肉罐头详细设计

肉罐头的加工工艺方法根据肉产品的特性面有差异。多数的肉类产品是呈低酸性的，这对于残存的细菌是很好的栽培介质。肉罐头所采用的包装容器，普遍是镀锡铁罐。在罐头灌装、排气和密封后，须经热加工高温杀菌。在这个过程中，热量通过铁罐、肉汤渗透到罐内的肉块中去，其热渗透速度是比较慢的。如果在肉的配料中加入不同的化学成分，会加速热量的渗透速度。通常加人的成分有：调味品、盐、盐或亚盐等。

制造肉类罐头的一些重要问题是，在肉类加工过程中，蛋白质会放出硫，某些产品很容易变色或褪色。这就要求铁罐容器的内表面经过严格的表面处理。对于未经腌制的或部分腌制的半流体产品、铁罐的内表面须徐敷一层专门的涂料、使之对硫的腐蚀具有相当的耐力。涂料使用不当，雄身侧缝暴露出金属表面，受硫的腐蚀而生成硫化铁，直接污染罐内的食品。肉类罐头中包含有盐类，将会加剧这种腐蚀作用。因此，铁罐的侧缝必须妥善涂敷锈清漆．不可马虎大意，以免造成质量事故，不仅导致罐头产品报废，也可能引起误食中毒事故。而且生成的二氧化硫会变成黑色的，虽然毒性不大，但是会使罐头产品的香味恶化，颜色很不美观，影响销售。在罐头充填工序中，应尽量减少罐中空气的残留量。镀锡薄钢板（马口铁）克服了易生锈，不耐腐蚀的缺点，且成型的包装容器表面光滑美观，也易涂饰和印刷。另外，它的制品经济使它成为广泛的金属材料。所以选择镀锡薄钢板。

二  结构设计

1．罐形及规格

罐的规格，即罐容器的规格尺寸。对于通用三片罐可以根据标准的规格系列来确定。对于有特殊要求三片罐中最常用的罐形是圆形罐（竖圆罐、平圆罐），此外还有方形罐、椭圆形罐、梯形罐等异形罐。在罐形的选择上应综合考虑包装要求和成本等因素。圆形罐在所有的罐形容器中是制造最容易、用料最省、容积最大的，但外形无特色。异形罐造型独特，但制造较困难，用料及成本较大。从最经济化原则考虑在设计中应尽量选用圆形罐，在有特殊要求的情况下才选异形罐。的或特殊形状的罐类容器，可以根据实际需要确定其规格。由于肉类食品暴露于空气中容易变质变味，在选择三片罐时需要密封。综合以上因素考虑选用拉开式三片罐，罐形为圆形缩口结构，GB/T17590-1988易开盖三片罐209／209／202×309。

表2-1易开盖三片罐的规格尺寸 

     罐三片由罐身、罐底和罐盖三部分组成。罐身的上缘和下缘分别为罐盖与罐身、罐身与罐底的结合部，为使罐身上缘与一定规格的罐盖相封合，可设计成缩口结构。        

3. 罐身设计与计算

罐身主要尺寸为罐内径、罐外高（罐内高），罐内高、罐外高是罐身、盖、底组装后罐的内部高度或外部高度。

  设计流程：罐型 →容积 →规格尺寸（查表2-1）

直圆罐罐身：罐身有纵接缝，上、下口缘翻边，以便与罐盖（圆环）、罐底的卷边封口。

图2-1 易开盖三片罐缩颈罐体           图2-2 缩颈罐罐身剖面结构

（1）口缘翻边。

表2-2  翻边宽度与罐体罐盖规格/ mm

B—翻边宽度，B=（2.5~3.4）±0.2mm，

R—翻边圆弧半径，R=2.0~2.5mm，

α—翻边角度α=95°~97（撞击式）， α =90°（旋压式）

β— 罐身角度，β=4°

图2-3   圆罐罐身口部翻边尺寸                  图2-4 圆罐盖（底）边缘翻边的形状

（2）罐身纵向接缝。

罐身接缝是罐身成型后罐身板两端的焊（粘）接接缝。有锁边、熔焊、粘结等结构。锁边结构为锡焊结构，铅污染，已淘汰。熔焊结构广泛使用，搭接宽度约0.3~0.5mm，焊缝厚度1.5tb、粘结等结构。图2-5。

