CN114014235B

CN114014235B - 一种液态物料柔性灌装系统

Info

Publication number: CN114014235B
Application number: CN202111644178.6A
Authority: CN
Inventors: 陈历俊; 张景芳; 戴培军; 刘继超; 刘丰
Original assignee: Beijing Sanyuan Foods Co Ltd
Current assignee: Beijing Sanyuan Foods Co Ltd
Priority date: 2021-12-30
Filing date: 2021-12-30
Publication date: 2022-04-01
Anticipated expiration: 2041-12-30
Also published as: CN114014235A

Abstract

本发明涉及一种液态物料柔性灌装系统，涉及食品加工领域，用于串联到原有灌装管线上，原有灌装管线上包括灌装臂和包装瓶，包括PLC控制器、若干带有识别码的物料罐、与每个物料罐连接的输送管、与若干输送管连接的连接阀、若干混料桶、带动混料桶转动的转盘、清洗设备、及与PLC控制器连接的识别器；每个输送管上还设有电动阀和流量计，所述电动阀和流量计与PLC控制器连接；所述连接阀的出口可根据转盘的转动对应输入到相应混料桶中；所述识别器用于识别物料罐的物料信息并传到PLC控制器；所述PLC控制器的控制模块和配方选择模块配合完成多个配方的切换和灌装。本发明能实现食品大型生产中柔性化，提升生产效率。

Description

一种液态物料柔性灌装系统

技术领域

本发明涉及食品加工领域，尤其涉及一种液态物料柔性灌装系统。

背景技术

在食品加工灌装过程中，虽然产品配方不同，但是产品使用基料相同，在进行不同配方产品切换时，要先对上个产品生产用生产管道、灌装设备等进行CIP清洗，操作繁琐，费时费力，不环保。若每次生产只对少量辅料进行快速切换，不仅能提高生产效率，还可减少清洗量，降低生产成本。解决目前食品大型生产装备加工灌装过程柔性化程度低的问题。

发明内容

技术问题

有鉴于此，本发明提供一种液态物料柔性灌装系统，解决我国目前食品大型生产装备加工灌装过程柔性化程度低的问题，本发明利用设备自动化和数据信息化的技术，开发多种液态物料混合、物料在线添加、产品在线识别、设备在线清洗、数据在线编辑等功能为一体的多配方产品的液态物料柔性罐装系统，实现食品大型生产中柔性化，提升生产效率。

解决方案

为解决以上技术问题，本发明提供如下技术方案：

本发明提供一种液态物料柔性灌装系统，用于串联到原有灌装管线上，原有灌装管线上包括灌装臂和包装瓶，包括PLC控制器、若干带有识别码的物料罐、与每个物料罐连接的输送管、与若干输送管输出端连接的连接阀、若干混料桶、及与PLC控制器连接的识别器；

每个输送管上还设有相邻的电动阀和流量计，所述电动阀和流量计均与PLC控制器连接；

所述识别器用于识别物料罐的物料信息并传到PLC控制器；

所述PLC控制器包括控制模块、及与控制模块通讯连接的存储模块、配方选择模块、执行模块和灌装模块，所述存储模块储存有可输入或可编辑的若干配方信息，所述配方选择模块用于根据指令选择配方，所述控制模块根据选择的配方控制电动阀将相应物料从物料罐中按量加入混料桶并在混料完成后给出配方切换指令、执行指令和灌装指令：所述配方选择模块根据配方切换指令选择新的配方，执行模块根据执行指令控制混料桶或连接阀移动使连接阀对应新的混料桶，所述灌装模块根据灌装指令控制灌装臂将混料桶的物料灌装到包装瓶，所述控制模块在完成一个配方的混料后会根据新选择的配方进行新配方的混料和灌装，以实现多个配方的切换和灌装。

