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柑橘是世界上產(chǎn)量最大的水果種類，是我國(guó)有較 強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的果品，種植面積世界第一，產(chǎn)量世界第二。 果實(shí)用薄膜包裝貯藏已成為我國(guó)柑桔貯藏的主要方式，它能保持果實(shí)新鮮，減少損耗，延長(zhǎng)貨架壽命，吸 引和方便消費(fèi)者。

1技術(shù)背景

當(dāng)前柑桔的釆后商品化過程中，不同的環(huán)節(jié)有著不同的薄膜包裝需要。

貯藏保鮮包裝:一般在普通果農(nóng)或?qū)I(yè)戶的生產(chǎn) 環(huán)節(jié)使用。因水果包裝量極大，為降低成本，同時(shí)解決 包裝保鮮與果身透氣之間存在的矛盾(如果完全與外 界空氣隔絕，水果會(huì)很快腐爛)，一般釆用(0.001 -0.003 mm)的食品保鮮膜，包裝塑膜很薄，且包裝與果身之 間呈松馳狀態(tài)，內(nèi)有若干空氣。

上市保鮮精品包裝:一般是專業(yè)大戶或經(jīng)銷商在 流通環(huán)節(jié)使用。釆用較厚的塑膜(0.008-0.01 mm),便 于印刷商標(biāo)文字圖案等,也可防止儲(chǔ)運(yùn)時(shí)出現(xiàn)破膜等

一般是先取成品塑膜袋，張開袋口，然后用手逐 個(gè)握拿水果將其放入袋內(nèi)，然后一手提袋另一只手使 水果袋旋轉(zhuǎn)，使塑膜袋逐漸貼緊水果(上市精品包裝 也較多使用膠條封貼)。

這樣的人工裝袋，需要大量的人力，且效率低，費(fèi) 用極髙。另外，水果在包裝過程中，經(jīng)手拿捏,容易造 成水果損傷，并且人工裝袋口扎口不齊，破損率較高， 保鮮質(zhì)量差,病變轉(zhuǎn)移快。

因此,柑桔釆后商品化過程中使用自動(dòng)包裝機(jī)將是一個(gè)必然趨勢(shì)。廣大果農(nóng)們、專業(yè)大戶、果品經(jīng)銷商 盼望有一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易、購(gòu)機(jī)價(jià)格低廉、包裝速度較快、 使用效果較好，單果包裝成本低的水果塑膜包裝機(jī)， 而現(xiàn)有機(jī)械難以滿足此需要。

2現(xiàn)有水果包裝機(jī)技術(shù)比較

1. 中國(guó)專利號(hào)為93209665.4的“水果膠膜包裝 •機(jī)”。其結(jié)構(gòu)包括屯料裝置，送料裝置，分料裝置及封 包裝置。該機(jī)作業(yè)時(shí)，借送料裝置將水果從屯料裝置

   運(yùn)至分料裝置，再由分料裝置的料盤轉(zhuǎn)動(dòng)，將水果運(yùn) 送至料口，該料口下方設(shè)一料管，且末端具一熱封機(jī)， 另以一自動(dòng)控制的封包開關(guān)，封包凸輪，封包料桿及 起動(dòng)開關(guān)連動(dòng)，使料盤上的水果可依序被封包料桿推 至料管以封包，而封包凸輪及起動(dòng)開關(guān)可控制料盤的 供料叫該機(jī)結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，購(gòu)機(jī)價(jià)格高。另，包裝膜必 須為定作的較厚的雙層塑膜，否則，包裝膜沿著長(zhǎng)而 圓的料管外壁牽引到封包機(jī)構(gòu)時(shí)，將走偏或扯破，同 時(shí)料管管徑與包裝袋袋大小不可調(diào)，不論水果果徑為 60mm還是90mm均為同一規(guī)格包裝袋，浪費(fèi)嚴(yán)重，用 戶的單果包裝加工成本髙。

