全自动柚子包装生产线设计_李如虎

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降，不利于保鲜储存；在热收缩过程中薄膜上排气 所需要的小孔也不利于柚子的储存 [2]。 由于柚子皮 属海绵体且厚薄不一、直径相差较大，因此实现柚 子自动化加工包装难度较大，迄今为止专门用于柚 子的清洗、烘干、薄膜裹包和分级等多功能集成设 备尚待研发。 1 生产线总体设计 全自动柚子包装生产线见图 1。 如图 1 所示，本文作者设计的全自动柚子包装
特征，在柚子通过 2 条传送带形成的逐渐增大、接
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试验研究
S h iyan Yan jiu 承料斗 9，与此同时薄膜 5 被切膜刀 4 切断，薄膜 5 在成型器 6 的作用下附着在柚子表面。随后主动 拨盘7 旋转 90 °，带动从动槽轮 8 旋转，柚子表面 的薄膜的袋口在旋转过程中进入扎口支撑块 11 中。 气缸推动压杆 10 向前压紧薄膜，使得薄膜袋口收 紧，接着气缸推动胶带扎口机 12 向前并实现扎口。 当柚子再旋转 90 °时，承料斗 9 由于其自身重力倾
表3
20% 30% 40%
果蔬干制品添加量与饮料效果关系
饮料效果 甜味较淡，风味口感较差，色泽较差 甜味适中，既保持了糜米的香味，还增加了 果蔬的风味，口感优良，色泽正常 甜味较浓，果蔬的香味掩盖了糜米的香味， 糜米的风味口感不突出
果蔬干制品添加量
分子物质转化为小分子物质，容易被消化吸收[5]。 （ 2 ） 本研究加入 1 种或多种果蔬干制品会使成 品增香、增甜、增色，增加了饮料的不同风味和花 色品种。另外，还可以酌情加入一些有医疗保健功 效的中草药成分，使饮料产品具有清热、祛火、健 胃等保健功能。 参考文献： [1] 邢亚静，张耀文，李荫藩，等 . 小杂粮营养价值与综 合利用 [M]. 太原：中国农业科学技术出版社， 2009： 184- 206. 张耀文，邢亚静，崔春香，等 . 山西小杂粮 [M]. 太原： 山西科学技术出版社，2006：163- 177. 葛 毅 强 . 复 合 蔬 菜 汁 的 研 制 [J]. 饮 料 工 业 ， 2001， 4（ 5 ）：12- 15. 艾志录，张欣. 软饮料工艺学[M]. 北京：中国农业科技 出版社，1996：106- 116. 冯耐红，卫天业，郑洪源，等 . 小米南瓜复合饮料的 研制[J]. 中国食品学报，2006 （ 3 ）：65- 69.◇
1
1 - 电机；2 - 传送带；3 - 调节辊轴；4 - 支撑板
斜，柚子滑落到分级机构上。 在薄膜裹包机构中，带动主动拨盘和从动槽轮 旋转的两心轴是关键零件。将通过强度和刚度校核 来确定其直径大小。 两心轴均选用 1Cr18Ni9 材料，切变模量 G=79 Gpa， [τ]=430 MPa， [θ]=0.5 ° /m。 从动槽轮的质量 G1=8 kg， d1=0.36 m。 主 动 拨 盘 的 质 量 G2=12 kg， d2=0.36 m。料斗和转盘的总质量 G3=24 kg。 槽轮心轴工作时所需转矩： M1=(G1+G3)r1ω12≈32×0.36/2×(2π/12)2
视图见图 4。
3 1 2 4 5 6
≈1.577 5 N · m 满足扭转强度条件： τ1max = d1 ≥ M1 16M1 = ≤ τ Wt π d 3 1 = （ 2- 1 ） ≈2.65 mm
姨π τ
3
16M1
姨 π×430×10
×
3
16×1.577 5
6
满足扭转刚度条件：
1 - 电机；2 - 传送带推头；3 - 导向辊； 4 - 切膜刀；5 - 薄膜；6 - 成型器
水果包装技术是目前农产品加工和包装领域的 一大热点，包含了水果清洗、烘干、分级、打蜡等 多种加工技术 。 我国柚子年产量达 1 000 万 t，其 中仅广东梅州地区的柚子年产量就达 100 万 t。 目 前柚子清洗、分级等处理都只能依靠人工完成，其 生产效率低、劳动强度大、功能单一、自动化程度 低。包装处理只是通过热收缩包装机或者手工进行 简单裹膜，在进行热收缩包装过程中 [1]，由于薄膜 收缩的温度一般要在 70 ℃~120 ℃，柚子在几天之 后表皮就会发生变色，同时果肉的质量也会明显下
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（ 上接第 73 页 ） 3 结论 本文旨在提出一种全自动柚子包装生产线的设 计方案，并已将此申请一项发明专利。目前该生产 线尚在研发当中，将会克服现有的柚子包装技术生 产效率低、劳动强度大、功能单一、自动化程度低 等缺陷，其设计巧妙、结构简单、制造方便、成本较 低，可直接在产地对种类与大小不同的柚子进行包装 处理。 参考文献： [1] [2] 刘莜霞. 包装机械[M]. 北京：化学工业出版社，2005． 尹章伟，毛中彦 . 包装机械 [M]. 北京：化学工业出版 社，2006.◇
图2
整料机构俯视图
