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第19章 物流机械技术与设备(16)

(4)保证产品卫生,提高包装质量

有些产品的卫生要求很严格,如食品、药品等,采用机械包装,可以避免人手直接接触食品和药品。而且由于包装速度快,食品和药品在空气中停留时间缩短,减少了污染机会,有利于产品清洁,保证了产品卫生质量。机械包装易于实现包装的规格化、标准化。

(5)降低包装成本,节约储运费用

对于松散产品,例如烟叶、丝、麻、棉花等产品,采用压缩包装机压缩包装,可大大缩小体积,降低包装成本,节省仓容,减少保管费,有利于运输。

(6)延长保质期,方便产品流通

采用真空、无菌等包装机进行产品包装,可以延长食品和饮料的保质期,使产品的流通范围更加广泛。

(7)减少包装场地面积,节约基建投资

采用手工包装,由于包装工人多,工序不紧凑,包装作业占地面积大,基建投资多。

采用机械包装,产品和包装材料的供给比较集中,各包装工序安排紧凑,因而减少了包装占地面积,可以节约基建投资。

2.包装机械的主要特点和基本结构

包装机械的主要特点,概括有以下几个方面:

①包装机械一般设计成自动包装机,形成连续自动进行的包装。

②包装机械应在标准卫生条件下工作,不能有任何污染产品的现象。

③电动机的功率一般都比较小,一般采用无级变速装置,以调节生产能力。实际工作中的包装机械以机械传动为主要形式。

包装机械不论何等复杂,其基本结构主要由七种装置组成:进给机构、计量装置、传动机构、输送装置、动力部件、控制系统、机身与操作系统。进给机构负责被包装产品的进给和包装材料或容器的进给。计量装置是用来在物料供送前或供送过程中计量供给的。传动机构直接驱动各执行机构运动。输送装置将待包装物品和已包装好的产品从一个工位运送到另一个工位,或从外部结构上把自动线上的各台单机联系,以至最后把包装成品输送入库。动力部件有电动机、液压泵、压缩机以及作原动力的气缸、液压缸等,以电动机最为普遍。控制系统按被控制对象的状态不同,分为流体自动化控制和机械自动化控制。其中流动自动化控制主要是以连续进行变化的液体或粉状物等为对象,对其温度、流量、压力、料位等参数进行长期的连续定量控制;机械化自动控制主要以固体作为控制对象,对它们的位置、尺寸、形状、姿势等因素进行定性的间断性控制。

3.包装机械的种类

包装机械的种类很多,其分类方法也是多种多样的。按包装操作方法可分为充填、捆包、裹包、泡罩、缠绕、封合、加标、清洗和灭菌等机械;按包装产品可分为食品、药品、日用工业品、化工产品等包装机械;按包装容器可分为装箱、装盒、装袋、装瓶、装罐、装桶等机械;按包装层次可分为单层包、多层包机械;按包装大小可分为小包、中包、大包等包装机械;按特种包装可分为收缩、拉伸、热成型、充气、真空、现场发泡等机械;按被包装物形态可分为固体和液体包装机械;按传送方式可分为单位色装机、间歇运动多工位包装机、单头连续运动多工位包装机、多头连续运动多工位包裹机等;此外还有干燥机、上蜡机、包装组合机、上塞机、旋盖机等。下面介绍几种常见的包装机械。

(1)充填机械

充填机械是指将待包装的物料按所需的精确量(质量、容量、数量)充填到包装容器内的机械,充填液体的机械称灌装机。计量充填机械一般由物料供送装置、计量装置、下料装置等组成。它可以作为一种单机单独使用,也可以与各种包装机组成机组联合工作。计量充填包装机械是包装设备的重要组成部分,其关键内容是高速度、高精度与高可靠性的统一,其性能的好坏直接影响到包装质量。

实际生产中,由于产品的性质、状态以及要求的计量精确度和充填方式等因素不尽相同,因而对于不同的物料,采用的计量充填方式也不尽相同。于是也就出现了各式各样的计量充填机械。根据计量充填机械所采用的计量原理不同,可分为容积式充填机、称重式充填机、计数式充填机三种类型。

