CN103964005A - 一种粽子自动化灌装设备及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种粽子自动化灌装设备及工艺，其中设备包括间歇运动的旋转台，以及围绕旋转台周向依次分布的输送机构、投料机构、封口机构和输出机构；所述旋转台上沿周向安装有多个夹持机构，每个夹持机构包括一对间距可调的支撑臂，每根支撑臂上均设有用以夹持包装袋的夹爪；所述输送机构包括用于盛装包装袋的供应槽，以及用于将供应槽内的包装袋逐个转移至夹持机构的活动吸盘；所述投料机构包括一对分别与包装袋正反面相配合的开袋吸盘，以及向开口后的包装袋内投料的输料管；所述封口机构包括两个相互配合的热封模；所述输出机构为用于承接夹持机构所释放产品的传送带。本发明能够实现粽子的自动化成型，提高生产加工的效率，减少成本和能耗。

Description

一种粽子自动化灌装设备及工艺

技术领域

本发明涉及粽子生产加工设备领域，具体涉及一种粽子自动化灌装设备。

背景技术

粽子，起源于中国汉族间，相传与纪念古代诗人屈原投江有关，为端午节应景物之一。传说粽子是为祭投江的屈原而开始制作流传的，目的是保护屈原的遗体不被鱼吃而损坏，故将粽子作为鱼饵投放。于是，每年的那一天，人们便以互相送粽子来做为对屈原的纪念。

粽子的造型因各地的民俗风情不同而异，说法也不尽相同，有称正三角形、斜三角形、螺角形、铲头形等；或称三角形、四角锥形、枕头形、小宝塔形、圆棒形亦可。

粽子花样繁多，每年农历五月初五，中国百姓家家都要浸糯米、洗粽叶、包粽子。从馅料看，北方多包红枣粽子、豆沙粽子，多为甜味；南方则有豆沙、鲜肉、火腿、蛋黄等多种馅料，很多为咸味，其中以浙江嘉兴粽子为代表。吃粽子的风俗，千百年来，在中国盛行不衰，而且流传到朝鲜、日本及东南亚诸国。

现有技术中，粽子的包裹主要由人工进行，将粽叶打壳装料，并采用绕线捆扎的方式进行固定。人均裹一个粽子的时间为23秒左右，其中打壳时间4秒，绕线时间8s，打壳和绕线约占整个裹粽时间的1/2。由于箬叶(即粽叶)为天然产物，并非标准化机械配件，每一片箬叶的形状和大小均不相同，使得传统手工裹粽的打壳和扎线步骤难以实现机械自动化。

传统的粽叶包裹的粽子需要浸没在热水中进行烧煮，使水分能够通过粽叶进入到粽体内与糯米发生糊化作用，采用这样的工艺，烧煮完毕的粽子的粽叶表面会沾染大量的油污，在后续存储的过程中，极易出现粽叶表面发霉的现象，而且，采用这种烧煮方式，水、油、热能利用率很低，生产高峰期，每天约有300吨煮粽水排放，煮粽水的温度达到90℃以上，且含有1％的油以及松散的裹粽线、碎米粒、酱油、糖、盐等，不易于回收利用，煮粽水的大量排放，不仅增加了污染处理的任务，而且也造成了水、油、热能的浪费。

如果需要延长粽子的保质期，需要进一步进行真空包装，需要将煮好的粽子放入真空包装袋中，进行二次高温灭菌工艺才能够实现常温的长时间储存，二次高温灭菌工艺会对粽子本身的风味造成极大的影响，在食用粽子的过程中，还需要先剥开沾满油污的粽叶，对于食用者而言，极为不便。

