产品包装设备的认知与操作-常见包装设备

填充机

容积式填充机称重式填充机计数式填充机

填充是指将物料按一定重量规格要求充入到包装容器中的操作，主要工序包括物料的计量和充入。由于充填物料的种类繁多，形态各异，包装容器也是形式繁多，用材各异，有袋、盒、箱、杯、瓶、罐等。

根据计量方式的不同，充填机可分为容积式、称重式和计数式。

对于粉状物料主要采用容积式和称重式充填机，对液体、半流体物料采用容积式充填机，对块状、颗粒状物料采用计数式充填机。一般来讲，容积式工作速度高，装置结构简单，广泛用于计量流体、半流体、粉状和小颗粒物料，但不适于密度不稳定的物料；称重式计量精度较高，但工作速度较低，装置结构较复杂，多用于充填粉状和小颗粒状物料。

1）容积式充填机

将产品以容积计量方式充填至包装容器内的充填机称作客积式充填机，常用的计量装置有螺杆式、量杯式和柱塞式等。

1）螺杆式充填机

螺杆式充填机的结构如图20.4-1所示，主要由计量螺杆、物料供给装置、传动装置、控制系统、机架等组成，适用于装填流动性良好的颗粒状、粉状、稠状物料，但不宜于易碎的片状物料或密度较大的物料。

1—进料器；2—电磁离合器；3—电磁振动器；4—大带轮；5—光电码盘；6—小链轮；7—搅拌电机；8—齿形带；9—小带轮；10—计量电机；11—大链轮；12—主轴；13—联轴器；14—搅拌杆；15—计量螺杆；16—料仓；17—筛粉格；18—工作台；19—机架

螺杆计量装置是通过控制螺杆旋转的转数或时间来量取产品。螺杆每圈螺旋槽都有一定的理论容积，在物料的堆积密度恒定的前提下，只要准确控制螺杆转数或更换螺杆，就能完成计量。为了提高皮带传动精度、准确地控制螺杆转数，采用齿形带传动。小带轮9为塔形结构，调整齿形带8在带轮上的位置，即可调整计量螺杆的转数。为了进一步提高计量精度，采用螺杆加光电码盘的计量方式。

（2）量杯式充填机

量杯式充填机是采用已知容量的量杯量取产品后再将其充填到包装容器内的机器。

量杯结构尺寸应有利于物料稳定充入和排出。

量杯可布置于转盘和转鼓上，其中以转盘式较为可靠，但结构较复杂。根据量杯计量装置的容积是否可调，量杯式充填机分为固定容积式与可调容积式。

图20.4-2所示为固定容积式充填装置的结构简图。

由供料装置1、平面回转圆盘6、计量杯8及活门底盖3等组成。

回转圆盘平面上装有粉罩2及刮板5，粉料从供料仓送入粉罩内，物料靠自重装入计量杯8内，回转圆盘运转时，刮板刮去多余的粉料。已装好粉料的定量杯随圆盘回转到卸料工位时，顶杆推开定量杯底部的活门底盖3，粉料自定量杯下面落入漏斗内，装入容器。1—供料装置；2—粉罩；3—活门底盖；4—转轴；5—刮板；

6—平面回转圆盘；7—护圈；8—计量杯

图20.4-2固定容积式充填装置

一种规格的固定容积定量杯对应一种定量，若要改变定量则必须更换另一种定量杯，由于粉料的堆积密度变化，对定量精度有较大影响，这种装置只适应于堆积密度非常稳定的粉料。为适应密度变化的情况，可以采用可调式容杯定量装置。

其基本原理是，可调容杯的杯体为组合结构，一般由一下容杯及—上容杯组合而成。通过调整装置改变上下容杯的相对位置调节容积，但调整范围有限。

2）称重式充填机

称重式充填机是将产品按预定重量进行计量并充填到包装容器内的充填机，适用范围很广。称重式充填机常用于计量各种堆积密度不稳定的松散物料及不规则形体的物品。

称重计量的精度主要取决于称量装置的精度，一般精度可达0.1％，因此对于价值高的物料多用称重法计量。称重式充填机的喂料装置一般有振动喂料器和螺旋喂料器。

称重式充填机按称重方法分毛重式充填机和净重式充填机。在充填过程中，毛重式充填机将产品连同包装容揣一起称重，达到规定重量时停止进料。由于包装容器本身的重量直接影响充填物料的规定重量，计量精度不高。净重充填机则首先将物料称量后再充入包装容器中。由于称重不受容器重量变化的影响，称量精确。

