食品包装封口技术及设备详解

封口（sealing）操作是食品包装继计量充填或灌装之后的另一道重要的包装工序。由于被包装食品种类繁多，性能各异，包装要求、所用包装材料和容器各不相同，因而采用的封口方式方法和使用的封合物也就多种多样。

（一）封口封合方式、封合物的种类及功能

1.封口封合方式　按包装容器口部形状不同以及是否使用封口材料，封口方式大致可分为3类。

（1）无封口材料封口　即直接用包装容器口壁部分材料经热熔、黏接或扭结折叠等方法实现封口，如塑料袋封口、纸袋封口、各种裹包封口等。这类封口可以在相应的裹包机或袋装机的封口工位上直接完成操作，不需另设封口机械，在自动化程度较低的生产场合，可采用手工或专用包装器具将装好物品的包装袋封口。

（2）有封口材料的封口　即用封口材料预先制成与被封容器口相配的封盖，然后在专用的封口机上使封盖将容器口封合。这类封口方法主要用于金属、玻璃、塑料材料制成的刚性瓶罐容器的封口。

（3）有辅助封口材料的封口　即用外加的材料将已封盖或未完全封盖的容器口封合，外加的辅助材料有金属针、线、胶带等，可用专门的器具或机器完成封口操作，也可由人工完成封口操作，如纸盒、纸箱等容器的封合。

食品包装对封口的一般要求：外观平整、清洁美观；封口及时快捷、封口可靠、启封方便；封口材料无毒安全，符合食品卫生要求。

2.封口封合物的种类　包装容器封口的封合物是指附加在容器上的开启和封合的装置，主要包括各种封盖（cap）、塞（plug）、罩盖、衬垫等。其中封盖是重要的封口封合物，它的形式多种多样，见图6-55。

3.封合物的功能　封合物与容器相配应具有以下几项功能。

①封合物与容器封口能有效密封，实现对包装内容物的保护要求。

②方便开启、易于开启或达到防盗、使用安全、可控开启要求。

③利用封合物处于包装物引人注目的部位的特点，以美观的外形、清晰的印刷图形标志起到向消费者传达视觉信息的作用。

（二）软塑包装容器封口

软塑包装容器主要是指用各种塑料薄膜、复合薄膜及塑料片材制成的袋、盒、筒状容器，这类容器的密封封合方法主要有热压封合、压扣封合、结扎封合等。封合方法的选择及要求取决于所用材料、包装形态、加热杀菌方法、包装食品特性、贮藏要求等多方面的因素。

1.热压封合（heat seal）　用某种方式加热容器封口部材料，使其达到黏流状态后加压使之黏封，一般用热压封口装置或热压封口机完成。热封头是热压封合的执行机构，通过控制调节装置可以调整热封头的温度和压力以满足不同的封合要求。根据热封头的结构形式及加热方法不同，热压封口方法可分为多种。

（1）普通热压封口　见图6-56，主要有以下几种。

①板封：将加热板加热到一定温度，把塑料薄膜压合在一起即完成热封。此法结构和原理都很简单，热合速度快，应用很广，适合于聚乙烯薄膜，但对于遇热易收缩或分解的聚丙烯、聚氯乙烯等薄膜不适用。

②辊封：能高效连续封接，适用于复合材料及不易热变形薄膜材料的封合。为了防黏，可在加热辊外表面涂一层聚四氟乙烯。

③带封：钢带夹着薄膜运动，并在两侧对薄膜加热、加压和冷却，实现封口。这种装置结构较复杂，可对易热变形的薄膜进行连续封接，专门用于袋的封口。

④滑动夹封：薄膜先从一对加热板中间通过，进行加热，然后由加压辊压合。特点是结构简单，能连续封接热变形大的薄膜，适用于自动包装机。

（2）熔断、脉冲、超声波和高频封合　见图6-57，有以下几种。

①熔断封合：利用热刀把薄膜切断，同时完成封接，因没有较宽的封合带，强度低。

②脉冲封合：在薄膜和压板之间置一扁形镍铬合金电热丝，并瞬间通以大电流，使薄膜加热黏合，然后冷却，防黏材料一般用聚四氟乙烯织物。这种封接方法的特点是封口质量（强度）高，适用于易热变形的薄膜，但冷却时间长，封接速度慢。