发明内容

本发明提供了一种粽子自动化灌装设备及工艺，能够实现粽子的自动化成型，提高生产加工的效率，同时可以减少煮粽水的排放量，减少成本和能耗。

一种粽子自动化灌装设备，包括间歇运动的旋转台，以及围绕旋转台周向依次分布的输送机构、投料机构、封口机构和输出机构；

所述旋转台上沿周向安装有多个夹持机构，每个夹持机构包括一对间距可调的支撑臂，每根支撑臂上均设有用以夹持包装袋的夹爪；

所述输送机构包括用于盛装包装袋的供应槽，以及用于将供应槽内的包装袋逐个转移至夹持机构的活动吸盘；

所述投料机构包括一对分别与包装袋正反面相配合的开袋吸盘，以及向开口后的包装袋内投料的输料管；

所述封口机构包括两个相互配合的热封模；

所述输出机构为用于承接夹持机构所释放产品的传送带。

所述输送机构用于输送包装袋，每次由活动吸盘吸取一个包装袋至夹持机构，夹持机构夹持包装袋后，旋转台旋转，包装袋由夹持机构带动移至投料机构，投料机构的开袋吸盘分别吸取包装袋的正反面，开袋吸盘背向运动，与此同时，两支撑臂间距变小以配合开袋吸盘的运动，包装袋打开后，由输料管向开口的包装袋内灌装混好的馅料，灌装完毕后，旋转台旋转，包装袋继续运动至封口机构，封口机构将灌装完毕的包装袋封口，最后由传送带传送至下一工序。

所述包装袋采用食品级耐蒸煮塑料袋，例如可以采用授权公告号为CN203402501U的专利文献公开的高温蒸煮复合袋。

作为优选，所述夹持机构包括两个水平布置的驱动气缸，所述的一对支撑臂分别安装在对应的一个驱动气缸上。

两个驱动气缸能够驱动同属一对的两支撑臂相互靠近或者相互远离，在夹持由活动吸盘吸取的包装袋时，包装袋保持平整，两支撑臂相互远离，需要配合开袋吸盘将包装袋打开时，两个驱动气缸驱动支撑臂相互靠近。

作为优选，所述夹爪包括固定在对应的支撑臂上的定爪，以及通过弹簧驱动抵紧定爪的动爪。

弹簧驱动动爪保持与定爪的抵紧状态，需要夹持包装袋时，抵压动爪使动爪与定爪分离。

作为输送机构的一种实施方式，所述输送机构还包括沿旋转台径向平移的滑动座，该滑动座上设有升降座，所述活动吸盘安装在升降座上且朝向供应槽。

滑动座不会随旋转台的转动而转动，滑动座向供应槽平移带动活动吸盘吸取包装袋后，退回至与夹持机构位置相应，升降座上升，活动吸盘将包装袋送入定爪与动爪之间，定爪和动爪夹紧包装袋的两侧边后，活动吸盘释放包装袋，升降座下降复位。

作为优选，所述输送机构还包括与所述滑动座同步运动的顶杆，用于抵压动爪与定爪分离。

滑动座向供应槽平移时，顶杆不运动，滑动座退回至与夹持结构相对应的过程中，顶杆与滑动座同步运动，抵压动爪与定爪分离，升降座带动活动吸盘将包装袋送入定爪和动爪之间后，顶杆退回，定爪和动爪夹紧包装袋，顶杆退回的过程中，升降座下降复位。

作为优选，所述供应槽朝向旋转台的一侧为出袋口，出袋口的底沿和顶沿分别设有挡袋条。

包装袋在水平方向上依次排放，挡袋条阻止包装袋由出袋口掉落，挡袋条设置在靠近包装袋顶沿和底沿的位置，减小活动吸盘吸取包装袋时的阻力，也可以保证每次活动吸盘仅吸取一个包装袋。

作为输送机构的另一种实施方式，所述输送机构还包括处在供应槽上方用于输出包装袋的输送带。所述输送机构还包括旋转气缸以及受该旋转气缸驱动的翻转臂，翻转臂上设有伸缩气缸，所述活动吸盘安装在伸缩气缸的活塞杆上。

