淺析自動(dòng)售酒機(jī)構(gòu)造設(shè)計(jì)

（大連富士冰山自動(dòng)售貨機(jī)有限公司，遼寧 大連 116600）

隨著人們生活節(jié)奏的加快，人工成本的提升，智能化、網(wǎng)絡(luò)化的推進(jìn)，無(wú)人售貨領(lǐng)域得到了飛速發(fā)展，自動(dòng)售貨機(jī)逐漸成為人們生活中必不可少的東西，如傳統(tǒng)的飲料自動(dòng)售貨機(jī)，小食品自動(dòng)售貨機(jī)，近幾年出現(xiàn)的盒飯機(jī)、乳品機(jī)、咖啡機(jī)，以及在國(guó)外普及的香煙機(jī)，但售賣(mài)酒類(lèi)的機(jī)器還非常少見(jiàn)。一方面是因?yàn)榫祁?lèi)的包裝形式不適合在自動(dòng)售貨機(jī)上售賣(mài)，另一方面因?yàn)樵谑圪u(mài)方式管控和品種點(diǎn)位的選擇上沒(méi)有找到一個(gè)較為合理的模式。因此，該文就包裝形式以及多種類(lèi)酒飲品銷(xiāo)售的機(jī)器端的解決方案進(jìn)行設(shè)計(jì)說(shuō)明[1]。

當(dāng)前常見(jiàn)的酒品包裝方式五花八門(mén)，但如果用于自動(dòng)售賣(mài)領(lǐng)域都存在著易碎、不能翻轉(zhuǎn)、難以辨別真?zhèn)蔚缺锥?，如何選擇一種既利于投資者管控又利于機(jī)器銷(xiāo)售的包裝及售賣(mài)方式成為首先要解決的課題。因?yàn)榫频囊讚]發(fā)性和不同酒類(lèi)需要在不同溫度儲(chǔ)存與飲用的特性，機(jī)器的溫度控制與管路控制也是需要解決的課題。

1 包裝方式的選擇

目前市場(chǎng)上流通的酒品包裝方式有瓷瓶、玻璃瓶、塑料桶、木桶等，這些形式的包裝都不是很適合用于自動(dòng)售貨機(jī)中，特別是在補(bǔ)貨頻次、流量控制、儲(chǔ)藏空間等問(wèn)題上會(huì)產(chǎn)生很多管控難點(diǎn)?？紤]到瓶裝酒有著約定俗成的銷(xiāo)售模式，且很難改變?nèi)藗兊馁?gòu)買(mǎi)方式，為解決新酒的銷(xiāo)售痛點(diǎn)，彌補(bǔ)高端酒銷(xiāo)售環(huán)節(jié)的價(jià)格提升問(wèn)題，以散裝酒作為突破點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)該款機(jī)器。

BIB 是英文單詞Bag-In-Box 的縮寫(xiě)，是由紙盒式的飲品包裝演變而來(lái)，可口可樂(lè)將其作為原漿的儲(chǔ)存售賣(mài)方式，日本也有部分機(jī)器將其作為鮮牛奶的售賣(mài)包裝形式，因此，可以對(duì)BIB 包裝進(jìn)行合理地搭接、固定、連通，再配以不同的冷藏或加熱手段，使其可以應(yīng)用于酒類(lèi)的自動(dòng)售賣(mài)中。

2 整體布局設(shè)計(jì)

自動(dòng)售酒機(jī)的盛酒容器選定為BIB 包裝，將BIB 的前端接口與出酒管路系統(tǒng)連接，BIB 包裝集中放在棚架上，可上下放置2 層，為保證BIB 內(nèi)的酒品可以完全售賣(mài)，棚架設(shè)置成相對(duì)于地面傾斜的角度，且在棚架上設(shè)有開(kāi)口與定位結(jié)構(gòu)，保證BIB 包裝出口向下傾斜但不會(huì)從棚架上掉落，出酒管路系統(tǒng)由液體泵、流量計(jì)、電磁閥組成，此處選用的管路系統(tǒng)中的所有配件都需要有足夠的密封性來(lái)防止酒精揮發(fā)，且不與酒精反應(yīng)，符合食品包裝要求而且沒(méi)有異味。因?yàn)椴糠志频膬r(jià)格較高，對(duì)出酒精度也有嚴(yán)格的要求，所以每條出酒管路的長(zhǎng)度要接近，并有序的固定在箱體上，這樣才能在同一套算法下保證流量一致。因?yàn)樵S多酒的最佳品嘗溫度是不同的，如果想一機(jī)多用售賣(mài)多種酒類(lèi)，機(jī)器必須有冷藏和加熱功能，因此機(jī)器要區(qū)分出常溫、冷藏、加熱3 個(gè)區(qū)域。

