小口啤酒灌装包装工艺设计
发布时间:2020-03-25 14:07:15
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学 号: | 0121308900326 |
实践大作业
课程名称 | 包装系统设计 |
题 目 | 保鲜食品的包装工艺设计 |
学 院 | 机电工程学院 |
专 业 | 包装工程 |
班 级 | 包装ZY1301 |
姓 名 | 张雨燊 |
指导教师 | 卢杰 |
年 | 月 | 日 | |||
1.啤酒市场调研 ……………………………………………………………3
1.1产品简介………………………………………………………………………3
1.2包装要求………………………………………………………………………3
1.3保存期…………………………………………………………………………4
2.啤酒包装 …………………………………………………………………4
2.1啤酒销售包装的定位…………………………………………………………4
2.2啤酒包装保护方案设计………………………………………………………4
3.啤酒包装工艺设计 ………………………………………………………7
3.1包装工艺规程的制定…………………………………………………………7
3.2包装工艺过程分析……………………………………………………………8
3.2.1啤酒包装工艺过程…………………………………………………………8
3.2.2啤酒包装件的检测 ………………………………………………………10
参考文献……………………………………………………………………10
1.啤酒市场调研
1.1产品简介
啤酒是以大麦芽(包括特种麦芽)为主要原料,加酒花,经酵母发酵酿制而成的、含二氧化碳的、起泡的、低酒精度(2.5~7.5%) 的各类熟鲜啤酒。
啤酒是当今世界各国销量最大的低酒精度的饮料,品种很多,一般可根据生产方式,产品浓度、啤酒的色泽、啤酒的消费对象、啤酒的包装容器、啤酒发酵所用的酵母菌的种类来分。良好的啤酒应该有着很好的透明度,不应该带有浑浊的现象。泡沫是啤酒的主要特征之一,良好的啤酒,泡沫细腻洁白,有一定的持久性。
啤酒可分为:淡色啤酒、浓色啤酒、黑啤酒、及其它特殊口味的啤酒;按生产方式,可将啤酒分为鲜啤酒和熟啤酒。本次设计的是熟啤酒的包装。
1.2包装要求
由于啤酒不同于一般饮料,为保证品质、口感等特性,对包装材料的要求十分苛刻。它要求有良好的气体阻隔性、耐热性、耐压性、遮光性、口味保持性及透明性等。其中最重要的是气体阻隔性,主要是指对氧气的长期有效阻入和对CO2的长期阻出。玻璃啤酒瓶一般都要回收重复使用或重复灌装。可再用瓶不仅要求有足够的气体阻透性和耐热耐压性等,还必须能够耐高温碱洗,不吸附异味瓶壁不易划伤等,且在瓶子的正常使用期限内多次周转后仍可保持所有上述特性。
并且由于啤酒含有二氧化破气体,具有一定的压力,而且在生产以理运输过程中还存在着碰撞等问题,会造成酒瓶的破掼以及突然增压状况,因此对于酒瓶的选择极为关键。首先,要保证酒瓶可抗击定的压力并且各点上所受到的压力保持均一。其次,要保证玻璃耐质受到外界冲击时不致产生破损。
如果在选择了玻璃啤酒瓶后还要注意皇冠盖的选择。首要,原则是保证酒瓶与瓶盖之间结合紧密,另外皇冠盖肉柯材质必须洁净,并能保持酒瓶在装满啤酒后的密封性,以及将啤酒与马铁制瓶盖有效隔绝。以避免马口铁制皇冠盖产生锈 蚀,保持酒体不受污染。
随着人民生活水平的不断提高,食品及其包装的品种将越来越多,对质量要求会越来越高,对产品标准的探讨将会深入继续下去。今后啤酒企业和啤酒瓶企业的协作互动,了解相关的技术、设备性能和工艺流程等都应加强,以利于两企业同步发展,并共同为市场、为广大消费者提供数量更多、品质更优的产品。
1.3保存期
鲜啤酒是指啤酒经过包装后,不经过低温灭菌(也称巴氏灭菌)而销售的啤酒,这类啤酒一般就地销售,保存时间不宜太长,在低温下一般为一周。熟啤酒,是指啤酒经过包装后,经过低温灭菌的啤酒,保存时间较长,可达三个月左右。
