梁健

（廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣州 510635）

藍(lán)莓分級(jí)稱重包裝生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)

梁健

（廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣州 510635）

介紹一條藍(lán)莓分級(jí)包裝生產(chǎn)線成套設(shè)備，分析其工藝流程，設(shè)計(jì)要點(diǎn)及工作原理。該生產(chǎn)線處理后的藍(lán)莓既能對(duì)藍(lán)莓的品質(zhì)進(jìn)行分選，還可以按大小分3個(gè)等級(jí)，然后按設(shè)定質(zhì)量進(jìn)行定量保鮮包裝。

藍(lán)莓，分揀，分級(jí)，稱重，包裝

0 前言

藍(lán)莓果含大量的花青素，可以活化視網(wǎng)膜增強(qiáng)視力，有效緩解眼球疲勞，還具有延緩腦神經(jīng)老化、增強(qiáng)心腦血管活力、提高人機(jī)免疫等功能，它是世界糧農(nóng)組織推薦的五大健康水果之一。我國(guó)的藍(lán)莓產(chǎn)業(yè)化種植開(kāi)始于1999年，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，現(xiàn)在藍(lán)莓規(guī)?；N植省份達(dá)到20多個(gè)，全國(guó)各地掀起種植藍(lán)莓的熱潮，藍(lán)莓產(chǎn)業(yè)在中國(guó)已經(jīng)初具規(guī)模。

但是藍(lán)莓果實(shí)皮薄，果肉含有大量的果汁，常溫下鮮果保鮮期只有7 d左右。目前針對(duì)新鮮藍(lán)莓的采后處理傳統(tǒng)工藝主要是人工挑選及分級(jí)，然后手動(dòng)稱重裝盒包裝，最后送至冷庫(kù)進(jìn)行冷藏存儲(chǔ)。采用人工加工的方法速度慢，效果低，而且無(wú)法保證食品包裝的衛(wèi)生要求，嚴(yán)重制約了藍(lán)莓的采后保鮮及銷售[1]。

為此，筆者設(shè)計(jì)了1條藍(lán)莓分級(jí)包裝生產(chǎn)線，經(jīng)過(guò)本生產(chǎn)線處理后的藍(lán)莓既能對(duì)藍(lán)莓的品質(zhì)進(jìn)行分選，還可以按大小分3個(gè)等級(jí)，然后按設(shè)定質(zhì)量進(jìn)行定量保鮮包裝。

1 傳統(tǒng)工藝

傳統(tǒng)工藝對(duì)藍(lán)莓的采后加工，一般都是由人工把采摘的藍(lán)莓堆在桌面上，然后分組對(duì)其進(jìn)行手工的挑選及分級(jí)，然后再用臺(tái)秤進(jìn)行定量包裝，最后送至冷庫(kù)存儲(chǔ)。在這過(guò)程中存在以下問(wèn)題：

1）全程人工操作，工作勞動(dòng)強(qiáng)度大，速度慢，效率低，且生產(chǎn)成本高。對(duì)應(yīng)2 400盒/h（包裝容量≤1 kg）的生產(chǎn)速度，需要約35名工人。

2）人工分級(jí)只能憑經(jīng)驗(yàn)挑選，沒(méi)有固定的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，分級(jí)效果不明顯，竄果率高。

3）人工稱重速度慢，誤差大。稱重后還要取包裝盒進(jìn)行手動(dòng)包裝，既不衛(wèi)生，也不高效。

2 藍(lán)莓分級(jí)稱重包裝生產(chǎn)線

藍(lán)莓分級(jí)稱重包裝生產(chǎn)線針對(duì)以上問(wèn)題進(jìn)行了專門設(shè)計(jì)，通過(guò)設(shè)計(jì)專用的自動(dòng)化設(shè)備配合電控系統(tǒng)，采用機(jī)電一體化技術(shù)解決以上問(wèn)題。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，藍(lán)莓分級(jí)稱重包裝生產(chǎn)線的加工工藝流程為：

卸料→分揀→分級(jí)→輸送→稱重→包裝→成品輸送。

本生產(chǎn)線設(shè)計(jì)為并聯(lián)式雙通道布置，包括提升分揀機(jī)、輥軸式分級(jí)機(jī)、定量輸送機(jī)、稱重系統(tǒng)、自動(dòng)包裝機(jī)及成品輸送機(jī)。圖1所示是藍(lán)莓分級(jí)稱重包裝生產(chǎn)線總體布局圖[2]，設(shè)計(jì)的主要參數(shù)見(jiàn)表1。

