认识灌装设备学习灌装技术(1)
我国液体食品在近几年来有了很大的发展，仅软饮料市场产量就由1995年的949万吨增长到2009年的8086.2万吨，以平均每年20%的速度增长。其原因除了人们生活水平的提高和多样化的需求外，也是与科技的发展分不开的，其甲灌装设备的发展就对液体食品的发展起到了重要的作用。灌装设备不但为液体食品企业的发展节约了劳动力而且提高了产品的质量，使产品向标准化的方向发展。为了使人们对灌装设备有更多的了解，本刊记者特别采访了浙江大学生物系统工程与食品科学学院食品科学与营养系刘东红教授和山东大学材料科学与工程学院包装工程研究所王佃刚教授。
记者：灌装机械的发展是为了满足液体食品的包装需要，那么请为我们介绍一下什么是液体食品?
刘东红：根据灌装的需要，一般将“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TW在管道内按一定速度自由流动，黏度范围在0.001～0.1Pa·s的液体，如酒类、果汁饮料、饮用水，乳品，植物油等。
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(2)半流体：除靠自身重力外，还需加上外力才能在管道中流动，黏度范围在0.1～10Pa·s的液体，如炼乳、糖浆、番茄酱。
(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10Pa·s以上的物料，如花生酱、果酱等。
记者：我们平时在超市里面看到的液体食品，像清凉饮料、牛奶、番茄酱、花生酱等都是已经包装好的，而对于液体食品来说灌装设备可谓是完成包装的重要条件，请您介绍灌装设备的主要类型有哪些?
刘东红：液体食品灌装设备的分类方法比较多，主要依据以下几种方法进行分类。
(1)按照罐装的容器形式可分为杯式灌装设备，瓶式灌装设备和软袋式灌装设备。其中杯式是适用于塑杯包装食品的灌装设备，瓶式液体灌装机械主要是为玻璃瓶，易拉罐，PET瓶三大类包装容器而设计的设备；软袋式灌装设备针对复合软塑包装袋和复合纸软包装的灌装机，其中复合纸软包装的灌装机是用于果及牛奶的利乐包装设备，为无菌灌装，灌装容量为0.25-2L，有砖形，屋形和三角形。
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(2)根据灌装设备的功能可分为灌装一封口，容器清洗一灌装一封口，容器成型一灌装一封口一体机和全自动灌装生产线(包括连续进行洗瓶、灌装，压盖、贴标、装箱等工序)。
(3)按灌装原理可分为常压灌装机、压力灌装机和真空灌装机。
常压灌装机是指在大气压力下靠液体自重进行灌装。这类灌装机又分为定时灌装和定容灌装两种，只适用于灌装低黏度不含气体的液体如牛奶，葡萄酒等。
压力灌装机是在高于大气压力下进行灌装，也可分为两种一种是贮液缸内的压力与瓶中的压力相等，靠液体自重流入瓶中而灌装，称为等压灌装；另一种是贮液缸内的压力高于瓶中的压力，液体靠压差流入瓶内，高速生产线多采用这种方法。压力灌装机适用于含气体的液体灌装，如啤酒，汽水，香槟酒等。
记者：我们知道随着科技的发展，灌装方法也在不断增多，那么当前液体食品的灌装方法主要有哪些种类?
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刘东红：各种液体产品的物理性质和化学性质均不相同，在灌装过程中，为了使产品的特性保持不变，必须采用不同的灌装方法。一般灌装机常采用下列几种灌装方法：
(1)常压法也称纯重力法，即在常压下，液料依靠自重流进包装容器内。大部分能自由流动的不含气液料都可用此法灌装，例如白酒，果酒，牛奶、酱油、醋等。
(2)等压法也称压力重力式灌装法，即在高于大气压的条件下，首先对包装容器充气，使之形成与贮液箱内相等的气压，然后再依靠被灌液料的自重流进包装容器内。这种方法普遍用于含气饮料，如啤酒、汽水等的灌装。采用此种方法灌装，可以减少这类产品中所含二氧化碳的损失，并能防止灌装过程中过量起泡而影响产品质量和定量精度。
(3)真空法是在低于大气压的条件下进行灌装的，可按两种方式进行：一是差压真空式，即贮液箱内处于常压，只对包装容器抽气使之形成真空，液料依靠贮液箱与待灌容器间的压差作用产生流动而完成灌装，此法国内较为常用。二是重力真空式，即贮液箱内处于真空，包装容器首先抽气使之形成与贮液箱内相等的真空，随后液料依靠自重流进包装容器内，因结构较复杂，国内较少采用。真空法灌装应用面较广既适用于灌装黏度稍大的液体物料，如油类、糖浆等，也适用于灌装含维生素的液体物料，如蔬菜汁果子汁等，瓶内形成真空就意味着减少了液料与空气的接触，延长了产品的保质期，真空法还适用于灌装有毒的物料；如农药等，以减少毒性气体的外溢，改善劳动条件。
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(4)压力法利用机械压力或气压，将被灌物料挤入包装容器内。这种方法主要用于灌装黏度较大的稠性物料，例如番茄酱、肉糜、牙膏，香脂等，有时也可用于汽水一类软饮料的灌装，这时靠汽水本身的气压直接灌入未经充气等压的瓶内，从而提高了灌装速度，形成的泡沫因汽水中无胶体尚易消失，对灌装质量有_定影响，但不算太大。
记者：对于瓶装液体来说灌装时的定量是其重要步骤，那么灌装机常用的定量方法主要有哪些?
