蓝莓分级称重包装生产线的设计

梁健

（广东水利电力职业技术学院，广州 510635）

蓝莓分级称重包装生产线的设计

梁健

（广东水利电力职业技术学院，广州 510635）

介绍一条蓝莓分级包装生产线成套设备，分析其工艺流程，设计要点及工作原理。该生产线处理后的蓝莓既能对蓝莓的品质进行分选，还可以按大小分3个等级，然后按设定质量进行定量保鲜包装。

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0 前言

蓝莓果含大量的花青素，可以活化视网膜增强视力，有效缓解眼球疲劳，还具有延缓脑神经老化、增强心脑血管活力、提高人机免疫等功能，它是世界粮农组织推荐的五大健康水果之一。我国的蓝莓产业化种植开始于1999年，经过多年的发展，现在蓝莓规模化种植省份达到20多个，全国各地掀起种植蓝莓的热潮，蓝莓产业在中国已经初具规模。

但是蓝莓果实皮薄，果肉含有大量的果汁，常温下鲜果保鲜期只有7 d左右。目前针对新鲜蓝莓的采后处理传统工艺主要是人工挑选及分级，然后手动称重装盒包装，最后送至冷库进行冷藏存储。采用人工加工的方法速度慢，效果低，而且无法保证食品包装的卫生要求，严重制约了蓝莓的采后保鲜及销售[1]。

为此，笔者设计了1条蓝莓分级包装生产线，经过本生产线处理后的蓝莓既能对蓝莓的品质进行分选，还可以按大小分3个等级，然后按设定质量进行定量保鲜包装。

1 传统工艺

传统工艺对蓝莓的采后加工，一般都是由人工把采摘的蓝莓堆在桌面上，然后分组对其进行手工的挑选及分级，然后再用台秤进行定量包装，最后送至冷库存储。在这过程中存在以下问题：

1）全程人工操作，工作劳动强度大，速度慢，效率低，且生产成本高。对应2 400盒/h（包装容量≤1 kg）的生产速度，需要约35名工人。

2）人工分级只能凭经验挑选，没有固定的分级标准，分级效果不明显，窜果率高。

3）人工称重速度慢，误差大。称重后还要取包装盒进行手动包装，既不卫生，也不高效。

2 蓝莓分级称重包装生产线

蓝莓分级称重包装生产线针对以上问题进行了专门设计，通过设计专用的自动化设备配合电控系统，采用机电一体化技术解决以上问题。根据设计要求，蓝莓分级称重包装生产线的加工工艺流程为：

卸料→分拣→分级→输送→称重→包装→成品输送。

本生产线设计为并联式双通道布置，包括提升分拣机、辊轴式分级机、定量输送机、称重系统、自动包装机及成品输送机。图1所示是蓝莓分级称重包装生产线总体布局图[2]，设计的主要参数见表1。

图1 蓝莓分级称重包装生产线总体布局图

表1 蓝莓分级称重包装生产线

图2 浮辊分级原理

2.1 提升分拣机

本机长宽高尺寸为：4 000 mm×900 mm× 1 000 mm，全机用不锈钢制作，主要用于蓝莓的提升输送，同时配置2名工人对残次果、枝叶等进行剔除作业。本机采用304不锈钢滚筒输送，滚筒直径12.7 mm，滚筒间留有约5 mm间隙，在水平输送段的滚筒下面配置有硅胶条，目的是通过硅胶条与滚筒的相互摩擦令滚筒旋转，从而带动上面蓝莓转动，以方便拣选工人观察。

2.2 辊轴式分级机

本机长宽高尺寸为：4 000 mm×1 200 mm× 1 200 mm，全机用不锈钢制作，主要用于对蓝莓的大小分级，按加工需要可分为级外品（尺寸最小，回收待用）、1级品（尺寸可调）、2级品（尺寸可调）三个等级，等级最大尺寸40 mm，最小尺寸5 mm。本机的分级机构采用浮辊分级原理，如图2所示，