2.啤酒包装
2.1啤酒销售包装的定位
根据燕京产品的特点,可将燕京牌啤酒公司的产品定位在中高档与高档产品领域,将产品主要的销售渠道市场定位酒店宴会,与酒吧销售两条主要销售渠道,小量的利用其它超市等零售商进行销售。继续发展创造集“啤酒美食、文化创意展览、休闲娱乐观光”为一体的啤酒文化创意艺术区,带动产品的销售。
根据不同的条件进行细分:
1、根据收入的不同,可以把啤酒市场分为:高档、中档、低档,各个细分市场的价格区间分别为:100元、50元、10元。
2、根据口味的不同,可以把啤酒市场分为:清淡型、爽口型等细分市场。
3、根据使用场合不同,可以把啤酒市场分为:聚会、婚宴,等细分市场。
4、根据酒精度含量的不同,可以把啤酒市场分成高浓度、中浓度、低浓度等细分市场。
5、其他细分方法,根据心里细分的不同,可以把啤酒市场分成社会阶层、生活方式、个性等细分市场根据上述啤酒市场细分的一般方法,对某一具体品牌的啤酒如进行市场细分。
2.2啤酒包装保护方案设计
啤酒的包装类型主要有三种:瓶装,桶装,罐装。一般熟啤酒用瓶装或易拉罐装,而鲜啤多用桶装。罐装啤酒有330毫升规格的。绝大部分啤酒用小口玻璃瓶包装,其容量有350ml和640ml两种规格,保存期为3个月。
玻璃瓶由于具有隔气性好、抗热性能强、回收便利和成本低廉的特性,能满足啤酒对氧高敏感及防微生物污染、防二氧化碳和水分散失及保持风味稳定性的要求,因而在啤酒的包装上一直占据着主导的位置。目前市场上瓶装啤酒约占啤酒总量的80%~90%。瓶装啤酒主要有绿色、棕色和白色透明瓶3种。
为了满足生产要求,对啤酒玻璃瓶有一定要求。实际上,瓶子的形状对其强 2度有很大的影响。形状复杂的瓶子,很容易出现玻璃分布厚薄不均匀,特别在棱角突出处,易集中扭曲应力,且极易受到冲撞和划伤,使玻璃瓶的耐内压强度、抗冲击强度和耐热急变性能下降。
从耐内压力公式:Pmax=2t·δ/D
式中:
Pmax——耐内压强度
t——玻璃厚度
D——瓶身外径
δ——玻璃抗张强度
可看出:瓶子厚度越大、直径越小,耐内压力越好。在同等灌装条件下,640mL普通瓶爆瓶率为0.5%左右,600mL冰花瓶爆瓶率为1.5%左右,而700mL冰花瓶爆瓶率高达6%。啤酒企业为了啤酒的优质优等,CO2的含量趋向于取上限,对于需多次回收使用的啤酒瓶来说,在外形设计过程中,更要注意不能一味追求新颖、奇特和美观,要考虑到异形瓶易出现薄弱点,避免薄弱点就是避免爆破源。啤酒瓶外形以简洁圆滑为主,选择圆柱体外形设计时,还需注意瓶肩形状和瓶跟形状。
1、瓶肩形状
瓶颈和瓶身的连接以瓶肩过渡,要避免棱角分明的端肩形状,溜肩形状显得缓和,玻璃厚薄分布均匀,应力的分布也均匀,垂直荷重强度好。由于溜肩受到的应力较少,所以抗机械冲击强度和抗水冲击强度都好。肩内外弧R1、R2分别为78°、110°。
2、 瓶跟形状
瓶跟处的圆角要适当大。这样,瓶底接触面减少,瓶跟不易被擦伤,又没有明显的拐弯角,厚薄差相对较小,内部应力和表面擦伤都不会集中在同一位置面上,所以抗热冲击性能、垂直荷重分布均匀性和抗水冲击强度都会很稳定。
3、 关于剩余空间(顶隙)
瓶罐在灌装后,其液面到瓶盖之间的容量为剩余空间,剩余空间与公称容量之比为顶隙率,一般以内容物种类和外观要求而定。对于罐头,内容物表面与罐盖之间的距离一般为6~8mm,顶隙过大会显得盛装容量不足,而且存留空气多,对罐藏不利。顶隙过小,在杀菌时因内容物膨胀而使罐头变形,影响缝线的严密度。由于啤酒富含CO2气体,剩余空间起重要的缓冲作用。考虑到啤酒在灌装、巴氏杀菌、贮存、运输、饮用过程中,环境温度及振荡等因素的影响,顶隙率更要保证。按640mL啤酒瓶瓶型,外观要求啤酒灌装液位距瓶盖之间的高度确定在75mm位置为合适。此处顶隙率约为4.5%。啤酒瓶GB4544—1996对640mL瓶的满口容量规定为670±10mL,啤酒GB4927—2001规定啤酒定量包装不允许有负偏差,当啤酒瓶满口容量为下限660mL时,顶隙率下降为3%左右,剩余空间缓冲作用减弱,很容易出现爆瓶或漏气现象。容量规格大于640mL的啤酒瓶,液位线位置(也就是剩余空间)满足了外观要求,顶隙率会低于4.5%,很容易爆瓶;而规格容量小于640mL的啤酒瓶,顶隙空间既容易满足外观要求,顶隙率又能保证在5%以上,加上瓶身外径小,瓶子本身耐内压强度又好,所以爆瓶率很低,产品安全性就高。
