食品机械 09第九章 装料机.doc

第九章 装料机为了销售、运输、保存和食用方便，将加工后的食品保质保量地分装到玻璃瓶、铁罐塑料罐等容器中，是食品工业化生产过程中的一项重要工作。虽然产品的品种、形状、特性等各不相同，但是在分装的过程中基本要求都一样：既要保持装到瓶罐中的物料重量一致，又要保持对食品物料所需要的卫生条件。如果采用人工的方法进行装料，不仅劳动强度大，生产效率低，而且很难保证装料的质量要求。第一节 液体装料机果蔬汁、酒类等饮料液体装料机一般包括瓶、罐的输送，上、下升降机构和定量装料等几个部分。一、瓶罐的输送机构在装瓶之前要求准确地将空瓶或空罐送到自动机的瓶托升降机构上，以保证装料机的正常工作。这样要求它既能将瓶或罐连续输送，又能使瓶或罐定时送给装料。常用的连续输送装置有皮带输送器和链输送器。为了使瓶或罐自动、连续、准确和单个地保持适当间距送进装料，目前多采用爪式拨轮或螺旋输送器等。 （一）圆盘输送机构图为圆盘输送机示意图。空瓶存放在回转的圆盘上，借惯性与离心力作用，移向圆盘边缘，在边缘有挡板3，挡住它以免掉落，圆盘一侧有弧形导板。它与挡板组成导槽，经螺旋分隔器整理，进行等距离排列，再由爪式拨轮拨进装料机构工作台上进行装料。（二）链板拨轮输送机构见图，经过清洗机洗净检验合格的空瓶、空罐，由链板式输送机送入，由四爪拨轮分隔整理排列，沿定位板进入装料机构进行装料，经由四爪拨轮拨出，由链板式输送机带走，完成输送瓶罐工作。二、瓶罐升降机构在装料中，把空瓶、空罐上升到规定的位置进行充填装料，然后又把装满液体的瓶、罐下降到规定的位置，这一动作是由瓶、罐升降机构来完成的。常用的瓶、罐升降机械分为三种形式：1、 滑道式瓶罐升降机构这种滑道实际是圆柱形凸轮机构，在瓶、罐最高点必须保持瓶面、罐的嘴能紧压在灌装头上，在其最低点应使瓶嘴离开灌装头，并便于退出瓶、罐机构。为了避免凸轮机构中的作用力过大，又能使凸轮的尺寸在许可的范围内，根据经验对于瓶托上升的凸轮升角 3050。对于凸轮机构的空行程(瓶托下降时，由于从动件所受的载荷很小，同时又使从动件得到较大的速度，以节省时间。凸轮的降角可取大些，取 70 。长度L根据装料时间而定。 下图是瓶装液体时，从空瓶到盛满液体，瓶在滑道式升降机构上的运行情况。 滑道式瓶、罐升降机构的结构比较简单，但当机器在运转过程中出了故障，瓶、罐依然沿滑道上升，会把瓶挤坏。它要求瓶、罐质量高，特别是瓶颈不能弯曲，瓶被推上瓶托时要求准确，不然容易把瓶、罐挤坏。2、压缩空气式升降机构如图所示，压缩空气由管8经管9进入汽缸1，推动活塞4带动瓶托2向上移动，使瓶罐3上升进行装料，这时活塞上部气体由阀门5排出，而阀门7是关闭的。 装完料时，压缩空气由管8经管6进入气缸(这时阀门5关闭），由于活塞上下的压力相等，故在活塞、瓶托及瓶罐的自重作用下讯速下降（瓶、罐也下降）。这时完成了一个循环过程。另外可用旋塞代替上述阀门5、7，方便操作及反复动作。这种升降机构克服了滑道式升降机构的缺点，因为当发生故障时，瓶、罐被卡住，压缩。空气好似弹簧一样被压缩，这时瓶托不再上升，故不会被挤坏，但这种机构，在下降时冲击力较大。3、混合式瓶罐升降机构图为机构示意图，当压缩空气由气管l进入活塞芯子2，又以活塞芯于上部活塞5中部的孔洞进入活塞简体4，在压缩空气的作用下，使活塞简体4及滚子3上升，将瓶罐6升起进行装料，见图中(1)。当瓶、罐装满后，升降机构随着自动机的转动，活塞筒体4上的滚子3进入下降滑道7，在滑道的作用下，活塞筒体4被强制下降。这样已装好的瓶、罐下降到规定位置，并由拨瓶机构送出。当转到一定位置时，滚子3脱离滑道，完成一个瓶、罐的升降操作。