可計量奶粉罐的研究與設(shè)計

周蘭美

ZHOU Lan-mei

（常州輕工職業(yè)技術(shù)學院，江蘇 常州 213164）

(Changzhou Institute of Light Industry Technology,Changzhou,Jiangsu 213164,China)

目前市場上出售的奶粉包裝規(guī)格繁多，但只有罐裝和袋裝兩種包裝[1，2]，而且兩種包裝都不能直接計量奶粉[3]。在沖泡的時候都需要先把蓋子打開，然后用奶粉勺子計量。這樣奶粉直接暴露在空氣中，并且人工用勺子挖奶粉容易把外面的細菌帶入奶粉中，造成奶粉的污染。另外由于勺子每次挖的奶粉量不一致，致使每次沖出來的奶粉濃度也不一致，造成嬰幼兒營養(yǎng)不均衡。并且沒有專門放奶粉勺子的地方，奶粉勺子很容易丟失。

1 可計量奶粉罐的基本原理

結(jié)構(gòu)組成：由下端罐體、上端罐體以及上端罐體中的計量室組成。奶粉儲存在下端罐體中，在罐體的上端設(shè)置有開口，開口直接與上端的計量室相連。在上端罐體的開口和出奶粉口之間設(shè)有兩個開關(guān)片，開關(guān)片的右端片的右端開有齒條，以便于與齒輪嚙合[4]。

在奶粉罐的外側(cè)設(shè)有控制齒輪旋轉(zhuǎn)，進而控制兩個開關(guān)片移動實現(xiàn)打開上端開口和關(guān)閉下端開口的開關(guān)控制器。

圖1 可計量奶粉罐工作原理圖Figure1 Working principle diagram of themeasuringmilk cans

工作原理（見圖1）：首先旋開延伸管外側(cè)的蓋子，把延伸管扣在奶瓶上，此時奶粉罐倒立；然后向外拉長繩子6，由于齒輪3和固定渦卷彈簧7的軸4是一體式的，開關(guān)片的右側(cè)開有齒條，齒輪旋轉(zhuǎn)，帶動開關(guān)片2向左移動，同時開關(guān)片5向右移動，實現(xiàn)奶粉的進料狀態(tài)，同時渦卷彈簧被拉緊；以后松開繩子，渦卷彈簧自動松開（反轉(zhuǎn)），帶動齒輪反轉(zhuǎn)，此時開關(guān)片2向右移動，開關(guān)片5向左移動，實現(xiàn)奶粉的出料狀態(tài)。

2 可計量奶粉罐各部分設(shè)計

2.1 下端罐體

由于奶粉的表觀密度（包括奶粉顆粒間隙中的空氣）為0.5～0.6 g/mL，一般灌裝奶粉的規(guī)格是900 g，所以900 g的奶粉體積大約是1 500～1 800mL。由于奶粉罐的上部要留些空隙，所以設(shè)計的下端罐體高125mm，內(nèi)徑75 mm，體積為2 208mL。下端罐體的上面外側(cè)加工有螺紋，以便與上端罐體結(jié)合。外面設(shè)有安裝彈性帶的兩小圓柱凸臺，方便使用者一只手操作。見圖2。

圖2 下端罐體Figure2 The lower tank

2.2 上端罐體

上端罐體（見圖3）是實現(xiàn)自動計量奶粉的部件。為了更方便的向外傾倒奶粉，在端部做成倒V形，上部出口連著計量室。現(xiàn)在市面上用的奶粉勺子一般是一勺子兌30mL水，一勺子奶粉約為4.3 g，折算成體積是7.2～8.6mL。下端的計量室內(nèi)徑是20mm，高度27mm，體積大約是8.4mL。也就是上端的計量室體積跟一勺奶粉的量相當。上端罐體的下面加工有螺紋，便于與下端罐體結(jié)合。在計量室外面的延伸管外側(cè)加工有螺紋，在不需要沖奶粉的時候用蓋子旋合，衛(wèi)生方便。

圖3 上端罐體（去掉外殼）Figure 3 The upper tank(remove the shell)