2. 中國(guó)專利號(hào)為02109683.X的“可調(diào)式水果包 裝機(jī)”。該機(jī)在機(jī)架的前上角傾斜安裝有能選出不同 規(guī)格水果的數(shù)個(gè)上篩板和下篩板；下篩板尾部接有數(shù) 個(gè)斷面為V形的托果底格，底格格板的長(zhǎng)方孔內(nèi)裝有 電熱絲；托果底格上方相應(yīng)位置有保鮮劑加入器；安 裝在機(jī)架相應(yīng)位置的供膜輪將上、下薄膜供到加入器 后的匯膜輪處匯合:加入器與匯膜輪之間的擋板靠杠 桿撥動(dòng)實(shí)現(xiàn)間歇供果和加入保鮮劑，然后靠匯膜輪后 的橫向封膜裝置將水果橫向封膜后再由壓模輪縱向 封膜，其后橫縱切膜裝置進(jìn)行縱向切膜和橫向切膜， 獲得內(nèi)帶保鮮劑的單個(gè)封膜水果咒該機(jī)結(jié)構(gòu)相對(duì)較 簡(jiǎn)單，在封膜、切膜包裝時(shí)還可完成進(jìn)行分級(jí)、保鮮劑 加入等功能。但應(yīng)用該包裝機(jī)包裝水果時(shí)，“先必須將 兩邊帶孔的包裝膜用手按到供膜輪、匯膜輪、漲緊輪 和輸送輪圓周面的小圓柱上”，生產(chǎn)中走膜故障率較 高。包裝膜必須為定作的較厚的兩端帶圓孔的包裝薄 膜,不能釆用普通保鮮膜，單果包裝加工成本較高。另 外，隨著技術(shù)所進(jìn)步，現(xiàn)在水果分級(jí)工作已普遍采用 電子重量分級(jí)、光電分級(jí)等專用水果分級(jí)機(jī)，篩板式 的機(jī)械分級(jí)因存在著分級(jí)精度不高，水果機(jī)械損傷較 大等缺陷而已很少釆用，該機(jī)所集成的分級(jí)功能，相 對(duì)當(dāng)今的技術(shù)水平而言，略顯過時(shí),有雞肋之嫌。
3. 中國(guó)專利號(hào)為200610048980.8的“水果塑膜 簡(jiǎn)易包裝機(jī)”。由機(jī)架及供膜裝置、割膜裝置、送料裝 置和傳動(dòng)裝置構(gòu)成。雙層塑膜帶套置在供膜軸上，在 塑膜帶的輸送途中依次設(shè)有壓棍、割膜道、切割絲、切 割片、袋口夾、旋轉(zhuǎn)棍等機(jī)構(gòu)及水果送料裝置,送風(fēng)裝 置等。傳動(dòng)裝置中一只控制鏈輪的齒牙呈非環(huán)狀設(shè) 置，所有轉(zhuǎn)動(dòng)軸由電機(jī)經(jīng)鏈條間隙驅(qū)動(dòng)叫該實(shí)用新型 的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易、造價(jià)低廉，但包裝膜必須為雙層塑膜，需 另用送風(fēng)裝置吹成圓筒狀，再用電熱絲切割、封底制 袋，水果裝入塑膜袋后釆用一把剪刀將塑膜帶剪斷， 然后由剪刀下部的袋口夾將水果袋袋口夾緊,之后啟 動(dòng)旋轉(zhuǎn)棍，使水果袋逐漸旋緊，當(dāng)塑膜袋被完全旋緊 后，再松開袋口夾放下水果。本裝置完全模仿手工包 裝逐個(gè)包裝水果的程序，存在著步驟繁瑣、速度緩慢, 功能單一，旋緊的封口容易散開等不足。
4. 中國(guó)專利號(hào)為200610053878.7的“水果包裝 機(jī)”。其包括機(jī)架、間隙式供果機(jī)構(gòu)、間隙式供膜機(jī)構(gòu)、 間隙式塑膜切割熱封機(jī)構(gòu)，以及帶動(dòng)上述機(jī)構(gòu)動(dòng)作的 動(dòng)力裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及其控制器。間隙式供果機(jī)構(gòu)是 水果托架固定在鏈條上構(gòu)成回字形回路的輸送帶，在 輸送帶上方設(shè)置一個(gè)塑膜切割平臺(tái)，其中部開一個(gè)通 孔，當(dāng)水果托架運(yùn)動(dòng)至通孔下方時(shí)，供膜機(jī)構(gòu)輸送塑 膜片至平臺(tái)通孔的上平面處靜止；該通孔正上方的熱 風(fēng)罩與環(huán)形切割刀下降，先將塑膜片熱切割后，落至 最低位置而擱置在塑膜切割平臺(tái)上；熱風(fēng)罩下降至熱 風(fēng)罩罩口與水果上端面相抵時(shí)，熱風(fēng)套筒中的送風(fēng)機(jī) 開始送次冷風(fēng)，使已切割的塑膜片下垂，然后，熱封卡 杯向塑膜片合攏，此時(shí)，送風(fēng)機(jī)再開啟加熱開關(guān)，開始 送熱風(fēng)，塑膜片在熱風(fēng)作用下，塑合在果身周圍，完成 貼體包裝，然后熱風(fēng)罩、環(huán)形切割刀等上升，輸送帶又 開始運(yùn)動(dòng)，開始又一個(gè)工作循環(huán)叫該機(jī)結(jié)構(gòu)動(dòng)作復(fù) 雜，包裝速度較慢,包裝膜為熱收縮塑膜，僅適用于小 批量精品貼體包裝的特定需求。
5. 中國(guó)專利號(hào)為CN的200710047865.3的“一種 水果包裝機(jī)”。其包括震動(dòng)水果分級(jí)篩、供果傳動(dòng)帶、 撥果記數(shù)裝置供袋、打孔機(jī)，裝袋機(jī)器手，出果傳送帶 等。供袋材料為發(fā)泡減振塑料，需特制的供袋、打孔機(jī) 構(gòu)制作一個(gè)開口的防震塑料膜袋，再由機(jī)械手實(shí)現(xiàn) “取袋、裝袋、放置”3個(gè)動(dòng)作叫該包裝機(jī)的配套購(gòu)機(jī)成 本與單果包裝成本極高，僅適用于工業(yè)化生產(chǎn)，針對(duì) 特定高檔水果進(jìn)行精品包裝，不適于我國(guó)廣大普通果 農(nóng)與專業(yè)戶的大量果品保鮮包裝的需求。

