自动清洗、灌注、封罐设备在饮料包装生产线上的应用

自动清洗、灌注、封罐设备在饮料包装生产线上的应用

1食品工业的发展历程食品和饮料产业的快速发展使包装技术在概念和质量上取得了新的进展。具有低成本、可靠的环境保护和美观的产品形式是包装技术领域的不断目标。90年代初,饮料工业掀起了一股热浪,国外先进的包装技术和设备纷纷进入我国。国内的包装设备在生产质量和效率上同国外的相比,存在很大的差距,但正是这种差距促进了食品包装工业的发展。康利来食品有限公司利用军工技术优势走自行设计、自行研制的道路。饮料包装生产线与康利来工程总体设计相配套,集机械、电子于一体,实现了高质量、高效率、低投入。目前第二代饮料包装生产线已研制成功并投入使用,性能达到了生产和设计的要求。2生产线的结构饮料包装生产线是用于完成饮料包装过程中的洗罐、灌注、封罐等工序作业的成套设备。由自动洗罐机(ZXG-02)、自动灌装机(ZZG-02)、自动封罐机(ZFG-02)自动送罐机(ZSG-02)等四台单机组成。图1所示为该生产线总体结构图。各单机通过协调工作,自动完成饮料灌装作业全过程。该生产线的主要特点是工作安全可靠,自动化程度高,操作、维护方便。凡与饮料接触部分的所有设备均采用不锈钢或其它符合食品卫生要求的材料制造。该生产线更换个别专用附件,可满足罐径Φ50mm～Φ80mm,罐高80mm～150mm多种规格罐的灌装生产,具有一定的通用性。另外四台单机均采用无级调速电机,具有很强的调节性,便于整机的调试和不同工况的调节。3配电总重量单位正常生产效率50～80罐/分最大外形尺寸7300mm×1100mm×1900mm配套总动力6.6kW总重量约3t耗水量约16t/h4各系列设计原则、结构和特点4.1空罐送罐、收罐、罐ZXG-02型自动洗罐机是一种具有清洗和消毒杀菌功能的全自动洗罐机。它是利用强磁材料产生的吸力将金属铁罐吸附在输送胶带上,使罐先后经过清水冲洗区和蒸汽消毒杀菌区,随后将清洗好的空罐送到传送线上。(配套动力0.55kW)。该机主要由机架、护罐架、送罐转盘、磁力输送装置、回水槽、喷水喷气装置、传动系统及电器控制系统等组成。机架是由角钢焊制的框架结构;工作台面复盖不锈钢板,两个送罐转盘面与工作台面在同一个平面上;护罐架对罐起导向作用;输送胶带与转盘外缘相切,保证送罐稳定;磁力输送装置为封闭式结构,内装磁性材料,位于回水槽上部;回水槽下端为喷水喷气装置;水槽正面为玻璃挡板,便于观察。传动系统安装于机架内,其示意图见图2。4.2空罐口与罐内均压紧密封,无过错液位控制装置ZZG-02型自动灌装机是一种16头单室真空灌装机,它是利用罐内形成的负压产生的压差进行定量灌装。输送链板送到灌装机的空罐通过分罐螺旋和拨盘将其送到升降托盘上,托盘升起将空罐口与灌注头端面压紧密封并打开单向阀,与真空室连通,使罐内处于负压状态,在贮液箱与罐子间存在的压差作用下,饮料由进液通道进入罐中,当罐内饮料上升至规定量时,从进液通道继续进入罐中的饮料被吸管抽回贮液箱,从而确保定量的准确。该机靠回转运动将罐平滑送入和送出,在运转时注入罐内的液体不会发生滴漏。贮液箱内装有液位控制装置,保持一定的灌装压力,灌装量根据需要可预先调节。该机主要由灌装系统、真空发生系统、送罐机构、托盘升降机构、机座、工作台、传动系统及电器控制系统等组成。4.2.1贮液箱内部分灌装系统是该机主要部件,其作用是将饮料定量灌注入罐,主要由贮液箱、液位控制系统、液位显示器、灌装阀、旋转接头等组成。贮液箱中央的进液管上端通过旋转接头与进液通道及真空通道相连,其下端与浮箱式液位控制装置相连。贮液箱内上部空间为真空室,与真空管路相通,贮液箱侧面安有液位显示器。在贮液箱下端对应托盘处装有16个结构相同的灌装阀。4.2.2产生一定的真空度真空发生系统是该机的重要组成部分,由它产生一定的真空度(可调)。