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1.2.1 国产食品包装机的发展情况
改革开放以来，食品包装机械行业通过引进、消化、吸收和自主创新，已经生产出了可以替代进口的灌装机、制袋充填封口包装机、热收缩包装机、贴标机、打码机、喷码机、真空包装机、多功能枕式糖果包装机、高速PET吹瓶机等。如今我国的食品包装技术正在成为一项跨学科的系统工程，一批国产品牌的食品包装机械已经达到或正在努力赶超世界先进水平。
包装材料的国产化使国产制袋充填封口机的技术也逐渐成熟起来，其中卧式和立式自动制袋装填封口包装机在包括饼干在内的食品包装上立下了汗马功劳。制袋充填封口包装机的发展经历了从单边封到两边、三边或者四边封，控制技术从初级到高级的发展过程。现在的国产制袋机性能已经比较稳定，自动化程度有了不断的提高。如配备了光电检测系统，实现光标的准确定位，保证了包装封口和剪切工序的精度。为了防止含水多的饼干氧化变质，在食品包装机上还增添了充气的功能，通过注入氮气或者二氧化碳和氮气的混合气体，防止了微生物的生长，这些气调包装技术显著地提高了饼干类点心的保质期。国产的制袋、充填、封口包装机还在糕点类的食品如蛋糕、年糕、桃酥、月饼以及颗粒、片状食品包装中得到了推广应用。
为了满足我国品种繁多的食品包装的需求，30年来，包装行业相继开发出了包装托盘的半自动热收缩包装机；包装液体食品的液体食品软包装机；包装颗粒食品的颗粒包装机；包装酱状食品的酱状包装机；包装药品、保健食品的泡罩包装机；包装油炸膨化食品和油炸土豆片的真空包装机和充氮包装机以及吸塑包装机等。食品包装机械行业初步形成了品种多、门类比较齐全的行业格局。
特别是最近10年，伴随世界食品包装机械技术水平的不断提高，中国的食品包装机械行业通过借鉴国际先进技术，对现有的包装机械进行技术升级和创新，促使国产包装机械又上了一个档次。比如立式袋成型充填封口设备改变了单一品种和单一功能，实现了在同一台设备上除了可以完成包装成型、物料的充填封口等工序外，还可以完成液体、黏稠流体、粉体、颗粒状等多种类食品物料的包装。在计量和充填装置方面，各种计量和充填技术得到了应用。如根据物料的性质，分别采用称重法计量和充填、螺杆法计量和充填、容杯法计量和充填、记数法计量和充填、液体法计量和灌装。为了提高不规则物料的充填精度，近年来计算机技术在固体计量充填包装机上得到了推广，组合式定量充填包装技术即电脑组合秤的应用大大的提高了充填速度和充填精度。 1.2.2 国外食品包装机的发展状况
国外食品包装机械设备的技术水平普遍比较高。微电脑广泛用于生产过程的自动控制。国外包装机械采用计算机控制工序和加工程式化，并配备各种参数计量装置，使包装、计量检测一机完成。设备材质好，生产中卫生和质量有保证。设备一般都采用不锈钢制造，并十分重视空瓶、实瓶和自动检验设备的原地高速、高效清洗等，以保证产品质量达到高度卫生。
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国外的食品包装与分装新方法有：小型商用集装箱和塑料薄膜食品包装。小型商用集装箱是一种便于食品用机械装御、搬运和仓储的装货箱子。它的特点是有统一的规格标准，以适应机械与自动化的需要，同时又便于食品的出入库，便于清点箱内货物的数量。有足够的强度，可以反复周转使用，并能保证食品的安全。塑料薄膜食品包装。在国外，随着塑料机械工业的发展，塑料薄膜作为内包装应用日广，除常见的塑料薄膜袋外，最近又有以下几种新的塑料薄膜包装方法：热缩包装。热缩薄膜一般很薄，透明度好，顾客可以直接观察食品。例如可以包装一只冻鸡，一袋冻肉，一袋冻鱼等。热缩包装除具有运销方便，透明度好，外观好看，包装牢固，减少包装体积，保持清洁等优点外，其所用的包装机械设备也比较简单。目前，在国外这种包装方法很流行。充气包装。在热缩包装内，充以惰性气体，这样可以抑制细菌繁殖，延长食品的保存期限。真空包装。 用塑料薄膜将食品包好并封口后，再把里边的空气用真空泵抽出。这样可以防虫，防腐，防潮，使食品不易变质。自动化真空包装机已在国外广泛使用。
