包装系统设计说明书.doc
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1、啤酒包装系统设计1 啤酒包装保护的基本要求与包装方案设计1.1 啤酒包装保护的基本要求啤酒在流通及使用过程中,影响啤酒质量(损坏)的因素有:(1)在流通过程中受到剧烈碰撞,受到剧烈碰撞容易发生炸瓶现象。(2)受光照影响,长期在光的照射下会影响啤酒的口感甚至会使啤酒变质。(3)密封情况,密封不良会导致瓶内CO2逸出,影响啤酒的口感甚至会使啤酒变质。(4)受温度影响,在高温的条件下易发生炸瓶现象。啤酒包装的基本要求:(1)耐压,能承受一定的压力,由于啤酒内含有大量的CO2,瓶内的压力要高于大气压,由GB4544-1996啤酒瓶标准规定,合格的啤酒瓶应承受1.2 MPa以上的压力,一等品啤酒瓶应承受
2、1.4 MPa以上的压力,优质啤酒瓶应承受1.6 MPa以上的压力。 (2)易密封且密封性能好,由于啤酒是大批量生产,且其对密封要求较高,因此对啤酒包装的要求要易密封且密封性能好。(3)耐酸,由于啤酒内含有大量CO2,啤酒偏酸性,因此啤酒瓶能耐一定的酸度且不能含有与啤酒发生反应的碱性物质,以免影响啤酒的品质。 (4)遮光性强,啤酒瓶一般应具有较强的遮光性,避免光对啤酒质量的影响,一般选择绿色、棕色玻璃瓶或塑料容器,或采用金属容器。(5)在搬运过程中要有一定的缓冲措施,以免使啤酒瓶发生剧烈碰撞。1.2 啤酒包装保护方案设计啤酒是当今风靡世界的饮料之一,很多青年及中年喜欢和啤酒,啤酒已经成为当今聚
3、餐不可缺少的饮品。目前市场上的啤酒包装主要有玻璃瓶装、易拉罐装、桶装以及聚酯瓶四大类。对于常见的640ml的啤酒价格一般在3元到5元之间。啤酒在各大超市、商场都能买到。对于750ml的啤酒,由于啤酒是大众化饮品,包装的档次比较低,消费者一般是青年或者中年人,价格可定为4.5元。玻璃瓶装、易拉罐装、桶装以及聚酯瓶的比较:玻璃瓶装:玻璃瓶在啤酒包装中一直占据主导地位,玻璃瓶装啤酒大约占市场上啤酒总量的80。啤酒包装常用的玻璃瓶有绿色、棕色和无色透明三种,都有大容量、中容量和小容量三种规格。玻璃瓶的广泛应用,原因是多方面的:首先,玻璃瓶的阻隔性好,瓶盖多采用王冠盖,封盖时王冠盖的短裙部被压折到瓶口上
4、缘锁环处,与之牢牢扣合,可以对瓶内的啤酒完全密封,保证啤酒的口感。开启时用启子就可以撬开瓶盖。其次,玻璃瓶的耐热性好,目前大多数啤酒企业的杀菌生产线都是巴氏灭菌工艺,用热水为介质进行喷淋杀菌,玻璃瓶能够很好的适应这一生产工序。第三,玻璃瓶价格低廉,并且可以回收再利用。没有超过使用年限的旧玻璃瓶回收后,经过浸泡、冲洗还可以再次使用。第四,玻璃瓶化学稳定性好,不易与内装物发生反应;对内容物无污染。当然,玻璃瓶有一个致命的缺点,就是容易破碎,不安全。在生产、运输、装卸、搬运环节要避免剧烈的冲击和碰撞。更重要的是,尽管玻璃本身有一定的耐内部压力性,但是最近几年玻璃啤酒瓶爆炸伤人的事时有发生。啤酒贮藏不
5、当,如温度过高或暴晒,瓶内气体膨胀、气压过高就可能发生爆炸,或者啤酒降温速度过快,温差骤变,引起瓶体抗压力下降,加上不小心碰撞,同样容易导致爆炸。易拉罐装:易拉罐的罐身与罐底是用冲压成型工艺做成一体,再通过多层卷边工艺将罐盖与罐身卷封在一起。啤酒包装易拉罐以铝材居多,基本都是330ml的小容量,也有少数是355ml,最近几年还出现了一种500ml容量的易拉罐,这种易拉罐与普通易拉罐的直径大小一样,罐身比普通易拉罐高一些。易拉罐有着优良的密封性,成型工艺简单而且速度快,可以实现高速机械自动化生产,罐盖开启方便,罐体的质量轻,易于携带,与玻璃瓶相比,易拉罐的安全系数高的多,不容易破碎,也不会出现爆
