插入贮料斗中，插管内径较小，可以利用粉末之间及粉末与壁之间的附着力上料，然后提起插管，转到卸料工位，再由顶杆将插管内的物料充填到包装容器中，适用于充填带有黏附性的粉末状物料，如充填小容量的药粉胶囊。,58,螺杆充填. 充填是控制螺杆旋转的圈数或时间量取物料。并将其充填到包装容器中。充填时，物料先在搅拌器作用下进入导管，再在螺杆旋转的作用下通过阀门充填到包装容器内。螺杆可由定时器或计数器控制旋转圈数，从而控制充填容量。,59,螺杆充填具有充填速度快，飞扬小，充填精度高的特点。适用于流动性好的粉末状细

28、颗粒状物料，特别是在出料口容易起桥而不易落下的物料。如咖啡粉、面粉、药粉等。但不适用于易碎的片状，块状物料和视密度变化较大的物料。螺杆充填过程如图所示。,60,3.真空充填。真空充填是将包装容器或量杯抽真空，再充填物料。这种充填方法可获得比较高的充填精度，并能减少包装容器内氧气的含量，延长物料的保存期，还可以防止物料粉尘弥散到大气中。 真空充填有两种类型:一种是真空容器充填；另一种是真空量杯充填.真空容器充填。是把容器抽成真空，物料通过一个小孔流入容器，其充填容量的确定与液体物料灌装中的定液位灌装原理相似.真空容器充填装置如下右图所示。,61,由于容器处于真空状态，故物料充填到容器内相当均匀、

29、紧密，因而充填精度也比较高。这种充填方法的缺点是，充填精度要受容器容积的影响，如果容器的壁厚不等或不均匀，就会引起充填容积的变化. 要获得较高的充填精度，则要求每个容器都有相对恒定的容积，并有足够的硬度，使其抽真空时不内凹。如果使用非刚性容器，则应在容器外套上一个刚性密封套或放入真空箱内充填，以保证充填过程中包装容器不塌陷，不 变形，以达到符合要求的充填精度。对于不同形式的物料，其最佳的真空压力是不一样的。真空度过高，某些物料会被压成粉末；真空度太低，可能达不到所需夯实作用。总之真空度应根据物料的特征决定。,62,真空量杯充填.充填过程如图所示.,63,真空量杯充填又称为气流式充填。其方法是利

30、用真空吸粉原理量取定量容积的物料，并用净化压缩空气将产品充填到包装容器内。这种充填方法属于容积充填，充填容量由量杯确定，可通过改变套筒式量杯深度的方法来调节充填容量。 这种充填方法克服了真空容器充填方法充填精度受包装容器容积变化影响的缺点；充填精度高，可达到1%的精确度；充填范围大，可从5mg到5kg；使用与粉末状物料的充填，适用于安瓿瓶、大小瓶、罐、大小袋等。,64,定时充填。 定时充填，是通过控制物料流动时间或调节进料管流量来量取产品，并将其充填到包装容器中。它是容积充填中结构最简单，价格最便宜的一种，但充填精度一般较低。可作为价格较低物料的充填，或作为称重式充填的预充填。计时振动充填.

31、其充填装置如下图所示.,65,计时振动充填适用于各种固体物料。如粉末状物料，小食品一类的松脆物料，以及蔬菜加工中的一些大的松散颗粒料或磨料等。,等流量充填。等流量装置如图所示。物料以均匀恒定的流速落下，通过料斗落入进料管1，再经过出料斗3进入包装容器4，这样可以防止物料漏损。充填容量由物料流动时间控制.,66,倾注式充填.倾注式充填过程如图所示.,由于物料是等流量流动，在相同时间内，各容器的充填容量基本可以保持一致。在充填过程中，容器移动速度及物料流速的变化都会影响充填容量，容器移动太慢，会产生充填过量，容器移动太快，又会产生充填不足。,67,物料以瀑布式流入敞口容器中。容器在下落的物料流中随

32、输送带移动，并得到充填。位置：物料在振动中逐渐充填到包装容器中，这样可以使物料充填紧密；位置:使容器有一定倾斜角，以控制充填容量，外溢的物料又回到充填的物料流中；位置:充填结束，各容器中的物料的密度，充填容量基本上能保证均匀一致. 在充填过程中，充填容量由容器移动速度、倾斜角度、振动频率及振幅决定。倾注式充填可实现高速充填，适用于各种流动性物料的充填。,68,二.称重充填 称重充填是将物料按预定质量充填到包装容器的操作过程。其充填精度主要取决于称量装置系统，与物料的密度变化无关，故充填精度高，如果称量称制造精确，计量准确度可达0.1%。但生产率低于容积充填。称重充填适用范围广，特别适用于充填易