如图20.4-3所示，用一个进料器2把物料从贮料斗1运送到计量斗3中，由秤4连续称量，当计量斗中物料达到规定重量时即通过落料斗5排出，进入包装容器。进料可用旋转进料器、皮带、螺旋推料器或其他方式完成，井用机械秤或电子秤控制称量，达到规定的重量。

为了提高充填计量精度并缩短计量时间，可采用分级进料方法，即大部分物料高速喂料，剩余小部分物料微量喂料。在采用电脑控制的情况下，对粗加料和精加料分别称量、记录、控制，称量精度高，如500g物料的精度可达±0.5g.。净重称量广泛地应用于要求高精度计量的自由流动固体物料。1—贮料斗；2—进料器；3—计量斗；4—秤；5—落料斗；6—包装件；7—传送带图20.4-3净重式充填机工作原理示意图

3）计数式充填机

计数式充填机是将产品按预定件数充填至包装容器内的充填机，按计数的方式不同，可分为单件计数充填机和多件计数充填机两类，单件计数式采用机械计数、光电计数、扫描计数方法，对产品逐件计数。

多件计数式则以数件产品作为一个计数单元。多件计数充填机计数常采用模孔计数装置、容腔计数装置、推板式计数装置。

1）模孔计数装置

模孔计数法适用于长径比小的颗粒物料。这种方法计量准确，计数效率高，结构也较简单，应用较广泛。模孔计数装置按结构形式分为转盘式、转鼓式和履带式等。1—料斗；2—盖板；3—计数模板；4—承托盘；5—轴；6—卸料漏斗

图20.4-4所示为转盘式模孔计数装置，在计数模板3上开设有若干组孔眼，孔径和深度稍大于物料粒径，每个孔眼只能容纳一粒物料。

计数模板3下方为带卸料槽的承托盘4，承托盘4固定不转，承托充填在模孔中的物品。模板上方装有扇形盖板2，刮除未落入模孔的多余物品。在计数模板3转动过程中，模孔组转到卸料漏斗6进而装入待装容器；卸完料的孔组转到散堆物品处，依靠转动计数模板3与物品之间的搓动及物品自重，物品自动充填到孔眼中。随着计数模板的连续转动，便实现了物品的连续自动读数、卸料作业。

转鼓式模孔计数装置在转鼓外圆柱面上按要求等间距地开设出若干组计数盲孔，随着转鼓的连续转动，实现连续自动计数作业。履带式模孔计数装置则在履带式输送带上横向分级开设孔眼。

（2）推板式计数装置

规则块状物品的尺寸是基本一致的，当这些物品按一定方向顺序排列时，则在其排列方向上的长度就由单个物品的长度尺寸与物品的件数之积所决定。

用一定长度的推板推送这些规则排列物品，即可实现计数给料的目的。该装置常用在许多小盒包装以后进行二次包装等场合。

如图20.4-5所示，待包装的规则块状物品5经定向排列后由输送装置4送达挡板1、2之间，然后由推板3推送物品到裹包工位。挡板1、2之间的间隔尺寸b是推板3一次所计量的物品件数的总宽度。如图20.4-5所示，待包装的规则块状物品5经定向排列后由输送装置4送达挡板1、2之间，然后由推板3推送物品到裹包工位。挡板1、2之间的间隔尺寸b是推板3一次所计量的物品件数的总宽度。1、2—挡板；3—计数推板；4—输送装置；5—物品

（3）容腔计数装置

容腔计数装置是根据一定数量的成件物品在容器中所占容积基本为定值的特点，利用容腔的大小实现物品的定量计数。图20.4-6所示为容腔计数装置工作原理图。物品整齐地放置于料斗1中，振动器3促使物品顺利落下充满计数容腔4。物品充满容腔后，闸板5插入料斗与容腔4之间的接口界面，隔断料斗内物品进入计数容腔4的通道。此后，柱塞式冲头2将计数容腔4内的物品推送到包装容器中。然后，冲头2及闸板5返回，开始下一个计数工作循环。这种装置适用于具有规则形状的棒状物品且计量允差较大的场合的计数。

1—料斗；2—冲头；3—振动器；4—计数容腔；5—闸板图20.4-6容腔计数装置工作原理图

充填机还可按产品的受力方式不同分为推入式、拾放式、重力式等。

推入式充填机是用外力将产品推入包装容器内的机器；拾放式充填机是将产品拾起并从包装容器开口处放入容器内的机器，可用机械手、真空吸力、电磁吸力等方法拾放产品；重力式充填机是靠产品自身重力落入或流入包装容器内的机器。