纵接缝的位置：设计在过渡圆弧与直面的交切点以外部位，并尽量留出较大的印铁装饰面积。图2-6

1-罐盖 2-上缘部分 3-罐身 4-下缘部分  5-罐底  

6-卷边7-身缝 8-熔焊式身缝  9-锡焊式身缝 10-粘接式身缝

图2-5  圆形三片罐纵接缝示意图

               (a)缝钩横断面              (b)叠接缺口

                    图2-6   接缝   

接缝结构。罐身板两端成钩相互钩合后，通过踏平机利用机械压力将钩踏平，形成罐身的接缝结构。

   踏平后接缝尺寸标准为：

   接缝宽度b： 2.9～3.4（随罐径增大而增大）

   接缝厚度t4:tb/e(mm);其中tb是罐身板厚度：e是修正系数，一般取≤0.2。

   叠接缺口深度h:0.5±0.1mm.

图2-7  电阻焊接缝结构图

接缝结构尺寸标准：

   接缝宽度b:0.6～ 1.0mm  （随罐径增大而增大） 

  接缝厚度h ≤1.4tb, 其中tb是罐身板厚度(mm).

（3）罐身坯板尺寸计算。

圆罐罐身坏板尺寸计算公式为：

    L＝π（d＋tb）＋Ls±(0.2~0.3)

     ＝π×(65.30+0.4)+0.4±(0.2~0.3)

          ＝206.70±0.25　　　　　　      （1）

　　式中d———罐内径，mm；

　　　　L———罐身坯板长度，mm；

　　　　tb———罐身坯板厚度，mm；

　　　　Ls———罐身纵接缝搭接宽度，mm；　　　　

H＝[h＋Lb] ±0.1

＝[91.50+3]±0.1

＝94.50±0.1　　　　　          （2）

　　式中H———罐身坯板宽度，mm；

　　　　h———罐的外高，mm；

        Lb———罐身口缘翻边用料宽度，mm；

罐身坯板长度尺寸偏差为±0．25mm；罐身坯板宽度尺寸偏差为±0．1mm，切斜误差不得超过0．37％。

对大型圆罐，设计刚性圈时，按式（2）计算的坯板宽度应适当加大些。

4．罐盖、罐底及环圈结构尺寸

表2-3 易开盖三片罐规格尺寸（GB／T17590－98）/mm

罐盖厚度约为罐身壁厚的2倍。

图2-8 全开式罐盖            图2-9　三片易开盖罐翻边的形状

罐盖209号，罐底209号可通过表3查虑到各项目具体尺寸。罐盖采用易开盖全开式钩边外径D1=72.14±0.25mm，钩边开度b≥3．07，埋头度c=4．80±0．13，钩边高度h=2．00±0．20，50．80mm个数24～27。罐底钩边外径D1=65.30±0．15，钩边开度b≥3．07，埋头度c=4．80±0．13，钩边高度h=2．00±0．20，50．80mm个数24～27。

（1）翻边。罐盖（底）外缘翻边向内弯曲形成的边钩将与罐身的翻边做卷边密封。三片易开盖罐翻边的形状和主要尺寸见图2-9和表4。

表2-4一般罐（底）盖翻边尺寸，mm

膨胀圈是在罐底、罐盖上冲压形成的凹凸状环状结构，一般由1～2道环凸筋和若干级30°环斜面构成。由罐径和温度变化范围确定。

膨胀圈的作用是能补偿罐身因温度变化而引起的变形，提高罐盖（底）的力学强度，能使罐的卷边结构免遭破坏，保护封口结构的密封性能，适应罐装食品高温灭菌时内装物膨胀的需要，并可识别变质食品。圈纹形状视罐盖或罐底的直径而定，可按下表5选取。罐盖或罐底的膨胀圈纹结构见图2-10。