33、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。称重充填可分为两类:净重充填和毛重充填.,69,净重充填. 净重充填是先称出规定质量的物料，再将其填到包装容器内。这种方法，称重结果不受容器皮重变化的影响，是最精确的称重充填法。但充填速度低，所用设备价格高。 净重充填广泛用于要求充填精度高及贵重的流动性好的固体物料，还用于充填酥脆易碎的物料，如膨化玉米、油炸土豆片等，特别适用于质量大且变化大的包装容器。尤其是对柔性包装容器进行物料充填，因为柔性容器在充填时需要夹住，而夹持器会影响称重。,70,71,为达到较高级的充填精度，可采用分级进料的方法，先将大部分物料快速落入秤盘上，再用微

34、量进料装置，将物料慢慢倒入秤盘上，直至达到规定的质量。也可以用电脑控制，对粗加料和精加料分别称重、记录、控制、作到差多少补多少。采用分级进料方法可提高充填速度，而且阀门关闭时，落下的物料流可达到极小，从而提高了充填精度。由于计算机系统应用到称重充填系统中，产品称重计量方法发生了巨大变化，计量精度也有了很大的提高，计算机组合净重称重系统，采用多个称量斗，每个称量斗充填整个净重的一部分。,72,毛重称重 毛重称重是物料与包装容器一起被称量。在计量物料净重时，规定了容器质量的允许误差，取容器质量的平均值。毛重充填装置结构简单、价格较低、充填速度比净重充填速度快。但充填精度低于净重充填。 毛重充填适用

35、于价格一般的流动性好的固体物料，流动性差的黏性物料，如红糖、糕点粉等的充填，特别适用于充填易碎的物料。由于容器质量的变化会影响充填精度，所以，毛重充填不适于包装容器质量变化较大，或物料质量占包装件质量比例很小的包装。,73,毛重充填装置如图所示.,为了提高充填速度和精度，可采用容积充填和称重充填混合使用的方式，在粗进料时，采用容积式充填以提高充填速度，细进料时，采用称重充填以提高充填精度。,74,三.计数充填 计数充填，是将产品按预定数目装入包装容器的操作过程，在被包装物料中有许多形状规则的产品，这样的产品，大多是按个数进行计量和包装的。 计数充填在形状规则物品的包装中应用甚广，适用于充填块状

36、、片状、颗粒状、条状、棒状、针状等形状规则的物品，如饼干、糖果、胶囊、铅笔、香皂、纽扣、针等。也适用于包装件的二次包装，如装、盒、装箱、裹包等.,75,计数充填法分为:单件计数充填和多件计数充填两种.单件计数充填. 单件计数充填是采用机械、光学、电感应、电子扫描等方法或其它辅助方法逐件计数产品件数，并将其充填到包装容器中。多件计数充填 多件计数充填是利用辅助量或计数板等，确定产品的件数，并将其充填到包装容器内。产品的规格，形状不同，计数充填的方法也不同.,76,常将物品分为有规则排列和无规则排列两类 有规则排列物品的计数充填。有规则排列物品的计数充填，是利用辅助量如长度、面积等进行比较，以确定

37、物品件数，并将其充填到包装容器内。常用的有长度计数、容积计数、堆积计数等。一般用于形状规则，规格尺寸差异不大的块状、条状或成盒，成包物品的充填.,77,长度计数充填.长度计数充填是将物品叠起来，根据测得的长度或高度确定物品的件数。当物品达到规定的长度或高度时，由挡块、传感装置发出信号，将物品推入或落入包装容器内，长度计数充填适用于有固定厚度的扁平产品，如饼干、糕点、垫圈的装盒或包装件的二次包装。长度计数充填装置如图所示.,78,容积计数充填. 容积计数充填是将物品整齐排列到计量箱中，当充满计量箱时，打开阀门将产品推入或落入包装容器内。计量箱的容积即为规定数量物品的体积。适用于等径等长的棒状小食

38、品、香烟、火柴等。,79,容积计数充填，方法简单，充填装置结构简单，但计量精度低，一般适用于价格低廉，计量精度要求不高的物品的包装。容积计数充填装置如图所示。,80,堆积计数充填.堆积计数充填是从几个料斗中分别提取一定数量的物品，依次充填到同一个包装容器中，完成一次计数充填包装。堆积计数充填主要用于几种不同品种物品的组合包装。如颜色、形状、式样、尺寸有所差异的物品的计数充填包装。堆积计数充填装置如图所示。,81, 无规则排列物品的计数充填. 无规则排列物品的计数充填，是利用计数板，从杂乱的物品中直接取出一定数目的物品，并将其充填到包装容器中。可以一次充填得到规定数量的物品，也可颗粒状物品的计数