输送带与包装袋之间具有一定的摩擦力，带动包装袋输出成水平铺展，翻转臂在竖直平面内由旋转气缸带动翻转，翻转臂旋转至竖直时，活动吸盘正对供应槽中水平铺展的包装袋，伸缩气缸驱动活动吸盘与包装袋接触吸合，吸取包装袋后，伸缩气缸的活塞杆收回，翻转臂翻转至水平状态，同时将包装袋送入夹持机构的定爪和动爪之间，由夹持机构夹持包装袋。

粽子作为一种食品，保质期是需要明确进行标示的指标，为了便于在粽子上打印日期，可以在馅料还没有装入，包装袋尚平整的时候进行，优选地，在输送机构与投料机构之间还设有打印机构，该打印机构包括垫板以及在水平方向伸缩的印戳，所述垫板以及印戳分处在被夹持的包装袋的两侧，且垫板与印戳的位置相对应。

印戳上可以承载与粽子相关的生产日期，保质期等信息，垫板可以设置为固定的，也可以设置为活动的，例如，所述垫板沿水平方向伸缩运动，与印戳配合夹持或释放包装袋，印戳向包装袋上印日期时，垫板与印戳相互靠近，印刷完毕后，垫板与印戳相互远离，便于下一个包装袋移动至垫板与印戳之间。

本发明提供的粽子自动化灌装设备采用标准化的食品包装袋代替传统的箬叶，并采用简单的热封口成型方式代替传统的扎线工艺，能够使粽子的生产效率大大提高，减轻工人的劳动强度，突破传统旺季粽子的产能瓶颈。

本发明还公开了一种采用所述的粽子自动化灌装设备生产粽子的工艺，包括以下步骤：

(1)将包装袋盛放在所述供应槽中，活动吸盘每次吸取一个包装袋，并将包装袋转移至所对应的夹持机构。

(2)所述夹持机构夹紧活动吸盘传递过来的包装袋后，旋转台转动将包装袋移至所述投料机构。

(3)所述投料机构的开袋吸盘分别吸取包装袋的正反面并背向运动，同时夹持包装袋的支撑臂相互靠近，将包装袋打开，然后由输料管向开口的包装袋内定量灌装混好的馅料，灌装完毕后，旋转台转动，将包装袋移至所述封口机构。

混合馅料时，将水、米料、调味料以及介质混合均匀，所述介质为能够形成与水形成粘稠状液体的物质(例如淀粉)，防止馅料混好后，米料与水以及调味料不能保持混合状态，出现分层。

介质过多的话，会影响粽子的风味，过少的话，不能起到良好的维持混合状态的作用，水与介质的质量比为10:1。

(4)封口机构对包装袋进行封口，封口完毕后，夹持机构释放包装袋，由输出机构传送至下一工序，旋转台转动，夹持机构复位至与供应槽相对应。

输送机构使封口完毕的包装袋通过侧喷淋或者水浴灭菌锅进行高温高压灭菌，使包装袋内与介质相混合的水分释放出来，与米粒结合糊化，实现粽子烧煮与灭菌过程的二合一，且灭菌过程中，米粒糊化所需要的水分全部通过介质带入，不再与烧煮用水进行对流交换，减少了煮粽水的大量排放。

本发明粽子自动化灌装设备及工艺，具有以下优点：

(1)采用食品级耐蒸煮塑料袋(即包装袋)代替传统箬叶，能够实现粽子灌装的自动化；

(2)将水分以及调味料通过介质进行锁定，并与米料混匀后灌装入包装袋，一方面被锁定的水分以及调味料能够保证灌装米料具有良好的流动性，另一方面，还可以将风味调味品带入粽子；

(3)通过封口机构使包装袋自动形成三棱锥或者枕形结构，取代传统的粽叶打壳成型扎线工艺，效率高，难度低，降低对工人的要求；

(4)通过侧喷淋或者水浴灭菌锅实现烧煮灭菌二合一，米料糊化所需水分全部由介质锁定的水分提供，无需与烧煮用水进行对流交换，解决了传统烧煮工艺产生大量油污和废水的问题，同时，调味料100％留于粽子内，不会扩散至烧煮用水造成损失；