圖1 藍(lán)莓分級(jí)稱重包裝生產(chǎn)線總體布局圖

表1 藍(lán)莓分級(jí)稱重包裝生產(chǎn)線

圖2 浮輥分級(jí)原理

2.1 提升分揀機(jī)

本機(jī)長(zhǎng)寬高尺寸為：4 000 mm×900 mm× 1 000 mm，全機(jī)用不銹鋼制作，主要用于藍(lán)莓的提升輸送，同時(shí)配置2名工人對(duì)殘次果、枝葉等進(jìn)行剔除作業(yè)。本機(jī)采用304不銹鋼滾筒輸送，滾筒直徑12.7 mm，滾筒間留有約5 mm間隙，在水平輸送段的滾筒下面配置有硅膠條，目的是通過(guò)硅膠條與滾筒的相互摩擦令滾筒旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)上面藍(lán)莓轉(zhuǎn)動(dòng)，以方便揀選工人觀察。

2.2 輥軸式分級(jí)機(jī)

本機(jī)長(zhǎng)寬高尺寸為：4 000 mm×1 200 mm× 1 200 mm，全機(jī)用不銹鋼制作，主要用于對(duì)藍(lán)莓的大小分級(jí)，按加工需要可分為級(jí)外品（尺寸最小，回收待用）、1級(jí)品（尺寸可調(diào)）、2級(jí)品（尺寸可調(diào)）三個(gè)等級(jí)，等級(jí)最大尺寸40 mm，最小尺寸5 mm。本機(jī)的分級(jí)機(jī)構(gòu)采用浮輥分級(jí)原理，如圖2所示，

分級(jí)機(jī)內(nèi)布置有3條輥筒一組的輥筒輸送帶，在輥筒輸送帶往前輸送的同時(shí)對(duì)藍(lán)莓進(jìn)行大小分級(jí)。工作時(shí)藍(lán)莓被輸送至輥筒上，3條輥筒在摩擦帶的作用下做順時(shí)針旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，2號(hào)、3號(hào)2條輥筒水平位置的中心距b不會(huì)改變，1號(hào)輥筒在導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下在垂直位置有位移，隨著1號(hào)輥筒由下往上移動(dòng)，中心距a慢慢變大，從而導(dǎo)致1號(hào)跟3號(hào)輥筒的間隙同時(shí)變大。當(dāng)該間隙比卡在1號(hào)跟3號(hào)輥筒之間的藍(lán)莓的直徑還要大的時(shí)候，該藍(lán)莓就會(huì)從縫隙間落下，然后被輸送帶帶出機(jī)外；這時(shí)直徑更大的藍(lán)莓不會(huì)掉下，會(huì)被輥筒輸送帶水平帶至下一個(gè)分級(jí)段進(jìn)行分級(jí)。通過(guò)調(diào)整輥筒相互間的距離及輸送速度，就可以把藍(lán)莓分成所需的等級(jí)[3]。

2.3 定量輸送機(jī)

本機(jī)長(zhǎng)寬高尺寸為：5 000 mm×600 mm×1 500 mm，全機(jī)用不銹鋼制作，主要用于對(duì)藍(lán)莓的定量輸送，整體結(jié)構(gòu)跟原理與提升分揀機(jī)一樣，只是設(shè)計(jì)尺寸不一樣。整機(jī)輸送速度可調(diào)，通過(guò)控制定量輸送機(jī)的輸送動(dòng)作，調(diào)整藍(lán)莓的進(jìn)入稱重系統(tǒng)的數(shù)量，以達(dá)到精準(zhǔn)稱重的目的。

2.4 稱重系統(tǒng)

該系統(tǒng)購(gòu)自市場(chǎng)上技術(shù)成熟的多頭稱自動(dòng)稱重設(shè)備，采用模塊化設(shè)計(jì)，通過(guò)外購(gòu)多頭稱自動(dòng)稱重系統(tǒng)模塊，把其嵌進(jìn)自主研發(fā)自動(dòng)包裝機(jī)內(nèi)，并優(yōu)化控制系統(tǒng)，就可以滿足藍(lán)莓的高速、連續(xù)、自動(dòng)、在線的稱重計(jì)量[4]。

2.5 自動(dòng)包裝機(jī)