6. 3 球形水果自動(dòng)包裝機(jī)設(shè)計(jì)

   3.1設(shè)計(jì)目標(biāo)

   為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,本方案提供一種結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)明、單果包裝成本低、能適用貯藏保鮮與上市精品 包裝兩種需求的水果包裝機(jī)。

   該包裝機(jī)要達(dá)到的設(shè)計(jì)目標(biāo)是：①保鮮包裝，能 使用普通食品保鮮的超薄塑膜，自動(dòng)爾袋包裝，不需 要對(duì)塑膜提出定作要求，最大限度地降低包裝物料消 耗與定作成本。②能使用厚塑膜進(jìn)行上市精品包裝。 相關(guān)機(jī)構(gòu)可簡(jiǎn)單、快速地切換，作到保鮮包裝與精品 包裝一機(jī)兩用。③能實(shí)現(xiàn)保鮮劑涂刷與包裝袋打孔功 能,功能機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，可輕易安裝使用與撤換。④整機(jī)結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)明，售價(jià)相對(duì)低廉，適用于普通果農(nóng)大戶、經(jīng)銷商 的大批量包裝。

   3.2技術(shù)方案

   為達(dá)到上述設(shè)計(jì)目的，設(shè)計(jì)的技術(shù)方案如下：

   本水果包裝機(jī)的結(jié)構(gòu)包括機(jī)架，以及設(shè)置在機(jī)架 上的毛刷棍送果機(jī)構(gòu)、間歇式供膜與縱封機(jī)構(gòu)、橫封 機(jī)構(gòu)、附屬托料（打孔）及噴頭裝置和帶動(dòng)上述動(dòng)作的 動(dòng)力（電動(dòng)、氣動(dòng)）裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及其控制器，另有獨(dú) 立的間歇式貯果供果機(jī)構(gòu)，見圖lo

7.  