   　表 2-5  圆罐盖（底）膨胀圈纹结构形状

        图2-10　罐盖或罐底的膨胀圈纹结构

注：R≈20t；H＝0．25B；r≥2t；R0≥25mm

（3）卷封结构

      二重卷边是三片罐罐身与罐盖（罐得）相互卷合构成的密封形式，也是目前唯一的一种封口形式。它是罐身（桶身）与盖片、底片或环圈组合，以五层板材咬合卷接在一起的卷封结构。其中包括三层盖（底）片和两层身片材料，层板中间嵌入密封胶，是金属罐或桶的主要组装封口方式。二重卷边的形式：平卷、圆卷。

二重卷边的结构参数：

（1）卷边厚度（T）。卷边厚度T是指卷边外部测得的垂直于卷边叠层的最大尺寸。其计算公式如下：

T＝3tc＋2tb＋∑g

= 3×0.3+2×0.4+0.20

=1.9

　　式中tc———罐盖（底）坯板厚度，mm；

　　　　tb———罐身坯板厚度，mm；

　　　　∑g———层间间隙之和，约为0．15～0．25mm。

卷边厚度T受卷边轮封卷压力影响，一般压力大T值小，压力小则T值大。

（2）卷边宽度（W）。卷边宽度是指从卷边外部测得的平行于卷边叠层的最大尺寸。其计算公式如下：

W＝2．6tc＋BH＋Lc

=2.6×0.3+2.0+0.05

=2.83　　　　    

　　式中BH———身钩长度，mm；

　　　　Lc———身钩空隙，mm，要求越小越好。

　　卷边宽度大小还受压辊沟槽的形状、卷封压力及下托盘推力等因素影响。且身钩长度BH对罐的影响较大，一般来说，BH值小，容易产生渗漏现象，BH值太大则容易产生垂边，故身钩长度BH必需适中。

（3）埋头度（C）。埋头度是指卷边项部至盖平面的距离，它一般由上压头凸缘厚度决定，即：

C＝W＋α

=2.83+0.20

=3.03

　　式中W———卷边宽度，mm；

　　　　α———修正系数，一般为0．15～0．30mm。

　　（4）罐身身钩长度（BH）。罐身身钩长度是指罐身翻边向内弯曲成钩状的长度。其值为1．8～2．2mm。

　　（5）罐盖盖钩长度（CH）。罐盖盖钩长度是指罐盖圆边翻向卷边内部弯曲部分的长度。盖钩长度取决于头道压辊沟槽的形状，其值与身钩基本一致。

　　（6）叠接长度（OL）。叠接长度是指二重卷边成型后，卷边内部盖钩与身钩相互叠接的长度。其计算公式如下：

OL＝BH＋CH＋1．1tc－W

=2.0+1.1+1.1×0.3-2.83

=0.6　　　　　　

　　式中BH———身钩尺寸，mm；

　　　　CH———盖钩尺寸，mm；

　　　　tc———罐盖（底）坯板厚度，mm；

　　　　W———卷边宽度，mm。

　　（7）叠接率（KOL）。叠接率是表示卷边内部钩盖与身钩相互叠接的程度。其计算公式如下：

KOL＝｛OL／［W－（2．6tc＋1．1tb）］｝×100％

　　=｛0.6/[2.83-(2.6×0.3+1.1×0.4)] ｝×100％

　=0.37％　

　　式中KOL———叠接率，％；

　　　　OL———叠接长度，mm；

　　　　W———卷边宽度，mm；

　　tc———罐盖（底）坯板厚度，mm

               图2-11   卷边结构

 1-罐身   2-罐盖

（4）罐盖（底）坯板尺寸计算。圆罐罐盖（底）坯板尺寸计算公式为：

D1＝D＋KD1

　　  ＝65.30+16.0

　               ＝81.30　         （4）

　　式中D1———罐盖（底）坯板计算直径，mm；

　　D———罐内径，mm；

　　KD1———修正系数。

　　KD1值的选取与罐内径尺寸、设备条件、钢板及胶膜厚度有关，具体可参照表6选取。

表2-6　　罐盖（底）计算尺寸修正系数KD1，mm

三片罐加工的工艺过程：

1.  罐盖（罐底） 板料分切→涂油→冲裁成型→圆边→注胶→烘干

2.  罐身         板材下料→印刷→裁罐身→成圆→搭接焊接→补涂→烘

干（滚筋）→翻边→封底（二重卷封）→检验→（进入内装物生产线充填）→封盖（二重卷封）

四.   装潢设计

产品包装装潢既是产品的卖点，又是市场的亮点，新颖独特的包装往往最容易打动消费者的心。因此，企业不仅要生产合乎标准和品质上乘的产品，而且要有端庄美观的商标和包装，如此才能使其产品更具吸引力和竞争力。美观大方的包装造型、生动形象的图案和新颖别致的装潢可以衬托产品形象，提高产品的附加价值。

