甘蔗糖业  2011 Issue (3): 30-33   PDF    
新型冰片糖连续成型机的研制
谢武装, 高俊永, 符瑞华, 黄向阳, 许广球    
广州甘蔗糖业研究所广东省甘蔗改良与生物炼制重点实验室, 广东广州510316
摘要:本设计结合当前制作冰片糖生产工艺技术需求,借鉴前人研究的实践经验,针对原有冰片糖生产工艺、装备存在的问题和缺陷,较好地解决了原冰片糖生产过程中存在的关键技术问题,并结合液压驱动控制技术,提高生产效率和降低生产成本,实现了节能优化设计。
关键词冰片糖     连续成型机     液压驱动    
A New Design of Continuous Molding Machine of Ice-candy
XIE Wu-zhuang, GAO Jun-yong, FU Rui-hua, HUANG Xiang-yang, XU Guang-qiu    
Guangzhou Sugarcane Industry Research Institute, Guangdong Key Lab of Sugarcane Improvement & Biorefinery, Guangzhou, 510316
Abstract: Meeting the current production need of ice-candy technology and drawing previous research experience,this design provides a better solution to the key technical issues of original ice-candy production process according to the problems and shortcomings of the original ice-candy production technology and equipments.It combines with hydraulic drive control technology to improve production efficiency and reduces its production costs.Finally,it achieves energy optimization.
Key words: Ice-candy     Continuous molding machine     Hydraulic control    

冰片糖是一种深受群众喜爱的传统风味产品, 它在华南地区、港澳及广西等地区产量较大、销路 较广、具有广阔的市场前景。冰片糖的外观与一般 片糖大体相似,但色泽远比片糖金黄和明净,表面 有腊状光泽,且砂线均匀。它既有甘蔗红糖的独特 风味,又近似冰糖的纯净和清甜,深受大众喜爱。

长期以来,由于制糖工艺装备发展的滞后和技 术研发力量的薄弱,冰片糖生产一直停留在手工生 产状态,现场生产的卫生条件差、效率低、劳动强 度大,实现冰片糖生产过程的连续化、机械化具有 重要的现实意义。为此,相关单位曾组织科研力量 对此进行技术攻关[1,2],由于该套设备存在某些技术 瓶颈,且成品率低,导致市场推广困难。所以,如 何突破技术瓶颈、提高冰片糖产品的成品率、降低 生产成本、节能等方面有必要进行深入的研究。

1 冰片糖生产工艺流程及其制作方法
1.1 冰片糖制作方法

冰片糖的生产工艺是独具一格的。土糖作坊生 产的红糖是直接用蔗汁经过提纯、浓缩,然后按外 形要求而制得糖粉和不同外形的红糖品种。在提纯 过程中加入石灰,在成形前要搅拌。但制造冰片糖 用的原料蔗糖纯度较高,故其工艺要求不尽相同。

纵观整个煮糖过程[3],大致分为溶糖和浓缩两 道工序:溶糖是把制冰糖时剩下的结晶母液、白砂 糖糖头糖尾或次级白砂糖混合加水加热,待其充分 溶解后再加入酸液,使其部分转化为单糖利于以后 成型;而浓缩是把溶解的糖液浓缩,当糖浆达到规 定浓度后再放出待成型糖浆(熟糖浆)。煮糖的起锅 温度应根据熟糖浆的纯度进行控制,如果熟糖浆水 分高,片糖就不结实,心层起沙不明显,三线不分 明;当熟糖浆纯度较高,起锅温度也相应降低,否 则将出现“反砂”现象,同样影响片糖质量。

1.2 冰片糖连续成型工艺流程

冰片糖连续成型过程主要包括:落糖、糖网、 耙糖、划线、冷却、离网、分板、换向、分片、包 装等工序,图1 为工艺流程示意图。

图1 冰片糖连续成型工艺流程示意图
2 冰片糖成型机的主要结构及特点
2.1 冰片糖连续成型机主要结构

冰片糖连续成型机主要由主输送带、落糖、耙 糖、划线、分板、换向、分片及清洗装置等构成。 从连续煮糖罐排出的熟糖浆,经流量控制阀控制一 定糖浆量流入摇摆槽,经接糖板均匀分布铜网上; 停留片刻后待糖泡上升经耙糖装置将熟糖浆表面拨 平,耙成一定厚度和宽度的糖层带,随主带连续向 前运行,逐步降温(中间也可强制冷却)至适当温 度下经划线装置(纵划线、横划线)形成等规格的 划线;继续冷却降温,随主带输送至快速带,使片 糖按纵划线自动分板;继续运行后经过换向装置把 它导至分片装置进行分片,最后送入包装带装箱, 其结构如图2 所示。

图2 冰片糖连续成型机结构示意图 1-从动网轮;2-落糖装置;3-从动轮;4-耙糖装置;5-横划针;6-纵划针; 7-主动网轮;8-主动轮;9-分板装置;10-换向及分片装置
2.2 冰片糖连续成型机结构特点

冰片糖连续成型机主要结构特点如下:

(1)落糖装置。通过控制流量控制阀,熟糖浆 从连续煮糖罐排出,依次流经摇摆槽和接糖板,最 后糖浆摊开在输送铜网上,糖浆逐步降温、凝固。

(2)耙糖装置。采用高度可调的耙糖板将糖浆 刮平,使糖带冷却后厚薄均匀,减少糖带两边出现 毛边,提高成型率。

(3)划线装置。主要分为纵划线和横划线装置, 当糖带输送冷却到一定温度后进行划线(具体数值 与外部环境温度和糖带厚度有关);若划线过早或过 迟,后续阶段出现裂糖多,影响成品率的提高,所 以,划线装置的可调性显得十分重要。

(4)分板装置。糖带经过划线、冷却后,必须 进行成型冰片糖分板:当糖带从传动主带脱出后, 经过分导板进入快速带传动装置,依靠糖块自重及 其在快速带上产生的摩擦力拖动糖块,使其按横向 划线自动断裂而完成分板。

(5)换向及分片装置。分板后糖块,经斜导板 进行90°的输送换向,进入分片装置输送带。该设 备的分片采用三辊装置,通过折片轮,将分板后的 糖块按纵划线分片。最后,分片成型后的冰片糖通 过输送包装带进行人工封装入箱。

2.3 设备主要参数

设备主要参数如下:

外型尺寸L×B×h:36×1.5×1.2 m

总功率:≤8 kW

主带速度:≤5 m/min

日产量:≥20 t

冰片糖密度:1.4 t/m3

设备总重:8.5 t

3 驱动系统的设计与控制
3.1 总体方案

结合冰片糖的生产工艺制造要求,该设备正常 运行动力需求的特点是低速、大扭矩、启动平稳、 易于无级调速、电气控制程度高、结构紧凑且占地 面积少。所以,相比传统的减速电机驱动方式,采 用液压驱动具有明显的优势,它易于实现无级调速、 能耗低、动力成本费用可以大大降低。液压控制原 理图总体方案如图3 所示。

图3 冰片糖连续成型机液压控制原理图 1、12-串联回油过滤器;2、13-定量泵;3、6、14-单向阀;4-变频装置;5-换向阀;7、8、10、23、25-溢流阀; 9、18、19-液压马达;11、24-串联回油过滤器;15、22-二通阀;16、21-调速阀;17、20-继电器
3.2 驱动模式和工作线路

冰片糖成型机的主带输送装置采用变频独立驱 动模式,该油路中电磁换向阀中位机能为卸荷,可 实现主带驱动系统的低压启动,而划线装置和分片 装置共用一个定量泵驱动,整个油路采用开式循环 供油[4,5]

主带驱动装置的主要工作线路如下:当变频器 控制电机启动,驱动定量泵2 运转,压力油经经单 向阀3,当换向阀5 左位得电工作,液压马达9 正 转,溢流阀10 起背压阀作用,防止油路出现有害负 压;为了保护液压元件不受压力冲击而损坏,在进 回油管道之间对称跨接了2 个高响应的溢流阀7、8, 这样可防止气穴现象的发生和压力冲击;回油过滤 器11 用于保证系统油路的清洁度,提高系统的可靠 性。

划线和分片装置的工作线路如下:电机带动定 量泵13 工作,继电器17 得电工作,压力油通过单 向阀14 进入二通阀15,通过电磁铁控制,压力油 经调速阀16 驱动横划线驱动装置的液压马达18 工 作,其回油经溢流阀23 和过滤器24 返回回油箱; 同时继电器20 得电工作,该主油路还有一分支油路 通过单向阀14,当二通阀22 左位工作,压力油流 经调速阀21 进入液压马达19,其回油经溢流阀23 和过滤器24 返回回油箱。其中,横划线装置和分片 装置液压马达的转速通过控制系统,按各自需求的 给定信号来控制调速阀的开口量,以满足回路工况 的要求;回油路上的溢流阀起背压作用。

3.3 系统控制方案的优点

该系统控制方案的优越性在于:对于主带驱动 装置,交流变频调速器能方便地调节笼型异步电动 机的转速,所以采用变频器的调速回路能使流量供 给在整个工作行程中与负载匹配,无溢流损失,是 一种广义上的容积调速回路,节能效果显著且控制 精度高;结合冰片糖的生产工艺过程,该机型选用 转差频率控制式的变频调速回路。对横划线装置和 分片装置而言,该回路采用调速阀的定压式调速回 路,速度平稳性较高,结构简单,价格低廉,尤其 在这种负载变化不大、低速、小功率的中低压场合, 与其它系统相比具有很好的性价比。

4 结论

该新型冰片糖连续成型机的研制,较好地突破 了原有设备存在的某些技术瓶颈,并结合当前液压 驱动控制技术的发展优势,降低了生产成本和能耗, 提高了产品的成品率,有利于冰片糖生产的连续化 和推广应用。

参考文献
[1]广东海洲糖厂. 片糖机械连续成型生产试验[J]. 甘蔗糖业,1978(3):4-8. (1)
[2]广东乐从糖厂. 片糖机械连续成型流水线[J]. 甘蔗糖业,1976(4):37-39. (1)
[3]陈维钧,许斯欣. 蔗糖结晶与成糖[M]. 北京:中国轻工业出版社,2001. (1)
[4]张利平. 液压系统传动及设计[M]. 北京:化学工艺出版社,2005. (1)
[5]李粤. 液压系统PLC 控制[M]. 北京:化学工艺出版社,2009. (1)
(本篇责任编校:朱涤荃)