(5)粽子始终处于包装袋内，不与外界接触，一次烧煮即可实现常温长时间保存，省略了传统工艺只能的二次高温灭菌问题；

(6)经过侧喷淋或者水浴灭菌锅实现烧煮灭菌后，包装袋表面干净无油污，便于消费者食用，且无粽叶形成的尖角，降低了传统真空粽包装袋被刺穿的可能性，降低了粽子的破包率。

附图说明

图1为本发明粽子自动化灌装设备的示意图；

图2为本发明粽子自动化灌装设备的输送机构的一种实施方式示意图；

图3为本发明粽子自动化灌装设备的夹持机构中定爪与动爪抵紧的示意图；

图4为本发明粽子自动化灌装设备的夹持机构中定爪与动爪分离的示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明粽子自动化灌装设备做详细描述。

如图1所示，一种粽子自动化灌装设备，包括间歇运动的旋转台，以及围绕旋转台周向依次分布的输送机构(如图中箭头A所指)、打印机构(如图中箭头B所指)、投料机构(如图中箭头C所指)、封口机构(如图中箭头D所指)和输出机构(如图中箭头E所指)。

旋转台可以采用现有技术，利用电机驱动其间歇旋转。

输送机构包括用于盛装包装袋的供应槽2，以及用于将供应槽2内的包装袋逐个转移至夹持机构4的活动吸盘3；如图1、图2所示，作为输送机构的一种实施方式，在供应槽2上方设置用于输出包装袋13的输送带1，供应槽2出口处可以设置挡袋装置，阻止包装袋13由供应槽2中掉落，输送机构包括旋转气缸14以及受旋转气缸14驱动的翻转臂，翻转臂上设有伸缩气缸12，活动吸盘3安装在伸缩气缸12的活塞杆上。

图2中实线所示状态为翻转臂竖直布置，伸缩气缸12驱动活动吸盘3吸取包装袋13，然后伸缩气缸12活塞杆收回，旋转气缸14驱动翻转臂转动至水平状态(即图中虚线所示状态)，包装袋13被夹持机构4夹持。

作为输送机构的另一种实施方式，供应槽朝向旋转台8的一侧为出袋口，包装袋依次竖直摆放在供应槽中，出袋口的底沿和顶沿分别设有挡袋条，防止包装袋由供应槽中掉落，输送机构包括沿旋转台8径向平移的滑动座，滑动座上设置升降座，活动吸盘安装在升降座上且朝向供应槽。

滑动座向供应槽移动直至活动吸盘接触包装袋，吸取包装袋后，滑动座退回，升降座上升，将包装袋送至夹持机构4。

旋转台8上沿周向安装有多个夹持机构4，每个夹持机构4包括两个水平布置的驱动气缸，每个驱动气缸对应安装有一个支撑臂，通过驱动气缸可以调节两根支撑臂相互靠近或者相互远离。

每根支撑臂上设有用以夹持包装袋的夹爪，如图3、图4所示，夹爪包括固定在对应的支撑臂上的定爪16，以及通过弹簧18驱动抵紧定爪16的动爪17，在弹簧18的驱动下，动爪17保持与定爪16的夹紧状态，需要夹持包装袋时，在输送机构中设置与滑动座同步运动的顶杆15，通过顶杆15抵压弹簧18，使动爪17与定爪16相分离，顶杆15撤回后，动爪17再次靠向定爪16，夹持包装袋。

打印机构用于打印日期，该打印机构包括垫板以及在水平方向伸缩的印戳5，垫板以及印戳5分处在被夹持的包装袋的两侧，且垫板与印戳5的位置相对应。

如图1所示，投料机构包括一对分别与包装袋正反面相配合的开袋吸盘6，以及向开口后的包装袋内投料的输料管7，通过螺旋送料设备以及输料管7向包装袋中定量灌装混好的馅料。