该系统包括真空泵、配套电机、贮水容器及管路附件,其输出管路与旋转接头相连。4.2.3定距分隔机构送罐机构是由定距分隔机构、转送机构和导向、定位装置等组成。定距分隔机构采用螺旋式定距分隔机构,右旋变距螺杆为此机构主要部件。转送机构采用拨轮转送机构,调节方便。4.2.4灌装阀盘盘顶杆之间的约束副该机采用凸轮升降机构,其升降过程主要由一端面凸轮来实现。在工作转盘上对应灌装阀有16个托盘,托盘与顶杆相连,顶杆下端滚轮与凸轮接触。当转盘旋转时,顶杆下端滚轮沿凸轮廓线运动,带动托盘完成由上升到下降的工作循环。该机的传动系统示意图见图3。4.3主要组成部件ZFG-02型自动封罐机是一种六头自动封罐机,该机最大优点是采取了罐体与工作台相对静止的工作方式。每头有一组卷边滚轮在绕罐高速旋转的同时,还向罐体中心作径向推进,达到完成封罐作业的目的。这种结构确保了饮料在罐中的稳定性,改善了工作条件。该机主要由封罐机头、送罐机构、托盘升降机构、机座、工作台、传动系统及电器控制系统等组成。送罐机构和托盘升降机构与自动灌装机相似。传动系统示意图见图4。封罐机头是该机的主要部件,其作用是将盖子与罐体紧密卷合,主要由传动齿轮、压头、机头盘、主轴、偏心轴、卷边滚轮等组成。图5为该部件示意图。齿轮1、2以同方向不同转速分别带动套筒3和主轴4转动,主轴下端齿轮5带动齿轮6,套筒3带动机头盘7一起作公转,由于齿轮5与机头盘转速不同,形成差动式传动,齿轮6带动偏心轴8在公转的同时又作自转,使安装在偏心轴上的卷边滚轮9作周向旋转和径向进给,偏心装置自转一周,完成一次封罐作业。卷边滚轮相对罐体中心的径向进给及上下高度可预先调整,以适应不同罐型的封罐需要。卷边滚轮分卷边轮和压边轮,其曲线参数的确定和加工目前尚属难题。因其直接影响封罐质量,所以还需要在实践中不断摸索。4.4自动充电机ZSG-02型自动送罐机是用输送链板将四台单机联成生产线。该机结构简单,工作平稳、可靠,其结构和原理不再赘述。5罐拨轮控制下罐顶杆旋转无砂罐洗罐机工作台的空罐通过送罐转盘进入输送胶带,随着胶带的运转,空罐逐渐进入水槽内,这时罐口朝下呈倒立状,吸附在胶带上的罐子随胶带移动,先后经过冷水清洗和蒸汽消毒区后朝上翻转,再经过出罐转盘送入送罐机输送链板上。输送链板上的空罐在进入灌装机分罐螺杆前逐个紧靠,随着分罐螺杆的转动,空罐被逐个分开,成等间距排列,由进罐拨轮拨到托盘上,工作台上的定位机构使空罐与灌装阀相对应,由于主轴旋转,托盘通过顶杆下端滚轮随凸轮廓线作上升运动,托盘带动罐子趋近灌装阀。当罐口顶住灌装阀的密封盘并被强制继续升高时,罐内空气被抽气管抽走,同时弹簧压缩,进液通道打开,贮液箱内饮料在压差及重力作用下流入罐内。当饮料到达抽气嘴时,饮料沿抽气管上升。当顶杆下端滚轮沿凸轮廓线下降时,罐子离开罐装阀,在弹簧作用下,进液通道关闭,抽气管内饮料在压差作用下回流至贮液箱内。灌注结束后,罐子被出罐拨轮拨回输送链板上,此时开始加盖。加上盖子的罐子继续随输送链板送至封罐机,再经封罐机上分罐螺杆和送罐拨轮将罐送到工作台托盘上。随着工作台转动,六个托盘依次升起,使罐体、罐盖与六个压头分别顶紧,并随工作台一起旋转,由于转盘、托盘、卷边滚轮之间的传动配合,每个机头随工作台回转一周,完成一次工作循环,实现卷边封罐。当托盘下降至最低点后,罐子被拨轮再次拨入输送链板上,封好的罐子最后被送入送罐机平台。6影响生产率的因素,主要有以下该生产线在加工、调试及使用过程中对出现的问题均进行了技术处理,但仍反映出设计和加工中存在某些问题。(1)罐装机开机工作一段时间后,会出现个别罐子灌入量不足的现象,影响生产率的提高。综合分析,影响因素有密封不严,真空度不稳定及加工误差等。从设计的角度考虑,如果将单室真空腔改为双室,或许能