封口机封口机封口机概念封口机分类1.封口机概念在包装容器内计量充填或灌装产品后，对容器进行封口的机械，称为封口机械。2.封口机分类包装容器封口机械，按包装材料及容器种类大致分为刚性容器封口机械和柔性容器封口机械两大类。（一）刚性容器封口机械刚性容器封口机械概念刚性容器封口机械分类（1）刚性容器封口机械概念刚性容器是用金属薄板、玻璃、陶瓷、塑料等制成的瓶罐类，容器的材质致密，具有一定的刚性，在生物工程领域广泛用于盛装粉粒物料、液体物料等（2）刚性容器封口机械分类压盖封口机旋盖封口机直线行进式旋盖机三爪式旋合封口机压盖封口机压盖封口是用配有高弹性密封垫片的皇冠形瓶盖，加在待封口瓶口上，由机械施以压力，促使位于盖与瓶口间的密封垫产生较大的弹性变形及瓶盖波纹形周边结构被挤压而变形，卡在瓶子封口凸棱的下缘，造成盖与瓶间的机械勾连，得到牢固且紧密的封口连接，如图所示。压盖封口的过程如图所示，经过料斗定向装置定向的皇冠盖通过送盖滑槽送至压盖模处，被压盖头柱塞中的磁铁吸住或由压盖机头导槽内定位。压盖头柱塞随即下降，皇冠盖在压盖模作用下被压向瓶嘴，实现封口。最后，压盖头柱塞上升，被封口的瓶子退出，压盖机等待下一个瓶进入。压盖过程示意图1—皇冠盖；2—送盖滑槽；3—压盖模；4—压头；5—磁铁；6—压盖头柱塞皇冠盖压力封口机的结构1—贮盖箱；2—磁性带；3—电磁振动给盖器；4—供瓶装置；5—拨轮；6—压盖转盘；7—压盖机头；8—吊瓶安全装置；9—无级变速器旋盖封口机旋盖封口的瓶口的外螺纹分为单头和多头。单头螺纹常用于小口径的瓶。其螺纹螺距较小，瓶口上螺纹多为2～3圈，因螺旋的升角小，具有良好的白锁性能。为使封口密封，瓶盖内常用纸板或橡胶作为密封衬垫。旋紧瓶盖时，密封衬垫发生弹性形变，从而达到气密性要求。多头螺纹螺距较大，每道螺纹段长度约为整圈螺纹的1/3、1/4等，上盖与开启迅速、方便。与多头螺纹瓶口相配的盖子做成与外螺纹头相等的凸爪，旋盖时，凸爪沿瓶上封口外螺纹线前进而旋紧。图20.5-4所示为多头螺纹连接结构示意图。对于小口径旋盖，由于螺旋升角较小，达到同样密封程度所需的旋拧力矩也较小，通常采用结构简单的直接摩擦旋拧机构。其结构形式有：瓶体固定，盖由摩擦轮驱动旋进；瓶体随主传送转盘转动，盖在固定摩擦圆环作用下做行星运动而旋进；瓶体在两搓板作用下旋转并移动，盖在固定或移动的压板作用下轴向进给。而对于大口径旋盖，所需旋拧力矩较大，多采用拧手机构。直线行进式旋盖机直线行进式旋盖机如图所示，已装料瓶由输送带4送进，盖由自动料斗送至送盖滑槽3。在滑槽3的端头有弹性定位夹持器夹持定位瓶盖，使料瓶送达时，瓶口碰到盖而自动套在瓶口上，料瓶继续行进至两条平行反向运行的皮带7，使瓶在行进中自转，瓶盖上方的压盖板2和输送带1，阻止盖随瓶转动而使盖做轴向送进．从而实现瓶与盖的旋拧作业。1—压盖输送带；2—压盖板；3—送盖滑槽；4—输送带；5—托板；6、8—侧导板；7—旋瓶皮带；9—已旋盖瓶子三爪式旋合封口机该机主要由供瓶机构、供盖机构、旋盖机头及定位和控制机构等组成。封口执行机构是三爪式旋盖机头，如图20.5-6所示。当瓶盖从料斗到达旋盖头下面时，首先压入由弹簧1和三个爪2组成的爪头内。然后将灌有料液的瓶子送到旋盖下同一中心线位置并被夹紧，旋盖头的旋转与下降运动经轴6传入，通过弹簧4、球铰3、摩擦片7，使橡皮头8紧压在瓶盖上，并靠摩擦力将瓶盖旋紧在瓶口的螺纹上。转动螺钉5可调节旋盖头位置的高低，以适应不同高度的瓶子。1、4—弹簧；2—爪；3—球绞；5—调节螺钉；6—传动轴；7—摩擦片；8—橡皮头（二）柔性容器封口机械柔性容器封口机械概念热压封合原理热压封合封口质量及检查1.柔性容器封口机械概念柔性容器由于其形状不固定常称为“软包装”。柔性容器的封口方法和要求取决于所用材料、包装形态、加热杀菌方法及包装对象特性和贮藏要求等。目前此类包装以塑料为主要包装材料，其封口方式主要采用热压封合。2.热压封合原理用某种方式加热容器口部材料，使其达到黏流状态后加压使之粘封，一般用热压封口机完成。热封头是热压封合的执行机构，通过控制调节装置可以调整热封头的温度和压力以满足不同的封合要求。热压封口可分为如下几种：普通热压封口（板式热封、辊式热封、带式热封、滑动夹封）；熔断封和熔融封；脉冲、高频和超声波封合。3.热压封合封口质量及检查经热压封合的封口应达到如下要求：封口外观平整美观。封口两封合面中间央有污染物，封门出现折叠皱纹、有严重的凹凸不平等现象是热压封合常见缺陷。这些缺陷产生的原因分别是由于充填封口内侧造成污染，热封时对两封合面薄膜放置或夹持不平；热封工艺参数选择不合适，热封装置或机器选择不当，调整及使用不合理等所致。封口缺陷的存在将影响封口密封性；封口有一定宽度。一般单质薄膜封口宽2～3mm，复合膜封口宽10mm；封口有足够的封合强度和可靠的密封性。软塑包装封口密封质量通过一系列必要的检测可随时进行监控，主要检测项目有：热压封口缺陷检查、耐压试验、热封强度试验、包装袋跌落试验等。灌装机灌装机