图6-55　几种典型封合物（封盖）

a.金属连续螺纹盖　b.凸耳盖　c.压合/扭开盖　d.滚压盖
e.皇冠盖　f.顶部剪开式封盖　g.翻转式倾倒型封盖
h.推拉式封盖　i.搭锁配合盖　j.机械断开式盖　k.撕拉箍圈
1.铰链塞孔式盖　m.儿童安全挤旋盖　n.儿童安全撬开盖

图6-56　普通热压封合法

a.板封　（1.加热板　2.薄膜　3.绝热层　4.承压台）
b.辊封　（1.加热辊　2.薄膜　3.耐热橡胶圆盘）
c.带封　（1.钢带　2.薄膜　3.加热部　4.冷却部）
d.滑动央封　（1.加热板　2.薄膜　3.加压辊　4.封接部分）

图6-57　其他几种形式的封口

a.熔断封合　（1.热刀　2.薄膜　3.薄膜引出辊　4.胶辊）
b.脉冲封合　（1.镍铬合金电热丝　2.薄膜　3.绝热层　4.橡胶缓冲层）
c.高频封合　（1.压板　2.高频电极　3.焊缝　4.薄膜　5.承压台）
d.超声波封合　（1.振动头　2.尖端触头　3.薄膜　4.橡胶辊）

③高频封合：薄膜被压在上、下高频电极之间，当电极通过高频电流时，薄膜因有感应阻抗而发热熔化。由于是内部加热，中心温度高，薄膜表面不会过热，封口强度高，适用于聚氯乙烯之类感应阻抗大的薄膜。

④超声波封合：由磁致换能器发出的超声波，经指数曲线形振幅扩大输出棒传到薄膜上，使之从内到外发热，薄膜内部温度较高，适用于易热变形薄膜的连续封接。

2.热压封合工艺参数　指封接温度、封接时间和封接压力，这些工艺参数的确定取决于被封接薄膜材料的熔点、热稳定性、流动性、薄膜厚度等特性。

薄膜的热封温度应高于材料的黏流温度，在一定温度范围内，随加热温度的升高，薄膜的袋口呈现良好的黏流状态，在加压下可获得封口的封合强度相应升高。但是热封温度过高，封口封合强度达到极限，不再增加，见图6-58。过高的加热温度易使薄膜软化变形，影响封口的美观，甚至袋口局部烧穿。对热封口后需高温杀菌的包装食品更应注意确定适合的热封温度，以保证封口强度。

图6-58　含铝箔复合膜袋热封性

1.横封　2.纵封（压力294kPa，时间0.5s）

不同的材料表现出不同的热封性能，其热封工艺参数也有很大的差异。图6-59所示为LDPE、CPP、BOPP 3种薄膜在一定的热封压力下的热封温度时间曲线。在某一热封温度C所允许的热封时间t2～t1范围内，热封质量均能得到保证。热封温度越高，时间范围越小，热封质量越难控制，从图中可知，BOPP热封温度较高，而热封时间范围很窄，热封困难。

图6-60表示同一种材料不同热封压力对热封温度和时间的影响，显然提高热封压力，其热封温度时间上下限曲线降低，说明达到同一热封要求可降低热封温度或缩短热封时间，但应注意，热封压力太大会使封口变形而影响热封质量。

图6-59　塑料薄膜的热封特性

上限：收缩率30%下限：热封强度＞98kPa

图6-60 热封温度、时间、压力的关系(www.xing528.com)

1.热封压力84kPa　2.热封压力480kPa

3.封口质量

①封口外观平整美观。封口两封合面中间夹有污染物、封口出现折叠皱纹、有严重的凸凹不平等是热压封合常见缺陷。这些缺陷产生的原因分别是由于充填灌装对封口内侧造成污染，热封时对两封合面薄膜放置或夹持不平，热封工艺参数选择不合适，热封装置或机器选择不当，调整及使用不合理等所致。封口缺陷的存在将影响封口密封性。

②封口有一定宽度。一般单质薄膜封口宽2～3mm，复合膜封口宽10mm。

③封口有足够的封合强度和可靠的密封性。

4.封口质量检测　食品软塑包装封口主要检测项目：

（1）热压封口缺陷检查　肉眼检测封口是否有缺陷，这是人为粗略估计的检测方法，在理想条件下，检测有效率约为75%。红外线测试封口缺陷是将封口以15m/s速度通过红外线检测仪，封口受污染部分因热流受阻，检测器显示温度下降。这种检测法实用可靠，但检测器价格较高。测厚法对封口的检查是用测厚仪测量封口的厚度，能检查出超过厚度部分的封口有皱纹及微粒污染，检测方法简单，但对封口内残留的油脂及水分的缺陷不易检出。

