氣動輸送和批量稱重

在沒有人為干擾的情況下將物料精確地稱重并喂送到下游混合流程的案例——Coperion K-Tron制造集團(tuán)經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師能夠提供物料輸送的各種設(shè)計(jì)和布置，并幫助客戶降低生產(chǎn)成本，提高效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

背景

典型的烘培生產(chǎn)系統(tǒng)包括一系列的流程，如混合，成型及最后的烘烤等。其中混合過程是非常關(guān)鍵的，經(jīng)過干燥的原材料（有時候是預(yù)先混合的）添加流體（水，牛奶等）然后再混合形成均勻的面團(tuán)。傳統(tǒng)地講，人工批次處理方式用于物料處理和將物料喂送到混合工序。然而，全球的烘培業(yè)現(xiàn)在傾向于將所有的操作過程自動化從而增加產(chǎn)量，節(jié)省時間并提升產(chǎn)品質(zhì)量和操作安全性。在這些工廠的自動化過程中，Coperion K-Tron制造集團(tuán)為客戶設(shè)計(jì)制造主要和次要原料的氣動輸送以及將高精度的自動批次稱重系統(tǒng)整合到物料混合過程之中。通過將原料的自動輸送和高精度批次稱重的操作方式結(jié)合起來，烘培廠家就能夠?qū)崿F(xiàn)較低的生產(chǎn)成本和較少的生產(chǎn)時間以及減少原材料的浪費(fèi)等。

應(yīng)用細(xì)節(jié)

混合烘培產(chǎn)品的生產(chǎn)包括原料輸送和稱重或基于原料成分比例的 “批次” 等中間過程根據(jù)比例的大小，物料原料通常被分為主要、次要和微量。在許多應(yīng)用當(dāng)中，這些主要、次要和微量的物料在進(jìn)入混合過程的輸送和稱重等工序通常是一個人工的和勞動密集型的過程。這一過程的自動化包括原來進(jìn)入批次系統(tǒng)輸送，不管是增重(GIW) 還是失重(LIW) 的批次系統(tǒng)都能夠精確地和有效地向混合機(jī)輸送物料混合物 。

諸如面粉等主要物料均能夠以各種方式運(yùn)送到生產(chǎn)車間，如火車車廂，卡車或集裝袋系統(tǒng)等。這些主要原料被輸送到特定的儲料倉。然后再被輸送到特定的用于混合的稱重批次站。這些輸送系統(tǒng)能夠被輕易地整合到工廠的PLC系統(tǒng)之中，同時具備多種物料和過程的菜單控制，提供了最大的控制和靈活性。

原料的輸送

烘培工廠主要原料的輸送可以采用多種類型的輸送系統(tǒng)。帶有壓差（PD）功能的火車車廂和卡車采用正壓的方式卸載物料，而其他類型的向批次過程輸送物料的方式可也是正壓或者真空輸送。原料的輸送模式是獨(dú)立于各種過程參數(shù)的，包括物料性質(zhì)，輸送距離，輸送速率及源容器和目標(biāo)容器的類型等。

壓差輸送

PD 卡車到達(dá)工廠以后，會用軟管與輸送管道連接。若卡車本身不攜帶內(nèi)置鼓風(fēng)機(jī)，將用第二條管道連接現(xiàn)場的鼓風(fēng)機(jī)。系統(tǒng)操作員會在卡車卸載控制板上選擇預(yù)計(jì)的輸送距

離(如料倉1淀粉，料倉2面粉).系統(tǒng)啟動以后，鼓風(fēng)機(jī)對PD卡車產(chǎn)生壓力并通過將物料輸出卡車并進(jìn)入輸送管道，最后進(jìn)入到料倉中。通常情況下，在線磁體會安裝到輸送管道中來除去物料中的金屬顆粒。當(dāng)料倉中高位的料位傳感器被激活以后操作員會關(guān)閉卡車上的物料閘門并在結(jié)束操作前讓系統(tǒng)向輸送管道吹氣。稀相啟動輸送; 真空或正壓其他可能的物料來源包括盒、袋、散裝袋或大麻袋。

在所有的物料輸送步驟中，氣動輸送系統(tǒng)都能夠?qū)崿F(xiàn)原料的輸送。這些系統(tǒng)可以采用正壓或負(fù)壓稀相輸送。正壓輸送系統(tǒng)通常用來長距離輸送散裝物料，其產(chǎn)量較大。大型料倉的裝載和卸載，如筒倉，火車，卡車和散裝袋等都會用到正壓輸送。

真空輸送（負(fù)壓輸送）通常用于低容量的短距離輸送。真空系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)之一是真空泵產(chǎn)生向內(nèi)吸引力并減少了粉塵泄露。這也是為什么真空系統(tǒng)被用于高潔凈的或粉塵控制的應(yīng)用當(dāng)中。真空系統(tǒng)的另一大優(yōu)勢是為多個皮卡點(diǎn)的設(shè)計(jì)較為簡單。