进一步地，所述输送管上还设有氮气冲气口，用于将残余物料吹入相应混料桶中。

进一步地，还包括与PLC控制器连接的赋码器，用于在包装瓶喷赋与配方相关的二维码。

进一步地，还包括与物料罐连接的物料添加泵，通过物料添加泵将物料泵入输送管，所述PLC控制器控制物料添加泵的转速。

进一步地，所述输送管上还设有压力传感器，压力传感器将压力信号传输到PLC控制器，PLC控制器根据压力信号控制物料添加泵的转速。

进一步地，所述输送管上还设有温度传感器和/或电导仪，所述温度传感器和/或电导仪用于将采集信号传送到所述PLC控制器。

进一步地，还包括与PLC控制器连接的显示屏，用于显示采集的信号数据和参数。

进一步地，还包括采用CIP清洗程序的清洗设备。

进一步地，还包括时间继电器，用于对灌装时间计时。

进一步地，所述混料桶和灌装臂之间还设有控制阀及电磁流量计。

进一步地，所述PLC控制器能对数据参数进行在线编辑和实时处理。

进一步地，所述PLC控制器还包括处理器，所述存储模块上还储存有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如下的控制策略：PLC控制器根据选定的一个配方对物料罐进行识别，启动电动阀，将不同物料按配方要求量加入到对应混料桶中，通过流量计记录添加物料的量与配方要求相匹配，混料完成后开启灌装，当灌装瓶到达灌装位置时，按照配方量开始灌装，时间继电器记录灌装时间和灌装产品的数量；当第一混料桶完成混料后，开启第二个配方在第二个混料桶中的不同物料的添加和混合；当第一混料桶执行完一个配方的灌装程序时，PLC控制器显示灌装时间、混合物料用量和灌装产品的数量，启动CIP程序进行第一混料桶的清洗，由PLC控制器调节清洗温度、时间、压力、pH值等，使用氮气将灌装臂内的残留配料吹入回收桶，切换第二个配方的灌装程序进行灌装，依次类推，实现智能切换。

有益效果

（1）本发明的液态物料柔性罐装系统适合于食品大型生产中柔性化生产，可以实现液态少量物料的精准添加， PLC控制器的控制模块和配方选择模块配合，可以实现多种配方产品的柔性化生产，提高生产效率，节约生产成本。

（2）本发明的设备可串联在原有的灌装管线上，实现液态少量物料的精准添加，提高生产效率；该系统能够精准控制添加速度和物料添加量，实现不同种类物料的精准添加，并可以进行自动清洗，实现液态物料精准添加的无人化和智能化,提高生产效率，节约生产成本。

（3）本发明能实现多配方产品的快速切换，为个性化产品定制提供设备支撑该系统可以通过多个混料桶的切换，实现多种配方产品之间的快速切换和柔性化生产，具有实时性强、可靠性好、加料精确等特点，为个性化产品定制的快速生产提供设备支撑。本发明的设备安装简单，操作方便。

上述说明仅为本发明技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本发明的技术手段并可依据说明书的内容予以实施，同时为了使本发明的上述和其他目的、技术特征以及优点更加易懂，以下列举一个或多个优选实施例，并配合附图详细说明如下。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本发明的液态物料柔性罐装系统的一个实施例的连接示意图；

图2 是本发明的液态物料柔性罐装系统的某物料的输送示意图；

图3 是本发明的液态物料柔性罐装系统的连接阀的结构示意图。

主要附图标记说明：

1-物料添加泵、2-物料罐、 3-电动阀、4-流量计、 5-温度传感器、 6-电导仪、7-压力传感器、8-PLC控制器、10-混料桶、11-控制阀、12-电磁流量计、13-包装瓶、14-灌装臂、15-时间继电器、16-赋码器、17-连接阀。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其他明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其他元件或其他组成部分。

在本文中，为了描述的方便，可以使用空间相对术语，诸如“下面”、“下方”、“下”、“上面”、“上方”、“上”等，来描述一个元件或特征与另一元件或特征在附图中的关系。应理解的是，空间相对术语旨在包含除了在图中所绘的方向之外物件在使用或操作中的不同方向。例如，如果在图中的物件被翻转，则被描述为在其他元件或特征“下方”或“下”的元件将取向在所述元件或特征的“上方”。因此，示范性术语“下方”可以包含下方和上方两个方向。物件也可以有其他取向（旋转90度或其他取向）且应对本文使用的空间相对术语作出相应的解释。

在本文中，术语“第一”、“第二”等是用以区别两个不同的元件或部位或配方，并不是用以限定特定的位置或相对关系或配方顺序。换言之，在一些实施例中，术语“第一”、“第二”等也可以彼此互换。

如图1至图3所示，本发明提供一种液态物料柔性灌装系统，用于串联到原有灌装管线上，原有灌装管线上包括灌装臂14和包装瓶13，包括PLC控制器8、若干带有识别码的物料罐2、与每个物料罐2连接的输送管、与若干输送管连接的连接阀9、若干混料桶10、清洗设备、及与PLC控制器连接的识别器；每个输送管上还设有相邻的电动阀3和流量计4，电动阀3和流量计4均与PLC控制器8连接；

