韓服善,師炳燦,王洪宇,劉 璇
(江蘇海洋大學,江蘇 連云港 222061)
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。
基于現(xiàn)有的紫菜卷成型二次加工設備基礎上,針對我國沿海地區(qū)對紫菜加工裝備需求高的實際情況,設計一種紫菜二次加工設備—即食紫菜卷自動成型機,該設備可自動批量生產(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,利用仿生法設計一種多工位轉盤式紫菜卷自動成型機,轉盤有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)自轉完成紫菜卷成型,轉盤公轉完成不同工位轉換。整機結構示意圖如圖2 所示。
圖2 整機結構示意圖
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。自動送料機構主要由吸菜頭、導料連桿、齒輪齒條和氣缸組成,吸菜頭中通入負壓。整體結構如圖3 所示。工作過程為:吸菜頭吸住紫菜片后,導料桿在齒輪、齒條機構和氣缸作用下轉動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結構示意圖
紫菜卷制需加入一些佐料(輔料、調味劑等),自動供料機構包括:導料桿、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,主要結構如圖4 所示。
圖4 佐料供給機構結構示意圖
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。折邊機構主要由一對折爪和與其相聯(lián)的驅動裝置、按壓頭等組成,能完成上下運動和左右擺動。當轉盤轉至折邊工位時,一對折爪下移到加熱盤表面,折爪向內翻轉,同時按壓頭下壓,完成折邊動作。主要結構如圖5 所示。
圖5 折邊機構結構示意圖
紫菜卷制作成型是紫菜卷制作時一個關鍵環(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。當工作臺轉至搓卷工位時,折指把片張翻卷在卷軸,卷軸在步進電機驅動下轉動540°左右,同時擋指配合完成捲卷成型。主要結構如圖6 所示。
圖6 捲卷機構結構示意圖
根據(jù)自動機生產(chǎn)工藝要求,選擇型號為FX2N-128MR-001 的PLC,旋轉工作臺驅動選用型號步進電機130BYG350-270, 設計控制系統(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,步進電機驅動轉盤轉動60°;轉盤定位開關判斷位置是否正確,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。每完成一道工序轉盤轉動60°,周而復始,不斷偱環(huán)。
自動機試制完成后經(jīng)測試,主要技術指標有: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、調整和完善后,對樣機進行生產(chǎn)性試驗,基本達到設計要求。