全自動多功能食品攪拌機的設計

張玲

摘 要：攪拌混合是食品加工中一項比較重要的工藝，其對食品的味道會產生很大的影響。現在，食品攪拌機幾乎都實現了自動化，本文通過分析食品攪拌機的自動化的改造，提高其自動化的程度，使食品加工的效率大為提升。

關鍵詞：食品機械；攪拌機；自動化；運動學仿真

食品機械的自動化水平對食品加工的效率產生了決定性作用，如果沒有自動化的設備，食品加工工業是不能進步的。食品工業的發展與食品機械的發展是統一的，食品工業的發展能夠促進食品機械加工工業的發展，同時，食品機械的發展也提高了食品工業的效率。

1 全自動多功能食品攪拌機主料送料系統

食品工廠中的運送機械在每一條生產線上都會設計，根據物料的工藝，使物料從一個生產線到另一個生產線。

1.1 帶式運送機

帶式運送機是食品工廠中使用比較多的一種運送機械，其能夠實現連續的物料的運送，主要是在塊狀和顆粒狀的物料運輸中使用，其物料的運輸形式是多元化的，不僅僅能夠在水平方向上進行物料的運輸，而且在傾斜方向上也可以實現物料的運輸，而且還具有選擇、檢查、包裝等功能。

1.1.1主要的構件

（1）輸送帶

輸送帶具有牽引的作用，而且其強度是比較高的，質量比較小，能夠防止磨損。在食品工業中，輸送帶一般是運用橡膠帶和鋼絲帶構成的，橡膠帶是一種復合的結構，其由兩個層面構成，都是由橡膠層構成的，而且抗磨損能力比較好。其表面是設計了花紋的，能夠加大摩擦力，即使是光滑的物料也可以在上面云南書。在食品工業中，還經常使用的運輸結構有不銹鋼絲網帶，這種材料的強度比較大，而且能夠抵御高溫的破壞，耐腐蝕性能比較好，但是，這種結構是單層的。

（2）驅動裝置

驅動裝置主要是由電動機、減速器和驅動滾筒構成的，主要起到的是動力的傳送，滾筒的結構是空心的。

（3）張緊裝置

在這種裝置的使用中，其實現了較好的延展性，能夠穩定的傳輸，而且輸送帶與滾筒之間的接觸壓力是比較大的，不會出現滑動的問題。張緊裝置提高了輸送帶的張力，從而能夠使輸送帶和驅動滾筒之間的接觸壓力增大。常見的張緊裝置主要有重錘式和螺桿式的張緊裝置。

1.1.2提升上料裝置

在這種裝置中，運用人工的方式進行主料的稱重，實現了自動化的進料。其主要是由傳輸帶、電機等構成的。上料機主要是將主料輸送到稱料斗中，將出料端與攪拌機進行連接。

2 主料的進料裝置

物料在自重的影響下，使其由提升上料裝置落于稱重的緩沖倉中，在城中緩沖倉的幾個支架下，都有傳感器設備，而且在城中緩沖倉的下端都會設計一個傾斜的氣動推板，在主料完成稱重以后都會產生旋轉，使主料能夠放置在斜板上，氣動推板能夠實現主料的推進，能夠將其推送到攪拌鍋中。

這類設計在對主料稱重的過程中運用的是累積稱重的方法，在各類主料中，能夠將不同的主料加以區分，將不同的主料分別放入控制器中，在一種主料稱重完成后，另一類主料才能夠通過輸送進行稱重。直到所有的主料都完成稱重。

3 輔料送料系統

本文通過研究攪拌機，能夠實現主料和輔料的均勻攪拌，而且能夠使主料和輔料混合。輔料主要指的是食品中主要的調味品和添加劑，如酸劑和生姜等。在食品的油料中會含有一定的辣椒顆粒。粉劑主要是食鹽和味精。輔料的數目非常得繁多，而且其質量也是不同的，現在在食品加工中，輔料是根據食品的質量通過人工的方式添加的。為了能夠改善攪拌機的運行效果，降低人力使用的限度，應該完善輔料系統。

