可计量奶粉罐的研究与设计

周兰美

ZHOU Lan-mei

（常州轻工职业技术学院，江苏 常州 213164）

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

目前市场上出售的奶粉包装规格繁多，但只有罐装和袋装两种包装[1，2]，而且两种包装都不能直接计量奶粉[3]。在冲泡的时候都需要先把盖子打开，然后用奶粉勺子计量。这样奶粉直接暴露在空气中，并且人工用勺子挖奶粉容易把外面的细菌带入奶粉中，造成奶粉的污染。另外由于勺子每次挖的奶粉量不一致，致使每次冲出来的奶粉浓度也不一致，造成婴幼儿营养不均衡。并且没有专门放奶粉勺子的地方，奶粉勺子很容易丢失。

1 可计量奶粉罐的基本原理

结构组成：由下端罐体、上端罐体以及上端罐体中的计量室组成。奶粉储存在下端罐体中，在罐体的上端设置有开口，开口直接与上端的计量室相连。在上端罐体的开口和出奶粉口之间设有两个开关片，开关片的右端片的右端开有齿条，以便于与齿轮啮合[4]。

在奶粉罐的外侧设有控制齿轮旋转，进而控制两个开关片移动实现打开上端开口和关闭下端开口的开关控制器。

图1 可计量奶粉罐工作原理图Figure1 Working principle diagram of themeasuringmilk cans

工作原理（见图1）：首先旋开延伸管外侧的盖子，把延伸管扣在奶瓶上，此时奶粉罐倒立；然后向外拉长绳子6，由于齿轮3和固定涡卷弹簧7的轴4是一体式的，开关片的右侧开有齿条，齿轮旋转，带动开关片2向左移动，同时开关片5向右移动，实现奶粉的进料状态，同时涡卷弹簧被拉紧；以后松开绳子，涡卷弹簧自动松开（反转），带动齿轮反转，此时开关片2向右移动，开关片5向左移动，实现奶粉的出料状态。

2 可计量奶粉罐各部分设计

2.1 下端罐体

由于奶粉的表观密度（包括奶粉颗粒间隙中的空气）为0.5～0.6 g/mL，一般灌装奶粉的规格是900 g，所以900 g的奶粉体积大约是1 500～1 800mL。由于奶粉罐的上部要留些空隙，所以设计的下端罐体高125mm，内径75 mm，体积为2 208mL。下端罐体的上面外侧加工有螺纹，以便与上端罐体结合。外面设有安装弹性带的两小圆柱凸台，方便使用者一只手操作。见图2。

图2 下端罐体Figure2 The lower tank

2.2 上端罐体

上端罐体（见图3）是实现自动计量奶粉的部件。为了更方便的向外倾倒奶粉，在端部做成倒V形，上部出口连着计量室。现在市面上用的奶粉勺子一般是一勺子兑30mL水，一勺子奶粉约为4.3 g，折算成体积是7.2～8.6mL。下端的计量室内径是20mm，高度27mm，体积大约是8.4mL。也就是上端的计量室体积跟一勺奶粉的量相当。上端罐体的下面加工有螺纹，便于与下端罐体结合。在计量室外面的延伸管外侧加工有螺纹，在不需要冲奶粉的时候用盖子旋合，卫生方便。

图3 上端罐体（去掉外壳）Figure 3 The upper tank(remove the shell)

2.3 计量室设计

齿轮轴的两端装在上端罐体的小孔处，靠近齿轮轴一端的小径处装控制齿轮转动的绳子，把绳子的一端打结在孔口处，旁边小径处装有涡卷弹簧。在齿轮的另一侧加工有孔，把连接杆装在里面，用圆柱销锁紧。上下开关片的左端设有止动端，防止开关片滑出计量室。开关片右端是齿条结构，与齿轮轴配合一起运动。开关片上的孔与计量室内径相当。计量室上端的开口处有螺纹，不用时盖上盖子。

图4 计量室Figure4 Themetrology room

3 试验方案设计及结果分析

选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袋倒入可计量奶粉罐中量取，分5次试验，每次量取6勺，分别比较奶粉勺和可计量奶粉延伸管上奶粉结块程度、量取的奶粉克数[5]。

把量取的奶粉直接倒入干燥容器中，与水分直接接触的机会少，所以奶粉基本没有结块现象；当把量取的奶粉直接倒入装有温水的奶瓶中，由于奶粉勺每次都要与奶瓶口径接触，一部分奶粉会粘在奶瓶口上，要是奶瓶口擦不干，还会与水接触，加速了奶粉结块的速度。可计量奶粉罐的延伸管是直接扣在奶瓶上，不与水分接触，基本没有结块现象；当把量取的奶粉直接倒入装有沸水的奶瓶中，由于水温较高，会有水分向外蒸发，加速了奶粉结块的速度，所以不管哪种方法计量，都有结块现象，导致量取的奶粉克数减小。由表1可知，量取次数增加，奶粉结块程度严重，每次实际量取的奶粉分量减小。

4 结论

可计量奶粉装置由于不需要人工用勺子挖奶粉就可直接计量，冲泡奶粉，并且每次泡出来的奶粉浓度一样，简化冲奶程序，缩短冲泡时间。奶粉不直接与空气接触，卫生方便。在下端罐体的外面设有弹性带，方便使用者一只手操作[6]。

表1 普通勺子和可计量奶粉罐量取试验结果Table1 Measuring resultofusing the ordinary spoon and measurable cansofmilk powder /g

另外，可计量奶粉罐可以重复使用，即可以把袋装的奶粉倒在下端罐体中，直接计量。

建议使用60℃的温水冲泡奶粉，高温水不但容易损坏奶粉的营养成分，而且在冲泡的过程中容易使奶粉结块。每次在奶瓶中倒入温水冲泡前，要用干燥的纸巾或棉布把奶瓶口擦拭干净，冲泡后及时把可计量奶粉罐的延伸管内侧擦拭干净，再盖上盖子。

1 张小梅.儿童食品安全包装设计研究[D].江西:南昌大学，2009.

2 白衫，周洁.奶粉包装的标准与设计[J].包装工业,2003(3):42～43.

3 郭艳.婴幼儿奶粉包装设计探析[J].大众文艺，2011(10):58.

4 周兰美.可计量奶粉装置：中国，201220180786.6[P].2012-12-26.

5 何光华，姜慧萍，黄焘，等.益生菌配方奶粉中水分活度的控制[J].中国乳品工业，2012，40（2）：30～32.

6 张美麟.机械创新设计[M].北京：化学工业出版社，2010:115～120.