39、装置。,82,转盘计数充填.转盘计数充填是利用转盘上的计数板对物品进行计数，并将其充填到包装容器内。每次充填物品的数目由转盘在充填区域中计数板的孔数决定。适用于形状规则的颗粒物料。如药片、巧克力糖、钢珠、纽扣等。转盘计数充填装置如图所示.,影视资料,83,转鼓式计数充填.转鼓式计数充填是利用转鼓上的计数板对物品进行计数，并将其充填到包装容器中。其计数原理与转盘基本相同，只是计数板均布在转鼓上。转鼓式计数充填适用于直径 比较小的颗粒物品的计数充填包装，如糖豆、钢球、纽扣等。转鼓式计数充填装置如图所示.,84,履带计数充填.履带计数充填，是利用履带上的计数板对物品进行计数，并将其充填到包装容器内.

40、适用于形状规则的片状、球状物品的计数充填包装.,85,形状规则的物品品种，类型很多，其计数充填的方法也很多，除上述介绍的几种外，还有很多，如推板式计数充填、板条计数充填、格盘式计数充填、拾放式计数充填等。在选择计数充填方法时，应综合考虑物品的形状、规格、特性、价值、计量精度等因素.,86,四.固体充填方法的比较与选用 在选择固体物料充填系统时要考虑许多因素。首先根据被包装物料的情况，选择所使用的充填方法，相应地也就决定了所使用的充填系统，使用中的主要问题充填精度外，还要注意以下问题：,87,生产速度.生产速度以每分钟充填的件数计算，生产速度因充填系统的自动化程度不同而不同，最高可达500件/分

41、。 在手动充填系统中，工人用手工将容器放在工位上，然后手压按钮或脚踩开关，使机器开始动作，生产速度为5-15件/min，另外，生产速度还取决于充填所需要的时间，一般用手工使生产速度超过15件/min是不实际的.,88,在间歇式自动充填系统中，容器被机械装置传送到充填工位，停在工位上进行充填，整个循环完成后，容器输出，下一个容器依次进人充填工位。大部分间歇式充填系统生产速度为30150件/分钟。其实际产量取决于充填量、充填精度以及容器大小和产品装卸要求等。 连续自动充填系统的生产速度可达500件/分钟，这种系统采用转盘工作台，用定时输送器将容器送到充填工位，容器在充填料斗下方随工作台一同转动，并

42、在转动中充填物料。,89,变换物料品种的灵活性.充填系统变换产品品种时的复杂性是不同的。一般而言，充填系统的生产速度愈高，变换品种愈费时亦愈困难；如果充填的物料品种较少而且其物理特性相近，变换品种较易实现。变换物料时，最简单的方法是把贮料斗的物料用另一种物料来代替，也可能需要更换充填器具螺旋充填机是最灵活的固体物料充填系统，它几乎可用于各种物料，其充填范围为500mg-20kg；但是在变换产品时常需要变换充填器具.,90,更换容器的时间对机器生产速度有很大影响，大多数间歇式充填系统使用连续传送带和气动定位销使容器定位，因此，在更换容器时需要调节导轨和定位销的位置，并调节定时供料器。连续移动的旋

43、转工作台系统则需要更换零件并需花费时间进行安装，这些零件包括主旋转台，装卸包装容器的星轮以及定时供料器等.,91,本章结束,92,雷诺数Reynolds number流体力学中表征粘性影响的相似准数。为纪念O.雷诺而命名，记作Re。RevL，、为流体密度和粘度，v、L为流场的特征速度和特征长度。对外流问题，v、L一般取远前方来流速度和物体主要尺寸(如机翼弦长或圆球直径)；内流问题则取通道内平均流速和通道直径。雷诺数表示作用于流体微团的惯性力与粘性力之比。两个几何相似流场的雷诺数相等，则对应微团的惯性力与粘性力之比相等。雷诺数越小意味着粘性力影响越显著，越大则惯性力影响越显著。雷诺数很小的流动（

44、如润滑膜内的流动），其粘性影响遍及全流场。雷诺数很大的流动（如一般飞行器绕流），其粘性影响仅在物面附近的边界层或尾迹中才是重要的。在涉及粘性影响的流体力学实验中，雷诺数是主要的相似准数。但很多模型实验的雷诺数远小于实物的雷诺数，因此研究修正方法和发展高雷诺数实验设备是流体力学实验研究的重要课题。 简易计算测量管内流体流量时往往必须了解其流动状态、流速分布等。雷诺数就是表征流体流动特性的一个重要参数。,93,流体流动时的惯性力Fg和粘性力(内摩擦力)Fm之比称为雷诺数。用符号Re表示。Re是一个无因次量。雷诺数小，意味着流体流动时各质点间的粘性力占主要地位，流体各质点平行于管路内壁有规则地流动，