这种升降机构，在下降时比较稳定。活塞筒体的工作压力为0.250.4MPa。三、定量装料机构1、 控制液位定量装料 它是通过调节插入被装容器内的排气管的高低来控制液位以达到定量装料目的， 如图, 当液体从进液管4进入瓶1内时，瓶内的空气则由排气管3排出，随着液面的上升至排气管时，因瓶口被碗头2压紧密封，这时瓶子上部的气体排不出去，当液体继续流入时，这部分空气被略微压缩，液面稍超过排气管口就不再升高，根据连通器原理，液体可从排气管中上升，直到与液槽5中的液位相同为止，瓶子随下托盘6下降，排气管内的液体立即流入瓶内，至此定量装料工作完成。改变排气管插入瓶内的位置，即可改变其装料量。 它的结构简单，使用方便，辅助设备少，由于以瓶的容积来定量，故其精度与瓶有直接关系。如图 1-瓶 2-碗头 3-排气管 4-进液 5-液槽2、旋塞式定量装料如图所示，当旋塞2位于右图时，液体靠静压由进液管4进入定量杯1，当液面到达细管3的下缘时停止，但液体会继续从细管3中上升至贮液槽内相同液位，这样定量杯定量好液体，将旋塞转90，定量杯中液体便由灌装嘴5流入被装的瓶、罐之中，从而完成液体的定量操作。这种机构比较准确，密封性好，适合含气液体的装料。如图 1-定量杯 2-旋塞 3-细管 4-进液管 5-灌装嘴3、弹簧阀门定量装料如图所示，当瓶在瓶托作用下上升，瓶嘴压紧橡皮环4，并将弹簧7压缩，使套筒3一起上升，这时套筒3与碟阀6之间，形成环形间隙，从而液体由贮液箱流入瓶中，瓶内的空气则顺着管5排入贮液箱的液面上空间，当瓶内液面至管5下端时，就停止进液。瓶托也开始下降，瓶嘴即离开橡皮环4，在弹簧7作用下，套筒3压紧碟阀6，这样就完成一个瓶装料周期。4、量杯定量装料用于无胶粘性液体灌装，如图 注液槽中的料液从进料管输入，其液面水位用浮标来调整、当浮标的位置升至最高时，如图左边，浮子底部堵住出液口，液体便不能由进料管流入槽内；当浮标降至最低位置时，如图右边，浮子底部离开出液口，液体即由进料管流入槽中，以维持一定水位。注液槽内有八个度量杯，它与推进轴成为一体在注液槽的滑道中升降。推进轴下部装有滚轮轴和滚轮，在主轴带动注液槽旋转时，滚轮在凸轮上滚动使推进杆和度量杯上下升降。当旋转的滚轮转到凸轮的最低位置时，度量杯沉没在注液槽内装满液体， 如图右部，此时度量杯的出液孔与输液管不连通，液体不流出。当旋转的滚轮转到凸轮的最高位置时，如图左部情况，度量杯升高使其边缘超过液体的水位1520mm处，此时度量杯的出液孔与输液管相通，液体沿输液管流入瓶中。每次操作时，首先将空瓶逐个放在支座上，当瓶转到适当位置时，液体便流入瓶中，装满后取下补充空瓶。这种机构在支座上没有瓶时，溶液也会从度量杯中流出，流到安装机器下面的底盘中。所以当没有瓶放在注液机构下面时，为了防止产品损失，必须停止运转。四、GT7B6型自动真空加汁机GT7B6型自动真空加汁机：主要用于水果、蔬菜罐头的加糖水、清水、盐水等， 也可用于果汁类进行装料。 是量杯式十六个加汁头的自动真空加汁机械，外形如图所示。 (一)装料工艺过程 罐体由进出罐输送带l送至螺旋分罐器，经进罐拨盘送至旋转装料工作台上，托罐机构在底部凸轮作用下向上升，使罐体压紧加汁头。当罐体完成抽气和加糖水后，托罐机构在凸轮作用下下降，罐体离开加汁头，经出罐拨盘拨出，由出罐输送带送出，进入封罐机组。 (二)主要结构 主要由加汁部分、中心盘部分组成。1、加汁机构 加汁部分主要包括糖水贮桶十六个加汁头和液面控制系统的机械部分。加汁头及定量杯如图，阀芯2处于起始位置时，与真空系统及糖水系统均不连通。