醬油糖色回收設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

陳榮亮

0 引言

在醬油(老抽)的生產(chǎn)工藝中，會添加焦糖色用于調(diào)和醬油的色澤，而焦糖色運(yùn)輸一般用塑膠材質(zhì)的包裝容器，包裝容器清洗干凈后可循環(huán)使用。焦糖色的黏度較高，所以包裝容器內(nèi)的焦糖色很難完全倒出使用，粘著在包裝容器內(nèi)壁的焦糖色直接用水沖洗會浪費(fèi)大量清水資源，而且還會產(chǎn)生大量污水，造成環(huán)境污染，從而增加污水處理的成本，造成能源損耗大、醬油成本居高不下等情況。

為了解決上述問題，設(shè)計了一種醬油焦糖色回收設(shè)備，不但可以回收焦糖色和清洗包裝容器，也能實(shí)現(xiàn)自動化操作，減少工作人員數(shù)量，降低勞動強(qiáng)度，真正意義上實(shí)現(xiàn)減員增效。目前，國內(nèi)醬油焦糖色回收設(shè)備研發(fā)處于空白地帶，由于醬油的特殊性，不同行業(yè)的設(shè)備應(yīng)用于醬油行業(yè)時，都須進(jìn)行重新調(diào)試或設(shè)計。此次設(shè)計主要基于實(shí)際工藝要求，對設(shè)備進(jìn)行實(shí)施和驗(yàn)證，從而達(dá)到醬油焦糖色回收和包裝容器清洗的目的。

1 醬油焦糖色回收設(shè)備控制系統(tǒng)

糖色回收設(shè)備控制系統(tǒng)原理如圖1所示。本次設(shè)計的設(shè)備是基于自動化控制的糖色回收、污水回收和循環(huán)利用的清洗包裝桶的設(shè)備系統(tǒng)，包括S7- 200PLC、Smart700IE觸摸屏、FC- 051變頻器、紅外傳感器、液位控制器等。紅外傳感器裝在整條運(yùn)輸帶頂部，當(dāng)包裝桶頂部觸碰到紅外傳感器連接的單向擺柄(增設(shè)擺柄是為了增加紅外傳感器與包裝桶的距離，避免清洗時液體濺射到傳感器上，影響使用效果)時，PLC接收到信號輸入，從而反映此工位動作，包括開閥和啟動電泵等。

圖1 設(shè)備控制系統(tǒng)原理圖

1.1 報警機(jī)構(gòu)

本系統(tǒng)包括報警機(jī)構(gòu)，用于緩沖水箱和污水回收箱的液位高低報警，防止緩沖水箱和污水回收箱不夠水和電泵空轉(zhuǎn)的情況。報警燈通過繼電器接入PLC的輸出模塊。

1.2 人機(jī)界面

系統(tǒng)中采用觸摸屏作為人機(jī)界面[1]，顯示操作畫面，進(jìn)行參數(shù)修改和指令輸入。通過觸摸屏可實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸帶速度快慢，電泵、氣泵和閥門的開啟與關(guān)閥等參數(shù)的設(shè)定和修改；實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)每個工位的實(shí)際工作時間；顯示清洗狀態(tài)、電泵、氣泵和閥門的啟停等；并可對工作進(jìn)程進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。

當(dāng)在觸摸屏輸入相應(yīng)參數(shù)后，選擇自動模式，按啟動鍵，系統(tǒng)進(jìn)入檢測程序，檢測污水回收箱和清水緩沖箱的液位是否達(dá)上限值，達(dá)上限值才能啟動運(yùn)輸帶，否則報警并開啟緩沖水箱和污水回收箱的補(bǔ)水電磁閥。當(dāng)液位上升到上限值后，報警解除并啟動運(yùn)輸帶。

1.3 自動化運(yùn)作

包裝桶頂部觸碰到紅外傳感器的擺柄后，紅外傳感器對PLC輸入模塊傳送信號[2]，PLC按程序運(yùn)行并輸出開啟閥門和啟動電泵的指令，清洗時間按預(yù)設(shè)參數(shù)關(guān)閉閥門和停止電泵，再次啟動運(yùn)輸帶進(jìn)入下一個工位。

