对食品工厂而言,原料(包括辅料)、燃料、包装容器和材料的运进和储存,产品、可回收物、废弃物的储存和运出,产生了现代食品物流的概念。
食品物流装备是在生产、流通和消费环节中,为了实现各种产品从供应地到消费地的空间转移和时间转移,并保证产品快捷、准确地流转和有效监控所采用的设备总和。常用的食品物流装备有:运输车船、起重设备、升降机、货梯、桁车、搬运车、堆码系统等。
图2-1 食品工厂内外的物流系统(武汉佳农研究所制图)
在食品工厂内部,为科学地组织生产,提高生产效率,降低劳动强度,需要大量采用自动化输送设备来完成燃料输送、物料输送以及包装输送,如图2-2所示。燃气、蒸汽的管道输送可视为物料输送的一个特例;物料输送设备使原辅材料、半成品及时准确到达加工工位,并使加工的工艺过程连续化。
图2-2 食品工厂内各工序的物流输送(武汉佳农研究所制图)
把已加工好的食品充填到食品容器中,或用包装材料包裹食品形成产品,则需要用到包装输送设备。包装输送设备有两个主要功能。第一个功能,将卸垛设备,卸箱设备,包装容器和材料整理清洗干燥杀菌设备,物料灌装充填设备,封口设备,包装好的成品杀菌烘干设备,贴标喷码检验设备,装箱封箱码垛设备连接起来,形成连续的自动化包装线;第二个功能,提供包装容器和材料在连续的生产线上自动运行的条件,实现食品物料的充填包装过程,完成食品的自动化生产。
这里只介绍食品物料输送设备。
固体物料输送设备
食品加工中的物料可以分为固体、液体、气体三种状态。固体包括块状、颗粒、粉体。对输送操作而言,固体是指块状物料、颗粒状物料以及整件物品。例如水果,在加工成果汁前依然是固体物料;桔瓣在酸碱去囊衣的流送过程中,依然是固体物料的流送过程。
一、带式输送机
带式输送机是食品工厂中广泛采用的一种连续输送机械,除用于固体物料输送外,还用于检验、人工分级的输送台,物料清洗和包装箱清洗的输送装置,供料机构以及物流的搬运输送。
按照输送带材质的不同,可分为皮带输送机、钢带输送机、网带输送机。
按照机架结构形式的不同,可分为固定式输送机和移动式输送机。
按照输送方向的不同,可分为水平输送、倾斜输送、组合输送。
按照支承装置的不同,可分为平型托辊输送机、槽型托辊输送机以及气垫带式输送机。
二、斗式输送机
斗式输送机也叫斗式提升机、斗式升送机。是在垂直或接近垂直的方向上连续提升粉粒状物料的输送机械。
根据输送方向的不同,斗式输送机可分为倾斜式、垂直式两种。
根据牵引构件的不同,可分为皮带斗式和链条斗式(单链和双链)两种。
斗式输送机也可以做成移动的。
三、螺旋输送机
螺旋输送机也叫绞龙输送机,是一种利用螺旋叶片的旋转运动推动物料沿着料槽运动的输送机械。
螺旋式输送机可以是固定式,也可以制成移动式。可以水平、倾斜送料,也可垂直送料。
根据结构的不同,螺旋式输送机还可分为双螺旋式输送机和单螺旋式输送机。
某些情况下,螺旋输送机可以做成螺旋泵来输送物料。
弹簧输送机可以看作螺旋输送机的一个特例。
四、刮板输送机
刮板输送机是借助于牵引构件上刮板的推动力,使散粒物料沿着料槽连续移动的输送机。
料槽内料层表面低于刮板上缘的刮板输送机称为普通刮板输送机;而料层表面高于刮板上缘的刮板输送机称为埋刮板输送机。
有些带式输送机在运行方向上加装了适当高度的挡板,可以称为带挡板的带式输送机。这类输送机与刮板输送机在原理上有本质区别。
五、振动输送机
振动输送机是一种利用振动技术(近共振或扩大共振状态),对松散状态固体颗粒物料进行中、短距离输送的机械。
按激振驱动方式可分为曲柄激振驱动式、偏心激振驱动式和电磁激振驱动式。
按工作体结构可分为斜槽式、管式和料斗式等。
六、悬挂输送机
悬挂输送机又称架空输送机,用于车间内部或各车间之间产品的输送。在连续输送过程中,能对产品按顺序进行工艺作业。食品行业最典型的应用是屠宰生产线。
悬挂输送机按结构有三种型式:重型悬挂输送机、轻型悬挂输送机、螺旋悬挂输送机。
七、流送装置
流送装置属于水力对固体物料的输送,载运物料的流体可以是水,也可以是其它液体,广泛用于食品工厂果蔬原料或颗粒状物料输送。
液体物料输送设备
液体物料输送设备主要有液体真空送料装置和各种泵。
根据泵的工作原理和结构,泵可分为叶片式泵和容积式泵两种。依靠叶轮的旋转,产生动力推动液体连续流动的设备叫叶片泵。依靠活塞、柱塞、隔膜、齿轮或滑片在泵体内作往复运动或回转运动,使泵体内若干个工作腔的容积周期性地变化,而交替地吸入和排出液体的设备叫容积式泵或正位移式泵。
食品工业中使用的泵分类如下:
图2-21 综合陈伟等编《机泵选用》(武汉佳农研究所制图)
液体真空吸料装置
真空吸料装置是依靠在系统内建立起一定的真空而在压差作用下将被输送液料从一处或几处送至几处或一处的简易流体输送设备。对于果酱、调味酱、豆奶等尤为适宜,但输送距离和高度有限,效率较低。装置结构简单,避免了液料通过泵体而带来的污染、清洗等问题;同时把物料组织内的部分空气排除,减少氧气对物料的氧化;或者脱除物料组织中的异味,满足加工工艺上的要求。
气力输送设备
气力输送设备是利用风机(或其他气源)形成一定速度的气流,沿管路将散粒物料从一处输送到另一处的机械。散粒物料可以是粉状、粒状及厚度为20〜30毫米的小块物料,以及成件物品。
按单位体积的气体载体中所携带的粉体的质量多少可分为稀相气力输送和浓相气力输送,后者又可分为浓相动压气力输送和浓相静压栓流气力输送。
根据物料的流动状态,气力输送可分为悬浮输送、推动输送和流态化输送。在食品工业中一般采用悬浮输送。
按输送方式,气力输送可分为吸送式、压送式、混合式和三种。根据工作压强的不同,吸送式又分为低真空输送和高真空输送两类,压送式分为低压输送和高压输送两类。混合式则是吸送和压送组合在一起构成,兼有二者共同的特点。