4 粉劑給料裝置

粉劑給料裝置是由儲料質量計算裝置和傳送的裝置構成的，在質量計算裝置中，能夠實現粉劑的儲存和質量的計算，能夠自動的出料。然后粉劑再有傳送裝置直接輸送到攪拌鍋中，實現與主料的攪拌。粉劑的質量計算裝置和傳送裝置中都需要借助螺旋輸送的方法。

4.1 螺旋輸送機

螺旋輸送機能夠實現連續的物料輸送，而且其是直線型的輸送機械，能夠對物料進行密閉的輸送。按照物料輸送的主要形式，螺旋輸送機可以進行水平方向和垂直方向的輸送。

4.1.1 水平螺旋輸送機

水平螺旋輸送機主要是由機槽、轉軸、螺旋葉片等構成的，物料從進料口加入，然后在出料時能夠沿著不同的方向設計出料口，在設計傳動裝置時，可以將其設計到槽體的前方。

旋轉輸送機可以運用螺旋旋轉產生的力，使物料能夠在槽體內通過旋轉的方式沿著水平方向輸送。如果螺旋產生了旋轉，就會對葉片產生推動的作用，而且在重力的影響下，物料和槽壁會產生摩擦力，在摩擦力的作用下，推動物料水平推動。葉片的旋轉方向對物料的移動方向產生重要的影響。物料在旋轉葉片的影響下向前移動。

水平方向的旋轉輸送機具有較為緊湊的結構，其可以在中間位置實現物料的裝卸，在物料輸送的過程中是采用封閉式的輸送方式的，即使是對不同的物料輸送，也不會產生相互干擾的問題。其還可以以傾斜的方式運輸，在運輸的過程中，機械和螺旋之間之間會產生很大的摩擦力，如果產生的力過大就會造成物料的損壞，所以，物料不能運輸雜質含量過多的物料。

在螺旋葉片的運輸中，其通向一般是右旋，如果需要加速的運輸，可以使旋轉葉片的左旋和右旋同時運轉，物料可以在左旋和右旋的中央，采用由中央向兩端運輸的方式，也可以采用從兩端向中間運輸的方式。葉片的結構一般是單頭的，在不同的運輸形式中可以采用雙頭結構。

螺旋葉片能夠分為實體、帶狀、槳葉和齒形四類，實體的螺旋一般是使用在小顆粒的物料中，如果物料的黏性比較大，一般采用的是帶狀螺旋葉片。如果物料的壓縮性能比較好，一般采用的是槳葉式的螺旋葉片。

在運用轉軸的時候，要結合物料運輸的實際情況，運用空心或者實心的的轉軸。如果物料的質量比較大，一般采用的是空心的轉軸，這種轉軸的質量比較輕，能夠減少物料運輸中的負荷。

軸承一般分為中間軸承和頭部軸承，在物料的運輸過程中會產生軸向力，在中間的隔斷應該安裝吊桿。

料槽的使用采用一般是不銹鋼的薄板，形成U形的長槽，料槽的內直徑設計時應該大于螺旋的直徑。

4.1.2 垂直螺旋輸送機

垂直螺旋輸送機實現的是物料的上下運輸，在垂直螺旋高速旋轉的情況下，物料在推動中會產生一個很大的離心力，離心力的數值大于物料與螺旋葉片之間的摩擦力，實現物料朝著葉片的邊緣移動，物料慢慢地靠近機殼，對機殼產生較大的壓力，機殼和物料在壓力下會產生較大的摩擦力，但是，摩擦力是小于離心力的，物料還是可以做垂直的運動。所以，要實現物料的上下運輸必須要產生較大的離心力需要螺旋高速地旋轉，螺旋的旋轉速度越高，物料垂直運輸的速度就越快。所以，在物料垂直運輸中，應該對螺旋旋轉速度的臨界值進行分析，如果螺旋的旋轉低于臨界值，那么，物料是不能做垂直運送的。

垂直旋轉輸送機的構造非常得簡單，而且其提升的能力不強，物料輸送的效率比較低，在進料的過程中存在問題。

4.1.3物料的質量計算裝置

物料的質量計算裝置是由緩沖倉和螺旋出料裝置構成的，在對不同的粉劑的加料重量進行設計中，將配料信號開啟，然后按照順序加料。當粉劑進入到料倉中時，就會在調速電機的作用下，實現不同物料的稱重。