容积式充填机把精确容积的物料装进每一个容器,而不考虑物料密度或重量,常用于那些比重相对不变的物料,或用于那些体积要求比质量要求更重要的物料。根据物料容积计量的方式不同,容积式充填机可分为固定式量杯充填机、可调容量式充填机、气流式充填机、柱塞式充填机、螺杆式充填机、计量泵式充填机、插管式充填机、料位式充填机、定时充填机等。它的特点是结构简单、计量速度快、造价低,但计量精度较低。因此适用于价格比较便宜的物品的包装作业。

称重式充填机是将产品按预定质量充填到包装容器内的机器。由于容积式充填机计量精度不高,对一些流动性差、比重变化较大或易结块物料的包装,往往效果就显得更差。因此,人们对计量精度要求较高的各类物料的包装,就采用称重式充填机。它由供料机构、称量机构、开斗机构构成。由供料机构将待称物料供到称量机构中,当达到所需要的重量时停止供料,再由开斗机构开斗放料充填,从而完成称重充填工作。

计数定量的方法分为两大类:一类是被包装物品具有一定规则的整齐排列,计数机构常见的有长度、容积、堆积等几种计数形式;另一类是从混乱的被包装物品的集合体中直接取出一定个数,常用的有转盘、转鼓、推板等形式,主要用于颗粒状、块状物品的计数。

(2)灌装机械

灌装机械的主要作用是将定量的液体物料充填入包装容器内。该类型机不仅可以使黏度较低的物料,依靠自重以一定速度流动,例如啤酒、饮料、乳品、酒类、植物油和调味品,也可以使某些黏稠物料,依靠压力以一定速度流动,例如酱类、牙膏、洗发膏、药膏等。这种物料的包装容器常用玻璃瓶、金属罐、塑料瓶、塑料袋、复合纸盒、复合纸袋等。

灌装机械按照灌装产品的工艺可分为常压灌装机、真空灌装机、加压灌装机等。灌装机械通常与封口机、贴标志等连结使用。灌装机的计量方法有定位法、定量法和定时法三种,它们均有相应的控制装置。如在进料上方安置与储槽相连的计量装置,借助装置内沿液体方向安装的孔板来测量。

灌装机的结构主要由包装容器的供送装置、灌装物料的供送装置、灌装阀三部分组成。

包装容器的供送装置的作用主要是将容器间隔地送至灌装工位,待灌装后,再将瓶子送出灌装机。

灌装物料的供送装置的作用主要是将物料提供给灌装阀,再灌装入包装容器。

常压供料装置是在常压下利用物料的重力向处于低位的灌装阀流送,物料装在处于高位的储液箱中,这种供料装置主要用于低黏度、流动性好的物料,例如牛奶、墨水、酱油、醋等;对于中等黏度,流动性差的物料,例如果酱、牙膏、洗发膏等,它们在重力作用下难以自流,这就必须施加机械压力使其流动,利用活塞或柱塞的往复运动来压送液料。

真空供料装置须先将包装容器(如瓶子)抽真空,然后进行灌装。

灌装机的供瓶部分是将瓶子间隔地送至灌装工位,待灌装后切断供料装置。

灌装阀的作用是根据灌装工艺要求切断或沟通液室、气室和待灌容器之间液料流通的通道。显然,灌装阀是灌装机进行灌装的关键部件。不同的灌装方式采用不同的灌装阀,相应的有常压灌装阀、压力灌装阀、真空灌装阀、等压灌装阀等。

(3)封口机械

封口机械是指在包装容器内盛装产品后对容器进行封口的机器。不同的包装容器有不同的封口方式,如塑料袋多采用接触式加热加压封口或非接触式的超声波熔焊封口;麻袋、布袋、编织袋多采用缝合的方式封口;瓶类容器多采用压盖或旋盖封口;罐类容器多采用卷边式封口;箱类容器多采用钉封或胶带粘封。