国际上包装和食品机械的发展是以大客户的要求为目标，带动相关机械的发展。大客户的要求主要体现在以下方面：
一是对生产效率要求越高越好。这样可以降低产品的成本，满足交货期。高速包装机要求与前道工序要有相关衔接，不需搬运环节，包括控制衔接，整个生产线按生产及包装工序排列要做到倒序启动，顺序停机。如冷灌装生产线，从塑料原料自动上线到饮 料灌装及大包装码垛全部自动在封闭车间内进行。
二是可适应产品的更新变化。包装机械要具有很高的柔性和灵活性，生产线允许在一定的尺寸范围内包装物大小可以变化。因为产品的生命周期远短于设备使用寿命，变更产品及包装不至于更换昂贵的包装生产线。
三是设备常见故障迅速排除。解决方案预先输入电脑，当设备出现常见的故障时可以自行诊断，亦可实行远程诊断并排除故障。
四是要求具有自动识别功能。一方面，可以实现自动识别包装材料的厚度、硬度、反弹力等，通过电脑反馈到机械手调整动作幅度，保证不反弹；另一方面，让各种不同的产品，如形状各异的巧克力或点心等，装到同一盒中，其排列是有规律的。生产线传递的产品是无序的，可用探头扫描，确定不同形状的物料位置，再反馈到不同的机械手，它会准确无误地将物品按准确的位置及方向放入托盘中，快速而且准确，排除人工操作的视觉及手指的疲劳。
五是可以尽量减少环境污染。减少包括噪声、粉尘污染，并尽量减少废弃物，在食品加工过程中尤为重要。食品原料在加工时不仅收获主要产品，如玉米加工，产品除了玉米淀粉外，还有玉米油、色拉油、人造黄油、葡萄糖、玉米蛋白及饲料，以及污水处理等生产全过程，均为自动化。没有废弃物、没有污染，其价值已大大超过玉米淀粉的价值。
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1.3 课题研究的目的及意义
食品包装中应用最多的是立式包装机。整机包括几大部分：传动系统、包装材料供送系统、袋成型装置、纵封装置、横封及切断装置、物料供给装置以及监测装置等。据调查，我国现有制袋-充填-封口食品包装机存在以下主要问题：
（1）包装精度低。目前我国此类包装机械的包装精度（计量精度）均在±2％～±3％之间，有的还在±3%以上，而国外同类设备的包装精度都在±1％以下，而且稳定可靠。
（2）包装速度低。目前国产包装机的包装速度，小袋包装在60～120袋／分之间，包装速度超过80袋/分时包装质量将下降；中袋包装为35～60袋/分。国外设备的包装速度已达到小袋包装为1200袋／分，中袋包装为160袋／分。
（3）封口质量难以保证。
（4）包装机的横封机构运动形式的不合理，将导致封口质量问题。我国现有一些包装机采用纵横封加热装置一体或传送袋与纵封一体，此封口形式工作速度低，封口质量差；
本文设计了立式食品包装机的电气控制系统，希望可以实现提高生产效率、降低劳动强度、操作控制方便、降低产品成本、实现包装的外形整齐统一、封口严密、适应现代社会的快节奏等，对实现包装机的自动化具有重要的实践意义。
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2 立式食品包装机电气控制方案设计
2.1 立式食品包装机的工艺流程 2.1.1结构原理图
主电机作为整台机器的动力源，带动拉膜机构，传送装置，袋成型装置等，横封和纵封机构由横封纵封电机带动。打印功能由油墨打码机实现。 2.1.2系统工作循环过程
当系统进入正常工作状态时，主电机带动拉膜机构，传送装置，卷膜包装材料通过导向辊经成型器对折后，纵封电机带动热封器进行纵缝连续封合。于此同时，计量装置将计量好的物料充填入袋，然后纵封电机停转，最后由横封电机带动横封辊完成横封和切断成单个成品袋。完成一次包装，系统循环工作。
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