如图 2 所示，调节辊轴 3 安装在传送带 2 的中 间位置，并使得 2 条传送带的中间间隙约为 100 mm 的菱形状。为保证有足够的摩擦力，确定 2 对 称传送带的倾斜角度约为 30 ° ，其皮带宽度约为 160 mm。
2.2
薄膜裹包机构设计
薄膜裹包机构主视图见图 3，薄膜裹包机构俯
姨π τ
3
16M2
=
姨
3
16×3.943 8 2- 4 ） 6 ≈3.60 mm （ π×430×10
10
11Leabharlann 12满足扭转刚度条件： θ2max = G M2 πd2 32
4
7 - 主动拨盘；8 - 从动槽轮；9 - 承料斗； 10 - 压杆；11 - 扎口支撑块；12 - 胶带扎口机
×
180 ° ≤ θ π
（ 下转第 75 页 ）
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试验研究
S h iyan Yan jiu 表1
添加物 生鲜制品 干制品
冷水浸泡，若水温太高会破坏糜米品质，失去较多 营养，色泽度降低 。 该工艺也可用粉碎 、 加水 10 倍代替，这样工艺更加简便，时间也更短，在生产 时容易操作。 （2 ） 糊 化 。 在 夹 层 带 搅 拌 冷 热 缸 中 煮 沸 15 min~20 min， 冷 却 到 80 ℃ ， 加 α 淀 粉 酶 2 ‰ ~4‰ 、 β 淀粉酶 3 ‰ ~5‰ 、 木瓜蛋白酶 1 ‰ ~3‰ ， 静置 10 min~15 min，再降到 70 ℃ 加入糖化酶 5 ‰ ~7‰，保持 25 min~30 min，其目的是使淀粉糊化， 发生生化反应。 （ 3 ） 灭酶。反应完全后灭酶，同时加入 30%的 胡萝卜 、 甘薯 、 黄花菜 、 倭瓜 、 南瓜 、 山楂 、 沙 棘、葡萄、苹果、桃子、杏等 1 种或多种果蔬干制 品煮沸，这样会使成品增香、增甜、增色，以增加 饮料的不同风味和花色品种。 将果蔬切成 5 mm 的小块，经 80 ℃ 恒温鼓风 干燥箱烘干 3 h~4 h 即得果蔬干制品 [3]。 饮料中添 加果蔬生鲜制品与干制品后的区别见表 1，烘干温 度与果蔬干制品效果关系见表 2，果蔬干制品添加 量与饮料效果关系见表 3。 （4 ） 过 滤 。 利 用 离 心 分 离 机 （转 速 4 000 r/min、 时间 10 min ） 把饮料液体和渣子分离开来， 让液体再通过 400 目滤布过滤，然后在 40 MPa~50 MPa 下均质，灌装、灭菌即为成品。 经过上述加工步骤，得到的糜子饮料含有丰富 的营养成分[4]。 3 结论 （ 1 ） 糜米淀粉中支链淀粉含量较大，因此反应 除需 α 淀粉酶外，必须有 β 淀粉酶参与，淀粉才 能较为完全液化；目前的精制淀粉酶只能液化淀粉 类成分，不能使蛋白质转化，必须有蛋白酶的参 与，反应才能更加完全，因此反应必须加入蛋白 酶；加入糖化酶后使多糖类物质尽可能地转化为单 糖、寡糖等物质。这些反应，使淀粉和蛋白质由大 [5] [4] [3] [2]
生产线由供料机构、清洗机构、烘干机构、整料机 构、薄膜裹包机构、分级机构等 6 部分组成。生产 线通过各功能机构与传动系统相互配合来完成，其 中传动机构主要由清洗机构和烘干机构的辊轴传动 部分和供料机构、整料机构及裹包机构的带传动部 分组成。 2 生产线详细设计
2.1
整料机构设计
整料机构的设计原理是利用柚子圆锥状的体形
4
5
6
1 - 供料机构；2 - 清洗机构；3 - 烘干机构；4 - 整料机构；5 - 薄膜裹包机构；6 - 分级机构
图1
全自动柚子包装生产线 着又逐渐减小的间隙时，较宽的间隙使得柚子的尖 端旋转下垂，而圆端则在传送带的作用下继续向前 移动，最终使得柚子尖端在后、圆端在前，进而达 到统一柚子姿态的目的。 整料机构的工作效率取决于整条生产线的加工 效率 。 生产线的加工速度约为 1 200 个 / h，单个 柚子工序加工的最长时间约为 3 s。 根据整料机构 的工作原理，取柚子前后间的距离约为 60 mm，而 单个柚子的长度约为 180 mm，则整料机构的工作 速度约为 (180+60)×10- 2/3=0.08 m/s。 柚子圆端的 直径约为 140 mm~160 mm。整料机构俯视见图 2。
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θ1max =
M1 πd1 G 32
4
180 ° ≤ θ π
（ 2- 2 ）
图3
薄膜裹包机构主视图
7 8 9
d1 ≥12.35 mm. 由式 （ 2- 1 ） 和式 （ 2- 2 ） 得，取槽轮心轴的直 径为 16 mm。 拨盘心轴工作时所需转矩： M2=M1+G2r2ω22≈3.943 8 N · m 满足扭转强度条件： d2≥ （ 2- 3 ）
（ 2- 5 ）
图4
薄膜裹包机构俯视图
薄膜裹包机构是根据柚子的体型特征和薄膜材 料特性，采用中心包裹、外沿收拢并扎口的方式来 裹包柚子的 。 如图 3、 图 4 所示，在传送带推头 2 的推动下，柚子与薄膜 5 一起通过成型器 6 后进入 径为 20 mm。