灌装原理与方法灌装机的主要结构典型灌装机1.灌装原理与方法灌装是指将液体灌入容器内，其容器可以是玻璃瓶、塑料瓶、金属罐、塑料袋等容器。所灌装的可以是低黏度的液体，如果汁饮料、白酒等，也可以是较高黏度的半流质物料，如果酱、炼乳、糖浆等；可以是含气的液体，如汽水、啤酒，也可以是不含气的液体，如牛奶、果汁等。液体灌装要求是灌装精度高，使用方便、卫生、快速。灌装方法有常压灌装、等压灌装、真空灌装和压力灌装。常压灌装和等压灌装时液体靠自身重力作用流入容器，这时液体贮槽内和包装容器内液面上的气体压力相等，灌装压力取决于液体贮槽液位与灌装头排液口之间的高度差，真空灌装和压力灌装主要是靠液体贮槽与包装容器中气体压力差的作用或者在活塞作用下进行。灌装方法的选择应根据所灌装液体的类型而定。2.灌装机的主要结构计量装置灌装阀包装容器供送装置（一）计量装置料液的计量在灌装中具有重要地位，直接影响灌装质量。目前灌装机的计量方法主要有容积式、液位式、时间式、质量式。容积式计量是用计量器计量出一定体积的一份液体，将其灌装到容器中；液位计量法是通过控制被灌装容器中的一定液位高度达到计量灌装的目的。体积式和液位式计量方法是自动化灌装设备中最常采用的方法。时间式和质量式计量具有液体管路筒单、容易清洗灭菌等优点，常用于无菌包装或大包装的计量。（二）灌装阀灌装阀是根据灌装工艺要求按一定的顺序适时地控制气路和液路切断和连通，直接完成灌装操作的部件，为灌装机的关键部件，关系到灌装速度、料液损失率、灌装量精确性。灌装阀可根据灌装操作环境（压力）分为常压灌装阀、真空灌装阀、等压灌装阀和压力灌装阀。（三）包装容器的供送装置灌装机在灌装时，要求用瓶、罐等包装容器，要按包装工艺路线、速度、间距和方向进入包装工位。常用供送装置为螺杆、星形拨轮和升降机构。螺杆式供送装置可将规则或不规则排列的成批刚性包装容器，按照包装工艺要求，通过螺距、直径、分流、合流、升降、起伏、转向和翻身等动作，将容器逐个送到包装工位。所使用螺槽的参数要根据容器横截面几何形状确定。图20.3-2所示为最简单的一种供送螺杆，用于容器的等间距顺序供送。等螺距螺杆供送示意图1—瓶槽；2—等螺距螺杆；3—侧向导轨；4—输送带星形拨轮在灌装机上的作用是将螺杆供送过来的包装容器平稳地转移到灌装机的主传送盘上，或将已灌装完的包装容器传送到压盖机的压盖工位上，因端面呈星形结构而得名。升降机构的作用是将送来的包装容器上升到规定的高度进行灌装，然后再把灌装完的包装容器下降到规定位置。目前常用的升降机构有机械式、气动式、气动-机械混合式三种形式。3.典型灌装机采用常压灌装法完成灌装作业的灌装机称为常压灌装机。图所示为一以白酒灌装为主，采用直通灌装阀的常压灌装机，适用于不含气、低黏度液体的灌装。1—贮液箱；2—灌装阀；3—主轴；4—机架；5—托瓶盘；6—进瓶拨轮；7—出瓶拨轮；8—导向板该机总体属于旋转型，主要由贮液箱、进出瓶拨轮、托瓶盘、灌装阀、主轴及传动系统组成。主轴3直立安装，下设有轴承，贮液箱1位于主轴顶端，贮液箱下共配置24个灌装阀2，进、出瓶拨轮6和7在同一水平面，与灌装阀对应的24个托瓶盘5分别安装在升降杆上，通过下部轨道实现升降运动。空瓶由进瓶拨轮6送入到托瓶盘5上，托瓶盘5和贮液箱1固定在主轴3上，电机经传动装置带动主轴3转动，使托瓶盘和贮液箱绕主轴3回转。同时，托瓶盘5沿固定凸轮（在机架4内）上升，当瓶口对准灌装头并将套管顶开后，贮液箱中液体注入瓶中，瓶内空气由灌装阀2中部的毛细管排出并计量。灌装完成后，瓶子即将接近终点时在固定凸轮的作用下下降，再由出瓶拨轮拨出，送至压盖工位，完成一个灌装循环。洗瓶设备洗瓶机的型式典型的洗瓶机