運(yùn)行期間，當(dāng)糖色回收箱和污水回收箱的液位傳感器在液位達(dá)上限值時，液位傳感器對PLC輸入模塊傳送信號，PLC按照程序運(yùn)行并輸出開啟閥門和啟動氣泵的指令，將箱內(nèi)液體抽出，直到液位到達(dá)下限值時，液位傳感器對PLC輸入模塊傳送信號，PLC按程序運(yùn)行并輸出關(guān)閉閥門和停止氣泵的指令。

每個清洗工位頂部都需要安裝紅外傳感器，非清洗工位可選擇性安裝，糖色回收箱、污水回收箱和清水緩沖箱需要安裝液位傳感器，而糖色回收槽、污水回收槽、復(fù)用水集水槽、糖色回收缸和污水處理缸可選擇性安裝。

2 醬油焦糖色回收設(shè)備運(yùn)作流程

本設(shè)計提供的優(yōu)選糖色回收方法運(yùn)作流程(見圖2)：設(shè)備初始化，按實(shí)際需求將各工位所需時長以參數(shù)形式輸入觸摸屏，設(shè)備通過液位傳感器檢測污水回收箱和緩沖水箱的液位，達(dá)上限值才能啟動輸運(yùn)帶，否則報警并自動補(bǔ)水，當(dāng)補(bǔ)水達(dá)上限值后報警解除，啟動運(yùn)輸帶將包膠桶送入設(shè)備。

圖2 醬油焦糖色回收設(shè)備運(yùn)作流程圖

因醬油糖色的黏度較高，直接用豉油清洗所需時間較長，而將豉油加熱到60 ℃后，將大大縮短糖色的沖洗時間。首先用60 ℃豉油清洗包裝桶內(nèi)壁，60 ℃豉油將原先黏稠的糖色稀釋混合，混合后的糖色流至糖色回收箱，當(dāng)回收箱達(dá)液位傳感器上限值時啟動氣泵，將糖色抽回豉油缸內(nèi)，循環(huán)使用。完成豉油清洗后，再進(jìn)行清水清洗。

清水清洗分為兩部分，第一部分清水清洗完后循環(huán)利用，即復(fù)用水，當(dāng)污水回收箱的污水達(dá)一定濃度后，啟動氣泵將污水回收箱的污水抽出集中處理；第二部分清水清洗，清洗后流至集水槽，集水槽液位到達(dá)上限值后開閥，會流進(jìn)污水回收箱作第一部分清水/復(fù)用水清洗使用。當(dāng)包裝桶清洗干凈后，最后進(jìn)行吹風(fēng)，將包裝桶內(nèi)壁和外表面的水滴吹干，當(dāng)運(yùn)輸帶將桶送出設(shè)備后，整個流程結(jié)束。

3 醬油焦糖色回收工藝步驟

設(shè)備的工藝步驟包括豉油清洗、滴油、清水/復(fù)用水清洗、滴水、清水清洗、滴水和吹風(fēng)，通過這些步驟來實(shí)現(xiàn)醬油焦糖色回收[3]和包裝容器清洗的目的。上述所有步驟都在醬油焦糖色回收設(shè)備中完成，設(shè)計設(shè)備整體為封閉式框架結(jié)構(gòu)，運(yùn)作時僅留包裝容器[4]進(jìn)口和出口，包裝容器由不銹鋼運(yùn)輸帶帶動，全部工藝步驟均由自動化控制實(shí)施。

3.1 豉油清洗

當(dāng)操作人員將包裝容器倒放在運(yùn)輸帶上后，運(yùn)輸帶將包裝容器送進(jìn)設(shè)備內(nèi)，當(dāng)包裝容器觸碰到第一個工位的傳感器后，運(yùn)輸帶停止運(yùn)行，電磁閥打開，60 ℃豉油被離心泵加壓，從運(yùn)輸帶底部的旋轉(zhuǎn)噴頭[5]噴出，形成水柱狀沖擊包裝容器內(nèi)壁和底部粘著的糖色，豉油和糖色混合后再流入糖色回收槽內(nèi)；當(dāng)?shù)竭_(dá)預(yù)設(shè)時間后，第一工位動作停止，運(yùn)輸帶啟動，將包裝容器運(yùn)至第二個工位并觸碰到傳感器后，重復(fù)與第一個工位相同的清洗動作。

