哈尔滨商业大学方便面包装系统设计.docx
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哈尔滨商业大学方便面包装系统设计
包装系统课程设计计算说明书
设计题目:
方便面包装系统设计
学院:
轻工学院______
专业:
包装工程______
班级:
一班________
学生姓名:
徐小军_______
2015年11月20日
包装系统设计课程设计任务书
设计题目:
一、课程设计技术要求
1.生产纲领为3000t/年
2.设计一个容积为105g的方便面工艺路线
3.设计一条年产量为3000t的包装生产线,要求生产设备布局合理、设备之间配合合拍、生产顺畅、可靠性高。
二、课程设计基本要求
1.设计任务:
(1)系统分析框图1张;
(2)包装形式(内、中、外)设计效果图1张;
(3)包装工艺流程图1张;
(4)生产线布置方案立体效果图1张;
生产线工艺平面布置简图1张;
生产线工艺立面布置简图1张;
(5)包装工艺规程文件1份(4类卡)
2.设计计算说明书要求:
设计说明书是设计的主要依据,内容必须详尽准确,必须使用工程术语,文字通顺简练,字迹公正,总字数不少于5000字。
三、课程设计时间安排
序号
内容
总学时/(天)
任务量
1
资料查询;
包装形式设计(内中外包装)
1
资料分析报告1份;
计算说明,立体效果图1份(包括内、中、外包装容器);
2
系统分析;
包装总体方案设计;
0.5
系统分析框图1张;
总体方案设计报告1份;
3
拟定包装工艺路线图;
0.5
包装工艺路线图1张;
4
包装机械设备选型及生产线方案设计
1
计算说明1份;
生产线布置立体效果图1张;
5
包装生产线设计
0.5
生产线平面布置简图1张;
生产线立面布置图1张;
6
制定包装工艺规程文件
0.5
文件4份;
7
答辩
1
合计
5
设计计算内容
计算结果
目录
第一章、市场调研·······················1
1.1调查目的·····················1
1.2调查对象及调查方式················1
1.3方便面及其包装的市场现状··············1
第二章、运输包装设计·················2
2.1物性分析·····················2
2.2流通环境分析···················3
2.3防护要求分析···················4
2.4包装材料分析及选择················4
2.5包装结构分析及选择················5
第3章、包装系统方案设计···············6
3.1包装工艺路线设计·················6
3.2生产线设计····················6
3.3包装设备选型···················7
3.4设计计算·····················9
第四章、外包装瓦楞纸箱设计··············10
4.1瓦楞纸箱的选择··················10
4.2瓦楞纸箱尺寸计算·················10
4.3强度校核·····················12
第5章、包装系统评价·················16
5.1系统评价方法及过程················16
第6章、课程设计心得·················17
参考文献························18
设计计算内容
计算结果
1、市场调研
1.1调查目的
通过市场调查了解方便面包装现状和发展情况,以及消费者对方便面的喜好和需求,从而加深对专业知识的系统认识,提高自己专业知识的运用能力,提升认识问题、分析问题、解决问题等各方面的能力。
1.2调查对象及方式
此次调查的对象是哈尔滨商业大学校内超市及其顾客。
1.3方便面及其包装的市场现状
作为世界小麦生产和消费大国,中国方便面行业以每年转化全国小麦的1/10的容量,以占我国以粮食为原料的工业加工食品46%的份额。
