《包装设计制作工艺与检测技术标准实用手册》

第六篇 包装机械

第三章　灌装机械

第二节　等压灌装封口机

虽然液体包装的灌装机械分类方法很多，但在食品饮料行业主要将其分为含气液体灌装设备和不含气液体灌装设备两大类。啤酒和碳酸饮料等含CO2饮品的包装必须使用含气液体灌装设备，即等压灌装机。

啤酒是以大麦牙及啤酒花为主要原料，经酵母（一般为低温）发酵而制成的一种含CO2的低浓度酒精饮料。啤酒的等压灌装要比碳酸饮料的等压灌装复杂一些。啤酒灌装中有一个限制啤酒与氧接触的要求，要使啤酒在灌装过程中对氧的吸收量降至最低，以延长啤酒的保鲜期，并使啤酒的风味不发生变化。这样啤酒在灌装过程中就要采用抽真空技术。目前国内外的啤酒灌装，已经从一次抽真空发展到先进的双室结构二次抽真空。从啤酒厂的实践经验看，二次抽真空技术的采用，能使灌酒前瓶内的空气含量比简单的一次抽真空减少75％以上，大大提高了啤酒的品质。除了啤酒灌装要采用抽真空技术外，啤酒与碳酸饮料的等压灌装原理是一样的。下面以碳酸饮料为例，介绍等压灌装机。

图6－3－1　等压灌装阀

1—控位圈；2—控位板；3、8、13、28—密封圈；4—回气管；5—分水环；

6、11、15、23、30—弹簧；7、9、12、16、22、24、25—O形圈；10—进液阀；14—气阀；

17—套；18—轴座；19—弹簧座；20—板机；21—锁瓣；26—导套；27—阀座；29—柱塞

一、等压灌装原理

灌装机的功能是将饮料装入容器内并进行封口。对于碳酸饮料，灌装机应能保证在灌装过程中尽量减少二氧化碳的损失量，这是衡量等压罐装机性能的重要标志。饮料中的二氧化碳是通过混合机在高于大气压的条件下溶入的，这给灌装带来了困难。如果按照常规方式灌装，由于压力的变化，必然造成二氧化碳的大量外逸，不仅会使饮料的含气量降低，而且会产生灌装中的涌瓶冒沫现象，严重时灌装将无法进行。为了避免这种情况，碳酸饮料（包括啤酒）必须采用等压罐装：首先通过灌装阀中的气阀向容器内充气，待容器内的压力与灌装机贮液缸上腔的背压相等时（背压为贮液缸上腔充入的高于二氧化碳混合压力的二氧化碳气体压力），灌装阀中的进液阀打开，饮料靠其自重流入容器内。在这个过程中，溶入饮料中的二氧化碳的压力基本没有发生变化，有效地防止了饮料中二氧化碳的外逸，保证了灌装的顺利进行。图6－3－1为一种内装等压灌装阀的结构图。

结构简单的等压灌装阀的灌装过程大致为5个步骤。

（1）瓶阀对中密封。空瓶被输送至与灌装缸等速转动瓶托上，瓶托沿弧形控制板（凸轮）上升，阀的控位圈罩住瓶颈，回气管插入瓶中，瓶口与阀的密封圈靠瓶托气缸的气压密封。

（2）开阀充气等压。专门机构打开灌装阀中的气阀，贮液缸上腔的二氧化碳气迅速充入瓶中，贮液缸上腔与瓶内形成等气压。

（3）进液回气。在弹簧的作用下，进液阀自动开启，靠液体的自重，在回气管上分水环的作用下，液体呈伞状沿瓶壁注入瓶中，瓶内气体随压力的增高由回气管返回贮液缸上腔。

（4）进液停止，关阀泄压。瓶内液面上升封住回气管的气孔后，瓶颈处气压逐渐高于贮液缸上腔气压，进液停止，关阀机构关闭灌装阀。泄压弧形板顶开阀上的排气塞，将瓶颈处气体均匀缓慢排出，此时要避免泄压过急或不充分的现象发生。

（5）灌装结束。瓶子脱离灌装阀之后被拨盘导出灌装系统，进入封口装置。

图6－3－2为结构简单的等压灌装阀工作状态的示意图。

饮料行业的等压灌装封口机主要有玻璃瓶的灌装压盖机、塑料瓶的灌装拧盖机、易拉罐的灌装封罐机。

图6－3－2　等压灌装阀工作状态

二、玻璃瓶等压灌装压盖机

等压罐装压盖机是“灌装－封口”一体机，现已形成系列化产品，机械的灌装阀数由12个至128个，公称的灌装能力由1000L／h到2000L／h，主要由传动部分、灌装缸升降及瓶托升降部分、灌装缸及其控制部分、压盖部分、电气控制部分组成。封口为冠形玻璃瓶口的压封。图6－3－3为小型等压罐装压盖机的结构简图。表6－3－2为小型等压罐装压盖机的主要技术参数。

表6－3－2等压罐装压盖机主要技术参数

图6－3－3　小型等压灌装压盖机结构图

1—机身；2、10—减速机；3—调速电机；4—伺服电机；5、7、18—拨盘；

6—封口传动机构；8—压盖头；9—送盖滑道；11—理盖器；12—灌装控制；13—灌装缸；14—施转接头；

15—中心进液；16—电气控制箱；17—升降支柱；19—螺旋输送器；20—输送链；21—托瓶气缸；22—轴承

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