输料管7具有可升降的倒锥形的出料段，可以伸入包装袋内进行馅料灌装，为了便于馅料进入包装袋内，可以围绕包装袋的开口设置至少三个用于撑开包装袋的钩子，在出料段的伸入包装袋之前，钩子将包装袋的袋口撑开，完成装料后，钩子撤出。

对应旋转台8周向上的不同位置，投料机构的输料管7可以依次设置多根，便于向包装袋中投入各种馅料，例如图1中设置3根输料管7，可用于制作夹馅粽子，在第一根输料管7处投入部分米料，第二根输料管7处投入馅心，第三根输料管7处投入剩余部分米料。

装完米料和陷心之后，由封口机构进行封口，如图1所示，封口机构包括两个相互配合的热封模9；封口机构可以设置多个，便于封口的可靠性，如图1所示，对应旋转台8周向的不同位置，分别设置一次热封口机构、二次热封口机构以及热封口冷却装置。

夹持机构中两个水平布置的驱动气缸相互靠近或者相互远离时是沿旋转台的切向(旋转台为圆形，切向是指两个支撑臂所截旋转台劣弧的中点的切向，本段落中所述切向如无特殊注明，均做相同解释)，包装袋的底边也是沿旋转台的切向布置，为了产品形态接近于传统的粽子，两个相互配合的热封模的配合面的取向沿旋转台的径向，即两个热封模运动时是沿旋转台的切向，封口时夹持机构中两个支撑臂靠拢，将包装袋的顶边合拢，合拢后顶边沿旋转台的径向布置，热封后包装袋的底边和顶边相互垂直，产品整体上呈四面体，接近于传统的粽子。封口后利用热封口冷却装置及时冷却防止变形，热封口冷却装置可采用两个相互配合的冷却模，各冷却模内部设置冷却水管。

封口完成后，夹爪以及冷却模释放，产品下落由输出机构将成型的粽子进行输出，如图1所示，输出机构为用于承接夹持机构4所释放产品的传送带10。

如图1所示，还设有尺寸调节手柄11，通过尺寸调节手柄能够调节每个夹持机构中支撑臂的预设初始间距，使之能够适应不同大小的包装袋。

本发明还公开了一种采用所述的自动化灌装设备生产粽子的工艺，包括以下步骤：

(1)将包装袋盛放在供应槽中，活动吸盘每次吸取一个包装袋，并将包装袋转移至所对应的夹持机构4；

(2)夹持机构4夹紧活动吸盘传递过来的包装袋后，旋转台8转动将包装袋移至投料机构；

(3)投料机构的开袋吸盘6分别吸取包装袋的正反面并背向运动，同时夹持包装袋的支撑臂相互靠近，将包装袋打开，然后由输料管7向开口的包装袋内定量灌装混好的馅料，灌装完毕后，旋转台8转动，将包装袋移至封口机构；

为了提升粽香，在不影响食用的前提下，可以在装馅料之前在包装袋内投入适当尺寸的一片或几片粽叶，或者将粽叶与馅料一起装入包装袋内，经过后续烧煮灭菌过程，粽叶的馨香能够释放出来。

馅料中包括水、调味品、米料以及淀粉等，形成糊状的均匀分散的馅料。

(4)封口机构对包装袋进行封口，封口完毕后，夹持机构4释放包装袋，由输出机构传送至下一工序，旋转台8转动，夹持机构4复位至与供应槽相对应。

本实施方式采用包装袋的正反两面为形状相同的矩形，两个矩形的三个侧边相互连接，形成能够盛装馅料的包装袋，通过螺杆推进的送料设备由输料管7向包装袋中定量灌装馅料，封口机构进行封口时，封口边可以和与其相对的侧边平行，形成枕形结构；封口边也可以和与其相对的侧边垂直，形成与传统粽子相似的三棱锥结构。