6、瓶的危险。但是,易拉罐啤酒的市场消费量并不大,主要原因是易拉罐的包装成本比玻璃瓶高,所以易拉罐啤酒的售价也偏高,导致其不被大多数消费者接受。另外,有统计表明,84%的消费者偏爱玻璃瓶装的啤酒,特别在欧洲国家尤为明显,这不单单是价格的原因,更多的,是人们的生活习惯所致,这也是易拉罐装啤酒的消费量受制约的原因。桶装啤酒:鲜啤多采用桶装,其从生产到市面销售通常只需几个小时,它极好的新鲜度是瓶装啤酒无法媲美的,价格低廉,口感清爽。桶装的鲜啤酒风味保持较好,酒中存活了大量有益于人类健康的酵母菌,符合当今崇尚啤酒新鲜健康的潮流。但是桶装啤酒保质期短,只适宜在交通便利、消费集中的地点销售。对于生产厂家来说桶
7、装啤酒不使用瓶、盖、标、箱等包装材料,其利润率比瓶装产品高。PET瓶:优点:高度透明,重量轻,启封后可再次密封,价格合理。卫生安全性好。机械强度和化学稳定性好,耐酸、碱等有机溶剂,同时还具有良好的阻透性,阻油性,可在保质期内保证食品的质量。缺点:保气性差, 在存放过程中,CO2逐渐减少。增添涂层能改善保气性, 但贮存时间也不能太长。不能预先抽空或巴氏杀菌,需采用特殊的灌装程序,以避免摄入空气和污染杂菌。此次采用小口玻璃瓶包装啤酒,用皇冠盖封口,玻璃瓶的形式采用溜肩型。1.3 啤酒包装的保存期计算市面上玻璃瓶啤酒的储存期一般在3个月到6个月左右。由于玻璃本身的阻隔性能良好,厚度在2mm以上,因此
8、透湿率接近为零,玻璃瓶啤酒的储存期一般由封口质量以及杀菌效果来决定。皇冠盖的选择条件的首要原则是保证酒瓶与瓶盖之间结合紧密,另外皇冠盖材质必须洁净,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。为了延长保质期,啤酒还要进行巴氏杀菌。因此保存期可以达到要求的6个月。2 啤酒瓶包装保护的结构设计与设计计算2.1内包装容器的造型方案设计由于此次我采用的是玻璃瓶包装,因此销售包装的结构就是啤酒本身的包装结构。对于玻璃瓶来说,瓶子厚度越大、直径越小,耐内压力越好。对于需多次回收使用的啤酒瓶来说,在外形设计过程中,不能一味追求新颖、奇特和
9、美观,要考虑到异形瓶易出现应力集中的薄弱点,薄弱点会增加炸瓶现象。因此啤酒瓶外形以简洁圆滑为主,选择圆柱体外形。对于圆柱型啤酒瓶,在设计时需注意瓶肩形状和瓶跟形状。瓶颈和瓶身的连接以瓶肩过渡,为了避免棱角分明的形状,瓶肩形状要缓和,玻璃厚薄分布均匀,瓶肩内外弧分别为78、110。这样应力的分布也均匀,垂直荷重强度好。瓶跟处的圆角要适当大。这样,瓶底接触面减少,瓶跟不易被磨损,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。瓶跟底角弧半径取45。2.2 内包装容器结构的设计计算瓶壁厚度的大小以及分布的均
10、匀性是影响强度的重要因素。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。 由于GB4544-1996啤酒瓶标准只规定了640ml瓶厚度不小于2.0 mm,在这里750ml的啤酒瓶厚度为2.5mm。为了避免光线照射,啤酒瓶的颜色为棕色。750ml的啤酒瓶尺寸为:瓶高:315mm;瓶身高:160mm;瓶颈长:80mm;瓶身内直径:70mm;瓶身外直径:75mm;瓶底厚度:3mm;瓶口外
11、直径:29mm;瓶口内直径:20mm 瓶身可装容量V1为:V1=R2H1=3.52(16-0.3)=604ml将瓶颈与瓶肩部分视为圆台,则该部分的体积V2为:V2=1/3(R2+r2+Rr)H2=1/3(3.52+12+3.51)(31.5-16)=272ml整个瓶子的体积V为:V=V1+V2=604+272=876ml由于底部是圆角过渡,瓶颈、瓶肩部分是圆滑过渡,其整体体积会相应减少,减小范围大概在80-100ml左右,即满口容量大概在800ml左右,灌装容量为750ml。2.3 包装材料及选择依据 此次设计包装材料选择玻璃。因为玻璃瓶在啤酒包装中一直占据主导地位,玻璃瓶装啤酒大约占市场上啤