分级机内布置有3条辊筒一组的辊筒输送带，在辊筒输送带往前输送的同时对蓝莓进行大小分级。工作时蓝莓被输送至辊筒上，3条辊筒在摩擦带的作用下做顺时针旋转运动，2号、3号2条辊筒水平位置的中心距b不会改变，1号辊筒在导向机构的带动下在垂直位置有位移，随着1号辊筒由下往上移动，中心距a慢慢变大，从而导致1号跟3号辊筒的间隙同时变大。当该间隙比卡在1号跟3号辊筒之间的蓝莓的直径还要大的时候，该蓝莓就会从缝隙间落下，然后被输送带带出机外；这时直径更大的蓝莓不会掉下，会被辊筒输送带水平带至下一个分级段进行分级。通过调整辊筒相互间的距离及输送速度，就可以把蓝莓分成所需的等级[3]。

2.3 定量输送机

本机长宽高尺寸为：5 000 mm×600 mm×1 500 mm，全机用不锈钢制作，主要用于对蓝莓的定量输送，整体结构跟原理与提升分拣机一样，只是设计尺寸不一样。整机输送速度可调，通过控制定量输送机的输送动作，调整蓝莓的进入称重系统的数量，以达到精准称重的目的。

2.4 称重系统

该系统购自市场上技术成熟的多头称自动称重设备，采用模块化设计，通过外购多头称自动称重系统模块，把其嵌进自主研发自动包装机内，并优化控制系统，就可以满足蓝莓的高速、连续、自动、在线的称重计量[4]。

2.5 自动包装机

本机长宽高尺寸为：3 000 mm×1 000 mm× 2 000 mm，全机用不锈钢制作，主要用于对蓝莓的真空保鲜包装。本机把多项工序集中在一起，工作时按顺序执行不同的工序，可连续实现PET卷膜的自动热成型、蓝莓装填、热收缩膜封口、抽真空、分切、出料等工作。通过该设备的工作把完成称重的蓝莓包装在包装盒内，同时抽真空，将蓝莓与空气隔绝，延缓其呼吸作用，以达到延长保鲜期的作用。根据需要，还可以将抽真空工序改为充气动作，通过充入氮气等惰性气体，也能达到很好的保鲜效果[5]。

2.6 成品输送机

本机长宽高尺寸为：3 000 mm×500 mm× 700 mm，全机用不锈钢制作，通过减速电机带动输送皮带，把完成包装的蓝莓送至指定的地点，进行码叠入冷库工作。

3 创新设计

与传统的加工工艺相比，本生产线具有以下创新点：

1）针对蓝莓开发了辊轴式分级机，采用自动化控制的辊筒分级机构代替繁重的人工分级工序，实现了蓝莓尺寸的高效、高速、精确分级，大大节省了劳动力，提高生产效率。

2）针对蓝莓的尺寸特点开发了嵌入多头称称重系统的自动包装机，在实现了蓝莓的高速、连续、精准称量的同时，还能对其进行自动真空包装，完全代替了人工劳动，确保蓝莓包装符合食品卫生标准，大大提高了生产速度及效率。

4 结论

蓝莓分级称重包装生产线完全自动化运行，只需5名操作工就可以代替传统工艺35人的工作量，可大量节省劳动力，节约生产成本；而且加工中所有与物料接触部分均采用不锈钢制作，完全符合食品卫生标准；分级设备及称重系统高效、快速、准确，在提高生产产量的同时还有效提高了分级及称重的准确率；包装环节可实现包装盒自动成型，蓝莓装填，真空抽气，自动分切等工艺，可完全代替人工实现自动化操作。虽然本设备主要针对蓝莓而设计，但针对不同的产品，经过适应性改造设计后可加工形状大小类似龙眼、板栗等的水果，其使用范围广，适应性宽，使用效率高，可作为水果种植基地及配送中心提供理想的自动化设备，为国内水果产业的发展注入新动力。

[1]方仲相，胡君艳，江波，等．蓝莓研究进展[J]．浙江农林大学学报，2013（4）：599-606．

[2]梁健，梁材．荔枝保鲜分级处理工艺及设备[J]．现代农业装备，2008（7）：61-63．

[3]李胜，梁勤安，刘向东，等．6JGG-1000型可变间隙辊轴式果蔬分级机的研制[J]．新疆农机化，2010（6）：16．

[4]佘勃，宋迎法，张宁，等．组合称包装机分布式控制系统的总体设计[J]．包装工程，2009（1）：78-80．

[5]朱麟，凌建刚，康孟利，等．不同包装方式对兔眼蓝莓保鲜效果的影响[J]．食品与发酵工业，2012（3）190-193．

梁健（1977—），男，广东水利电力职业技术学院，高级工程师。E-mail:su27mj@163.com