可計量奶粉罐的研究與設計

周蘭美

ZHOU Lan-mei

（常州輕工職業技術學院，江蘇 常州 213164）

(Changzhou Institute of Light Industry Technology,Changzhou,Jiangsu 213164,China)

目前市場上出售的奶粉包裝規格繁多，但只有罐裝和袋裝兩種包裝[1，2]，而且兩種包裝都不能直接計量奶粉[3]。在沖泡的時候都需要先把蓋子打開，然后用奶粉勺子計量。這樣奶粉直接暴露在空氣中，并且人工用勺子挖奶粉容易把外面的細菌帶入奶粉中，造成奶粉的污染。另外由于勺子每次挖的奶粉量不一致，致使每次沖出來的奶粉濃度也不一致，造成嬰幼兒營養不均衡。并且沒有專門放奶粉勺子的地方，奶粉勺子很容易丟失。

1 可計量奶粉罐的基本原理

結構組成：由下端罐體、上端罐體以及上端罐體中的計量室組成。奶粉儲存在下端罐體中，在罐體的上端設置有開口，開口直接與上端的計量室相連。在上端罐體的開口和出奶粉口之間設有兩個開關片，開關片的右端片的右端開有齒條，以便于與齒輪嚙合[4]。

在奶粉罐的外側設有控制齒輪旋轉，進而控制兩個開關片移動實現打開上端開口和關閉下端開口的開關控制器。

圖1 可計量奶粉罐工作原理圖Figure1 Working principle diagram of themeasuringmilk cans

工作原理（見圖1）：首先旋開延伸管外側的蓋子，把延伸管扣在奶瓶上，此時奶粉罐倒立；然后向外拉長繩子6，由于齒輪3和固定渦卷彈簧7的軸4是一體式的，開關片的右側開有齒條，齒輪旋轉，帶動開關片2向左移動，同時開關片5向右移動，實現奶粉的進料狀態，同時渦卷彈簧被拉緊；以后松開繩子，渦卷彈簧自動松開（反轉），帶動齒輪反轉，此時開關片2向右移動，開關片5向左移動，實現奶粉的出料狀態。

2 可計量奶粉罐各部分設計

2.1 下端罐體

由于奶粉的表觀密度（包括奶粉顆粒間隙中的空氣）為0.5～0.6 g/mL，一般灌裝奶粉的規格是900 g，所以900 g的奶粉體積大約是1 500～1 800mL。由于奶粉罐的上部要留些空隙，所以設計的下端罐體高125mm，內徑75 mm，體積為2 208mL。下端罐體的上面外側加工有螺紋，以便與上端罐體結合。外面設有安裝彈性帶的兩小圓柱凸臺，方便使用者一只手操作。見圖2。

圖2 下端罐體Figure2 The lower tank

2.2 上端罐體

上端罐體（見圖3）是實現自動計量奶粉的部件。為了更方便的向外傾倒奶粉，在端部做成倒V形，上部出口連著計量室。現在市面上用的奶粉勺子一般是一勺子兌30mL水，一勺子奶粉約為4.3 g，折算成體積是7.2～8.6mL。下端的計量室內徑是20mm，高度27mm，體積大約是8.4mL。也就是上端的計量室體積跟一勺奶粉的量相當。上端罐體的下面加工有螺紋，便于與下端罐體結合。在計量室外面的延伸管外側加工有螺紋，在不需要沖奶粉的時候用蓋子旋合，衛生方便。

圖3 上端罐體（去掉外殼）Figure 3 The upper tank(remove the shell)

2.3 計量室設計

齒輪軸的兩端裝在上端罐體的小孔處，靠近齒輪軸一端的小徑處裝控制齒輪轉動的繩子，把繩子的一端打結在孔口處，旁邊小徑處裝有渦卷彈簧。在齒輪的另一側加工有孔，把連接桿裝在里面，用圓柱銷鎖緊。上下開關片的左端設有止動端，防止開關片滑出計量室。開關片右端是齒條結構，與齒輪軸配合一起運動。開關片上的孔與計量室內徑相當。計量室上端的開口處有螺紋，不用時蓋上蓋子。

圖4 計量室Figure4 Themetrology room

3 試驗方案設計及結果分析

選取相同牌子的奶粉各1袋，其中1袋用商家提供的奶粉勺量取，另外1袋倒入可計量奶粉罐中量取，分5次試驗，每次量取6勺，分別比較奶粉勺和可計量奶粉延伸管上奶粉結塊程度、量取的奶粉克數[5]。

把量取的奶粉直接倒入干燥容器中，與水分直接接觸的機會少，所以奶粉基本沒有結塊現象；當把量取的奶粉直接倒入裝有溫水的奶瓶中，由于奶粉勺每次都要與奶瓶口徑接觸，一部分奶粉會粘在奶瓶口上，要是奶瓶口擦不干，還會與水接觸，加速了奶粉結塊的速度。可計量奶粉罐的延伸管是直接扣在奶瓶上，不與水分接觸，基本沒有結塊現象；當把量取的奶粉直接倒入裝有沸水的奶瓶中，由于水溫較高，會有水分向外蒸發，加速了奶粉結塊的速度，所以不管哪種方法計量，都有結塊現象，導致量取的奶粉克數減小。由表1可知，量取次數增加，奶粉結塊程度嚴重，每次實際量取的奶粉分量減小。

4 結論

可計量奶粉裝置由于不需要人工用勺子挖奶粉就可直接計量，沖泡奶粉，并且每次泡出來的奶粉濃度一樣，簡化沖奶程序，縮短沖泡時間。奶粉不直接與空氣接觸，衛生方便。在下端罐體的外面設有彈性帶，方便使用者一只手操作[6]。

表1 普通勺子和可計量奶粉罐量取試驗結果Table1 Measuring resultofusing the ordinary spoon and measurable cansofmilk powder /g

另外，可計量奶粉罐可以重復使用，即可以把袋裝的奶粉倒在下端罐體中，直接計量。

建議使用60℃的溫水沖泡奶粉，高溫水不但容易損壞奶粉的營養成分，而且在沖泡的過程中容易使奶粉結塊。每次在奶瓶中倒入溫水沖泡前，要用干燥的紙巾或棉布把奶瓶口擦拭干凈，沖泡后及時把可計量奶粉罐的延伸管內側擦拭干凈，再蓋上蓋子。

1 張小梅.兒童食品安全包裝設計研究[D].江西:南昌大學，2009.

2 白衫，周潔.奶粉包裝的標準與設計[J].包裝工業,2003(3):42～43.

3 郭艷.嬰幼兒奶粉包裝設計探析[J].大眾文藝，2011(10):58.

4 周蘭美.可計量奶粉裝置：中國，201220180786.6[P].2012-12-26.

5 何光華，姜慧萍，黃燾，等.益生菌配方奶粉中水分活度的控制[J].中國乳品工業，2012，40（2）：30～32.

6 張美麟.機械創新設計[M].北京：化學工業出版社，2010:115～120.