考慮到白酒銷(xiāo)量大、種類(lèi)多，為了便于補(bǔ)貨，白酒存放在箱體的下半部分，這樣的布局也使得水泵的選擇更加多樣，可以選用一些自吸高較低的水泵，并且因?yàn)閴翰钚〉年P(guān)系，流量控制也更加精準(zhǔn)，機(jī)器的上半部分為冷藏箱的安裝區(qū)，冷藏箱吊裝在箱體頂部，當(dāng)補(bǔ)滿貨物時(shí)，箱體下半部分的重量遠(yuǎn)高于上半部分，箱體穩(wěn)定性較好。熱水箱和補(bǔ)水箱安裝在箱體左側(cè)，所有管路均有序布局，使用導(dǎo)管、線卡等零件對(duì)其進(jìn)行固定。

出酒口和出酒倉(cāng)放置在箱體中部，箱體門(mén)上安裝一個(gè)取出口，當(dāng)箱體門(mén)關(guān)閉時(shí)出酒倉(cāng)和箱體門(mén)的視覺(jué)感官是一體的，當(dāng)箱體門(mén)打開(kāi)時(shí)出酒倉(cāng)不與箱體門(mén)一同動(dòng)作，這樣設(shè)計(jì)的好處是管路長(zhǎng)度可以盡可能地縮短且不動(dòng)作，在降低成本的同時(shí)提升可靠性。

在細(xì)節(jié)上，棚架相對(duì)于地面的傾斜角度為7°。棚架上的開(kāi)口為“U”形開(kāi)口，開(kāi)口處設(shè)置了出酒管路固定結(jié)構(gòu)，出酒管路固定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為弧形卡扣結(jié)構(gòu)。間隔定位結(jié)構(gòu)為棚架表面向上翻起的擋板，擋板角度設(shè)計(jì)為與棚架垂直。

3 功能模塊設(shè)計(jì)

3.1 白酒存放售賣(mài)模塊

圖1 是白酒存放部分的結(jié)構(gòu)圖，盛酒容器BIB 放置在棚架上，棚架相對(duì)于地面的傾角為7°，棚架上設(shè)有“U”形開(kāi)口，BIB 包裝的接頭部分穿過(guò)“U”形開(kāi)口，使其與管路系統(tǒng)緊密連接，“U”形開(kāi)口可以保證接頭不會(huì)在泵酒時(shí)竄動(dòng)，且接頭只有擰緊到一定程度后才能壓入活塞連通酒路，這樣酒液就不會(huì)在連接時(shí)灑出。棚架前端有折彎擋板，使BIB 包裝的出酒口向下且位于最底端，從而保證BIB 包裝內(nèi)的酒液可以全部售賣(mài)不會(huì)出現(xiàn)殘留。棚架可以設(shè)置為2 層，這樣可以增大存酒量，而且當(dāng)上下2 層存放同一種白酒時(shí)，可以通過(guò)控制電磁閥實(shí)現(xiàn)當(dāng)一袋酒賣(mài)空后自動(dòng)切換為另一袋酒進(jìn)行售賣(mài)，并同時(shí)通知運(yùn)營(yíng)人員前來(lái)補(bǔ)貨，這樣做可以縮短補(bǔ)貨的空白期，增加產(chǎn)品銷(xiāo)量。

圖1 白酒棚架結(jié)構(gòu)示意圖

3.2 紅酒存放售賣(mài)模塊

因?yàn)榧t酒中含有糖分等物質(zhì)不可以常溫存放，飲用溫度越低，香氣就越淡，丹寧就越粗糙。飲用溫度越高，香氣就越滯重，最佳的飲用溫度根據(jù)種類(lèi)的不同在8 ℃～18 ℃，所以自動(dòng)售酒機(jī)中需要加入一個(gè)冷藏箱，冷藏箱需要放置在箱體上半部，為了讓箱體更穩(wěn)定，冷藏箱的重量不能過(guò)大。傳統(tǒng)的壓縮機(jī)制冷方式由于重量高、噪音大，不適合應(yīng)用在自動(dòng)售酒機(jī)中，該文采用的是半導(dǎo)體制冷方式。

因?yàn)楣苈冯y以清洗，所以為了保證食品衛(wèi)生安全，采用一次性管路替代可重復(fù)利用的管路，并選用蠕動(dòng)泵進(jìn)行流量控制，這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是嚅動(dòng)管連接在BIB 包裝上，在不使用時(shí)嚅動(dòng)管的頂端是閉合封死的，在使用時(shí)將嚅動(dòng)管卡入蠕動(dòng)泵中，剪切掉嚅動(dòng)管頂部的密封管頭，售賣(mài)時(shí)嚅動(dòng)泵轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)內(nèi)部轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，擠壓嚅動(dòng)管出酒，在紅酒售罄后將BIB 包裝與嚅動(dòng)管一同扔掉，這樣可以最大限度地保證系統(tǒng)的衛(wèi)生。