当罐体5压紧阀芯的压盖4上升，使孔6对准抽气口7时，罐内的空气被抽除，阀芯2继续上升，定量杯1升起离开贮桶液面，孔6离开抽气口7，与真空系统切断，同时孔6与孔8接通，糖水从定量杯1流入罐体内，然后加汁头在弹簧3作用下，阀芯回到原来的位置。定量杯l连接在阀芯2上面。无罐体时，它浸没在糖水贮桶内。有罐体时，它随阀芯上升而离开液面。这样可根据生产要求，调节定量杯高度，改变加入罐头内液量，以适应不同罐型需要。2、中心盘装置主要由托罐机构、真空分配机构、凸轮和主轴等组成，如图所示。主轴10由齿轮11带动旋转，通过大转盘使十六套托罐机构5在凸轮8的滑道上转动，并在一定位置上升下降，耀体在托罐机构作用下使加汁头阀芯上升下降，完成抽真空和加糖水。真空分配机构的动作同凸轮的位置互相配合。糖水贮桶、加汁头、托罐机构和真空分配机构的动盘，均在主轴带动下同步运转。五、液体灌装机把料液定量灌入瓶罐容器的机构，称为灌装阀机构。它是灌装机的关键机构，除了定量灌装工作外，还要实现一些工艺上或操作上的要求，如灌装时或灌装后不冒泡，无瓶(破瓶)不灌装等。对于不同性质的料液，不同的工艺条件及灌装要求，灌装阀的结构型式也各种各样。这里介绍常见的几种。 1、 重力真空灌装阀机构。 是在贮液箱和待灌容器中都有一定真空度后实现供料的。一般在贮液箱里保持一个稳定的真空度，当待灌容器进入灌装机后；通过一些动作，使容器先和贮液箱中的气相区或真空室相通，容器即具有与贮液箱内相同的真空度。然后，物料在重力作用下进入容器。 2、常压灌装阀机构。 在贮液箱和待灌容器中都为常压下进行供料的，一般只要在贮液箱和容器之间设立一个控制物料流动的阀门即可。 3、等压灌装阀机构。 这种机构是在贮液箱和待灌容器中，都有1个大于大气压的压力。一般是在贮液箱中保持一定的灌装压力，当待灌容器进入灌装机后，先对容器充气，气体可以是压缩空气，也可以用二氧化碳气， 以二氧化碳充气为好。当容器内压力和贮液箱压力一致时，即靠料液的自重通过开启的灌装阀灌装。在灌装过程中容器内的气体要顺利地导出回到贮液箱内或气室内。 目前，在汽水、温汤、小香槟及啤酒的灌装中大多是采用等压灌装。 4、压差真空灌装阀机构。 是一种使贮液箱为常压，待灌容器内获得一定真空度后灌装阀灌料的机构。有单室式和双室式两种。 5、压差式简单灌装阀机构。 一般旧式汽水设备多用。含汽液体在重力和压力作用下，迅速从贮液箱进入瓶罐。而瓶罐内是常压，此时没有排气，瓶罐内压随灌液增加而提高，直到停止供液。然后排气阀打开使瓶内气体排入大气。接着再次灌液排气，反复35次，直到瓶罐被灌满。结构简单，灌装易起泡，液面难以控制，易出现灌不满现象。但价格低，小汽水厂仍在使用。第二节 酱体装料机有些食品是粘稠状态的，例如30%的番茄酱、菠萝酱、桔酱等以及肉糜制品如灌肠等，在装料时装料机多采用活塞式定量，然后再装到罐体或瓶子中，从而达到定量装料的目的。活塞式装料机根据活塞的位置分为卧式和立式两种。一、 GT7A4A型卧式双活塞装料机GT7A4A型装罐机是卧式双活塞、自动灌装设备，供浓缩番茄酱、糖水菠萝米等罐头装罐使用。它与螺杆泵、物料桶配套工作。全机由进出罐转盘、定量装罐部件、装料阀门、传动机构等组成，其外形见图。 装罐机工作时，由电动机通过三角皮带轮、摩擦离合器带动主轴转动，同时通过链轮齿轮及镰形凸轮带动定量活塞作水平往复运动，把酱液抽入活塞缸内。空罐进入连续旋转的进罐转盘后，沿轨道进入作间歇运动的装罐转盘，在装罐转盘上装有星形轮，使空罐能准确定位，出料阀由曲柄连杆机构控制与定量活塞往复动作互相配合进行开闭，把活塞缸内酱油装入空罐内，然后罐体沿轨道通过旋转助出罐转盘送出，进入下一工序。