    

   

   機(jī)架01、料斗101;毛刷輾送果機(jī)構(gòu)02、毛刷輾201、刷輻電動(dòng)機(jī) 202、T形H 203,保鮮劑嘖頭204、推果桿205、阻果彎桿206、送果氣 207；供膜與縱封機(jī)構(gòu)03、卷筒薄膜301、膜架302、導(dǎo)綱（桿）303、象 鼻成型器305、縱封輾306、供膜伺服電機(jī)304、縱封伺服電機(jī)307；橫 封機(jī)構(gòu)04、海綿托板401、外側(cè)橫封板件402、橫封板牽引導(dǎo)軌403、 內(nèi)側(cè)橫封板404、外橫封氣缸405、內(nèi)橫封氣缸406；貯果供果機(jī)構(gòu) 05,501貯果斗、502提升機(jī)；電控箱06、供果感應(yīng)器601、送果感應(yīng)器 602、橫封備料傳感器603、橫封傳感器604；打孔頭701、打孔墊702 圖1組裝示意圖（除去了外圍殼體及部分附件）

    

   （1） 供膜與縱封機(jī)構(gòu)。位于機(jī)架前上方，由膜架、 若干導(dǎo)輻（桿）、象鼻成型器、三組內(nèi)含加熱元件的縱 封輻及供膜伺服電機(jī)、縱封伺服電機(jī)組成。單張卷筒 薄膜經(jīng)多道導(dǎo)輻、成型器，將薄膜卷折成筒狀，并被回 轉(zhuǎn)的縱封輻牽引、加熱加壓縱向熱封定型（此為普通 食品包裝機(jī)的常規(guī)裝置,不擬贅述）。

   （2） 送果機(jī)構(gòu)。主體為一對(duì)毛刷輻，由刷輾電動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)。輻輪上均勻植有刷毛，防止果料與輻輪碰撞受 損。毛刷在旋轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的向上推力既可托起果料， 又不會(huì)對(duì)果料表面產(chǎn)生損傷。毛刷輻略傾斜放置，兼 具推送果料前進(jìn)的功效。毛刷輻較高端位于單獨(dú)的貯 果供果機(jī)構(gòu)的提升機(jī)岀果口處，中部有“T”形門，右側(cè) （進(jìn)果端）裝有供果感應(yīng)器、左側(cè)裝有保鮮劑噴頭。供 果感應(yīng)器用于控制提升機(jī)間歇啟動(dòng)。保鮮劑噴霧機(jī)構(gòu) 非常簡(jiǎn)單方便，由氣泵給保鮮劑藥桶加壓，供果感應(yīng) 器計(jì)數(shù)達(dá)一定數(shù)量，電控程序間隙啟動(dòng)電磁閥，控制 保鮮劑噴頭工作。旋轉(zhuǎn)的毛刷輻可保證保鮮劑能均勻 涂刷在果料表面。較低端靠近象鼻成型器處，此處毛 刷視上方有送果感應(yīng)器，下方有推果桿、前下方有阻 果彎桿。當(dāng)果料從貯果供果機(jī)構(gòu)進(jìn)入后，在毛刷編的 作用下，自動(dòng)依次排成單列前行，隊(duì)列在阻果彎桿處 停止住。送果感應(yīng)器檢測(cè)到果料后，阻果彎桿向下沉, 推果桿快速伸出，阻住第二個(gè)果料的同時(shí)，將料口處 的果料頂入象鼻成形器的內(nèi)部通道，然后阻果彎桿向 上抬起，推果桿縮回，第二個(gè)果料在毛刷棍及重力作 用下行進(jìn)到料口處，完成一次送果動(dòng)作。此二桿均由 氣動(dòng)元件控制拉伸。果料通過象鼻成形器的內(nèi)部通道 進(jìn)行縱封后形成的膜筒，并停留在橫封機(jī)構(gòu)的海綿托 板上。