金属包装材料易被腐蚀，制成包装容器一般均需内外涂层处理，涂层功能保护金属基材，装饰。金属容器的涂装可以对制成的容器进行内外涂装，也可对材料予涂装，目前国内主要采用前者，但成本高，质量难以保证，环境污染严重，对材料予涂装是未来发展趋势。

金属容器涂装的基本工序：前处理涂底漆 →烘烤 →涂面漆 →烘烤。

金属容器涂装工艺：辊涂法、空气喷涂法、高压无气喷涂法、静电喷涂法 

1)基本文字:包装牌号，品名和出产企业名称。一般安排在馐的主要展示面上，生产企业名称也可以编排在侧面或背面。牌名字体一般作规范化处理，有助于树立产品形象。品名文字可以加以装饰变化。

2）资料文字:资料文字包括产品成分，容量，型号，规格等。编排部位多在包装的侧面，背面，也可以安排在正面。设计要采用印刷字体。 

3）说明文字:说明产品用途、用法、保养、注意事项等。文字内容要简明扼要、字体应采用印刷体。一般不编排在包装的正面。

4)图案设计:图案美观大方，生动形象，不落俗套，尽可能创造，要特别注意消费者追求新颖、方便、实用、高贵的心理，使人耳目一新。

五  技术要求及校核

 1．技术要求[2]

1)外观质量:完好整洁，无明显擦伤和生锈现象，印铁标签的图案、文字清晰，涂膜色泽一致，无擦伤、划伤、起皱、起泡、流挂和露底等缺陷。

2)焊缝质量:焊缝均匀、平滑、无渣、美观、搭接一致；焊点均匀连接，不应有焊接不良及击穿现象；焊缝的拉伸强度不低于罐身板拉伸强度；接缝补涂应平滑均匀和完整，无大气泡和露铁点。

3）卷边质量：按二重卷边质量要求

4)性能质量:包括气密、液压、跌落、堆码及提梁、提环强度方面的要求。

5)材料要求:罐用油墨、涂料、密封填料、钢板、钢丝的性能应符合有关关键标准的规定。

6)卫生要求：用于盛装食品、食品添加剂的金属罐，其密封填料、内涂料要符合食品卫生法及有关标准的规定。

7）材料及附件要求：所用金属的性能应符合有关国标的规定。三片罐用密封填料应采用密封性好，与罐内装物相适应的材料。三片罐用油墨和涂料应采用附着力强，耐候性好的材料。

2．校核

.1）气密性校核：加盖前用试压设备进行实验校核；加盖后校核，在罐顶上打孔 ， 将压力表与压缩气源连接，并通过连通部件固定在罐顶孔上。往罐内充入压缩空气，达到试验压力后保持压力2 m i n。将三片罐焊缝、卷边和封闭器等部位涂上皂液或将三片罐浸入水中检查有无渗漏。

2）跌落实验校核：按照GB 4857-5的规定，将每个样品装入30kg的干燥沙进行焊缝、罐底和罐顶三角区的跌落，检查有无渗漏。

3）堆码试验校核：按照GB 485-3的规定，堆码试验时间为24 h,经试验后，三片罐应无明显变形与破损 。

4）漆膜附着力测定：与三片罐生产同时，并采用三片罐生产相同金属板和表面处理工艺及条件，制备样板，按照GB1720的规定进行检查 。

附录

[1].周开明.冯梅.销售包装结构设计.北京：化学工业出版社，2003

[2].宋宝峰.包装容器结构设计与制造.北京：印刷工业出版社，2001

[3].王德忠.金属包装容器.北京：化学工业出版社，2003.9