我国碾米机械工业经过几十年的发展，已取得很大的成绩。但是，被业界技术专家普遍认同，有显著防霉、防虫、延缓陈化作用的大米气调保鲜包装技术尚未得到广泛应用。 为此，笔者开发研制出大米气调保鲜小包装机, 并获得国家专利。

1. 大米气调保鲜小包装机的用途

大米气调保鲜小包装机主要用于对大米进行计量并充气保鲜包装，也可用于其它颗粒物料。由于釆用了电子传感器及计算机自动控制技术，适合于米厂进行精制免淘洗米、营养米的小包装或气调保鲜包装。

2. 大米气调保鲜小包装机的工作原理

所谓气调保鲜包装亦称气体置换包装，国际上称为map （Modified Atmosphere Packing）包装，是将一定量的保护气体充入大米包装袋内,将袋内原有空气置换，改变袋内大米的 外部环境达到抑制细菌（微生物）的生长繁衍,减缓大米的新陈代谢速度,以延长大米储藏期的一种包装工艺方法。它能较好地保持大米原有的色、香、味及营养成分,其采用的保护气体是食用级二氧化碳。

待计量包装的物料首先由输送设备输送到中间仓等待计量;在允许放料的情况下，控制系统将进料闸门打开，物料进入称重料斗。传感器将重量信号转换为电信号并由接口输入计算机;计算机则控制进料闸门的开、闭或开口大小，这样可将称量精度控制在规定的误差范围以内。已计量好的物料通过放料闸门充填到包装袋中，同时进行充气保鲜，再由机械手送到热封工位进行封口。热封后的包装袋由推包机构送出，完成1次计量包装过程。主要技术参数见表1。

表1包装机主要技术参数表

包装速度 计量范围~i+5 SA 5^ 包装袋

袋・min" kg 误差/% 电压/v耗量/m3.h-'尺寸/mm

3~5 2.5-5 ±0.3 220 0.01 320 x580

3. 大米气调保鲜小包装机的主要结构

主要由进料装置、称量装置、夹袋机械手、热封工作台、 推包机构、充气保鲜机构、上下机架及气动系统和控制系统组成。其中关键部件是进料装置和称量装置,它们直接影响计量精度。

3.1进料装置

用于散状颗粒物料的称量设备，其进料装置常釆用电磁振动、皮带输送和自重直流等结构形式。电磁振动型和皮带输送型对各种物料的适应性好，落料重量的随机性较小，称量精度高;但结构复杂，体积较大,成本高，且振动和噪音较大。自重直流型对物料的适应性较差,落料重量的随机性较大,称量精度的控制是关键;但结构简单，体积较小,成本低。 根据大米小包装机的工作对象及其特点，宜选用自重直流型进料装置。

自重直流型下料装置多釆用双料口（双门）或多料口 （三门或四门）下料。双料口下料器由大料口负责主要的下料任务，能快速下料到接近设定重量;小料口只是补充差额到设定重量。由于大料口下料时，落料重量及其冲击力和残留料柱重量有较大的随机性，致使称量的高精度和高速度的矛盾不易解决，达不到较高的要求。

四料口下料器各料口从大到小分别设为1、2、3、4号，下料时各料口同时落料至等于或略大于各料口设定重量值时， 依顺序关闭1、2、3、4号下料口 ,下料完成。三料口下料器的下料过程与四料口下料器基本相同，但结构要简单许多，只有大、中、小3个下料口。以称量5 kg为例，根据落料重量及其冲击力和残留料柱重量的随机性及以后其它各料口的工作，设定各料口下料关闭时的重量值，进行对比试验,两种下料器的试验数据分别见表2、表3。