4.2 油料給料裝置

油料給料裝置是由油桶、油泵和渦輪式的流量計構成的。

油桶的閥門是固定在油桶上的，在加油時運用更換油桶的方式，就能夠將剩余的油料產出。在運用系統進行油料添加的過程中，是在啟動電機的模式下，實現油泵的運行，將油料從油桶中取出，借助電磁閥實現氣動推桿的運行，將油料防止到攪拌鍋中。

4.3 酸劑給料裝置

酸劑一般都是液體，比如食醋等，通過起亞的方式，將酸劑以氣體的方式噴三大攪拌鍋中，酸劑給料裝置能夠運用氣壓將酸劑產出，將酸劑輸送到氣動推桿中。

5 翻轉系統

現在，在食品攪拌機中，攪拌鍋一般是使用電機的控制和偏心倒轉的方式實現出料的。電機直接控制的方式，是將攪拌機放在攪拌軸的位置，將攪拌鍋固定下來，避免攪拌鍋在攪拌的過程中出現反轉的問題，控制好翻轉的角度，其角度一般控制在90度。運用偏心倒轉的方法出料，要對攪拌鍋定位，而且在翻轉的過程中，盡量減小攪拌驅動的電機消耗過多的電力。通過液壓桿的方式將攪拌鍋進行180度的翻轉，能夠在一定程度上將攪拌鍋固定，在攪拌的過程中不會產生偏移，其原理是使攪拌鍋進行圓周運動，建立翻轉的模型，對翻轉的角度和速度進行分析。

6 電氣控制

現在，食品攪拌機已經實現了自動化的控制，但是，在使用中，主料和輔料的進出還是要依賴人工的方式，其還沒有實現較高的自動化，在一定程度上會影響生產的效率，所以，攪拌機的全自動化設計尤為重要。針對這種情況，應該運用PLC自動化控制，實現食品攪拌機的自動化的控制。

6.1 工藝過程和控制要點

在食品攪拌機運行過程中，要實現主料稱重的自動化，實現自動化的添加輔料，在整個操作的過程中，可以運用自動模式和手動模式結合的方法。在借助手動模式操作時，實現的是對主料的控制，可以在不同的主料輸送帶上上料，同時也可以通過使用觸摸屏的方式，實現對主料重量的分析。在對輔料控制中，可以選擇不同的輔料加入到攪拌機中，通過觸摸屏就可以設計輔料加入的質量。自動化模式的操作是借助觸摸屏界面對攪拌的時間進行設計，然后實現對主料的分類，按下按鈕，實現自動化的運行。

6.2 PLC自動化控制

在PLC控制中，分析攪拌機是否是在運行，如果攪拌機沒有處于運行的狀態，可以對稱重緩沖倉進行分析。在各種裝置都初始化后，PLC控制器能夠將信號傳送到電機的輸送帶上，實現電機的工作。輸送帶將物料輸送到稱重緩沖倉后，然后實現對主料的稱重，根據預設值，選擇合適重量的主料，以自動化信號的方式控制傳輸帶，當第一個輸送帶停止運行時，其他的輸送帶可以進行預設值，在主料稱重完成后，PLC控制系統就會發出信號，說明第一階段的輸送已經完成。稱重緩沖倉將物料輸送出去后，PLC控制系統又會發出信號給傳感器，表明城中緩沖倉沒有在運行狀態，這時輸送帶可以繼續將其他的物料輸送的稱重緩沖倉中。同時，當攪拌鍋內的物料完成后，傳感器也會發一個信號給PLC控制系統，這時攪拌鍋就開始根據設定的時間攪拌。PLC系統會發送信號給輔料系統，根據預設值，向攪拌鍋中加入粉劑、油料和酸劑等。當攪拌鍋中的混合攪拌工作完成以后，翻轉工作能夠將物料取出。為了能夠完善PLC控制的要求，其運用了晶體輸出管，運行的速度得到了很大的改善。

食品攪拌機的性能會對食品的口感產生重要的影響，所以，在食品攪拌機設計中，不僅僅要提高其運行效率，也要提高其運行的合理性，通過對主料輸送系統和輔料輸送系統的研究，使食品攪拌機更加得完善。

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