定量部件结构如图： (1)镰形轮6固定在主转轴7上，由导板4及滚子5、调节活塞3、滑块8等组成的框架，通滑块8套在主转轴7上，导板框架连接着活塞3。当框架中间的镰形轮在主轴带动下转动，从而推动着框架上的两端滚子5，使导板框架作水平方向往复运动，也拉动活塞8在缸体2内往复运动。 (2)拉杆圆盘14和控制叉15也固定在主转轴7上，控制叉16通过滑块在轴径方向可滑动。当主转轴转动，使拉杆圆盘l4上滚柱13拨动控制叉15上的滚圈12，使与控制叉连接的控制杆16作往复运行，控制杆16通过曲柄18连接阀轴17，使阀轴在阀体1内作90度角转动，它与活塞动作配合，进行装罐。 (3)在导板框架上的带有滚子5的活塞控制滑块8是可动的，其位置的改变和固定由其端部的调节螺杆9和调节螺母10来控制，可推前及拉后。推前时，缩小两个滚子5之间的距离。这样增大导板报架的行程，从而加大了活塞的工作容积，相反时，减少活塞的工作容积。其次还可以选择更换两种不同直径的活塞及活塞缸体，以改变容量，达到调节定量的控制。二、 回转式装料机是一种立式活塞装料机，活塞安装在回转运动的酱体贮桶底部，通过垂直往复运动，把酱体定量吸入，然后装进空罐中。回转装料机 装料时罐体的运动 由图可知，进到接纳台5的空罐，被三齿的星形拨轮沿定位板送到装料台上。空罐在支撑器作用下，在装料台上逐个排列，并沿装料台上作圆周运动，酱液由活塞缸体压入罐体内后，由推杆使装好酱液的罐体拨进离罐台上，再传送到下一工序。三、灌肠机它是将经过真空搅拌后之肉糜倒入盛肉罐内，由活塞作用对肉糜进行挤压,通过出料口灌至人造或天然肠衣中，形成各种肉肠。有常压和真空两种灌肠方式。活塞移动的动力，有手摇动、机械传动、油压、水压、气压等，目前大多为油压系统。 本机是由机座、油泵油路系统、挤肉活塞、盛肉缸等所组成、如图所示。操作开始时，将肉糜装满盛肉缸4内，盖好顶部盖子2及拧紧螺钉，这时开动电动机13带动齿轮油泵12，由于油路系统油压推动下面活塞15向上升。这时上部活塞16也随着上升对内糜挤压，从出料口17灌入肠衣内。当缸内的肉糜用完时，转动手柄控制油路，使之通入下活塞15上面，由于油的压力作用使之下降，这时上部活塞16也随着下降到底部，完成一个周期的操作。这种灌肠机操作比较平稳，压力也比较稳定，基本上保证工艺要求，但属间歇操作。第三节 固体装料机固体物料的形状及性质比较复杂，一般有颗粒状、块状、粉状、片状等，几何形状也多种多样，所以它的装料机多属专一性，型式较多，不易普遍推广使用。现有固体装料机，大多采用容积定量法和称量定量法。一、粉状物料装罐机对于粉状物料如奶粉、咖啡、饮料粉等进行定量装罐；目前在国内外都还比较困难。这是因为粉状物料的视密度不稳定和易粘结性、易吸潮性，不易流动性等所致。其定量装罐方法一般采用容积法及称量法。对于定量装罐机构的要求，应有较高的定量精度和速度，结构简单，并能根据定量要求进行调整或自动调节。粉状的容积定量法比称量法结构较简单些，定量速度较快、造价低，它比较适用于小重量的粉料和视密度比较稳定的粉料进行装罐，但精度比较低。这里主要介绍容积定量法。容积定量法型式有：容杯式，转鼓式，柱塞式，螺杆挤出式等。1、容杯式定量装罐装置它是由供料装置、平面回转圆盘、圆筒状计量杯、活门底盖等组成。如图。 回转圆盘平面上装有粉罩2及刮板5，粉料从供料仓送入粉罩内，物料靠自重装入计量容杯8内，回转圆盘运转时，刮板刮去多余的粉料，已装好物料的定量杯随圆盘回转到卸料工位时，顶杆推开定量杯底活门3，粉料自定量杯下面落入漏斗，装入瓶罐内。 上述是一种固定容积定量杯装罐装置，只有一种定量，不能作任何调整，若要改变定量则必须更换另种定量杯，这种机构，只能适应于视密度非常稳定的粉料进行装罐，由于粉料的视密度变化，对定量精度有较大影响，故常采用 可调容杯式定量机构。