冷藏箱結(jié)構(gòu)如圖2 所示，半導(dǎo)體制冷模塊安裝在箱體后部，由風(fēng)扇強(qiáng)制換熱，其中熱端放置在冷藏箱外部，在自動(dòng)售酒機(jī)的背面開(kāi)通散熱孔，使用風(fēng)扇強(qiáng)制換熱，可保證環(huán)境溫度在32 ℃時(shí)，冷藏箱溫度仍能維持在12 ℃左右。箱體內(nèi)部增加導(dǎo)風(fēng)板，導(dǎo)風(fēng)板與水平方向的夾角為45°，導(dǎo)風(fēng)板的作用是讓風(fēng)能夠在冷藏箱內(nèi)循環(huán)，從而使冷藏箱內(nèi)部的溫度更加均勻。箱體內(nèi)設(shè)置有酒箱托盤(pán)，該托盤(pán)也是傾斜安裝的，可以保證BIB 包裝內(nèi)部的酒液售空不殘留，托盤(pán)下部安裝了蠕動(dòng)泵，蠕動(dòng)泵底端開(kāi)口可以直接將連接BIB 包裝的嚅動(dòng)管伸出冷藏箱，冷藏箱頂部安裝了吊架結(jié)構(gòu)，其吊掛于售酒機(jī)頂部且可以進(jìn)行抽拉式安裝。冷藏箱門(mén)為帶密封磁條的保溫門(mén)，這樣可以保證箱體的冷量不會(huì)流失，為了防止箱體內(nèi)部生銹，整體使用304 不銹鋼材料[2]。

圖2 冷藏箱剖視圖

為了實(shí)現(xiàn)無(wú)補(bǔ)貨空白的連續(xù)銷(xiāo)售模式，冷藏箱配備了2 個(gè)酒箱與2 套嚅動(dòng)泵，當(dāng)一袋售空時(shí)自動(dòng)切換到另一袋售賣(mài)，并同時(shí)提示補(bǔ)貨。

3.3 黃酒存放售賣(mài)模塊

黃酒在燙熱的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生極微量地對(duì)人體健康無(wú)益的甲醇、醛、醚類(lèi)等有機(jī)化合物，但會(huì)隨著溫度的升高揮發(fā)掉，同時(shí)，脂類(lèi)芳香物會(huì)隨著溫度的升高而蒸騰，從而使酒味更加甘爽醇厚、芬芳濃郁，所以黃酒的最佳飲用溫度在40 ℃左右。

為了既能保證黃酒的售賣(mài)溫度，又能保證黃酒長(zhǎng)期儲(chǔ)藏不變質(zhì)，需要先將黃酒儲(chǔ)藏在冷藏箱中，此時(shí)紅酒與黃酒共用同一個(gè)冷藏箱，但出酒方式需要區(qū)分開(kāi)，紅酒從蠕動(dòng)泵泵出后直接售賣(mài)在杯中，但黃酒泵出后需要經(jīng)過(guò)一個(gè)加熱的過(guò)程，該過(guò)程使用熱水箱加熱，管路內(nèi)部的黃酒與管路外部的熱水進(jìn)行對(duì)流換熱，熱水箱中增加攪拌裝置加快水的流速，從而提高對(duì)流換熱系數(shù)，根據(jù)預(yù)先確定好的冷藏溫度與出酒溫度，通過(guò)計(jì)算控制熱水溫度與管路長(zhǎng)度，達(dá)到目標(biāo)狀態(tài)后進(jìn)行售賣(mài)。熱水箱自動(dòng)補(bǔ)水，水位通過(guò)浮球進(jìn)行控制，回路如圖3 所示。

當(dāng)水位達(dá)到下水位時(shí)，高水位的浮球、低水位的浮球均處于自由落下?tīng)顟B(tài)，此時(shí)高低水位的浮球開(kāi)關(guān)均處于閉合狀態(tài)，繼電器線圈通過(guò)24 V 電壓，繼電器觸點(diǎn)5 閉合，觸點(diǎn)8 閉合，水泵通電，開(kāi)始上水。當(dāng)水上升到高水位時(shí)，高水位的浮球、低水位的浮球均浮起，如圖3 所示高水位、低水位的開(kāi)關(guān)均斷開(kāi)，繼電器線圈無(wú)DC24V 電壓，繼電器觸點(diǎn)5，觸點(diǎn)8 均斷開(kāi)，此時(shí)水泵斷電，停止上水。當(dāng)又一次用水時(shí)，水位降低，此時(shí)高水位的浮球的開(kāi)關(guān)處于閉合狀態(tài)，但是未達(dá)到低水位，低水位的浮球的開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)狀態(tài)，觸點(diǎn)8 處于斷路，水泵不通電，此時(shí)不上水。所以僅是在低水位開(kāi)關(guān)被觸發(fā)的時(shí)候上水，高水位開(kāi)關(guān)觸發(fā)的時(shí)候停止上水，實(shí)現(xiàn)了液位控制。熱水箱自動(dòng)補(bǔ)水功能通過(guò)1 個(gè)高低液位浮球液位開(kāi)關(guān)，一個(gè)水泵，一個(gè)雙路中間繼電器實(shí)現(xiàn)，通過(guò)自保持電路功能實(shí)現(xiàn)電路搭接，不需要軟件控制水位即可處于理想狀態(tài)[3]。

圖3 熱水箱回路圖

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，該機(jī)器可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)常溫白酒，冷藏紅酒，加熱黃酒的售賣(mài)，該產(chǎn)品填補(bǔ)了多品種無(wú)人售酒機(jī)行業(yè)的空白。