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我國碾米機械工業(yè)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已取得很大的成績。但是，被業(yè)界技術(shù)專家普遍認同，有顯著防霉、防蟲、延緩陳化作用的大米氣調(diào)保鮮包裝技術(shù)尚未得到廣泛應(yīng)用。 為此，筆者開發(fā)研制出大米氣調(diào)保鮮小包裝機, 并獲得國家專利。

1. 大米氣調(diào)保鮮小包裝機的用途

大米氣調(diào)保鮮小包裝機主要用于對大米進行計量并充氣保鮮包裝，也可用于其它顆粒物料。由于釆用了電子傳感器及計算機自動控制技術(shù)，適合于米廠進行精制免淘洗米、營養(yǎng)米的小包裝或氣調(diào)保鮮包裝。

2. 大米氣調(diào)保鮮小包裝機的工作原理

所謂氣調(diào)保鮮包裝亦稱氣體置換包裝，國際上稱為map （Modified Atmosphere Packing）包裝，是將一定量的保護氣體充入大米包裝袋內(nèi),將袋內(nèi)原有空氣置換，改變袋內(nèi)大米的 外部環(huán)境達到抑制細菌（微生物）的生長繁衍,減緩大米的新陳代謝速度,以延長大米儲藏期的一種包裝工藝方法。它能較好地保持大米原有的色、香、味及營養(yǎng)成分,其采用的保護氣體是食用級二氧化碳。

待計量包裝的物料首先由輸送設(shè)備輸送到中間倉等待計量;在允許放料的情況下，控制系統(tǒng)將進料閘門打開，物料進入稱重料斗。傳感器將重量信號轉(zhuǎn)換為電信號并由接口輸入計算機;計算機則控制進料閘門的開、閉或開口大小，這樣可將稱量精度控制在規(guī)定的誤差范圍以內(nèi)。已計量好的物料通過放料閘門充填到包裝袋中，同時進行充氣保鮮，再由機械手送到熱封工位進行封口。熱封后的包裝袋由推包機構(gòu)送出，完成1次計量包裝過程。主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1包裝機主要技術(shù)參數(shù)表

包裝速度 計量范圍~i+5 SA 5^ 包裝袋

袋?min" kg 誤差/% 電壓/v耗量/m3.h-'尺寸/mm

3~5 2.5-5 ±0.3 220 0.01 320 x580

3. 大米氣調(diào)保鮮小包裝機的主要結(jié)構(gòu)

主要由進料裝置、稱量裝置、夾袋機械手、熱封工作臺、 推包機構(gòu)、充氣保鮮機構(gòu)、上下機架及氣動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。其中關(guān)鍵部件是進料裝置和稱量裝置,它們直接影響計量精度。

3.1進料裝置

用于散狀顆粒物料的稱量設(shè)備，其進料裝置常釆用電磁振動、皮帶輸送和自重直流等結(jié)構(gòu)形式。電磁振動型和皮帶輸送型對各種物料的適應(yīng)性好，落料重量的隨機性較小，稱量精度高;但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大,成本高，且振動和噪音較大。自重直流型對物料的適應(yīng)性較差,落料重量的隨機性較大,稱量精度的控制是關(guān)鍵;但結(jié)構(gòu)簡單，體積較小,成本低。 根據(jù)大米小包裝機的工作對象及其特點，宜選用自重直流型進料裝置。

自重直流型下料裝置多釆用雙料口（雙門）或多料口 （三門或四門）下料。雙料口下料器由大料口負責(zé)主要的下料任務(wù)，能快速下料到接近設(shè)定重量;小料口只是補充差額到設(shè)定重量。由于大料口下料時，落料重量及其沖擊力和殘留料柱重量有較大的隨機性，致使稱量的高精度和高速度的矛盾不易解決，達不到較高的要求。

四料口下料器各料口從大到小分別設(shè)為1、2、3、4號，下料時各料口同時落料至等于或略大于各料口設(shè)定重量值時， 依順序關(guān)閉1、2、3、4號下料口 ,下料完成。三料口下料器的下料過程與四料口下料器基本相同，但結(jié)構(gòu)要簡單許多，只有大、中、小3個下料口。以稱量5 kg為例，根據(jù)落料重量及其沖擊力和殘留料柱重量的隨機性及以后其它各料口的工作，設(shè)定各料口下料關(guān)閉時的重量值，進行對比試驗,兩種下料器的試驗數(shù)據(jù)分別見表2、表3。