识别器用于识别物料罐的物料信息并传到PLC控制器8；

PLC控制器8包括控制模块、及与控制模块通讯连接的存储模块、配方选择模块、执行模块和灌装模块，存储模块储存有可输入或可编辑的若干配方信息，配方选择模块用于根据指令选择配方，控制模块根据选择的配方控制电动阀3将相应物料从物料罐2中按量加入混料桶并在混料完成后给出配方切换指令、执行指令和灌装指令：配方选择模块根据配方切换指令选择新的配方，执行模块根据执行指令控制混料桶或连接阀17移动使连接阀17对应新的混料桶，灌装模块根据灌装指令控制灌装臂14将混料桶的物料灌装到包装瓶13，控制模块在完成一个配方的混料后会根据新选择的配方进行新配方的混料和灌装，以实现多个配方的切换和灌装。

本发明针对不同的产品需要，可在PLC控制器中输入、存储或编辑带有客户需求的配方信息，在PLC控制下，对应的混料桶中进行添加添加物料的混合，实现混料。混料后，输出到灌装臂，进行灌装。当灌装瓶到达灌装位置时，在PLC控制器的控制下，赋码器给包装瓶喷赋含有顾客需求信息的二维码，与PLC中保存的产品配方信息进行匹配。当第一混料桶执行灌装程序时，同时将第二混料桶与连接阀17连接执行第二配方的混料。当第一混料桶灌装完毕后，将灌装臂14移开，同时，使用氮气对灌装头内的残留配料进行排出。然后，第二混料桶按照第二配方的信息进行灌装，此时第一混料桶执行CIP清洗程序，备用。

进一步地，连接阀17上设有多个输送管连接口。

进一步地，输送管上还设有氮气冲气口，用于将残余物料吹入相应混料桶中。

进一步地，还包括与PLC控制器8连接的赋码器16，用于在包装瓶13喷赋与配方相关的二维码。

进一步地，还包括与物料罐连接的物料添加泵1，通过物料添加泵1将物料泵入输送管， PLC控制器8控制物料添加泵的转速。

进一步地，输送管上还设有压力传感器7，压力传感器7将压力信号传输到PLC控制器，PLC控制器8根据压力信号控制物料添加泵1的转速。调节物料添加泵使输送管的压为力0-6.0bar，通过对物料添加泵的转速和压力的调节后可以实现物料流量的稳定。

进一步地，输送管上还设有温度传感器5和/或电导仪6，温度传感器5和/或电导仪6用于将采集信号传送到PLC控制器8。以分析产品在不同参数情况下的不同状况，进行对比。

进一步地，还包括与PLC控制器8连接的显示屏，用于显示采集的信号数据和参数。

进一步地，还包括采用CIP清洗程序的清洗设备。

进一步地，还包括时间继电器15，用于对灌装时间计时。

进一步地，混料桶10和灌装臂14之间还设有控制阀11及电磁流量计12。

进一步地， PLC控制器8能对数据参数进行在线编辑和实时处理。

进一步地， PLC控制器8还包括处理器，存储模块上还储存有可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如下的控制策略：PLC控制器8根据选定的一个配方对物料罐2进行识别，启动电动阀3，将不同物料按配方要求量加入到对应混料桶中，通过流量计4记录添加物料的量与配方要求相匹配，混料完成后开启灌装，当灌装瓶13到达灌装位置时，（ PLC控制器8还可以控制赋码器16喷赋含有与灌装配方相关的需求信息的二维码，）按照配方量开始灌装，时间继电器15记录灌装时间和灌装产品的数量；当第一混料桶完成混料后，开启第二个配方在第二个混料桶中的不同物料的添加和混合；当第一混料桶执行完一个配方的灌装程序时，PLC控制器8显示灌装时间、混合物料用量和灌装产品的数量，启动CIP程序进行第一混料桶的清洗，由PLC控制器8调节清洗温度、时间、压力、pH值等，使用氮气将灌装臂14内的残留配料吹入回收桶，切换第二个配方的灌装程序进行灌装，依次类推，实现智能切换。