   （3） 橫封機(jī)構(gòu)。由外側(cè)橫封板件、內(nèi)側(cè)橫封板件、 橫封板牽引導(dǎo)軌管及外、內(nèi)橫封氣缸組成。橫封板牽 引導(dǎo)軌的主體是導(dǎo)軌管。內(nèi)側(cè)橫封板件套在導(dǎo)軌管上 滑動(dòng)，而外橫封板件則固定在牽引桿上，牽引桿從導(dǎo) 軌管內(nèi)部穿過并可并自由滑動(dòng),內(nèi)外橫封板件由兩個(gè) 氣缸同步實(shí)現(xiàn)推拉。松開相應(yīng)止動(dòng)螺栓，外、內(nèi)兩個(gè)橫 封板件便可直接從導(dǎo)軌管退出，根據(jù)需要快捷地拆 裝、更換兩個(gè)橫封板件上的部件。內(nèi)、外橫封板件上部 位置均固定有海綿托板。內(nèi)外橫封板件合攏時(shí)，海綿 托板形成“Y”型，用以接住落下的果料。“Y”型中上部 位置的右側(cè)機(jī)架延伸出一橫封備料傳感器，外側(cè)橫封 板件中下部安裝橫封傳感器。外側(cè)橫封板件中間位置 安裝有熱封刀，內(nèi)側(cè)橫封板件中間位置安裝有熱封 墊。熱封刀、熱封墊內(nèi)部均有發(fā)熱元件及測(cè)溫傳感線, 熱封墊表面貼有耐熱的硅橡膠。根據(jù)普通保鮮薄膜包 裝與精品包裝的不同要求，熱封刀、熱封墊均可從橫 封板件上快捷拆裝切換。普通保鮮薄膜包裝時(shí)，熱封 刀為自行設(shè)計(jì)加工，刀口端為平齊的“山”形，熱熔切 斷。當(dāng)精品包裝時(shí)，熱封刀換為包裝機(jī)通用的鋸齒刀。

   （4） 簡(jiǎn)易打孔裝置。外側(cè)橫封板件左下部貼近熱 封刀的位置，可安裝打孔頭，內(nèi)側(cè)橫封板件下部貼近 熱封座的對(duì)應(yīng)位置可安裝打孔墊。打孔頭主體為沖 頭，內(nèi)有電熱器件和測(cè)溫探頭，工作時(shí)使沖頭加熱到 適宜溫度，沖頭外圍套有一耐高溫橡膠圈，耐高溫橡 膠圈前部均勻開有8條開口槽，受擠壓時(shí)可呈喇叭狀 向外張開，前端比沖頭稍長(zhǎng),起遮蓋作用。打孔墊內(nèi)有 緩沖彈簧。橫封時(shí)，打孔頭隨外橫封板件向中間移動(dòng)， 耐高溫橡膠圈先接觸、推動(dòng)薄膜，可防止沖頭過早接 觸、加熱薄膜，當(dāng)對(duì)面的打孔墊隨內(nèi)橫封板到達(dá)中間 位置時(shí)，耐高溫橡膠圈在打孔墊擠壓下向外張開，打 孔頭接觸薄膜，將其擠壓在打孔墊上，在一定溫度與 壓力下，熱燙(擠壓)出一個(gè)小圓孔。本簡(jiǎn)易裝置不需 要額外的動(dòng)力與較復(fù)雜的上、下模刀的機(jī)構(gòu)配合與精 度要求，簡(jiǎn)單輕松地滿足了部分用戶想在包裝袋打孔 的需求。