表2	四料口下料器試驗數(shù)據(jù)
料口編號	1 2 3	4
料口面積/cn?	30.0 18.0 8.0	3.2
流量（50次平均）	s" 1 977.1 1 072.5 119.8	54.4
流量標準差（S）/g-s	44.61 31.22 5.16	2.01
重量設(shè)定值/g	4 200 4 700 4 900	4950
下料時間/s	1.303 0.401 1.148	0.919
表3 .	三料口下料器試驗數(shù)據(jù)
料口編號	1 2	3
料口面積/cm?	77 14	4
流量（50次平均）/g	• S” 4 721.45 827.17	64.21
流量標準差（S）/g,	.s-1 130.46 39.67	2.67
重量設(shè)定值/g	4 300 4 890	4 955
下料時間/s	0. 766 0.662	1.012

四料口下料器最后一個料口的誤差（稱量誤差）范圍在±10g/s之間，總稱量時間為3.77 s。三料口下料器稱量誤差范圍為士 13. 35 g,總稱量時間2.44 s。這既保證了稱量結(jié)果的高精度，又保證了稱量的高速度。因此本機選用三料口下料器。

在料門形式上，由于多料口下料器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大，可將多個料口合并為一個擺式弧形料門,用一個多級氣缸來驅(qū)動，由計算機來控制其開口大小和開、閉時間，并保證大、中、 小閘門開啟時的截面積不變。這樣既可以達到多料口下料的功能，又能夠簡化機構(gòu)。試驗證明，效果良好。

3.2稱量裝置

國內(nèi)外散狀粒料自動計量裝置，可分為容積式和稱重式兩大類。容積式結(jié)構(gòu)較為簡單，但計量精度不高，因而不宜用于有一定精度要求或較大計量的物料包裝。稱重式一般有機械式、機械電子式、電子式三種。機械式自動計量裝置體積大、精度低、速度慢，現(xiàn)已很少采用。

機械電子式稱量裝置最大優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、成本低，稱量精度也能滿足要求。但是，由于不同的設(shè)定稱重量所對應(yīng)的殘留料柱重量及其沖擊力不同,需要進行修正，這在使用操作上很不方便。加之,機械電子式自動稱量裝置結(jié)構(gòu)尺寸較大,致使整機體積較大。所以，在經(jīng)過試驗之后，放棄了這一方案。

電子式自動稱量裝置是將計量料斗直接固定在稱重傳感器上，而傳感器的信號直接通過計算機的釆樣模塊送入計算機。計算機根據(jù)采樣結(jié)果控制進料閘門的開啟大小和開、閉時間,并根據(jù)稱量結(jié)果自動調(diào)整大門和中門的開啟時間，以便在保證稱量精度的前提下，使放料時間最短。 該稱量裝置經(jīng)試驗，連續(xù)稱量5kg大米100次，其平均質(zhì)量為4 991.9 g；平均誤差為8.1 g；最大誤差為15g,共出現(xiàn)2次;平均稱量時間為2.5s。

 

3.3其它機構(gòu)

夾袋機械手包括了手臂及機械手兩部分。手臂由2個并聯(lián)的同步動作的氣缸（手臂氣缸）驅(qū)動，使其上下動作。機械手上有2個氣缸，一個是用來控制手指開合的手指氣缸; 另一個是起拉袋作用的拉袋氣缸。操作人員將標準的塑料包裝袋套在下料口上，并將其兩邊喂入手指間以后,踩動腳踏開關(guān)，機械手便將包裝袋抓牢，同時啟動機內(nèi)固有工作程序。

熱封工作臺由熱封頭及熱封機構(gòu)組成。熱封工作臺的動作由熱封氣缸來驅(qū)動。推包機構(gòu)包括托物板、托物架及推包氣缸等。

氣動系統(tǒng)由三聯(lián)件和一組集裝式電磁閥、氣缸等組成， 氣缸動作由計算機指令控制，氣缸上有調(diào)速器可調(diào)節(jié)其動作的快慢。

3.4控制系統(tǒng)

大米氣調(diào)保鮮小包裝機控制系統(tǒng)以單片機為核心，由信號輸入、鍵盤、LED顯示器以及電磁換向閥驅(qū)動電路組成。它接收由傳感器送來的信號及各工位送來的反饋信息，并發(fā)出各種動作指令,使包裝機完成一系列復(fù)雜的包裝動作。同時,它也具有接口與工廠中央控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)?？刂瞥绦蜥娪媚K化結(jié)構(gòu)設(shè)計，主要包括顯示、讀鍵、 測量值讀取、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、同步調(diào)整、執(zhí)行等功能模塊。

4結(jié)語

大米氣調(diào)保鮮小包裝機以壓縮空氣作為工作介質(zhì)，全部釆用氣壓傳動，無任何污染;動作靈敏、準確、 可靠;使用二氧化碳作為保鮮氣體，成本低、易得到、無毒害。 由于采用電、氣結(jié)合的控制理論和傳感器測量，由計算機實現(xiàn)計量及包裝動作程序控制，而且運用了計算機模糊控制技術(shù)，大大提高了計量效率和精度。

 

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