可调容杯由一个下容杯及一个上容杯组合而成。通过调整装置改变上下容杯的相对位置，由于容积改变，使其重量也改变，但调整是有限度的。 调整方法有手动及自动的两种，手动机构调整方法是根据装罐过程检测其重量波动情 况，用人工转动手轮。传动调节螺杆机构升降下容杯来达到的，当然也可用机构调整上容杯升降来实现。如用自动调整方法。则比较复杂，在粉料进给系统中，加电子检测装置，以测得各瞬时物料容量变化的电讯号，经过放大装置放大后，驱动电动机，传动容杯调节机构，以及时调节容杯组合的容积，这样达到自动调节控制。2、转鼓式定量装罐装置转鼓形状有圆柱形、菱柱形等，定量容腔在转鼓外缘，容腔形状有槽形、扇形和轮叶形，容腔容积有定容和可调的两种，图所示为槽形截面可调容腔的圆柱转鼓定量装置。它是通过转动调节螺丝改变定量容腔中柱塞板的位置来实现。转鼓由传动轮带动回转，粉料靠自重在上料口装入定量容腔，随转鼓到下料口而落入瓶罐中，转鼓的速度视粉料及定量腔结构的不同，可在0.251m/s范围间运转，过快时使定量不准确。3、柱塞式定量装罐装置如图所示为柱塞式定量装罐装置示意图，柱塞4由曲柄或摇杆经连杆6传动，作直线往复运动，柱塞4在作往复运动行程中，占有一定的理论空间容积，此容积即为定量装罐容积。4、螺杆式定量装罐装置它是用一种螺旋给料器来完成定量装罐机构，螺旋的每个螺矩具有一定理论容积。在每次装罐循环中，又要精确地控制螺杆的转数，才能得到正确定量，如图。 对作定量用的螺杆螺旋，要求其理论容积应准确一致，以其达到定量准确。所以螺杆必须经过精确加工，螺杆螺旋常应用单头矩形截面螺旋。定量螺杆通常作垂直安装使用，粉料充满全螺旋端面中，螺杆螺旋外径与导管间配合的间隙，选择要适当，导管内螺杆螺旋的螺距数，一般要大于五个为宜。5、螺杆式装粉机用途：装填各种粉状或小颗粒物料、半流体胶体物料，装不同物料时可用不同的装料头。装料头传动是独立的，由光电检查容器无缺时，才进行装填加料。 这种装粉机，既可调节装料螺杆速度；也可调节给定的时间，调节幅度较大，适用较广，能满足不同的计量要求。生产能力，单台螺杆装料4050罐/分，双台装料(有粗装料和细装料)为6080罐/分，手工装为27罐/分。 装粉机的精确度，与物料视比重的稳定性、流动性等有关。对流动性较好的物料，如饮料粉的精确度为1% ，奶粉为2% 。同装料容量大小也有关，设备因素是电子定时器的精确度，定时器范围有：01 S、05 S、06 S三种，一般采用01 S，精确度为1mS，定时器采用集成电路。 精密的装粉机装有电子秤，它具有粗装料和细装料两个装料头，粗装料量为90%95% ，在细装料下部装有电子秤，秤的反应通过控制系统控制细装料头的装料工作，同时反馈控制粗装料量及不合格的排出机构。装料精度可达2.5/1000，可分为电子秤容器皮重补偿(容器皮重变化大时)和无皮重补偿(皮重变化很小时)两种装置。螺杆式装粉机的工作过程图是装料机的工作示意图，它可自动测皮重，包括两只电子秤，先将皮重(容器)用电子秤定量，并将数据送存贮器，当细装料头装料时，秤出的计量数中减去储存的皮重数作检定信号，控制细装料工作，并反馈控制粗装料及排除不合格品。 加料仓容积是保证装料均匀性的重要因素，一般为2040L左右，为了方便输送物料，料仓设汁成圆锥筒体，如图，在料仓l内又装设有相应的搅拌系统，使物料通过拌搅后密度均匀，特别对流动性差的物料，可减少粘结和起拱现象，从而保证送料的精确性，另外在搅拌系统上装设有一定角度的刮刀4、压料器2及搅拌器3用来推进。物料，