本機(jī)長(zhǎng)寬高尺寸為：3 000 mm×1 000 mm× 2 000 mm，全機(jī)用不銹鋼制作，主要用于對(duì)藍(lán)莓的真空保鮮包裝。本機(jī)把多項(xiàng)工序集中在一起，工作時(shí)按順序執(zhí)行不同的工序，可連續(xù)實(shí)現(xiàn)PET卷膜的自動(dòng)熱成型、藍(lán)莓裝填、熱收縮膜封口、抽真空、分切、出料等工作。通過(guò)該設(shè)備的工作把完成稱重的藍(lán)莓包裝在包裝盒內(nèi)，同時(shí)抽真空，將藍(lán)莓與空氣隔絕，延緩其呼吸作用，以達(dá)到延長(zhǎng)保鮮期的作用。根據(jù)需要，還可以將抽真空工序改為充氣動(dòng)作，通過(guò)充入氮?dú)獾榷栊詺怏w，也能達(dá)到很好的保鮮效果[5]。

2.6 成品輸送機(jī)

本機(jī)長(zhǎng)寬高尺寸為：3 000 mm×500 mm× 700 mm，全機(jī)用不銹鋼制作，通過(guò)減速電機(jī)帶動(dòng)輸送皮帶，把完成包裝的藍(lán)莓送至指定的地點(diǎn)，進(jìn)行碼疊入冷庫(kù)工作。

3 創(chuàng)新設(shè)計(jì)

與傳統(tǒng)的加工工藝相比，本生產(chǎn)線具有以下創(chuàng)新點(diǎn)：

1）針對(duì)藍(lán)莓開(kāi)發(fā)了輥軸式分級(jí)機(jī)，采用自動(dòng)化控制的輥筒分級(jí)機(jī)構(gòu)代替繁重的人工分級(jí)工序，實(shí)現(xiàn)了藍(lán)莓尺寸的高效、高速、精確分級(jí)，大大節(jié)省了勞動(dòng)力，提高生產(chǎn)效率。

2）針對(duì)藍(lán)莓的尺寸特點(diǎn)開(kāi)發(fā)了嵌入多頭稱稱重系統(tǒng)的自動(dòng)包裝機(jī)，在實(shí)現(xiàn)了藍(lán)莓的高速、連續(xù)、精準(zhǔn)稱量的同時(shí)，還能對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)真空包裝，完全代替了人工勞動(dòng)，確保藍(lán)莓包裝符合食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，大大提高了生產(chǎn)速度及效率。

4 結(jié)論

藍(lán)莓分級(jí)稱重包裝生產(chǎn)線完全自動(dòng)化運(yùn)行，只需5名操作工就可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)工藝35人的工作量，可大量節(jié)省勞動(dòng)力，節(jié)約生產(chǎn)成本；而且加工中所有與物料接觸部分均采用不銹鋼制作，完全符合食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)；分級(jí)設(shè)備及稱重系統(tǒng)高效、快速、準(zhǔn)確，在提高生產(chǎn)產(chǎn)量的同時(shí)還有效提高了分級(jí)及稱重的準(zhǔn)確率；包裝環(huán)節(jié)可實(shí)現(xiàn)包裝盒自動(dòng)成型，藍(lán)莓裝填，真空抽氣，自動(dòng)分切等工藝，可完全代替人工實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。雖然本設(shè)備主要針對(duì)藍(lán)莓而設(shè)計(jì)，但針對(duì)不同的產(chǎn)品，經(jīng)過(guò)適應(yīng)性改造設(shè)計(jì)后可加工形狀大小類似龍眼、板栗等的水果，其使用范圍廣，適應(yīng)性寬，使用效率高，可作為水果種植基地及配送中心提供理想的自動(dòng)化設(shè)備，為國(guó)內(nèi)水果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展注入新動(dòng)力。

[1]方仲相，胡君艷，江波，等．藍(lán)莓研究進(jìn)展[J]．浙江農(nóng)林大學(xué)學(xué)報(bào)，2013（4）：599-606．

[2]梁健，梁材．荔枝保鮮分級(jí)處理工藝及設(shè)備[J]．現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備，2008（7）：61-63．

[3]李勝，梁勤安，劉向東，等．6JGG-1000型可變間隙輥軸式果蔬分級(jí)機(jī)的研制[J]．新疆農(nóng)機(jī)化，2010（6）：16．

[4]佘勃，宋迎法，張寧，等．組合稱包裝機(jī)分布式控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)[J]．包裝工程，2009（1）：78-80．

[5]朱麟，凌建剛，康孟利，等．不同包裝方式對(duì)兔眼藍(lán)莓保鮮效果的影響[J]．食品與發(fā)酵工業(yè)，2012（3）190-193．

梁?。?977—），男，廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，高級(jí)工程師。E-mail:su27mj@163.com