第六章食品包装基本技术方法-课件

第六章 食品包装基本基本技术方法第一节 概述一、食品包装技术lFood packaging technology 是指为实现食品包装的目的和要求，以及适应食品仓储、流通、销售等条件而采用的包装方法、机械设备等各种操作手段及其包装操作遵循的工艺措施、监测控制手段、质量保证等技术措施的总称。（一）食品包装工艺过程l食品包装一般工艺过程如图所示，其中，食品的充填、灌装、封口或密封为食品包装主要过程。包装容器或材料的清洗、烘干、消毒等为食品包装的前期过程。贴标、盖印、装箱、捆扎等为食品包装的后期过程。（二）食品包装技术和方法l形成一个食品独立包装件的基本技术和方法称为食品包装基本技术。主要包括：食品充填、灌装技术和方法，裹包与袋装技术与方法，装盒与装箱技术，热成型和热收缩包装技术，封口、贴标和捆扎技术与方法。l为进一步提高包装食品质量和延长包装食品的贮存期，在食品包装的基本技术基础上又逐渐形成了食品包装的专用技术，如真空包装、充气包装、防潮包装、无菌包装等。二、食品包装机械l现代食品包装必须由食品包装机械来完成。包装机械packaging machinery 是指完成全部或部分包装过程的机器综合。（一）食品包装机械的种类l1.按完成主要包装操作任务的不同分：包装材料及制品加工机械、产品包装机械、包装印刷机械等。l2.按在包装过程中的功能不同主要分：冲天机、灌装机、裹包机、封口机、贴标机、打印机、鸡装机、清洗机、多功能包装机等。l3.按自动化程度的不同分：半自动化包装机和全自动包装机。l4.按包装适应范围不同分：专用型、多用型和通用型包装机。（二）食品包装机械的基本构成l食品包装机械是完成食品主要包装工艺过程的机械，一般都是由被包装食品供送系统、包装材料或容器供送系统、主传送系统、包装操作执行系统、成品输出系统、动力及传动系统、操作控制系统、机身支架等几部分组成。各部分之间的相互关系如下图所示。（三）食品包装机械选配的一般原则l满足食品包装工艺要求，对食品包装所用的材料及容器有良好的适应性，保证包装质量和包装效率的要求。l符合食品卫生要求，易清洗、不污染食品，使用维修方便；对食品包装所要求的条件有合理可靠的控制装置，尽可能才有自动控制方式。l长期生产单一产品，选用专用型机械；生产多品种、同类型、多规格产品时，选用多功能机械。l技术先进，工作稳定可靠，能耗小，改善工人劳动条件和减轻劳动强度。（四）食品包装生产线l完成一种食品包装的全部机械，按包装工序排列，并用联结传送装置连接起来，并通过统一的控制系统进行控制即形成包装生产线。l建立一条食品包装生产线一般应考虑以下几方面问题。包装生产线应满足以某种或某类食品为主的包装工艺要求，各包装机械生产能力相匹配，能连续、协调运转，并能达到要求的生产率。生产线紧凑有效。液体食品包装尽量采用封闭式输送的包装系统，固体食品输送充填尽可能用机械操作，以保证包装满足食品卫生要求。以包装某种食品为主，适当地留有包装调节产品的余地，以便适应新的包装需要。包装是食品生产系统的一个组成部分，因此包装生产线应与食品生产线紧密衔接。第二节 食品的充填及灌装技术l充填filling是食品包装的一个重要工序，是指将一定规格质量的食品按要求充入到包装容器中的操作，主要包括食品计量和充入。l灌装canning是指液体食品的充填。l食品充填时，应满足下列要求：食品按照要求的定量装入容器，一般有一定的精度要求。容器内要留有一定的顶隙。要求速度快，减少食品的污染，同时保持容器口、璧的清洁。一、食品充填技术（一）称重充填法gravimetric filling method l该法适用于易吸潮、易结块、粒度不均匀、容重不稳定的物料计量。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食品。常用的称量装置有杠杆秤、弹簧秤、液压秤、电子秤。1.间歇式称量装置l包括净重充填法和毛重充填法两种。l右图为净重充填法，即先将物料过秤后再充入包装容器中。充填过程：进料器2把物料斗1运送到计量斗3中，当计量斗中物料达到规定质量时即通过落料斗5排出，进入包装容器。