我国方便面行业发展的特点是原料的加工深度不够,大多数还是传统工艺,生产效率不高,产品多属中低端,高端产品还依赖于进口,与人均消费量第一、第二的韩国和日本相比,仍有很大差距。
方便面按照生产工艺可分为油炸型和非油炸型;油炸型方便面的生产中通过油炸除去面体的水分并将油香融入面体,因此脂肪含量较高。
非油炸型方便面省略了油炸的过程,含棕榈油和饱和脂肪酸较少,加工时可通过添加营养强化剂提高方便面的营养价值。
小麦面粉在精加工过程中,其维生素、可溶性膳食纤维等营养物质大量损失。
因此,在面粉中有必要实行营养强化
按包装方式分为袋装、碗装
设计计算内容
计算结果
2、运输包装设计
2.1物性分析
2.1.1主要成分:
主要原料大麦、小麦粉,植物油
2.1.2方便面生产的理化指标
(1) 糊化度(α度)≤1.0
(2) 水分≤8.0%
(3) 脂肪≤24.0%
(4) 酸价≤1.8mgKOH/g
(5) 过氧化值≤20.0meq/kg
(6) 面条复水时间≤4分钟
2.1.3附带说一下方便面的感官指标:
(1)色泽:
均匀乳白或淡黄色,无焦\生现象,正反两面有颜色差别。
(2)气味:
正常,无哈喇味及其它异味。
(3)形状:
外形整齐,花型均匀。
(4)烹调性:
复水后,无断条、并条,不夹生,不粘牙
2.1.4变质原因:
污染方便面而使方便面产气的产气菌主要是酵母菌和大肠杆菌,其污染途径主要在以下几方面:
1 菌种被产气菌污染(主要是酵母菌污染)
2 生产过程中方便面被酵母菌和大肠杆菌污染
3 方便面包装材料被酵母菌和大肠杆菌污染
4 包材本身不合格使外界微生物侵入而造成的污染
5 杀菌不彻底有产气菌未杀死的污染
6 生产工艺中杀菌机杀菌参数设定不正确而残留产气菌的污染
设计计算内容
计算结果
2.2流通环境分析
(1)温度:
方便面的主要成分是小麦粉,正常情况下,活性乳酸菌在0℃至4℃的环境中存活状态是静止的,但随着环境温度的升高,乳酸菌会快速繁殖、快速死亡。
(2)时间:
一般方便面的保质期在6个月左右
(3)湿度:
对于方便面这样的速食品,贮藏环境湿度不能过大,因为这样容易受潮。
(5)氧气:
当包装袋内的氧气浓度≤1%时,微生物的生长和繁殖速度就急剧下降,氧气浓度≤0.5%时,大多数微生物将受到抑制而停止繁殖。
方便面及调料包包装袋损坏后很容易收到污染和变质。
2.3防护要求
(1)防潮包装:
隔绝外界湿度对方便面的影响,使包装内的相对湿度满足产品需求
(2)阻氧包装:
氧气可使方便面中维生素等营养物质养化,促使微生物加速繁殖
(3)防震包装:
确保产品从生产出来到开始使用经过的的运输、保管、堆码和装卸等过程,不受到损伤
2.4包装材料的选择
内包装:
OPP即双向拉伸聚丙烯薄膜,它是一种用聚丙烯作为主要原材料,用平膜法经过双向拉伸而制得的薄膜,广泛地用于各类包装行业。
OPP袋包装主要优点:
它具有拉伸强度高、刚性高、透明度好、光泽度好、低静电性能、优异的印刷性能和涂层附着力、优异的水蒸气和阻隔性能
设计计算内容
计算结果
2.5包装容器结构确定
根据尽量减少成本以及降低工艺复杂度的要求,为105g的方便面设计包装,具体请见下图。
设计计算内容
计算结果
3、包装系统方案设计
3.1包装工艺路线
设计原则:
合理选择包装材料和包装容器,满足工序的集中与分散,选择工艺路线的形式,平衡工序的节拍
满足工序的集中与分散:
工序集中,可减少中间输送、储存、转向等环节,使机构得以简化,缩减生产线的占地面积。
工序过分集中,会对包装工艺增加更多的限制,降低生产线的通用性,增加机构的复杂程度。
采用集中工序时,应保证调整、维修方便,运行可靠,有一定通用性。
工序分散,可提高生产率,平衡工序的生产节拍,减小机构的复杂程度,提高工作可靠性,便于设备调整和维修等。
包装工艺流程:
OPP薄膜卷材
↓
杀菌
↓
油炸面丝→风冷→包装膜成型→纵封→横封切断→喷码→检验
↓
运输单元←堆码←检验←打印←封箱←装箱←整理计数
3.2生产线设计
按照产品的包装工艺过程,利用分流、合流、储存、传送装置把包装机以及辅助设备连接起来,而形成的有独立控制装置的包装生产系统。
在包装生产线上,被包装物上线后,以一定的生产节拍,按照设定的包装工艺顺序,顺序经过各个包装工位,完成预定的包装作业后再下线。