45、呈层流流动状态。雷诺数大，意味着惯性力占主要地位，流体呈紊流流动状态，一般管道雷诺数Re2000为层流状态，Re4000为紊流状态，Re20004000为过渡状态。在不同的流动状态下，流体的运动规律流速的分布等都是不同的，因而管道内流体的平均流速与最大流速max的比值也是不同的。因此雷诺数的大小决定了粘性流体的流动特性。外部条件几何相似时(几何相似的管子，流体流过几何相似的物体等)，若它们的雷诺数相等，则流体流动状态也是几何相似的(流体动力学相似)。这一相似规律正是流量测量节流装置标准化的基础。,94,虹吸原理虹吸原理：就是连通器的原理。而虹吸管里灌满水，没有气，来水端水位高，出水口用手掌或其

46、他物体封闭住。此时管内压强处处相等。一切安置好后，打开出水口，虽然两边的大气压相等，但是来水端的水位高，压强大，推动来水不断流出出水口。,95,果酒 用水果本身的糖分被酵母菌发酵成为酒精的酒，含有水果的风味与酒精。因此民间的家庭时常会自酿一些水果酒来饮用。如李子酒，葡萄酒等等。因为这些水果表皮会有一些野生的酵母，加上一些蔗糖，因此不需要额外添加酵母也能有一些发酵作用，但民间传统做酒的方法往往旷日费时，也容易被污染。所以外加一些活性酵母是快速酿造水果酒的理想方法。,96,密度、表观密度(视密度)、体积密度和堆积密度密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量。表观密度（视密度）是材料在包括闭口孔隙

47、条件下单位体积的质量。体积密度是指材料在自然状态下的体积，包括材料实体及其开口与闭口孔隙条件下的单位体积的质量。堆积密度是指散粒或纤维状材料在堆积状态下单位体积的质量。密度、表观密度、体积密度和堆积密度既有联系又有差别。,97,材料的孔隙率是指材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率。空隙率则是指散粒状材料在堆积体积状态下颗粒固体物质间空隙体积(开口孔隙与间隙之和)占堆积体积的百分率。材料的孔隙有闭口和开口，其特征状态对材料的性质有重要影响。 材料内部孔隙示意,98,密度 密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量。按下式计算：式中 材料的密度，g/cm3；m 材料的质量（干燥至恒重），g；V

48、材料在绝对密实状态下的体积，cm3。除了钢材，玻璃等少数材料外，绝大多数材料内部都有一些孔隙。在测定有孔隙材料（如砖、石等）的密度时，应把材料磨成细粉，干燥后，用李氏瓶测定其绝对密实体积。材料磨得越细，测得的密实体积数值就越精确。另外，工程上还经常用到比重的概念，比重又称相对密度，是用材料的质量与同体积水（4）的质量的比值表示，无单位，其值与材料密度相同（g/cm3）。,99,表观密度 表观密度是指单位体积（含材料实体及闭口孔隙体积）物质颗粒的干质量，也称视密度。按下式计算： 式中 材料的表观密度，kg/m3或g/cm3；m 材料的质量，kg或g；V 材料在包含闭口孔隙条件下的体积（即只含内部

49、闭口孔，不含开口孔），见图1-2，m3或cm3。,通常，材料在包含闭口孔隙条件下的体积式采用排液置换法或水中称重法测量。,100,体积密度体积密度是指材料在自然状态下单位体积（包括材料实体及其开口孔隙、闭口孔隙）的质量，俗称容重。体积密度可按下式计算：式中 0 材料的体积密度，kg/m3或g/cm3；m 材料的质量，kg或g；V0 材料在自然状态下的体积，包括材料实体及其开口孔隙、闭口孔隙，见图11，m3或cm3。对于规则形状材料的体积，可用量具测得。如加气混凝土砌块的体积是逐块量取长、宽、高三个方向的轴线尺寸，计算其体积。对于不规则形状材料的体积，可用排液法或封蜡排液法测得。毛体积密度是指单位体积（含材料的实体矿物成分及其闭口孔隙、开口孔隙等颗粒表面轮廓线所包围的毛体积）物质颗粒的干质量。因其质量是指试件烘干后的质量，故也称干体积密度。,101,堆积密度 堆积密度是指单位体积（含物质颗粒固体及其闭口、开口孔隙体积及颗粒间空隙体积）物质颗粒的质量，有干堆积密度及湿堆积密度之分。堆积密度可按下式计算： 式中 堆积密度，kg/m3； m 材料的质量，kg； 材料的堆积体积，m3。 材料的堆积体积包括材料绝对体积、内部所有孔体积和颗粒间的空隙体积。材料的堆积密度反映散粒构造材料堆积的紧密程度及材料可能的堆放空间。,