氣動輸送和批量稱重

氣動輸送和批量稱重

在沒有人為干擾的情況下將物料精確地稱重并喂送到下游混合流程的案例——Coperion K-Tron制造集團經驗豐富的工程師能夠提供物料輸送的各種設計和布置，并幫助客戶降低生產成本，提高效率和產品質量。

背景

典型的烘培生產系統包括一系列的流程，如混合，成型及最后的烘烤等。其中混合過程是非常關鍵的，經過干燥的原材料（有時候是預先混合的）添加流體（水，牛奶等）然后再混合形成均勻的面團。傳統地講，人工批次處理方式用于物料處理和將物料喂送到混合工序。然而，全球的烘培業現在傾向于將所有的操作過程自動化從而增加產量，節省時間并提升產品質量和操作安全性。在這些工廠的自動化過程中，Coperion K-Tron制造集團為客戶設計制造主要和次要原料的氣動輸送以及將高精度的自動批次稱重系統整合到物料混合過程之中。通過將原料的自動輸送和高精度批次稱重的操作方式結合起來，烘培廠家就能夠實現較低的生產成本和較少的生產時間以及減少原材料的浪費等。

應用細節

混合烘培產品的生產包括原料輸送和稱重或基于原料成分比例的 “批次” 等中間過程根據比例的大小，物料原料通常被分為主要、次要和微量。在許多應用當中，這些主要、次要和微量的物料在進入混合過程的輸送和稱重等工序通常是一個人工的和勞動密集型的過程。這一過程的自動化包括原來進入批次系統輸送，不管是增重(GIW) 還是失重(LIW) 的批次系統都能夠精確地和有效地向混合機輸送物料混合物 。

諸如面粉等主要物料均能夠以各種方式運送到生產車間，如火車車廂，卡車或集裝袋系統等。這些主要原料被輸送到特定的儲料倉。然后再被輸送到特定的用于混合的稱重批次站。這些輸送系統能夠被輕易地整合到工廠的PLC系統之中，同時具備多種物料和過程的菜單控制，提供了最大的控制和靈活性。

原料的輸送

烘培工廠主要原料的輸送可以采用多種類型的輸送系統。帶有壓差（PD）功能的火車車廂和卡車采用正壓的方式卸載物料，而其他類型的向批次過程輸送物料的方式可也是正壓或者真空輸送。原料的輸送模式是獨立于各種過程參數的，包括物料性質，輸送距離，輸送速率及源容器和目標容器的類型等。

壓差輸送

PD 卡車到達工廠以后，會用軟管與輸送管道連接。若卡車本身不攜帶內置鼓風機，將用第二條管道連接現場的鼓風機。系統操作員會在卡車卸載控制板上選擇預計的輸送距

離(如料倉1淀粉，料倉2面粉).系統啟動以后，鼓風機對PD卡車產生壓力并通過將物料輸出卡車并進入輸送管道，最后進入到料倉中。通常情況下，在線磁體會安裝到輸送管道中來除去物料中的金屬顆粒。當料倉中高位的料位傳感器被激活以后操作員會關閉卡車上的物料閘門并在結束操作前讓系統向輸送管道吹氣。稀相啟動輸送; 真空或正壓其他可能的物料來源包括盒、袋、散裝袋或大麻袋。

在所有的物料輸送步驟中，氣動輸送系統都能夠實現原料的輸送。這些系統可以采用正壓或負壓稀相輸送。正壓輸送系統通常用來長距離輸送散裝物料，其產量較大。大型料倉的裝載和卸載，如筒倉，火車，卡車和散裝袋等都會用到正壓輸送。

真空輸送（負壓輸送）通常用于低容量的短距離輸送。真空系統的優點之一是真空泵產生向內吸引力并減少了粉塵泄露。這也是為什么真空系統被用于高潔凈的或粉塵控制的應用當中。真空系統的另一大優勢是為多個皮卡點的設計較為簡單。

生產車間原料在線輸送

用于烘培的增重式批次處理站

散裝物料從簡倉輸送到一組配置旋風分離閥的稱重漏斗

批次稱重原理

物料從源容器出來之后通常進入到批次站。批次站可能包含體積計量裝置，如螺桿喂料器或閥門等，然后物料再被送到安裝在稱重傳感器上的料斗之中。這一方式被稱作增重式批次(GIW)。批次站也可以包含重力喂料裝置如安裝在稱重傳感器上的螺桿或震動喂料器，并通過失重批次的方式將物料輸送到下一流程。