生產(chǎn)車間原料在線輸送

用于烘培的增重式批次處理站

散裝物料從簡倉輸送到一組配置旋風(fēng)分離閥的稱重漏斗

批次稱重原理

物料從源容器出來之后通常進(jìn)入到批次站。批次站可能包含體積計(jì)量裝置，如螺桿喂料器或閥門等，然后物料再被送到安裝在稱重傳感器上的料斗之中。這一方式被稱作增重式批次(GIW)。批次站也可以包含重力喂料裝置如安裝在稱重傳感器上的螺桿或震動喂料器，并通過失重批次的方式將物料輸送到下一流程。

如下圖所示，有些應(yīng)用中可能會有量很少的微量原料或整體的大批量，這種情況下會用到兩種方式; 失重式喂料器（LIW） 用于微量原料的喂送，而增重式批次處理則用于大量原料的喂送。

增重式批次處理

在增重式批量處理應(yīng)用中，體積式計(jì)量裝置按順序?qū)⒍喾N原料喂送到安裝于稱重傳感器上的收集料斗。每一臺喂料器先以高速運(yùn)方式將90%的原料卸載，然后再緩慢減速卸載剩余的10%的物料，從而達(dá)到較高的控制精度。

增重式控制器負(fù)責(zé)監(jiān)視每一種物料的重量，并對每一臺體積式喂料器發(fā)出信號來控制設(shè)備的開始，加速或減速，抑或停止等操作。一旦所有的原料卸載完畢即意味著一個批次的完成，混合物料也將進(jìn)入到下一個流程。下一頁的圖片顯示了這種類型的批次站。

需要注意的是，這種類型的批次處理方式對每一種物料是按順序處理，因此與失重式批次處理方式相比需要較長的批次時間。

失重式批次處理

失重式（LIW）批次處理一般適用于當(dāng)每一種物料都需要高精度的重量控制的情況下或者批次時間很短的情況下。批次應(yīng)用中的重力式喂料器能夠自動地往收集料斗中喂送多種原料。輸送速率的調(diào)整（開/關(guān)，快/慢）關(guān)鍵在于控制器，而更小的稱重系統(tǒng)能夠喂送每一種原料的高精度的批次。當(dāng)所有的原料喂送完畢時也意味著一個批次的結(jié)束，且混合物也將進(jìn)入下一個流程。當(dāng)所有的原料同時喂送時，總的批次時間和下游的處理次數(shù)會大大地減少。這種批次方式一般用于微量物料的喂送（如微量元素和維生素）, 因?yàn)檫@類物料對喂送精度要求高且價格昂貴。

維生素強(qiáng)化處理過程

用于烘烤食品生產(chǎn)過程的混合通常需要用維生素加以強(qiáng)化，維生素會以干預(yù)混料的形式添加到生產(chǎn)過程中。維生素A常用于面粉的強(qiáng)化。但是，其他的維生素如硫胺素，核黃素，煙酸和葉酸也可以作為添加物。Coperion K-Tron失重式（LIW）雙螺桿喂料器通常被用于將這些濃縮物預(yù)混料精確地喂送到面粉當(dāng)中。

主要原料的多目標(biāo)批量處理

當(dāng)主要原料的批次處理需要喂送某種單一原料到多個工作站時(請看第四頁的流程圖)，或?qū)⒍喾N原料喂送到單個工作站時，可以將帶稱重傳感器的料斗和旋風(fēng)分離閥結(jié)合起來使用。

流化物來從料倉或大包袋等卸載以后會進(jìn)入到旋風(fēng)分離閥（Aerolock?），并通過過濾篩(如果需要的話)，然后再經(jīng)由另一個旋風(fēng)分離閥（Aerolock?）均勻有序的進(jìn)入輸送管道。

物料一旦進(jìn)入到輸送管道后就會被被送到位于料斗上方的旋風(fēng)分離閥（Aerolock?）。

旋風(fēng)分離：操作原理

旋風(fēng)分離閥的操作是根據(jù)分流型原則，適用于將物料從輸送管道分流進(jìn)入料斗。由于閥的低凈空高度較低，因此適用于空間有限的安裝場合。

如左頁第二張圖的表格顯示，閥門的內(nèi)部是片狀結(jié)構(gòu)，因此可以將物料卸載到下方的料斗當(dāng)中。當(dāng)下方的稱重傳感器根據(jù)重力信號指示批次結(jié)束時，分離閥立即關(guān)閉。管道內(nèi)多余的物料要么進(jìn)入下一個流程要么進(jìn)入到料斗，或者返回到源倉。這種閉環(huán)設(shè)計(jì)使得大批量物料的輸送更有效。

批量稱重料斗

稱重料斗安裝于稱重傳感器上，用于物料的批次稱重。物料儲存于稱重料斗中直到達(dá)到精確的重量或物料的混合。稱重料斗滿負(fù)荷時的精度可達(dá)到+/- 0.5%。一旦達(dá)到需要的輸送重量時，混合器發(fā)出信號，閥門打開，物料從稱重料斗進(jìn)入到下游。

結(jié)論

在沒有人為干擾的情況下將物料精確地稱重并喂送到下游混合流程有很多好處：少犯錯誤，更好的精度，物料成本較低，提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)成本的節(jié)省。Coperion K-Tron制造集團(tuán)經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師能夠提供物料輸送的各種設(shè)計(jì)和布置，并幫助客戶降低生產(chǎn)成本，提高效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

本文由Coperion K-Tron (上海) 有限公司提供。