12、酒总量的80。且玻璃瓶装啤酒有较多优势。如:玻璃瓶具有化学稳定性好;易于密封,气密性好,透明,可以从外面观察到盛装物的情况;贮存性能好;表面光洁,便于消毒灭菌;造型美观,装饰丰富多彩;有一定的机械强度,能够承受瓶内压力与运输过程中的外力作用;原料分布广,价格低廉等优点。2.4 内包装容器的装潢设计设计装潢展开图如下:图2-1 装潢展开图2.5 包装容器结构设计图 啤酒瓶结构设计图如下:图2-2酒瓶结构图图2-3 啤酒瓶三维结构图3 缓冲包装的结构设计3.1 确定缓冲材料及依据 材料选用发泡聚乙烯。发泡聚乙烯EPE没有吸水吸湿性,能防油、防潮,还能抵御许多化合物的侵蚀质量轻,缓冲性能好,各项指标
13、均非常适合于作为包装材料使用.根据不同的需求,满足不同的包装要求。聚乙烯泡沫塑料属弹性缓冲材料,从应力应变曲线分析,属于双曲正切型弹性体,主要特点如下:(1)承载范围宽,吸收能量大。其防振缓冲性能明显地优越于聚苯乙烯泡沫塑料。(2)有较好的复原性。把负荷长时间加于泡沫塑料体而产生变形,当把负荷去掉后,变形部分会慢慢复原。(3)吸水性小,聚乙烯塑料本身的吸水性很小,经发泡后,由于气泡的结构不同和密度大小的差异,对吸水性有较大的影响。我国目前采用的聚乙烯泡沫塑料都是闭孔型的,因此吸收有少量的水分。(4)聚乙烯泡沫塑料重量轻,且具有良好的耐低温性能和抗化学腐蚀性能,并有一定的强度。3.2 缓冲包装结
14、构设计由于啤酒所受的碰撞主要来自搬运过程中瓶子的相互碰撞以及底部所受冲击,因此,要减小所受碰撞冲击,就要在瓶子的四周及底部进行缓冲。啤酒瓶为玻璃瓶,脆值在20G左右,属于易碎品,需要良好的缓冲包装。根据发泡聚乙烯的最大加速度静应力曲线,首先根据等效高度找到所对应的曲线,然后在曲线上找出对应的许用脆值,并作一条水平直线,它与缓冲曲线有很多交点。为节省材料,一般取与之相交的厚度较小的缓冲材料进行设计,那么就可得出缓冲材料的厚度T。按照经验可得,T20mm,考虑到温湿度、蠕变量、挠度、跌落姿态等因素,此次设计T取25mm比较适合。缓冲衬垫分两部分,上部为有通孔的发泡聚乙烯板,底部为有盲孔的发泡聚乙烯
15、板。瓶与瓶间的距离为10mm,通孔的直径为50mm,盲孔的直径为75mm。上部发泡聚乙烯板的厚度为20mm,底部发泡聚乙烯板的厚度为40mm,盲孔高度为15mm。3.3 缓冲包装示意图具体缓冲衬垫设计效果图如下:图2-4 缓冲衬垫效果图4 运输包装设计4.1 运输包装容器的结构设计4.1.1 销售包装在瓦楞箱内堆码设计从包装物的性能和各方面的考虑,决定用0201箱型为运输包装。其优点有如下:1、0201箱型的机械操作简单,可实现机械化的装箱;2、结构性能好,能抵抗较大的抗压强度;3、纸箱的生产容易,节约成本。综合考虑纸板用量、抗压强度、堆码状态、美学因素等条件,0201型箱的理想尺寸比例为1.
16、5:1:1。销售包装外尺寸:长度l=75mm,宽度b=l=75mm,高度h=315+40-15=340mm。设长度方向上放置N1个,宽度方向上放置N2个,高度方向上堆码N3个,针对啤酒瓶运输,一般情况下高度方向上只堆放一层,即N3=1。列表2-1具体分析。 表2-1 堆码尺寸表放置个数N1lN2bN3h1757531521501503153225225315430030031553753753156450450315综合考虑纸板用量,抗压强度,堆码状态,美学因素等条件,瓦楞纸箱的箱体比例以L:B:H=1.5:1:1为最佳。分析表中数据,发现6l4b1h比较符按合。641=24=2打,统计相对简
17、便。4.1.2 瓦楞纸箱的尺寸设计销售包装堆码总尺寸:L0=675mm=450mm;B0=475mm=300mm;H0=1315mm=315mm(1)瓦楞纸箱的内部尺寸瓦楞纸箱的内部尺寸,由被包装商品的最大外形尺寸,商品的组装和个数以及隔衬与缓冲装置的尺寸有关。当被包装商品为多件时,瓦楞纸箱的内部尺寸计算公式为: (式1) 式中,Xi是瓦楞纸箱某一方向内部尺寸;Xmax是单个被包装商品某一方向最大外形尺寸;n是沿瓦楞纸箱某一方向的排列数目;是被包装商品尺寸变动系数;kXi是瓦楞纸箱内部尺寸修正系数。这里由于瓶与瓶间隔10mm,故取10mm/个,由于每个啤酒瓶之间有缓冲,故T取2mm。纸箱的内尺
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