刘东红：液体产品一般易采用容积式定量，常见的有如下3种方法：
(1)控制液位高度定量法，是通过控制被灌容器中液位的高度以达到定量灌装的目的。因为每次灌装的液料容积等于一定高度的瓶子内腔容积，故习惯称它为“以瓶定量”。该法结构比较简单，不需要辅助设备，使用方便，但对于要求定量准确度高的产品不宜采用，因为瓶子的容积精度直接影响灌装量的精度。对于这种定量方法，若要改变每次的灌装量，则只需改变排气管嘴进入瓶中的位置。
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(2)定量杯定量法，是先将液体注入定量杯中进行定量，然后再将计量的液体注入待灌瓶中，因此每次灌装的容积等于定量杯的容积。
(3)定量泵定量法，是一种采用压力法灌装的定量方法，一般由动力控制活塞往复运动，将物料从贮料缸吸入活塞缸，然后再压入灌装容器中，由此每次灌装物料的容积用活塞往复运动的行程来控制。对于这种定量方法，若要改变每次的灌装量，则只需设法调节活塞的行程。
比较上述3种定量方法，从定量精度来看，第一种方法由于直接受到瓶子容积精度以及瓶口密封程度的影响，其定量精度不及后两种方法高，若从机械结构看，第一种显然最为简单，因此，它自然得到广泛应用。
王佃刚：根据计量方法，可采用称重和容积式进行灌装。称重法是上世纪80年代才开始应用的灌装方法，需要电子计算机辅助操作。灌装过程中，安装在工作台上的应变载荷元件会精确感知液体质量的变化，通过控制液料的流速和时问，完成定量灌装。根据产品的质量进行定量包装，具体来说可以分为先定量后灌装，定量和灌装同步进行两种, http://www.100md.com
记者：灌装机械的发展是为了满足液体食品的包装需要，那么请为我们介绍一下什么是液体食品?
刘东红：根据灌装的需要，一般将“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TW在管道内按一定速度自由流动，黏度范围在0.001～0.1Pa·s的液体，如酒类、果汁饮料、饮用水，乳品，植物油等。
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(2)半流体：除靠自身重力外，还需加上外力才能在管道中流动，黏度范围在0.1～10Pa·s的液体，如炼乳、糖浆、番茄酱。
(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10Pa·s以上的物料，如花生酱、果酱等。
记者：我们平时在超市里面看到的液体食品，像清凉饮料、牛奶、番茄酱、花生酱等都是已经包装好的，而对于液体食品来说灌装设备可谓是完成包装的重要条件，请您介绍灌装设备的主要类型有哪些?
刘东红：液体食品灌装设备的分类方法比较多，主要依据以下几种方法进行分类。
(1)按照罐装的容器形式可分为杯式灌装设备，瓶式灌装设备和软袋式灌装设备。其中杯式是适用于塑杯包装食品的灌装设备，瓶式液体灌装机械主要是为玻璃瓶，易拉罐，PET瓶三大类包装容器而设计的设备；软袋式灌装设备针对复合软塑包装袋和复合纸软包装的灌装机，其中复合纸软包装的灌装机是用于果及牛奶的利乐包装设备，为无菌灌装，灌装容量为0.25-2L，有砖形，屋形和三角形。
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(2)根据灌装设备的功能可分为灌装一封口，容器清洗一灌装一封口，容器成型一灌装一封口一体机和全自动灌装生产线(包括连续进行洗瓶、灌装，压盖、贴标、装箱等工序)。
(3)按灌装原理可分为常压灌装机、压力灌装机和真空灌装机。
常压灌装机是指在大气压力下靠液体自重进行灌装。这类灌装机又分为定时灌装和定容灌装两种，只适用于灌装低黏度不含气体的液体如牛奶，葡萄酒等。
压力灌装机是在高于大气压力下进行灌装，也可分为两种一种是贮液缸内的压力与瓶中的压力相等，靠液体自重流入瓶中而灌装，称为等压灌装；另一种是贮液缸内的压力高于瓶中的压力，液体靠压差流入瓶内，高速生产线多采用这种方法。压力灌装机适用于含气体的液体灌装，如啤酒，汽水，香槟酒等。
记者：我们知道随着科技的发展，灌装方法也在不断增多，那么当前液体食品的灌装方法主要有哪些种类?