生产线设计是整个设计非常重要的环节,生产线设计正确、合理与否,对生产线的生产效率、运行可靠性、设备复杂程度、成本造价、生产节拍等起决定性的作用,决定整条生产线项目的成功与否。
注意:
对包装物和包装材料形状、特性进行充分研究。
考虑包装物品能否以稳定正常的状态进入下道包装工序。
对自动包装线设置合适的中间缓冲储
设计计算内容
计算结果
存区。
使内、外包装机的生产能力匹配。
具体生产线布置见生产线平面布局图
3.3包装设备选型
设备选型必须根据生产规模、班产量、工艺流程特点和工厂条件综合
考虑,一般按下列原则和要求进行。
(1)满足工艺要求,保证产品的质量和产量。
大中型食品工厂应选择技术先进、机械化程度较高、可连续化、自动化操作的设备;小型厂则选用简单的设备,注意设备利用率和成本核算。
(2)先进性。
关键设备的质量性能、使用寿命、能量消耗、自动化水平、尽可能接近或达到国际先进水平或国内领先水平。
(3)适用性。
选用的设备应与建设规模、产品方案,以及工厂的员工素质和管理水平相适应;与可能得到的原材料、辅材料和燃料相适应;与环境保护要求相适应。
(4)可靠性。
选用的设备应经过生产、运行的检验,并有良好的可靠性记录。
(5)安全性。
选用的设备在正常使用中确保安全运行,考察所采用的设备是否会对操作人员造成人身伤害,有无保护措施,是否会破坏自然环境和生态平衡,能否预防等。
(6)经济合理性。
分析采用的设备是否经济合理,是否有利于节约项目投资和降低生产成本。
(7)所选设备应符合食品卫生要求,拆装清洗方便,与食品接触部分用不易腐蚀的不锈钢或对食品无污染的材料制成。
(8)在温度、压力、真空、浓度、时间、速度、流量、液位、计数和程序等方面有合理的控制系统,并尽量采用自动控制方式。
设计计算内容
计算结果
主要设备:
设计计算内容
计算结果
3.4设计计算
生产规格
品种
规格
方便面
105g
物料衡算
1、本设计为3000t的方便面
2、本设计为年300天
3、灌装阶段的物料损耗损失按0.1%计,则M2=M1×(1-0.1%)=3.003003t
因此,每日原料处理量应是3.003003÷300=1.001001t
年产3000t,每袋105g,则日产30000000000÷105÷300=95000袋
每箱按24袋计,则日产95000÷24=3958箱
4、箱型、瓦楞纸板的选择及纸箱设计
4.1瓦楞纸箱的选择
A型瓦楞的特点是单位长度内的瓦楞个数最少,而瓦楞最高,由于瓦楞之间有较大的空隙,因而具有良好的减震性能,适用于制作包装产品以及对冲击、碰撞和各种动载荷要求较高的瓦楞纸板箱,如玻璃制品、水果、玩具等。
B型瓦楞与A型瓦楞正好相反,单位长度内的瓦楞数较多,而楞高较小。
因而其性能也与A型瓦楞相反。
用B型瓦楞纸板制作的瓦楞纸箱能承受较大的平面压力,适合包装罐头、日用化学产品以及小五金、家具等较硬的产品。
C型瓦楞的楞高及单位长度的瓦楞个数介于A型瓦楞和B型瓦楞之间。
这种瓦楞纸板综合了A型瓦楞纸板和B型瓦楞纸板的特性,既有足够的刚性,又有良好的减震性能,可以有效地用于包装易碎物品、柔性产品以及要求防止表面受损的硬质制品。
E型瓦楞纸板,是为取代单片平板纸而设计的一种带有E字型矩形槽的瓦楞纸板。
与白纸板或单片厚纸相比,E型瓦楞纸板既具有平坦的表面
日产3958箱
设计计算内容
计算结果
和较高的平面刚度,又具有重量轻、缓冲性好、成本低和印刷效果好等特点,所以广泛用于中包装和内包装的瓦楞纸箱或纸盒,最适宜包装日用商品、家用电器、器皿以及各种成套商品的包装。
综上选择A型层瓦楞纸既能获得良好的缓冲性能,又有良好的印刷适性,更好的保护、宣传产品。
4.2瓦楞纸箱尺寸计算
方便面袋厚越为30mm,形状为正方形,边长约为150mm,每箱为24袋,排列方式为8*3*1
内尺寸计算公式为:
式中Xi一纸箱内尺寸,(mm)
一内装物最大外尺寸,(mm)
一内装物排列数目,(mm)
d一内装物公差系数,(mm)
k一内尺寸修正系数,(mm)
查表有KI=3Kb=3Kh=3d=1
查表有A型瓦楞板厚度为4.5~5.0mm,B型为2.5~3.0
此处取A型厚度为5mm
A型层瓦楞纸
设计计算内容
计算结果
瓦楞纸箱展开图