4、关于瓶壁厚度
瓶壁厚度分布均匀性是影响强度的重要因素。一般瓶罐标准中是通过规定其最薄处的壁厚和瓶罐质量(重量)来控制玻璃分布的。玻璃瓶罐在消毒杀菌过程中,需经受温度的激烈变化,当张应力超过玻璃强度时,即发生破裂。耐热急变性能与瓶壁厚度有关,瓶壁越厚,越易破裂。啤酒瓶在生产过程中,除了稳定瓶重和最薄处厚度外,还需注意厚薄分布均匀。理想的厚薄是瓶身截面上厚度比不大于1倍,内应力不超过3级。啤酒瓶GB4544规定了640mL瓶厚度不小于2.0 mm。根据以上要求啤酒包装容器选择640ml小口玻璃瓶。
图2-1效果图
3.啤酒包装工艺设计
3.1包装工艺规程的制定
根据以上信息及查阅相关文献拟定包装工艺路线:
包装准备 瓶子处理 灌装 压盖 杀菌 验酒 贴标
热收缩包装 装箱 堆码 入库
啤酒小口玻璃瓶包装工艺过程简表 | |||||
工序 | 工步 | 工序内容及要求 | 包装设备与工艺装备 | 包装品 | |
名称 | 数量 | ||||
1 | 包装准备 | 消毒机HY-10 | |||
1 | 准备啤酒 | ||||
2 | 环境消毒 | ||||
3 | 收集小口啤酒瓶 | ||||
2 | 瓶子处理 | 洗瓶机SGXP-200 | 小口玻璃瓶 | ||
1 | 进瓶 | ||||
2 | 淋洗预热(25度) | ||||
3 | 洗涤剂浸瓶(70度) | ||||
4 | 洗涤剂喷洗 | ||||
5 | 高压水喷洗(50度) | ||||
6 | 高压水喷洗(25度) | ||||
7 | 清水喷洗 | ||||
8 | 出瓶 | ||||
3 | 灌装 | 等压灌装机DXGF32-32-8 | 小口玻璃瓶 | ||
1 | 储液罐内通入压缩气体 | ||||
2 | 建立背压 | ||||
3 | 液体流入容器气体排至气室 | ||||
4 | 液体上升与储液罐液面齐高 | ||||
5 | 自动停止灌装 | ||||
6 | 容器下降 | ||||
4 | 压盖 | 压盖机YGL | 皇冠盖 | ||
5 | 杀菌 | 喷淋式隧道杀菌机WS | |||
6 | 验酒 | 验酒机 | |||
7 | 贴标 | 贴标机JT-510 | 耐湿耐碱纸 | ||
8 | 热收缩包装,每打9瓶 | 热收缩包装机BS-400 | PV收缩薄膜 | ||
1 | 预包装 | ||||
2 | 预收缩 | ||||
9 | 装箱 | 托盘 | 塑料周转箱 | ||
10 | 堆码 | 堆码机 | |||
11 | 入库 | 叉车 | |||
图3-1啤酒小口玻璃瓶包装工艺过程
3.2包装工艺过程分析
3.2.1啤酒包装工艺过程
1)瓶子处理:新瓶如无污染,只需高压水冲洗后即可使用。对回收使用的旧啤酒瓶则要加强监控,防止超过2年使用期限的旧啤酒瓶混入流进市场而带来安全隐患。回收瓶经选瓶后,要经过进行浸瓶和洗瓶处理。现代化啤酒灌装车间浸洗瓶由洗瓶机组进行。浸瓶的目的是洗去瓶子内外残存物,并对瓶子杀菌处理。浸洗后瓶内水分应尽量淋干,滴水应无碱性反应。
洗瓶工序的技术参数如下:
浸洗液:应高效、低泡、无毒。常用碱性清洗液,如3%NaOH水溶液。清洗液有多种配方。
浸洗温度:玻璃导热差,升温应平稳。瓶温与液温之差不大于35℃,以防爆裂:建业最高温度为65~70℃,但不小于50℃。
喷淋压力:喷洗液压力0.2~0.25MPa,无菌压缩空气压力0.4~0.65MPa。 浸洗吹干后的瓶子,要用人工或光学仪器逐个验瓶,不合格的应剔除。
此工序选用环境消毒机HY-10和洗瓶机SGXP-200。