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刘东红：各种液体产品的物理性质和化学性质均不相同，在灌装过程中，为了使产品的特性保持不变，必须采用不同的灌装方法。一般灌装机常采用下列几种灌装方法：
(1)常压法也称纯重力法，即在常压下，液料依靠自重流进包装容器内。大部分能自由流动的不含气液料都可用此法灌装，例如白酒，果酒，牛奶、酱油、醋等。
(2)等压法也称压力重力式灌装法，即在高于大气压的条件下，首先对包装容器充气，使之形成与贮液箱内相等的气压，然后再依靠被灌液料的自重流进包装容器内。这种方法普遍用于含气饮料，如啤酒、汽水等的灌装。采用此种方法灌装，可以减少这类产品中所含二氧化碳的损失，并能防止灌装过程中过量起泡而影响产品质量和定量精度。
(3)真空法是在低于大气压的条件下进行灌装的，可按两种方式进行：一是差压真空式，即贮液箱内处于常压，只对包装容器抽气使之形成真空，液料依靠贮液箱与待灌容器间的压差作用产生流动而完成灌装，此法国内较为常用。二是重力真空式，即贮液箱内处于真空，包装容器首先抽气使之形成与贮液箱内相等的真空，随后液料依靠自重流进包装容器内，因结构较复杂，国内较少采用。真空法灌装应用面较广既适用于灌装黏度稍大的液体物料，如油类、糖浆等，也适用于灌装含维生素的液体物料，如蔬菜汁果子汁等，瓶内形成真空就意味着减少了液料与空气的接触，延长了产品的保质期，真空法还适用于灌装有毒的物料；如农药等，以减少毒性气体的外溢，改善劳动条件。
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(4)压力法利用机械压力或气压，将被灌物料挤入包装容器内。这种方法主要用于灌装黏度较大的稠性物料，例如番茄酱、肉糜、牙膏，香脂等，有时也可用于汽水一类软饮料的灌装，这时靠汽水本身的气压直接灌入未经充气等压的瓶内，从而提高了灌装速度，形成的泡沫因汽水中无胶体尚易消失，对灌装质量有_定影响，但不算太大。
记者：对于瓶装液体来说灌装时的定量是其重要步骤，那么灌装机常用的定量方法主要有哪些?
刘东红：液体产品一般易采用容积式定量，常见的有如下3种方法：
(1)控制液位高度定量法，是通过控制被灌容器中液位的高度以达到定量灌装的目的。因为每次灌装的液料容积等于一定高度的瓶子内腔容积，故习惯称它为“以瓶定量”。该法结构比较简单，不需要辅助设备，使用方便，但对于要求定量准确度高的产品不宜采用，因为瓶子的容积精度直接影响灌装量的精度。对于这种定量方法，若要改变每次的灌装量，则只需改变排气管嘴进入瓶中的位置。
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(2)定量杯定量法，是先将液体注入定量杯中进行定量，然后再将计量的液体注入待灌瓶中，因此每次灌装的容积等于定量杯的容积。
(3)定量泵定量法，是一种采用压力法灌装的定量方法，一般由动力控制活塞往复运动，将物料从贮料缸吸入活塞缸，然后再压入灌装容器中，由此每次灌装物料的容积用活塞往复运动的行程来控制。对于这种定量方法，若要改变每次的灌装量，则只需设法调节活塞的行程。
比较上述3种定量方法，从定量精度来看，第一种方法由于直接受到瓶子容积精度以及瓶口密封程度的影响，其定量精度不及后两种方法高，若从机械结构看，第一种显然最为简单，因此，它自然得到广泛应用。
王佃刚：根据计量方法，可采用称重和容积式进行灌装。称重法是上世纪80年代才开始应用的灌装方法，需要电子计算机辅助操作。灌装过程中，安装在工作台上的应变载荷元件会精确感知液体质量的变化，通过控制液料的流速和时问，完成定量灌装。根据产品的质量进行定量包装，具体来说可以分为先定量后灌装，定量和灌装同步进行两种, http://www.100md.com