l该法称量精度较高，适用于要求高精度计量的奶粉、咖啡等l图右所示为毛重充填法，与净重充填法的区别在于：没有计量斗，将包装容器放在秤上充填，达到规定质量时停止进料。2.连续式称量装置l采用电子皮带秤称重，物料在皮带输送过程中，连续地流经秤盘。在秤盘上一段皮带上的物料的质量变化通过传感器转化为电量变化，并与给定值比较，经信号放大驱动执行机构，使其闸门升降，以调节料层厚度。l为实现定量包装，在电子皮带秤物料流出端的下方设置一个等速旋转的等分格转盘。转盘上各分格在相等的时间内截取一段皮带上的物料，然后注入包装容器中。适当调节皮带速度和等分格转盘的转速，就能截取预定质量的物料。（二）容积充填法volumetric filling methodl通过控制食品物料的容积进行计量充填，要求被充填物料的体积质量稳定，否则会产生较大的计量误差。l充填时一般采用振动、搅拌、抽真空等方法使被充填物料压实而保持稳定的体积质量。l该法充填速度快，装置结构简单，广泛用于计量流体、半流体、粉状和小颗粒食品。1.计时振动充填法l如图所示，贮料斗1下部连接着一个振动托盘进料器2，进料器按规定的时间振动，将物料直接充填到容器中，计量由振动时间来控制。2.螺旋充填法l如图所示，当送料螺轴2旋转时，贮料斗内搅拌器3将物料拌匀，螺旋轴将物料挤压到要求的密度，每转一圈就能输出一定量的物料，由离合器控制旋转圈数即可达到计量的目的。3.重力-计量筒充填法l如图，贮料斗1下部装有两个或多个计量筒3，均匀分布在回转的水平圆板上。计量筒上部有伸缩腔4，可以上下伸缩来调节体积。计量筒转位到供料斗下面时，物料靠自重落入计量筒内，当计量筒转位到排料口即固定圆盘5上的圆孔时，物料通过排料管进入包装容器内。4.真空-计量充填法l如图，贮料斗1下面装有一个带可调容积的计量筒转轮2；计量筒沿转轮径向均匀分布，并通过管子与转轮中心连接；转轮中心有一个圆环真空-空气总管3，用来抽真空和进空气。物料从贮料斗落于计量筒中，经过抽真空后密实均匀，运输带5不断将容器4送入转轮下方，当转轮转到容器上方时，空气将物料吹入容器内。（三）计数充填法counting filling methodl是将食品通过计数定量后充入包装容器的一种充填方法，常用于颗粒状、条状、片状、块状食品的计量充填，要求单个食品之间规格一致。1.长度计数装置：使物品具有一定规则的排列，按其一定长度、高度、体积取出，获得一定数量。2.光电式计数：采用光电计数器来完成，物品在传送带上逐个通过光电管时，从光源射出的光线因物品的通过而呈现穿过和遮挡两种状态，又光电管把光信号转变为电信号送入计数器进行计数，并在窗口显示出数码。3.转盘式计数装置l适合于形状、尺寸规则的球形和圆片状食品的计数。如图所示，卸料盘4和料筒1由支架夹板2固定在底盘上。物料装在料筒1内，装料筒底盘3是一个转动的定量盘。定量盘3上每隔120的位置上设有若干数量的小圆孔带，共分三组。定量盘上的孔径比物料直径稍大0.51mm，定量盘厚度比物料直径稍大，以确保计量孔只能容纳1粒产品。定量盘下装有带卸料槽的卸料盘4，在计量过程中，卸料盘4承托住充填在计数定量盘中的物料，只有当定量盘带有物料的一组孔转到卸料槽时，才使已定量的物料自由落入卸料槽5并进入包装容器中。当定量盘的一组孔带卸料时，其他两组孔带进行上料。二、灌装技术及设备l灌装是指将液体（或半流体）灌入容器内的操作，容器可以是玻璃瓶、塑料瓶、金属罐及塑料软管、塑料袋等。l影响灌装的主要因素是黏度，其次为是否含有气体、起泡性、微小固体物含量等。（一）液体食品的种类l根据灌装的需要，将液体按黏度分为3类：流体、半流体和黏滞流体。1.流体：是指靠重力作用可在管道内按一定速度自由流动，黏度范围在0.0010.1Pas的液体，如牛奶、清凉饮料、酒等。2.半流体：除靠重力外，还需加上外力才能在管道内流动，黏度范围在0.110Pas的液体，如炼乳、番茄酱、酸奶等。3.黏滞流体：靠自身重力不能流动，必须借助于挤压等外力才能流动，黏度在10Pas以上的物料，如花生酱、果酱等。（二）常用灌装方法1.常压灌装l在常压下液体靠自身重力产生流动而灌入容器的方法称常压灌装。大部分流体可用此法灌装。l如图所示，液体从贮液槽1流经灌装阀4进入容器。