如下圖所示，有些應用中可能會有量很少的微量原料或整體的大批量，這種情況下會用到兩種方式; 失重式喂料器（LIW） 用于微量原料的喂送，而增重式批次處理則用于大量原料的喂送。

增重式批次處理

在增重式批量處理應用中，體積式計量裝置按順序將多種原料喂送到安裝于稱重傳感器上的收集料斗。每一臺喂料器先以高速運方式將90%的原料卸載，然后再緩慢減速卸載剩余的10%的物料，從而達到較高的控制精度。

增重式控制器負責監視每一種物料的重量，并對每一臺體積式喂料器發出信號來控制設備的開始，加速或減速，抑或停止等操作。一旦所有的原料卸載完畢即意味著一個批次的完成，混合物料也將進入到下一個流程。下一頁的圖片顯示了這種類型的批次站。

需要注意的是，這種類型的批次處理方式對每一種物料是按順序處理，因此與失重式批次處理方式相比需要較長的批次時間。

失重式批次處理

失重式（LIW）批次處理一般適用于當每一種物料都需要高精度的重量控制的情況下或者批次時間很短的情況下。批次應用中的重力式喂料器能夠自動地往收集料斗中喂送多種原料。輸送速率的調整（開/關，快/慢）關鍵在于控制器，而更小的稱重系統能夠喂送每一種原料的高精度的批次。當所有的原料喂送完畢時也意味著一個批次的結束，且混合物也將進入下一個流程。當所有的原料同時喂送時，總的批次時間和下游的處理次數會大大地減少。這種批次方式一般用于微量物料的喂送（如微量元素和維生素）, 因為這類物料對喂送精度要求高且價格昂貴。

維生素強化處理過程

用于烘烤食品生產過程的混合通常需要用維生素加以強化，維生素會以干預混料的形式添加到生產過程中。維生素A常用于面粉的強化。但是，其他的維生素如硫胺素，核黃素，煙酸和葉酸也可以作為添加物。Coperion K-Tron失重式（LIW）雙螺桿喂料器通常被用于將這些濃縮物預混料精確地喂送到面粉當中。

主要原料的多目標批量處理

當主要原料的批次處理需要喂送某種單一原料到多個工作站時(請看第四頁的流程圖)，或將多種原料喂送到單個工作站時，可以將帶稱重傳感器的料斗和旋風分離閥結合起來使用。

流化物來從料倉或大包袋等卸載以后會進入到旋風分離閥（Aerolock?），并通過過濾篩(如果需要的話)，然后再經由另一個旋風分離閥（Aerolock?）均勻有序的進入輸送管道。

物料一旦進入到輸送管道后就會被被送到位于料斗上方的旋風分離閥（Aerolock?）。

旋風分離：操作原理

旋風分離閥的操作是根據分流型原則，適用于將物料從輸送管道分流進入料斗。由于閥的低凈空高度較低，因此適用于空間有限的安裝場合。

如左頁第二張圖的表格顯示，閥門的內部是片狀結構，因此可以將物料卸載到下方的料斗當中。當下方的稱重傳感器根據重力信號指示批次結束時，分離閥立即關閉。管道內多余的物料要么進入下一個流程要么進入到料斗，或者返回到源倉。這種閉環設計使得大批量物料的輸送更有效。

批量稱重料斗

稱重料斗安裝于稱重傳感器上，用于物料的批次稱重。物料儲存于稱重料斗中直到達到精確的重量或物料的混合。稱重料斗滿負荷時的精度可達到+/- 0.5%。一旦達到需要的輸送重量時，混合器發出信號，閥門打開，物料從稱重料斗進入到下游。

結論

在沒有人為干擾的情況下將物料精確地稱重并喂送到下游混合流程有很多好處：少犯錯誤，更好的精度，物料成本較低，提高產品質量及生產成本的節省。Coperion K-Tron制造集團經驗豐富的工程師能夠提供物料輸送的各種設計和布置，并幫助客戶降低生產成本，提高效率和產品質量。

本文由Coperion K-Tron (上海) 有限公司提供。