（2）耐压试验　袋装、盘装食品密封后（或者装同容量的水），按图6-61中所示的方法在包装件上加压，所加负荷依包装内容物量的不同按表6-3的要求选择，负荷作用1 min后检查袋、盘封口是否有泄漏。

（3）热封强度试验　这是保证封口质量的一种强度性检测。试验方法：将密封包装件的热封部分切取15 mm宽的试样，将封口以外两片薄膜分开并被试验机分别夹住其两端，然后以（300±2）mm/min的速度拉伸，测定封口热封面被剥离时所需要的最大负荷（N），一般要求每15 mm热封口剥离拉力应在23 N以上。

图6-61　软塑包装的耐压试验

a.袋装食品的耐压试验　b.盘装食品的耐压试验

表6-3　耐压试验试验负荷

（4）包装跌落试验　将密封包装袋（内装食品或水）从一定高度自由跌落至水泥地面上，然后检查包装是否有泄漏，跌落试验的高度由包装内容物质量按表6-4的规定确定，试验时以包装的底部或平部着地跌落两次。

表6-4　跌落试验跌落高度

5.铝丝结扎封口　专用于灌肠类包装物品的封口密封，即用有一定直径和硬度的铝丝扎成环形套在筒装物的端口薄膜上，然后扣紧完成封口。要求所用铝丝光滑且尺寸合适，铝丝环扣紧度合适，过松密封不好，过紧会损坏薄膜。

（三）金属罐二重卷边封口

金属罐普遍采用二重卷边封口，卷边封口机的结构工作原理及二重卷边封口技术要求及质量指标与金属三片罐空罐罐底罐身卷边一样，详见第四章第一节。

（四）玻璃瓶罐封口

1.旋合盖封口（twist-off lug cap）　是对螺纹口或卡口容器用预制好的带螺纹或突牙的盖，经专用封口机旋合而完成容器口密封的一种封口形式，它广泛用于玻璃瓶罐及塑料瓶口的封合。这种封口具有密封好、启封便捷和启封后可再盖封的优点。

旋合盖封口的质量主要检查项目有以下几项。

（1）外观检查封盖盖面是否平整　封盖盖面严重不平，不仅影响罐头产品的外观，还影响罐头的密封性，其原因为盖封时发生翘起盖或压溃盖的缺陷。开盖观察，翘起盖是盖牙与瓶口嵌合不好，部分盖牙内弯，对应方向的盖牙外弯（图6-62a）；压溃盖是盖牙被压溃内弯并擦伤（图6-62b、图6-62c）。这些盖封缺陷存在都将使封盖不严，所以盖内密封垫压痕都较轻。

图6-62　旋合盖封口及盖封缺陷

（2）盖封扭紧度检查　按盖封后盖牙尖与瓶口上模痕之间的间距来判断。盖牙尖在口模痕右侧为（+），在左侧为（-）；盖牙尖距口模痕间（+）距离越小，表示扭紧度越大。负的扭紧度表示封盖过度，通常是因罐盖不合格或所用罐盖为旧盖，磨损盖或密封垫圈厚度不足所致。一般盖牙牙尖距口模底痕为+6.4 mm左右。

（3）盖封安全度检查　盖封安全度是指由罐盖材料、结构及加工所确定的盖牙抗拉强度，密封圈的性质及厚度，瓶口表面质量等诸多因素所决定的盖封合理的扭紧程度。盖封超过安全度值时，扭紧不足，密封不良；扭紧过度可能使盖牙受不了拉力作用而变形，甚至破坏，也将不能保证密封性。

盖封安全度检测方法如图6-63所示。先用笔在封好盖的罐身及罐盖上做垂线记号，然后将盖扭松消除真空，再用手旋紧盖达到瓶口接触密封圈的程度，然后测定罐盖及罐身上两线间的距离，盖线在罐身线右侧为正安全值，盖线在罐身线左侧为负安全值。

2.压盖封口（roll-on cap）　所用瓶盖为由马口铁预压成型的皇冠盖，盖内有密封垫或注有密封胶。用专用压盖机将皇冠盖折皱边压入瓶口凹槽内，并使盖内密封材料发生适当压缩变形而将瓶口密封，然后将盖的折皱部分压紧扣住瓶口凹槽上的凸缘完成盖封。

压盖封口盖封操作简单，密封性能好，使用很广泛。盖封要求落盖准确，盖压下力合适，盖周边收缩力均匀，盖内密封垫不能有外露现象。

图6-63　旋合盖安全度测量