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智能氣調包裝系統

2018-05-25

氣調保鮮包裝(MAP)利用保鮮氣體置換包裝容器內空氣,改變容器內氣體環境,抑制細菌等微生物生長,以保持食品新鮮色澤、減緩食品新陳代謝速度111.氣調包裝可以有效解決真空包裝食品的品質劣化問題,延長食品貨架期,降低食品流通成本。隨著人們消費意識的改變,氣調包裝技術以其優越的安全保鮮功能,越來越受到消費者認可和歡迎。

  英國零售新鮮肉氣調包裝的應用(1980年),極大地推動了國際氣調包裝先進技術與裝備的研究與應用12.20世紀90年代后期,我國開始研發食品氣調包裝工藝與設備。上海肉類加工企業引進國外氣調包裝設備、開發新鮮豬肉氣調包裝市場,為我國食品氣調包裝的市場應用打下了基礎121.目前,我國的氣調包裝技術及裝備與國際先進水平相比,還存在較大差距,主要表現在設備精度不高、穩定性差、自動化程度低。對于易氧化食品,包裝容器內含氧率的增高,容易導致食品氧化變質和需氧菌迅速繁殖,縮短食品貨架期34.如何控制易氧化食品包裝容器的含氧率,提高生產率和自動化程度,降低包裝成本已成為目前亟需解決的一項氣調保鮮包裝技術難題。

  1系統工作原理對于易氧化食品的氣調包裝,由于食品種類和量不同,以及包裝容器材質和容器大小的不同,必須嚴格控制包裝容器內保鮮氣體的組分和濃度,以確保新鮮食品的保鮮效果;同時,提高易氧化食品氣調包裝的自動化程度,提高生產效率,節省保鮮氣體消耗量,空氣裝統真充包系16MPa;封口尺寸為700mmX2mm,此仙也把丨進行混合,以保證氣體混合的精度aiki.net DQB-700N氣調包裝機是一種無真空室、能直接對包裝袋抽真空、充氣和熱封的手動式氣調包裝機,由密封部件、熱封部件、氣嘴伸縮部件、真空發生部件、氣動系統以及機架、氣源等組成,工作原理見工作流程:包裝袋準備※壓緊袋口―氣嘴抽真空― 1一包裝袋;2―密封頭;3―熱封頭;4一熱封氣缸;5―氣嘴伸縮桿;6一熱封電磁閥V8;7―氣嘴伸縮氣缸;8―真空表;9一真空電磁閥V9;10―真空泵;11一氣體混合器;12―充氣電磁閥Vra;13―氣嘴伸縮電磁閥V;14―密封氣缸;15―密封電磁閥V2 DQ700N氣調包裝機工作原理以節約成本151.針對易氧化食品的保鮮包裝,構建一個智能氣調包裝系統,見。首先,將已充填食品的包裝袋在待包裝食品―包裝袋氣體比例在線檢測系統智能氣調包裝系統工作原理真空充氣包裝系統的密封環境下,對包裝袋抽真空;然后,PLC通過在線氣體比例檢測系統檢測包裝袋內保鮮氣體的濃度,通過氣體比例混合系統,控制充入包裝袋的O2,CO2,N2氣體的組分和充氣量,實現包裝袋保鮮氣體組分和濃度的精確控制;最后,真空充氣包裝系統完成包裝袋封口,輸出包裝成品,實現食品的抽真空、充氣、封合的自動包裝。液晶觸摸屏實現包裝質量、數量的監控和控制參數的修改。

  2系統組成智能氣調包裝系統主要由真空充氣包裝系統、氣體比例混合系統、在線氣體比例檢測系統、PLC控制器、液晶觸摸屏等組成。系統的設計主要包括重要元件的計算與選用、系統的總體集成、控制流程的設計、控制時序設計等。

  2.1真空充氣包裝系統預制袋自動充氣包裝機多采用氣流式氣調包裝方式,無需抽真空,生產效率高,但包裝殘氧率高達5%,不適于易氧化食品的包裝。預制袋外抽式半自動真空充氣包裝機,采用真空補償式氣調包裝方式,包裝殘氧率可低于1%,常用于易氧化食品的氣調包裝16.根據易氧化食品氣調包裝的技術要求和實驗室實際情況,選用DQB-700N呼吸式氣調包裝機。DQN-700N氣調包裝機是一種外抽式真空充氣包裝機,主要技術參數:氣體置換率為90%~98%;包裝能力為1 ~2包歡,180次/h;充氣壓力為0.06~充氣(CO2,O2,N2)―二次壓緊袋口―氣嘴縮回―包裝袋熱封一氣嘴復位。包裝機控制系統控制電磁氣動閥的通斷,實現包裝工作流程的自動實現。

  2.2氣體比例混合系統氣體比例混合系統是氣調保鮮包裝系統中的核心,保證按預定的最佳比例將2種或3種保鮮氣體混合。氣體比例混合有等容法、等壓法、定容定壓法、時間法和節流法5種16.等容法、等壓法、定容定壓法比較準確,但不能連續配氣;時間法裝置最簡單準確度較差;節流法比較簡單如果各氣體鋼瓶的出口壓力恒定,調整各出口節流閥的開度,即可得到與預定配比相近的混合氣體。

