韓服善，師炳燦，王洪宇，劉 璇

（江蘇海洋大學(xué)，江蘇 連云港 222061）

0 引 言

隨著生活水平的不斷提高，人們對紫菜產(chǎn)品口味的追求越來越多樣化、品質(zhì)要求越來越高。從單一的紫菜片烤制，到在紫菜片上添加沙糖、瓜子仁、花生仁、芝麻、核桃仁、水果干、蔬菜、肉粒干等調(diào)味輔料，再到紫菜卷的出現(xiàn)，即食紫菜種類越來越多。即使相同配方，不同年齡段的口感需求也不一樣，比如同樣是加糖的紫菜產(chǎn)品，兒童和老年人口感需求就不一樣，糖的添加量也大不同。每一種配方口味的紫菜產(chǎn)品種類，生產(chǎn)工藝各不相同。因此，研發(fā)適用于不同配方與口味紫菜產(chǎn)品生產(chǎn)的高效柔性加工裝備是當前紫菜加工業(yè)的發(fā)展趨勢。

1 紫菜卷自動成型機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

基于現(xiàn)有的紫菜卷成型二次加工設(shè)備基礎(chǔ)上，針對我國沿海地區(qū)對紫菜加工裝備需求高的實際情況，設(shè)計一種紫菜二次加工設(shè)備—即食紫菜卷自動成型機，該設(shè)備可自動批量生產(chǎn)紫菜卷、面餅卷等，減少人工投入，提高生產(chǎn)效率，減少成品破壞，保證銷售外觀和食品安全，從而減少生產(chǎn)成本，并且能標準化控制紫菜卷的尺寸，全面提升紫菜二次加工設(shè)備高端化和智能化。紫菜卷加工工藝流程如圖1 所示。

圖1 紫菜卷加工工藝流程

根據(jù)紫菜卷加工工藝流程，利用仿生法設(shè)計一種多工位轉(zhuǎn)盤式紫菜卷自動成型機，轉(zhuǎn)盤有6 個工位，分別完成海苔片抓取放置和佐料定量供給、原材料加熱及溫度控制、烘焙打片、折疊成型、捲卷成型及抓取拔離。捲卷軸（輥）自轉(zhuǎn)完成紫菜卷成型，轉(zhuǎn)盤公轉(zhuǎn)完成不同工位轉(zhuǎn)換。整機結(jié)構(gòu)示意圖如圖2 所示。

圖2 整機結(jié)構(gòu)示意圖

2 主要部件結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 海苔片自動放置機構(gòu)設(shè)計

自動機工作前，首先把裁切好的海苔片放于貯料盒中，貯料盒安裝在機架上。自動送料機構(gòu)主要由吸菜頭、導(dǎo)料連桿、齒輪齒條和氣缸組成，吸菜頭中通入負壓。整體結(jié)構(gòu)如圖3 所示。工作過程為：吸菜頭吸住紫菜片后，導(dǎo)料桿在齒輪、齒條機構(gòu)和氣缸作用下轉(zhuǎn)動180°，同時下移到加熱盤上釋放，而后上移到原來位置，偱環(huán)運動。

圖3 海苔片自動放置機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 佐料供給機構(gòu)設(shè)計

紫菜卷制需加入一些佐料（輔料、調(diào)味劑等），自動供料機構(gòu)包括：導(dǎo)料桿、料斗、容積式定量器、移動氣缸，工作時通過移動氣缸推動定量裝置把一定量的佐料放入加熱盤上，主要結(jié)構(gòu)如圖4 所示。

圖4 佐料供給機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖

2.3 折邊機構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計

海苔卷制作時，要加入一些佐料，例如面糊、糖漿等混合物。經(jīng)過烘焙后變成圓餅形，需要折邊成長條才可捲卷。折邊機構(gòu)主要由一對折爪和與其相聯(lián)的驅(qū)動裝置、按壓頭等組成，能完成上下運動和左右擺動。當轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)至折邊工位時，一對折爪下移到加熱盤表面，折爪向內(nèi)翻轉(zhuǎn)，同時按壓頭下壓，完成折邊動作。主要結(jié)構(gòu)如圖5 所示。

圖5 折邊機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖

2.4 捲卷機構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計

紫菜卷制作成型是紫菜卷制作時一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需要完成捲卷成型、取卷等動作，主要由捲卷軸、折指、擋指及動力氣缸等組成。當工作臺轉(zhuǎn)至搓卷工位時，折指把片張翻卷在卷軸，卷軸在步進電機驅(qū)動下轉(zhuǎn)動540°左右，同時擋指配合完成捲卷成型。主要結(jié)構(gòu)如圖6 所示。

圖6 捲卷機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖

3 控制軟件設(shè)計

根據(jù)自動機生產(chǎn)工藝要求，選擇型號為FX2N-128MR-001 的PLC，旋轉(zhuǎn)工作臺驅(qū)動選用型號步進電機130BYG350-270, 設(shè)計控制系統(tǒng)流程圖如圖7所示。

圖7 控制系統(tǒng)流程

工作過程:自動機啟動上電，物位傳感器檢測紫菜片料、輔助材料情況，若滿足條件要求，開始取紫菜片、加入佐料；若不滿足條件要求，則自動停機。原材料加注完成后，步進電機驅(qū)動轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動60°；轉(zhuǎn)盤定位開關(guān)判斷位置是否正確，若位置不正確，則機器報警；若位置正確，則開始烘培打片、折邊成型、捲卷取卷。每完成一道工序轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動60°，周而復(fù)始，不斷偱環(huán)。

4 結(jié) 語

自動機試制完成后經(jīng)測試，主要技術(shù)指標有：產(chǎn)能：200 卷/h；成品規(guī)格尺寸（直徑×高度）（mm）：（Φ20～Φ40）×（50～100）；成品質(zhì)量一致性誤差：≤10%；單枚成品直徑一致性誤差：≤10%；破損率：≤1.5%。在經(jīng)過一系列測試、調(diào)整和完善后，對樣機進行生產(chǎn)性試驗，基本達到設(shè)計要求。