灌装时升降机构将容器向上托起，容器口部和灌装阀下部的密封盖5接触并将容器密封，然后使容器再上升顶开弹簧而开启灌装阀，液体靠重力作用流入容器中，当液体上升至排气口上部时，即停止流动。2.真空灌装（1）重力真空灌装：即贮液箱处于真空，对包装容器抽气形成真空，随后料液依靠自身自重流进包装容器内。l如图所示，供液管1从槽顶伸入并浸没在液体下部，由浮子2控制液面，其上部空间保持低真空，当容器输送到灌装阀4下方时，升降机构将他托起，与密封盖5吻合，将容器密封，继续上升将阀开启。由于容器经阀中的排气管3与贮液槽上部连通形成低真空，因而液体经阀中的套管靠重力灌入容器。（2）真空压差灌装l即贮液箱处于常压，只对包装容器抽真空，料液依靠贮液箱与待灌装容器间压差作用产生流动而完成灌装。l过程如图所示3.等压灌装l在高于大气压条件下首先对包装容器充气，使之形成与贮液箱内相等的气压，然后再依靠被灌装液料的自重流进包装容器内。等压灌装属于定液位灌装，仅限于灌装含CO2的饮料。加压的目的是使液体中CO2含量保持不变。4.机械压力灌装l利用机械压力如液泵、活塞泵或气压将被灌装液料压入包装容器内。主要适用于黏度较大的黏稠性物料如果酱类食品的灌装。（三）灌装机常用定量方法1.高度定量法l通过控制容器中的液位高度来达到定量灌装的目的，即每次灌装液料的容积等于一定高度的瓶内容积。2.容积定量法l用容量杯或一定行程的活塞缸容积完成定量，即首先将料液注入定量杯或活塞缸，然后再灌入包装容器内。l图6-17所示为定量杯定量灌装的原理l图6-18所示为活塞缸定量灌装原理l图6-19所示为定时压力灌装法示意图灌装设备第三节 封口、贴标、捆扎包装技术及设备l封口（sealing）操作时食品包装继计量充填和罐装之后的另一道重要的包装工序。l贴标（labelling）是在包装作业的最后进行。标签（label）是加在容器或商品上的纸条或其他材料，上面印有产品说明和图样，或是直接印在容器或物品上的产品说明和图样。l捆扎(strapping)是用绳或带等挠性材料扎牢、固定或加固产品和包装件。一、封口技术及设备（一）封口方式、封合物的种类及功能1.封口封合方式：按包装容器口部形状不同以及是否使用封口材料，封口方式大致分为3类。l（1）无封口材料封口：直接用包装容器口壁部分材料经热熔、黏接或扭结折叠等方法实现封口，如塑料袋封口、纸袋封口等。l（2）有封口材料的封口：即用封口材料预先制成与被封容器口相配的封盖，然后在专业的封口机上使封盖将容器口封合。这类封口方法主要用于金属、玻璃、塑料材料制成的刚性瓶罐容器的封口。l（3）有辅助封口材料的封口：即用外加的材料将已封盖或未完全封盖的容器口封合，外加的辅助材料有金属针、线、胶带等。2.封口封合物的种类 包装容器封口的封和物是指附加在容器上的开启和封合的装置，主要包括各种封盖、塞、罩盖、衬垫的等。3.封合物的功能 封合物与容器封口能有效密封，实现对包装内容物的有效保护；方便开启、易于开启或达到防盗、使用安全、可控开启要求。利用封合物处于包装物引人注目的部位的特点，以美观的外形、清晰的印刷图形标志起到传递视觉信息的作用。（二）软塑包装容器封口l软塑包装容器主要是指用各种塑料薄膜、复合薄膜及塑料片材制成的袋、盒、筒状容器，这类容器的密封方式主要有热压封合、压扣封合、结扎封合等。封合方法的选择及要求取决于所用材料、包装形态、加热杀菌方法、包装食品特性、贮藏要求等多方面的因素。1.热压封合l用某种方式加热容器封口部材料，使其达到黏流状态后加压使之粘封，一般用热压封口装置或热压封口机完成。热封头是热压封合的执行机构，通过控制调节装置控制热封头的温度和压力。根据热封头的结构形式及加热方式不同，热压封口方式可分为多种。（1）普通热压封口（2）熔断封合、脉冲、超声波和高频封合2.热压封和工艺参数l指封接温度、封接时间和封接压力，这些工艺参数取决于被封接材料的熔点、热稳定性、流动性、薄膜厚度等特性。l薄膜的热封温度应高于材料的黏流温度，在一定温度范围内，随加热温度的升高，薄膜袋口呈现黏流状态，在加压下可获得的封口强度相应升高。3.热压封和封口的质量及检查（1）封口质量：l封口外观平整美观；l封口有一定宽度；l封口有足够的封合强度和可靠的密封性。