2)灌装:用灌装机灌装啤酒。小型灌装机有12~24头,中型灌装机有40~70头,生产效率是20~200瓶/min。
啤酒灌装机的基本要求:
液位精度合格率(液位差不大于±6mm) ,最低液位时的容量应达到公称容量的98.5%以上)。啤酒损失率不大于0.6%。
灌装增氧量:一次抽真空时不大于 0.15mg/L,二次抽真空时不大于0.04mg/L。
瓶颈空气体积不大于2mL。
啤酒灌装的技术要求:装酒温度控制在-1~3℃,以防CO2逃逸冒出,啤酒灌装采用等压灌装技术。
此工序选用等压灌装机DXGF32-32-8。
3)压盖:啤酒灌至瓶口额定容量时,送至压盖机将皇冠盖压上密封。原则是保证酒瓶与瓶盖之间结合紧密,另外皇冠盖必须洁净,并能保持酒瓶在装满啤酒后的密封性,以及将啤酒与马铁制瓶盖有效隔绝。以避免马口铁制皇冠盖产生锈蚀,保持酒体不受污染。皇冠盖属冲压型马口铁盖,一般根据实际需要通常选用厚度0.23mm、硬度T3或T4、镀锡层为1.1°/2.8g/m2 马口铁(SPTE)或镀铬铁(TFS)。既要有一定的强度和硬度,又要有一定的耐冲击性。
此工序选用压盖机YGL。
4)杀菌:为了延长保质期,啤酒要进行巴氏杀菌,杀菌可用喷淋式隧道杀菌。
杀菌工艺要求:瓶内应留有3%~4%瓶容的剩余空间,酒不得灌满。杀菌温度一般为65℃,保温10~15min。加热水与酒的温差应保持在2~3℃,以防局部过热。升温、降温应和缓,以防瓶子破损。
此工序选用喷淋式隧道杀菌机WS。
5)验酒:普通浅色啤酒应该是淡黄色或金黄色,瓶内啤酒应清明透亮,无悬浮物和杂质;啤酒注入无油腻的玻璃杯中时,泡沫应迅速升起,泡沫高度应占杯子的三分之一,当啤酒温度在8-15℃时,5分钟内泡沫不应消失:同时泡沫还应细腻,洁白,散落杯壁后仍然留有泡沫的痕迹("挂杯");瓶盖不漏气漏酒;上部空隙高度保持在6~8cm;瓶外无不洁物。
6)贴标:一般用耐湿耐碱纸商标,用贴标机粘贴。为得证包装的完整表征商品啤酒的特性,标签起到了有效的补充。一般啤酒标包括顶标、底标、身标以及背标等。
此工序选用贴标机JT-510。
7)热收缩包装:每打9瓶,并使用拉伸塑膜收缩包装,材料选择PV收缩薄膜,选用热收缩包装机BS-400。
8)装箱:选用塑料周转箱。一般结合塑料托盘使用。即:将周转箱堆放到托盘上, 用托盘车或叉车搬运。
9)堆码:堆码机。
10)入库:叉车。
3.2.2啤酒包装件的检测
运输包装主要考虑以下几个方面: 冲击能量的吸收性能、振动能量的吸收性能、耐压性能、机械搬运性能
检测运输包装的合格与否,除了以上性能要求,还要有以下几类进行判定包装容器是否破裂:包括玻璃瓶的破裂、塑瓶的变形;内容物是否溢出等。
将从以下四个试验来检验啤酒包装件
堆码试验:考核包装件承受堆码时的耐压强度。
振动试验:模拟汽车运输振动,在模拟汽车振动台上振动75分钟,检验包装对啤酒瓶的保护能力。
斜面冲击试验:测试包装件在遇到斜面滑动及斜面上的急刹车,对后备箱板产生的冲击的承受力。
横木撞击试验:模拟汽车运输中的启动、刹车、停车以及因路面不平,使包装件产生摇晃和侧面对低栏栏板的撞击情况。
参考文献
[1]彭国勋. 运输包装[M].印刷工业出版社, 1999.8
[2]吴 波. 包装结构设计[M].化学工业出版社,2001.7
[3]宋宝峰. 包装容器结构设计与制造[M].印刷工业出版社,1999.8
[4]杨宗魁. 包装造型设计[M].北京:中国青年出版社,1998:204
[5]王章旺. 包装分类设计-设计基础[M].北京:中国轻工业出版社,2001:185
[6]唐志祥. 包装材料与实用包装技术[M].北京:化学工业出版社,1996:900
[7]杨福馨. 吴龙奇.食品包装实用新材料新技术[M].北京:化学工业出版社,2002:443
[8]尹章伟. 包装材料、容器与选用[M].北京:化学工业出版社材料科学与工程出版中心,2003:419
[9]王章旺. 包装分类设计[M].北京:中国轻工业出版社,2001:79