   料斗。料斗用絞鏈固定在此處的機(jī)架上，料斗 底部聯(lián)接有三角塊。內(nèi)側(cè)橫封板件下部?jī)啥颂幬恢醚b 有料斗推動(dòng)桿。當(dāng)內(nèi)側(cè)橫封板件向中間運(yùn)動(dòng)時(shí)，料斗 推動(dòng)桿沿料斗底部三角塊斜面前進(jìn)，將料斗托平，果 料落在其上完成

8. 橫封后,料斗推動(dòng)桿隨內(nèi)側(cè)橫封板件 退回，料斗隨即傾下,將其上包裝好的果料放下。
9. 系統(tǒng)控制。整個(gè)系統(tǒng)用一個(gè)電子程序控制流 程來完成。
10. 高質(zhì)薄膜單個(gè)封口，不易破損，保鮮性強(qiáng)，整 齊美觀，大大提高產(chǎn)品品位。
11. 實(shí)現(xiàn)普通卷筒膜的自動(dòng)制袋、果料包裝的同 時(shí)，能實(shí)現(xiàn)保鮮劑涂刷與包裝袋打孔功能。
12. 能使用普通食品保鮮的超薄塑膜進(jìn)行貯藏保 鮮包裝，最大限度地降低包裝物料消耗與定作成本； 也能使用厚塑膜進(jìn)行上市精品包裝；相關(guān)機(jī)構(gòu)可簡(jiǎn) 單、快速地切換，作到保鮮包裝與精品包裝一機(jī)兩用。

13. 4研制體會(huì)

14. 柑桔自動(dòng)裝袋機(jī)的研制、生產(chǎn)，涉及機(jī)械設(shè) 計(jì)、電子工程、農(nóng)產(chǎn)品加工與貯藏工程、檢測(cè)技術(shù)與自 動(dòng)化裝置、智能系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)等多學(xué)科的先 進(jìn)技術(shù)，在國(guó)內(nèi)目前尚處于起步階段?，F(xiàn)在社會(huì)分工 越來越細(xì)，零部件生產(chǎn)專業(yè)化，一般由通用的標(biāo)準(zhǔn)件 廠生產(chǎn)，某些特殊的零部件則由高度專業(yè)化的生產(chǎn)廠 家生產(chǎn)。柑桔自動(dòng)裝袋機(jī)作為包裝機(jī)械的一個(gè)分支， 很多控制部件或結(jié)構(gòu)部件與通用設(shè)備相同，可以借 用，能有效地降低開發(fā)與生產(chǎn)成本。

15. 農(nóng)業(yè)科研具有基礎(chǔ)性、公益性、地域性等特 點(diǎn)，使得新興的機(jī)電一體化技術(shù)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用與推 廣也是一個(gè)較新的課題。柑桔自動(dòng)包裝機(jī)項(xiàng)目針對(duì)柑 桔新工藝需求，聚焦于農(nóng)業(yè)上球形水果包裝市場(chǎng)，著 眼于三農(nóng)的個(gè)性化需求,研究開發(fā)先進(jìn)適用的釆后商 品化機(jī)械設(shè)備與保鮮貯藏技術(shù)，能有效提升農(nóng)機(jī)科技 形象，促進(jìn)柑桔釆后商品化乃至及柑桔產(chǎn)業(yè)的發(fā)展

16. 智能化程度較高，步進(jìn)電機(jī)運(yùn)膜、數(shù)字式溫 控、微電腦程序控制等系統(tǒng)狀態(tài)自動(dòng)識(shí)別與調(diào)整，自 動(dòng)停機(jī)等。包裝速度較快，每小時(shí)最高可達(dá)2400~3000 個(gè)(根據(jù)果徑浮動(dòng))。
17. 整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)明，購(gòu)機(jī)與單果包裝成本低，適用 于普通果農(nóng)大戶的大批量包裝。

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