输送机构使封口完毕的包装袋通过侧喷淋或者水浴灭菌锅进行高温(通常在121℃)高压(通常在0.1MPa)灭菌，使包装袋内与介质相混合的水分释放出来，与米粒结合糊化，实现粽子烧煮与灭菌过程的二合一。

采用本发明提供的自动化灌装设备以及工艺生产粽子与传统工艺相比，优势见表1。

表1

由表1比较可见，采用本发明提供的自动化灌装设备以及工艺后，颠覆了传统手工裹粽工艺，在各个方面均具有显著优势。

Claims (10)

1.一种粽子自动化灌装设备，其特征在于，包括间歇运动的旋转台，以及围绕旋转台周向依次分布的输送机构、投料机构、封口机构和输出机构；

所述旋转台上沿周向安装有多个夹持机构，每个夹持机构包括一对间距可调的支撑臂，每根支撑臂上均设有用以夹持包装袋的夹爪；

所述输送机构包括用于盛装包装袋的供应槽，以及用于将供应槽内的包装袋逐个转移至夹持机构的活动吸盘；

所述投料机构包括一对分别与包装袋正反面相配合的开袋吸盘，以及向开口后的包装袋内投料的输料管；

所述封口机构包括两个相互配合的热封模；

所述输出机构为用于承接夹持机构所释放产品的传送带。

2.如权利要求1所述的粽子自动化灌装设备，其特征在于，所述夹持机构包括两个水平布置的驱动气缸，所述的一对支撑臂分别安装在对应的一个驱动气缸上。

3.如权利要求2所述的粽子自动化灌装设备，其特征在于，所述夹爪包括固定在对应的支撑臂上的定爪，以及通过弹簧驱动抵紧定爪的动爪。

4.如权利要求3所述的粽子自动化灌装设备，其特征在于，所述输送机构还包括沿旋转台径向平移的滑动座，该滑动座上设有升降座，所述活动吸盘安装在升降座上且朝向供应槽。

5.如权利要求4所述的粽子自动化灌装设备，其特征在于，所述输送机构还包括与所述滑动座同步运动的顶杆，用于抵压动爪与定爪分离。

6.如权利要求5所述的粽子自动化灌装设备，其特征在于，所述供应槽朝向旋转台的一侧为出袋口，出袋口的底沿和顶沿分别设有挡袋条。

7.如权利要求3所述的粽子自动化灌装设备，其特征在于，所述输送机构还包括处在供应槽上方用于输出包装袋的输送带。

8.如权利要求7所述的粽子自动化灌装设备，其特征在于，所述输送机构还包括旋转气缸以及受该旋转气缸驱动的翻转臂，翻转臂上设有伸缩气缸，所述活动吸盘安装在伸缩气缸的活塞杆上。

9.如权利要求1～8任一所述的粽子自动化灌装设备，其特征在于，在输送机构与投料机构之间还设有打印机构，该打印机构包括垫板以及在水平方向伸缩的印戳，所述垫板以及印戳分处在被夹持的包装袋的两侧，且垫板与印戳的位置相对应。

10.一种采用如权利要求1～9任一所述的粽子自动化灌装设备生产粽子的工艺，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将包装袋盛放在所述供应槽中，活动吸盘每次吸取一个包装袋，并将包装袋转移至所对应的夹持机构；

(2)所述夹持机构夹紧活动吸盘传递过来的包装袋后，旋转台转动将包装袋移至所述投料机构；

(3)所述投料机构的开袋吸盘分别吸取包装袋的正反面并背向运动，同时夹持包装袋的支撑臂相互靠近，将包装袋打开，然后由输料管向开口的包装袋内定量灌装混好的馅料，灌装完毕后，旋转台转动，将包装袋移至所述封口机构；

(4)封口机构对包装袋进行封口，封口完毕后，夹持机构释放包装袋，由输出机构传送至下一工序。