按照封口方式的不同,封口机可分为以下几种类型。

①热压式封口机。采用加热加压的方式封闭包装容器的机器,常用的加热元件有加热板、加热环、加热辊等。该类型封口机主要用于各种塑料袋的封口。

②熔焊式封口机。通过加热使包装容器封口处熔化而将包装容器封闭的机器,常用的加热方式有超声波、电磁感应和热辐射等。该类型封口机主要用于封合较厚的包装材料。

③缝合式封口机。使用缝线缝合包装容器的机器,多用于麻袋、布袋、复合编织袋等的封口。

④卷边式封口机。用滚轮将金属盖与包装容器开口处相互卷曲勾合以封闭包装容器的机器。卷边式封口机又称封出机,是罐头食品生产过程中的重要机械设备之一。

⑤液压式封口机。用滚轮滚压金属盖使之变形以封闭包装容器的机器。它生产的罐头密封可靠,能保存较长时间,但开启较困难。

⑥旋合式封口机。通过旋转封口器材以封闭包装容器的机器。封口器材通常是带有螺纹的瓶盖或带有向内卷曲的盖爪的罐盖,以旋拧的方式旋紧在带有螺纹的瓶口或罐品上。

⑦结扎式封口机。使用线绳等结扎材料封闭包装容器的机器,主要用于小包装件的集束封口,如糖果、面包等食品袋袋口的结扎。

(4)裹包机械

用挠性包装材料进行全部或局部裹包产品的包装设备统称为裹包机械。裹包机械的共同特点是用薄形挠性包装材料将一个或多个具有一定刚度固态的物品进行裹包。

有些粉体和散粒体物品经过浅盘、盒等预包装后,可按块状物品进行包装。块状物品形状各异,有方形、圆柱形、球形等,可以是单件物品,也可以是若干件物品的集合。用于裹包的挠性材料有多种,常用的有纸、玻璃纸、单层塑料薄膜及复合材料等。由于新型透明裹包材料(玻璃纸等)的出现,使许多新型裹包机及相关机械得到了发展,这些新型机械具有高速、高效,对包装物品尺寸的变化有较大的适应性等特点。

裹包机械种类繁多,功能结构各异,按包装成品的形态可分为全裹包机和半裹包机。

按裹包方式则可分为折叠式裹包机、接缝式裹包机、覆盖式裹包机、扭结式裹包机、拉伸式裹包机、缠绕式裹包机、贴体式裹包机、收缩式裹包机等。目前主要是按包装方式来分类,各类裹包机的特点如下。

折叠式裹包机是用挠性包装材料裹包产品,将末端伸出的包装材料按一定的工艺方式进行折叠封闭。通常为对长方体物品的裹包,包装后外观规整,视觉效果好。

接缝式裹包机是用挠性包装材料裹包产品,将末端伸出的裹包材料按同面黏结的方式进行加热加压封闭、分切。接缝式裹包机通常是不间断地连续动作,工作效率较高。

覆盖式裹包机则用两张挠性包装材料覆盖在产品的两个相对面上,采用热封或黏合的方法进行封口。

缠绕式裹包机用成卷的挠性包装材料对产品进行多圈缠绕裹包。

拉伸式裹包机则使用拉伸薄膜,在一定张力下对产品进行裹包,常用于把集积在托盘上的产品连同托盘或浅盘一起裹包。

贴体式裹包机将产品置于底板上,用覆盖产品的塑料薄膜在加热和抽真空作用下紧贴产品,并与底板封合,使包装物品有较强的立体感。

收缩式裹包机用热收缩薄膜对产品进行裹包封闭,然后再进行加热,使薄膜收缩后裹紧产品,收缩式裹包机可再分为烘道式、烘箱式、柜式、枪式等多种。

(5)捆扎机械

捆扎机械是利用带状或绳状捆扎材料将一个或多个包件紧扎在一起的机器,属于外包装设备。利用机器捆扎替代传统的手工捆扎,不仅可以加固包件、减少体积、便于装卸保管、确保运输安全,更重要的是可大大降低捆扎劳动强度,提高工效,因此是实现包装机械设备化、自动化必不可少的设备。

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