本发明的物料添加泵负责液态物料的添加，PLC控制器可以在线识别，并在线控制物料的添加，添加液体的黏度可以200-10000 mPas，添加速度0-20000瓶/h，添加量一般0-1.5ml，添加压力0-6.0bar。

本发明的PLC控制器负责对灌装数据流量、时间、温度、灌装数量、清洗数据时间、温度、电导率等信息进行在线编辑和实时处理，并对偏离进行报警，并可以通过对液态物料流量、温度、电导率、压力、灌装瓶位置、灌装数量以及二维码等信号的监控，来实现产品生产的自动化控制以及分析产品生产过程中各个因素对产品质量产生的影响。本发明的设备安装简单，操作方便，将该设备串联在原有的灌装管线上，接通220V电源即可。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。针对上述示例性实施方案所做的任何简单修改、等同变化与修饰，都应落入本发明的保护范围。

Claims

1.一种液态物料柔性灌装系统，用于串联到原有灌装管线上，原有灌装管线上包括灌装臂和包装瓶，其特征在于，包括PLC控制器、若干带有识别码的物料罐、与每个物料罐连接的输送管、与若干输送管输出端连接的连接阀、若干混料桶、及与PLC控制器连接的识别器；

所述识别器用于识别物料罐的物料信息并传到PLC控制器；

所述PLC控制器包括控制模块、及与控制模块通讯连接的存储模块、配方选择模块、执行模块和灌装模块，所述存储模块储存有可输入或可编辑的若干配方信息，所述配方选择模块用于根据指令选择配方，所述控制模块根据选择的配方控制电动阀将相应物料从物料罐中按量加入混料桶并在混料完成后给出配方切换指令、执行指令和灌装指令：所述配方选择模块根据配方切换指令选择新的配方，执行模块根据执行指令控制混料桶或连接阀移动使连接阀对应新的混料桶，所述灌装模块根据灌装指令控制灌装臂将混料桶的物料灌装到包装瓶，所述控制模块在完成一个配方的混料后会根据新选择的配方进行新配方的混料和灌装，以实现多个配方的切换和灌装；

还包括与物料罐连接的物料添加泵，通过物料添加泵将物料泵入输送管，所述PLC控制器控制物料添加泵的转速；

所述输送管上还设有压力传感器、温度传感器和/或电导仪，压力传感器将压力信号传输到PLC控制器，PLC控制器根据压力信号控制物料添加泵的转速；所述温度传感器和/或电导仪用于将采集信号传送到所述PLC控制器；

所述PLC控制器还包括处理器，所述存储模块上还储存有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如下的控制策略：PLC控制器根据选定的一个配方对物料罐进行识别，启动电动阀，将不同物料按配方要求量加入到对应混料桶中，通过流量计记录添加物料的量与配方要求相匹配，混料完成后开启灌装，当灌装瓶到达灌装位置时，按照配方量开始灌装，时间继电器记录灌装时间和灌装产品的数量；当第一混料桶完成混料后，开启第二个配方在第二个混料桶中的不同物料的添加和混合；当第一混料桶执行完一个配方的灌装程序时，PLC控制器显示灌装时间、混合物料用量和灌装产品的数量，启动CIP程序进行第一混料桶的清洗，由PLC控制器调节清洗温度、时间、压力、pH值，使用氮气将灌装臂内的残留配料吹入回收桶，切换第二个配方的灌装程序进行灌装，依次类推，实现智能切换。

2.根据权利要求1所述的液态物料柔性灌装系统，其特征在于，所述输送管上还设有氮气冲气口，用于将残余物料吹入相应混料桶中；

和/或，还包括与PLC控制器连接的赋码器，用于在包装瓶喷赋与配方相关的二维码。

3.根据权利要求1所述的液态物料柔性灌装系统，其特征在于，还包括与PLC控制器连接的显示屏，用于显示采集的信号数据和参数。

4.根据权利要求1所述的液态物料柔性灌装系统，其特征在于，还包括采用CIP清洗程序的清洗设备。

5.根据权利要求1至4任一所述的液态物料柔性灌装系统，其特征在于，还包括时间继电器，用于对灌装时间计时。

6.根据权利要求5所述的液态物料柔性灌装系统，其特征在于，所述混料桶和灌装臂之间还设有控制阀及电磁流量计。

7.根据权利要求6所述的液态物料柔性灌装系统，其特征在于，所述PLC控制器能对数据参数进行在线编辑和实时处理。