  體比例混合器,采用節流法控制各保鮮氣體組分的流量,得到預定配比的混合氣體。主要技術參數:入口壓力0.85 ~1MPa;出口最大壓力0.58MPa;氣體流/min;配氣范圍為0~100%;配比精度為2%.氣體混合在常溫下進行,并且各氣體及混合氣體的壓力不大,這時可將混合氣體當成理想氣體Mix9001型氣體比例混合器采用膜片式壓力比例調節閥,應用氣體壓力比例閥差壓式調節原理,使膜片兩側的氣體壓力相等,控制氣體混合室的各氣體入口截面積,實現保鮮氣體在混合室精確混合。其工作原理見,2,N2和CO2經過過濾器1、減壓閥Mix9001氣體比例混合器工作原理2、止回閥3后,O2和N2進入氣體壓力比例調節閥4的兩側,在壓差作用下使氣體比例調節閥4兩側O2和N2輸出等壓氣體,通過小孔進入混合室5,氮氧混合氣體和CO2以同樣的方式進入壓力比例調節閥12和混合室10進行混合,其中N2還通過壓力比例設定器7進入氣體壓力比例閥的膜片中作為啟動氣體;小孔孔徑可根據用戶在氣體混合設定閥6和11的設定值變動,控制O2,CO2和N23種氣體的流量比例;再通過調速閥9,將混合氣體以一定的流速充入真空充氣包裝機。

  2.氣體比例在線檢測系統氣體比例檢測儀是氣調包裝系統的重要配套檢測儀器。目前,食品氣調包裝的氣體組分檢測和監控主要采用2種方法111:一種是在生產過程中,利用便攜式氣體檢測儀定時隨機抽檢,這種方法操作煩瑣、檢測滯后,適于單機檢測;另一種是在線檢測,使用氣體在線檢測儀,對未封口包裝袋內的氣體含量進行連續在線檢測,實時反饋給控制系統,控制系統根據檢測結果進行全程質量監控,同時記錄檢測數據。如配以PLC等控制器和補償執行機構,可實現氣體比例的自動調整。這種方法能及時發現氣體混合比例中出現的誤差,節省人力和時間提高生產氧線分析儀,主要技術參數:測量精度O2為±1%,CO2為±2%測量所需樣品氣體量為2mL;測量時間< 1s.包裝袋封口前,CMV-2進行非破壞性的保鮮氣體濃度的檢測,以確保每個包裝都具有統一的包裝質量。如O2或CO2濃度超出用戶定義值,則發生報警并將信息反饋給控制系統。

  CMV-2工作原理見氣體測量包括4個過磁閥V2;5―電磁閥V;6―電磁閥V5;7―樣品環路;8―O2傳感器;電磁閥V6;10―電磁閥V7;11―CO2傳感器;12―壓力傳感器P1;13―電磁閥V3;14―電磁閥V4;15―壓力傳感器P2;16―節流閥;17―真空泵程抽氣過程,真空包裝機抽真空的同時,對CMV-2抽真空,清除CMV-2前一次測量的殘余氣體;充氣過程,包裝袋充入混合氣體,同時小部分氣體進入CMV- 2均壓過程,即CMV-2內混合氣體壓力與大氣壓力相等;測量過程,通過2傳感器、C2傳感器,分別測量出O2,CO2濃度。O2傳感器采用固態氧化鋯傳感器,CO2傳感器采用紅外吸收型C2傳感器。

  控制器控制各電磁閥的啟閉,閥門啟閉的工作循環見。如果充氣時間非常短,則延遲關閉閥V1,V4和V7,即延長采樣周期(C),使氣體能在延長的采樣周期時進入系統。同時延遲打開閥V2,即閥響應延遲(R),防止空氣滲透通過氣嘴進入包裝袋內,避免影響氣體比例含量。由于CO2傳感器響應較慢,應使氣體測量時間(M1)延長至紅外延遲(M2)即在下一個抽氣充氣過程中測量出CO2含量,此時閥V2,V3,V6關閉,傳感器仍然保存待測氣體。閥V6,V7可避免較大的壓力變化損壞CO2傳感器。

  2.實驗系統CMV-2閥門開閉工作循環圖在線分析儀和DQB-700N呼吸式氣調包裝機,構建智能氣調包裝系統實驗平臺。將該系統應用于大米氣調保鮮包裝試驗,實驗表明混合氣體中C2體積百分比的平均誤差為0.486%標準偏差為0.1302CO2配氣精度為0.486%±0.1302%;包裝袋中CO2體積百分比的平均誤差為0.682%標準偏差為0.4544%CO2混合精度為0.682%±0.4544%;氣體置換率為94.65%±2.904%.檢測數據表明,氣調包裝系統的總配氣精度< 1%,包裝精度<1%氣體殘氧率<5%,氣體置換率>90%.氣體比例檢測結果與PacCheck325O2CO2便攜式氣體比例分析儀基本一致,達到了預期的保鮮效果。對DQB-700N呼吸式氣調包裝機的PLC控制器及液晶觸摸屏進行了二次開發,集成了智能氣調包裝控制系統,有效降低了控制系統成本。

  通過二次開發,在PLC中設置了正常工作和在線檢測工作方式的切換軟開關。智能氣調包裝系統正常工作時,不檢測包裝袋內氣體成分。在線檢測時,包裝機按程序自動進行包裝,同時進行氣體成分的檢測。智能氣調包裝系統在線檢測工作時的工作流程見,系統的順序工作由PLC根據工作流程圖控制各電磁閥的啟閉來實現。

  3結語智能氣調包裝系統工作流程量,提高工作效率,同時省卻了傳統氣調包裝的真空氣室,降低了系統成本。

  系統采用手動調節氣調包裝氣體的組分,未能實現氣體比例的自動調節。今后應在此方面進行深入研究,利用PLC采集CMV-2分析儀的信息,自動調節氣體組分,提高智能氣調包裝系統的自動化程度。


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