表2	四料口下料器试验数据
料口编号	1 2 3	4
料口面积/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
流量标准差（S）/g-s	44.61 31.22 5.16	2.01
重量设定值/g	4 200 4 700 4 900	4950
下料时间/s	1.303 0.401 1.148	0.919
表3 .	三料口下料器试验数据
料口编号	1 2	3
料口面积/cm?	77 14	4
流量（50次平均）/g	• S” 4 721.45 827.17	64.21
流量标准差（S）/g,	.s-1 130.46 39.67	2.67
重量设定值/g	4 300 4 890	4 955
下料时间/s	0. 766 0.662	1.012

四料口下料器最后一个料口的误差（称量误差）范围在±10g/s之间，总称量时间为3.77 s。三料口下料器称量误差范围为士 13. 35 g,总称量时间2.44 s。这既保证了称量结果的高精度，又保证了称量的高速度。因此本机选用三料口下料器。

在料门形式上，由于多料口下料器结构复杂、体积大，可将多个料口合并为一个摆式弧形料门,用一个多级气缸来驱动，由计算机来控制其开口大小和开、闭时间，并保证大、中、 小闸门开启时的截面积不变。这样既可以达到多料口下料的功能，又能够简化机构。试验证明，效果良好。

3.2称量装置

国内外散状粒料自动计量装置，可分为容积式和称重式两大类。容积式结构较为简单，但计量精度不高，因而不宜用于有一定精度要求或较大计量的物料包装。称重式一般有机械式、机械电子式、电子式三种。机械式自动计量装置体积大、精度低、速度慢，现已很少采用。

机械电子式称量装置最大优点是结构简单、成本低，称量精度也能满足要求。但是，由于不同的设定称重量所对应的残留料柱重量及其冲击力不同,需要进行修正，这在使用操作上很不方便。加之,机械电子式自动称量装置结构尺寸较大,致使整机体积较大。所以，在经过试验之后，放弃了这一方案。

电子式自动称量装置是将计量料斗直接固定在称重传感器上，而传感器的信号直接通过计算机的釆样模块送入计算机。计算机根据采样结果控制进料闸门的开启大小和开、闭时间,并根据称量结果自动调整大门和中门的开启时间，以便在保证称量精度的前提下，使放料时间最短。 该称量装置经试验，连续称量5kg大米100次，其平均质量为4 991.9 g；平均误差为8.1 g；最大误差为15g,共出现2次;平均称量时间为2.5s。

 

3.3其它机构

夹袋机械手包括了手臂及机械手两部分。手臂由2个并联的同步动作的气缸（手臂气缸）驱动，使其上下动作。机械手上有2个气缸，一个是用来控制手指开合的手指气缸; 另一个是起拉袋作用的拉袋气缸。操作人员将标准的塑料包装袋套在下料口上，并将其两边喂入手指间以后,踩动脚踏开关，机械手便将包装袋抓牢，同时启动机内固有工作程序。

热封工作台由热封头及热封机构组成。热封工作台的动作由热封气缸来驱动。推包机构包括托物板、托物架及推包气缸等。

气动系统由三联件和一组集装式电磁阀、气缸等组成， 气缸动作由计算机指令控制，气缸上有调速器可调节其动作的快慢。

3.4控制系统

大米气调保鲜小包装机控制系统以单片机为核心，由信号输入、键盘、LED显示器以及电磁换向阀驱动电路组成。它接收由传感器送来的信号及各工位送来的反馈信息，并发出各种动作指令,使包装机完成一系列复杂的包装动作。同时,它也具有接口与工厂中央控制系统联网。控制程序釆用模块化结构设计，主要包括显示、读键、 测量值读取、数据转换、同步调整、执行等功能模块。

4结语

大米气调保鲜小包装机以压缩空气作为工作介质，全部釆用气压传动，无任何污染;动作灵敏、准确、 可靠;使用二氧化碳作为保鲜气体，成本低、易得到、无毒害。 由于采用电、气结合的控制理论和传感器测量，由计算机实现计量及包装动作程序控制，而且运用了计算机模糊控制技术，大大提高了计量效率和精度。

 

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