瓦楞纸箱成型图
设计计算内容
计算结果
4.3瓦楞纸箱强度校核
内装物重量约为105g*24=2.5kg
最大综合尺寸为L0+B0+H0=260mm+465mm+160mm=895mm
表4-1
纸箱类型
内装物最大重量/Kg
综合最大尺寸/mm
瓦楞纸板代号
一类
二类
三类
双瓦楞纸板
5
10
20
30
40
700
1000
1400
1750
2000
S-1.1
S-1.2
S-1.3
S-1.4
S-1.5
S-2.1
S-2.2
S-2.3
S-2.4
S-2.5
S-3.1
S-3.2
S-3.3
S-3.4
S-3.5
内销产品选用第二类瓦楞纸板,本产品属于内销产品,初定为S-2.3,并且此型号所对应的内装物最大重量为2.5kg,与此最为接近,所以初选出上述纸板型号,查表得S-2.2的技术指标如下:
耐破强度980kPa,边压强度6370N/m,戳穿强度5.9J。
查表有面纸定量取320g/㎡,耐破指数取3.0kPa·㎡/g
表4-2
纸板代号
耐破度/KPa
变压强度/(N/m)
戳穿强度/J
水分/%
S-2.1
S-2.2
S-2.3
S-2.4
S-2.5
409
686
980
1373
1765
4410
5390
6370
7350
8330
2.9
4.4
5.9
6.9
7.8
10.0±2.0
内装物重量2.5kg
设计计算内容
计算结果
表4-3
指标名称
单位
规定
A
B
C
D
定量
g/m²
112.0±6.0160.0±8.0
127.0±6.0180.0±9.0
140.0±7.0200.0±10.0
紧度不小于
g/m²
0.50
0.45
横向环压指数
112g/m²
不小于127-140g/m²
160-200g/m²
N﹒m/g
7.1
7.7
9.2
5.5
6.3
7.7
3.8
4.4
5.5
3.3
3.5
3.5
纵向裂断长不小于
km
4.30
4.30
4.30
4.30
交货水分
%
8.0
8.0
9.0
9.0
按照所选用的箱板纸和瓦楞芯纸,瓦楞纸板的定量=内、外面纸定量之和+Ʃ(瓦楞芯纸定量*瓦楞展开系数)+粘合剂定量
所以Q=320+320+1.4*160+100=964g/㎡
纸箱的展开面积约为
(460+158)*2*(259+158)≈0.52㎡
其质量为Q*S=964*0.52=0.50kg
瓦楞纸箱的周长为:
Z=2(L+B)=2*(260+465)=948mm=145cm
瓦楞纸板的综合环压强度为
=320*11.5+320*11.5+160*5.5*1.4
=8592(N/m)=85.92(N/cm)
瓦楞纸箱抗压强度计算
根据表4-6:
楞常数取13.36,箱常数取1.1,瓦楞纸箱的抗压强度为:
(1)凯里卡特(K.Q.Kellicutt)公式
A.凯里卡特公式:
一般凯里卡特公式如下:
式中P—瓦楞纸箱抗压强度,
Q=964g/㎡
纸箱展开面积0.52㎡
质量0.50kg
Z=145cm
=85.92(N/cm)
设计计算内容
计算结果
Px—瓦楞纸板原纸的综合环压强度
aXz—瓦楞常数
Z—瓦楞纸箱周边长,cm
J—纸箱常数
P=85.92*
*88*1.01≈5541.43(N)
货物(包装件)质量W是内装物重量和纸箱重量之和,
其值W=(2.5+0.52)*9.8=29.60N,
安全系数是由货物的储存期和储存条件决定的:
储存期少于30天K=1.6
储存期30-100天K=1.65
储存期100以上K=2
一般仓库存储时,堆码高度h=450cm,堆码载荷为:
P=KW(h/L-1)K:
安全常数
W:
包装件的重量
L:
纸箱堆满时高度
H:
堆码高度
由此可知
P=KW(h/L-1)=2*29.60*(450/22-1)≈2338.25(N)
显然抗压强度比堆码载荷大得多,所以此瓦楞纸箱其有足够的堆码载荷,满足包装要求。
堆码载荷为
P=2338.25N
设计计算内容
瓦楞纸箱的总用量为0.43*8334=3584
储存期30-100天K=1.65
储存期100以上K=2
一般仓库存储时,堆码高度h=450cm,堆码载荷为:
P=KW(h/L-1)
K:
安全常数
W:
包装件的重量