l常见缺陷：封口折叠、凹凸或封合面中间夹杂污染物。产生的原因是由于充填罐装对封口的内侧造成污染，热封时对两封合面薄膜放置不平，热封工艺参数不当，热封装置或机器选择不当，调整及使用不合理等。（2）封口质量检测l热压封口缺陷检查：肉眼检测封口，有效率约为75%；红外线测试封口缺陷是将封口以15m/s速度通过红外线检测仪，封口受污染部分因热流受阻，检测器显示温度下降；测厚仪检测封口的厚度，能检查出超过厚度部分的封口有皱纹及微粒污染。l耐压试验：袋装、盘装食品密封后，按图所示方法在包装件上加压，所加载荷按右表所示，负荷1min后检查袋、盘封口是否有泄漏。l热封强度试验：试验时，将密封包装件的热封部分切取15mm宽的试样，将封口以外两片薄膜分开并被试验机分别夹住其两端，然后以300mm/min的速度拉伸，测定封口热封面被剥离时所需要的最大负荷，一般要求每15mm封口的剥离拉力应在23N以上。l包装跌落试验：将密封包装袋（内装食品或水）从一定高度自由跌落至水泥地面上，然后检查包装是否有泄漏，跌落试验的高度由包装内容物质量按表6-4的规定确定。内容物质量（g）跌落高度（mm）100100，400400，20002000204060804.铝丝结扎封口l专用于灌肠类包装物品的封口密封，即用一定直径和硬度的铝丝扎成环形套在筒装物的端口薄膜上，然后扣紧完成封口。要求所用铝丝光滑且尺寸合适，铝丝环扣紧度合适。（四）玻璃瓶罐封口1.旋合盖封口l是对螺纹口或卡口容器用预制好的带螺纹或突牙的盖，经专用封口机旋合而完成容器口密封的一种封口形式，广泛用于玻璃瓶罐及塑料瓶口的封合。这种封口具有密封好、启封便捷和启封后可再盖封的优点。二、贴标技术及设备（一）标签的种类l按放置方式可分为下面6种l1.胶粘标签：一般用纸等薄片材料制成，经印刷、模切成所需形状。涂胶可在制造标签时完成。l2.热敏标签：制标时在标签背后涂一层热熔性塑料树脂，使用时加热标签，使塑料涂层熔化后粘贴于商品或容器表面。l3.压敏标签：在标签背面涂以压敏胶，然后黏附在涂有硅树脂的隔离纸上，使用时将标签从隔离纸上取下贴于商品表面。l4.系挂标签：用卡纸、薄纤维板或金属片制成，用线绳或金属丝系挂在商品上。l5.插入标签：将标签放在透明的包装件内，不需固定，顾客可透过透明包装材料看到标签。l6.直接印在包装件或包装容器上的标签。（二）贴标工艺及设备1.贴标工艺：l取标 标签传送 印码 涂胶 贴标 熨平2.贴标机械：l一般使用真空转鼓式贴标机，可同时完成取标、打字、涂胶、贴标等工序。三、捆扎技术及设备l捆扎工艺第四节 其他相关包装技术一、裹包二、袋装l袋装特点：价格便宜、形式丰富、适合各种不同的规格尺寸。包装材料来源广泛，可用纸、铝箔、塑料薄膜及其复合材料，品种齐全，具备适应各种不同包装要求的性能特点。袋装本身质量轻、省材料、便于流通和消费，并且通过灵活多变的艺术设计和装潢印刷，采用不同的材料组合、不同的图案色彩，形成不同层次的包装产品。三、热收缩包装l热收缩包装的特点 能适应各种大小及形状的物品包装。可实现对食品密封、防潮、保鲜包装，具有良好保护性。利用薄膜的收缩性，可把多件物品集合在一起，实现多件物品的集合包装，便于零售，减少运输中的振动。包装紧凑，方便包装物的贮存和运输；包装材料轻，用量少，包装费用低。包装工艺及使用的设备简单，且通用性强，便于实现机械化快速包装。热收缩包装的形式四、热成型包装l定义：用热塑性片材热成型制成容器，并定量充填灌装食品，然后用薄膜覆盖并封合容器口完成包装的方法。l特点：包装适用范围广。容器成型、食品充填、灌装和封口可连续完成，效率较高，而其避免污染，节约材料。热成型制造容器简单，制造速率快。容器形状大小按包装需要设计，不受成型加工的限制。热成型法制成的容器壁薄，而且容器对内装食品有固定作用。包装设备投资小，成本低。常用热成型包装材料l热成型包装用塑料片材按厚度一般分为3类：厚度小于0.25mm为薄片，厚度在0.250.5mm为片材，厚度大于1.5mm为板材。l塑料薄片及片材用于连续热成型容器，如泡罩、浅盘、杯等小型食品包装容器。板材主要用于成型较大或较深的包装容器。l常见的材料有PE、PP、PVC、PS等。热成型方法l1.差压成型