1）洗瓶机的型式

（1）手工、半机械化洗瓶设备及自动化洗瓶机

按机械化程度可分成手工、半机械化洗瓶设备及自动化洗瓶机。比较古老的洗瓶机是手工的或半机械化的。最简单的刷瓶机是用电机带动刷子转动，用手将瓶插入转动的刷子，刷洗瓶子内部。—般手工洗瓶可以把浸泡槽和洗瓶机组合起来。刷过的空瓶再用一定压力的清水冲净，瓶口朝下沥干。

自动洗瓶机的型式较多，基本特点是在一台机器中进行以上三种洗瓶方法中的一种、两种或三种，直至将瓶完全洗净。

（2）单端式和双端式洗瓶机

按瓶在洗瓶机中的流向可分为单端式和双端式洗瓶机。

所谓单端式，就是在洗瓶机同一侧给瓶和排瓶，故也称来回式。这种型式空间紧凑，输送带在机内无空行程，热能回收率高，操作人员仅一人。但因净瓶距脏瓶较近，存在净瓶再次污染的可能性。

所谓双端式，就是在洗瓶机的相对两侧分别给瓶和排瓶，也称直通式。这种型式空间利用率不及单端式，操作人员需两人，但卫生可靠性好。

（3）浸泡刷洗式、浸泡喷射式、喷射式洗瓶机

按洗瓶方式可分为浸泡刷洗式、浸泡喷射式、喷射式洗瓶机。

浸泡刷洗式：用旋转刷将浸泡后的瓶刷净。一般有内、外洗均用刷洗的和仅内洗用刷而外洗用水喷射两种。这种型式的洗瓶机对无油污的瓶子清洗效果好，对有油污的瓶子不太适合。

浸泡喷射式：经过几个热水或碱液的连续浸泡槽和喷射，或间隔地进行漫泡和喷射。这种型式维修容易，适宜高速运转，目前使用较多。

喷射式：没有浸瓶槽，单用喷射清洗。这种形式简单而成本低，但用泵较多，动力费用高。一般兼用于不同规格的多种类瓶。

2）典型的洗瓶机

（1）洗瓶过程

洗瓶机的要求是：洗去瓶内外的粘附物，最后将洗瓶时瓶内残存的水滴淋干，获得内外干净的无菌玻璃瓶，而且保持最低的瓶子破损率。新型的洗瓶机利用碱液浸泡及高压喷水冲洗相结合的办法。洗瓶机洗瓶过程如图20.2-1所示。

1—进瓶；2—第一次淋洗预热；3—第二次淋洗预热（50℃）；4—洗涤剂浸瓶Ⅰ（70℃）；5—洗