L:
纸箱堆满时高度
H:
堆码高度
由此可知
P=KW(h/L-1)=2*48.41*(450/351-1)≈124.48(N)
显然抗压强度比堆码载荷大得多,所以此瓦楞纸箱其有足够的堆码载荷,满足包装要求。
根据上述计算可知:
纸箱的展开面积为0.52㎡
生产效率为3958箱/天
则年产:
3958×300=1187400箱
需瓦楞纸箱的面积为1187400×0.52=617448㎡
五、包装系统评价方法
5.1系统评价过程
关联矩阵法是常用的系统综合评价法,它主要是用矩阵形式来表示各替代方案有关评价指标及其重要度与方案关于具体指标的价值评定量之间的关系。
具体评价过程如下:
1.对各代替方案的评价指标进行逐对比较,对相对重要的指标给予较高分,据此得到各评价项目的权重Wj。
2.根据评价主体给定的评价尺度,对各替代方案在不同评价指标下进行评价,得到相应的评价值。
3.求加权和得到综合评价值。
设计计算内容
计算结果
该企业为生产紧俏产品制定了三个生产方案,它们是:
A1:
自行设计一条新的生产线
A2:
从国外引进一条自动化程度较高的生产线
A3:
在原有的设备的基础上改装一条生产线
确定评价五项指标如下:
1.期望利润
2.产品成品率
3.市场占有率
4.投资费用
5.产品外观
方案实施结果例表
逐对比较法例表(求权重)
包装系统评价方法选用逐对评价法
设计计算内容
计算结果
评价尺度例表(评价主体确定评价尺度)
关联矩阵例表(逐对比较法)
结论:
因为V1>V2>V3,所以A1>A2>A3。
通过这几项的趋势观察自行设计的产品较完美。
设计计算内容
计算结果
参考文献
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工业出版社,2008年
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食品工厂设备[M].第1版第4次印刷.中国轻工业出版社,2000年
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化学工业出版社
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江西美术出版社.2005
[17]曾迪来.现代包装设计[M].长沙:
中南大学出版社.2005
设计计算内容
计算结果
六、实习心得
通过这次的课程设计,我将原来所学习的知识结合到了设计中。
课程设计进一步巩固、加深和拓宽了所学的知识;通过课程设计实践,老师的讲解,我树立了正确的设计思想,增强了创新意思和竞争意识,熟悉掌握了包装系统设计的一般规律,也培养了分析和解决问题的能力;通过设计计算、绘图以及对运用技术标准、规范、设计手册等相关设计资料的查阅,对自己进行了一个全面的课程设计技能的训练。
课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练,它是我们迈向社会,从事职业工作前一个必不可少的过程。
我认为在具体设计中,应该认真对待每一环节,计算、设计、分析、绘图等等,在这些具体工作中需要我们有清晰的头脑和整体的布局,要有严谨的态度和不厌其烦的细心,要有精益求精、追求完美的一种精神。
从开始的包装产品确定以后总体设计中,让我清楚的了解了自己接下来要完成的任务,也很好的锻炼了自己自主学习的能力;在包装结构的选择、包装材料的选择、瓦楞纸箱的选择等的计算和最终的选择过程中,不但考验了自己计算过程中的细心程度还提高了自己快速资料的一种能力;在最后的绘图过程中,再次锻炼并提高了自己手工绘图的能力。
在这个过程中虽然遇到了许多问题,经过老师的帮是最后还是解决了。
所以当我们面对很多问题的时候所采取的具体行动也是不同的,这当然也会影响我们的结果.很多时候问题的出现所期待我们的是一种解决问题的心态,而不是看我们过去的能力到底有多强,那是一种态度的端正和目的的明确,只有这样把自己身置于具体的问题之中,我们才能更好的解决问题。
计算结果
纸箱的面积617448㎡
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