2.3 計量室設(shè)計

齒輪軸的兩端裝在上端罐體的小孔處，靠近齒輪軸一端的小徑處裝控制齒輪轉(zhuǎn)動的繩子，把繩子的一端打結(jié)在孔口處，旁邊小徑處裝有渦卷彈簧。在齒輪的另一側(cè)加工有孔，把連接桿裝在里面，用圓柱銷鎖緊。上下開關(guān)片的左端設(shè)有止動端，防止開關(guān)片滑出計量室。開關(guān)片右端是齒條結(jié)構(gòu)，與齒輪軸配合一起運動。開關(guān)片上的孔與計量室內(nèi)徑相當。計量室上端的開口處有螺紋，不用時蓋上蓋子。

圖4 計量室Figure4 Themetrology room

3 試驗方案設(shè)計及結(jié)果分析

選取相同牌子的奶粉各1袋，其中1袋用商家提供的奶粉勺量取，另外1袋倒入可計量奶粉罐中量取，分5次試驗，每次量取6勺，分別比較奶粉勺和可計量奶粉延伸管上奶粉結(jié)塊程度、量取的奶粉克數(shù)[5]。

把量取的奶粉直接倒入干燥容器中，與水分直接接觸的機會少，所以奶粉基本沒有結(jié)塊現(xiàn)象；當把量取的奶粉直接倒入裝有溫水的奶瓶中，由于奶粉勺每次都要與奶瓶口徑接觸，一部分奶粉會粘在奶瓶口上，要是奶瓶口擦不干，還會與水接觸，加速了奶粉結(jié)塊的速度。可計量奶粉罐的延伸管是直接扣在奶瓶上，不與水分接觸，基本沒有結(jié)塊現(xiàn)象；當把量取的奶粉直接倒入裝有沸水的奶瓶中，由于水溫較高，會有水分向外蒸發(fā)，加速了奶粉結(jié)塊的速度，所以不管哪種方法計量，都有結(jié)塊現(xiàn)象，導致量取的奶粉克數(shù)減小。由表1可知，量取次數(shù)增加，奶粉結(jié)塊程度嚴重，每次實際量取的奶粉分量減小。

4 結(jié)論

可計量奶粉裝置由于不需要人工用勺子挖奶粉就可直接計量，沖泡奶粉，并且每次泡出來的奶粉濃度一樣，簡化沖奶程序，縮短沖泡時間。奶粉不直接與空氣接觸，衛(wèi)生方便。在下端罐體的外面設(shè)有彈性帶，方便使用者一只手操作[6]。

表1 普通勺子和可計量奶粉罐量取試驗結(jié)果Table1 Measuring resultofusing the ordinary spoon and measurable cansofmilk powder /g

另外，可計量奶粉罐可以重復使用，即可以把袋裝的奶粉倒在下端罐體中，直接計量。

建議使用60℃的溫水沖泡奶粉，高溫水不但容易損壞奶粉的營養(yǎng)成分，而且在沖泡的過程中容易使奶粉結(jié)塊。每次在奶瓶中倒入溫水沖泡前，要用干燥的紙巾或棉布把奶瓶口擦拭干凈，沖泡后及時把可計量奶粉罐的延伸管內(nèi)側(cè)擦拭干凈，再蓋上蓋子。

1 張小梅.兒童食品安全包裝設(shè)計研究[D].江西:南昌大學，2009.

2 白衫，周潔.奶粉包裝的標準與設(shè)計[J].包裝工業(yè),2003(3):42～43.

3 郭艷.嬰幼兒奶粉包裝設(shè)計探析[J].大眾文藝，2011(10):58.

4 周蘭美.可計量奶粉裝置：中國，201220180786.6[P].2012-12-26.

5 何光華，姜慧萍，黃燾，等.益生菌配方奶粉中水分活度的控制[J].中國乳品工業(yè)，2012，40（2）：30～32.

6 張美麟.機械創(chuàng)新設(shè)計[M].北京：化學工業(yè)出版社，2010:115～120.