3.2 滴油

用60 ℃豉油清洗后，運(yùn)輸帶運(yùn)行至下一工位，在此工位，包裝容器在靜止?fàn)顟B(tài)下豉油和糖色混合物會自然往下流到糖色回收槽內(nèi)，糖色回收槽和糖色回收箱是相通的，糖色回收槽集滿后溢流至糖色回收箱，當(dāng)糖色回收箱的液位達(dá)液位傳感器上限值后，啟動氣泵將油抽至糖色回收缸內(nèi)，當(dāng)糖色回收箱的液位降至下限值時停泵。

3.3 清水/復(fù)用水清洗

當(dāng)?shù)竭_(dá)預(yù)設(shè)時間后，運(yùn)輸帶再啟動將包裝容器運(yùn)至下一個工位直到觸碰到傳感器后停止。清水通過離心泵加壓，從運(yùn)輸帶底部的旋轉(zhuǎn)噴頭噴出，形成水柱狀清洗包裝容器內(nèi)壁和底部，四周上、中、下多角度高壓噴頭噴洗包裝容器外壁，清洗產(chǎn)生污水會流至污水回收箱，循環(huán)使用。

3.4 滴水

用清水/復(fù)用水清洗后，運(yùn)輸帶運(yùn)行至下一工位，在此工位，包裝容器靜止?fàn)顟B(tài)下污水會自然往下流到污水回收槽內(nèi)，污水回收槽和污水回收箱是相通的，污水回收槽集滿后溢流至污水回收箱，污水回收箱的污水達(dá)到一定濃度后啟動氣泵將污水抽進(jìn)污水處理缸進(jìn)行集中處理，當(dāng)污水回收箱的液位降至液位傳感器的下限值后停止氣泵，復(fù)用水集水槽與污水回收槽之間的電磁閥打開，補(bǔ)充污水集水槽和污水回收箱水位。

3.5 清水清洗

運(yùn)輸帶再啟動將包裝容器運(yùn)至第6個工位直到觸碰到傳感器后停止。清水通過離心泵加壓，再次從運(yùn)輸帶底部的旋轉(zhuǎn)噴頭沖洗包裝容器內(nèi)壁和底部，四周各高壓噴頭再對包裝容器外壁進(jìn)行沖洗，經(jīng)多次清洗后，包裝容器內(nèi)壁和外壁徹底清洗干凈；為確保清水有足夠水量被離心泵加壓，設(shè)置了一個清水緩沖箱，當(dāng)清水緩沖箱液位降至傳感器下限值時，自動補(bǔ)充自來水。

3.6 滴水

用清水清洗后，運(yùn)輸帶運(yùn)行至下一工位，此工位是包裝容器靜止?fàn)顟B(tài)下污水會自然往下流到復(fù)用水集水槽，可作前一清洗工位使用。

3.7 吹風(fēng)

運(yùn)輸帶再啟動將包裝容器運(yùn)至最后一個工位直到觸碰到傳感器后停止，鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生強(qiáng)風(fēng)從運(yùn)輸帶底部和包裝容器四周吹風(fēng)，將包裝容器的水滴吹干，當(dāng)此工位完成作業(yè)后，運(yùn)輸帶將包裝容器運(yùn)出設(shè)備外。

4 結(jié)語

本文設(shè)計的醬油糖色回收工藝和設(shè)備通過安裝使用后，醬油糖色回收率和包裝容器的清洗效果都能滿足使用要求，達(dá)到預(yù)期效果，能有效地回收和利用粘著在包裝容器內(nèi)壁的醬油糖色，同時集中和減少污水的處理，降低生產(chǎn)成本，提高市場競爭力。通過對設(shè)備的設(shè)計和實(shí)現(xiàn)，滿足了設(shè)備自動化操作，降低了操作人員的勞動強(qiáng)度，大大提高了醬油糖色的利用率，既節(jié)能減排，又可以減員增效，符合企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需要，具有廣闊的發(fā)展前景。