多顆粒態(tài)油辣椒物料特性與灌裝方式

張玉華，郭鶴

鄭州科技學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院（鄭州 450064）

辣椒作為生活中主要的調(diào)味劑，得到全世界人民的喜愛[1-2]。油辣椒作為特色產(chǎn)品，在最近幾年也得到快速發(fā)展，其中最為聞名的灌裝辣椒有“辣椒醬”[3]。油辣椒原料為固液混合物，成分復(fù)雜，一直以來都是采用手工方式進(jìn)行裝瓶[4]。為實(shí)現(xiàn)油辣椒的規(guī)模性發(fā)展，辣椒油灌裝技術(shù)研發(fā)顯得尤為重要，特別是顆粒態(tài)油辣椒的灌裝技術(shù)[5]。

油辣椒主要以干紅辣椒、肉沫、花生、豆鼓等材料作為主要的原料，添加調(diào)味料如花椒、鹽、菜籽油、芝麻、胡椒等，按照一定比例加工混合而成[5-6]。發(fā)酵類的辣椒產(chǎn)品一般使用泡辣椒、糟辣椒和高鹽剁椒醬為主，其中糟辣椒有酸味，易出現(xiàn)辣椒破碎的現(xiàn)象；泡椒醬是通過濃度較低的食鹽水浸泡之后，添加乳酸，經(jīng)過發(fā)酵之后制成；這些都是常見的初級加工的辣椒產(chǎn)品[7-8]。

辣椒油作為辣椒深加工的發(fā)展方向，但是灌裝辣椒一直處于發(fā)展的初級階段，研究顆粒狀辣椒油的自動(dòng)灌裝控制系統(tǒng)就顯得格外重要?；诖?，對辣椒油自動(dòng)灌裝機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行研究設(shè)計(jì)，旨在為辣椒油的批量生產(chǎn)提供技術(shù)支撐[9]。

1 國內(nèi)外灌裝技術(shù)研究進(jìn)展

1.1 國外灌裝技術(shù)研究進(jìn)展

灌裝技術(shù)在食品行業(yè)、化妝品行業(yè)、飲料行業(yè)等被廣泛應(yīng)用，是很多自動(dòng)化生產(chǎn)的企業(yè)中必不可少的設(shè)備[10-11]。在歐洲發(fā)達(dá)國家，勞動(dòng)力缺乏，對灌裝技術(shù)的發(fā)展重視，西方的灌裝技術(shù)匯集多方面學(xué)科，包括電學(xué)、光學(xué)和聲學(xué)，各種各樣新的機(jī)器與設(shè)備不斷被開發(fā)[12]。歐洲的各種灌裝技術(shù)正在向智能化、精確化方向發(fā)展。經(jīng)過長時(shí)間發(fā)展，歐洲灌裝技術(shù)實(shí)現(xiàn)多功能、高度自動(dòng)化[13-14]。

1.2 國內(nèi)灌裝技術(shù)研究進(jìn)展

中國與灌裝相關(guān)的機(jī)械從20世紀(jì)70年代以來，從依靠國外進(jìn)口方式，逐步發(fā)展至國產(chǎn)灌裝設(shè)備基本滿足國內(nèi)產(chǎn)品的包裝需求[15]。對于一些高精度的灌裝設(shè)備，中國主要依靠進(jìn)口，如制藥行業(yè)（受GMP生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范限制）[16-17]。中國的灌裝技術(shù)走的路線為引進(jìn)技術(shù)、消化吸收、國產(chǎn)化，與國外灌裝技術(shù)相比，國內(nèi)灌裝技術(shù)仍有較大差距。在技術(shù)創(chuàng)新方面，中國很多關(guān)鍵零部件仿制國外產(chǎn)品；在高速、高精度灌裝設(shè)備方面與國外技術(shù)有很大差距；在生產(chǎn)能力方面，中國設(shè)備生產(chǎn)能力雖然擁有完整的灌裝設(shè)備，基本可以滿足企業(yè)生產(chǎn)要求，但是生產(chǎn)出來的產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊、效率低、灌裝設(shè)備的壽命也低、性能也不穩(wěn)定、先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用很少、穩(wěn)定性與質(zhì)量都相對較差[18]。

國內(nèi)灌裝行業(yè)的技術(shù)對于密度穩(wěn)定、形狀規(guī)則的物體，如液體、膏體、粉末等，運(yùn)用較為成功，但在多顆粒態(tài)油辣椒物料自動(dòng)灌裝技術(shù)及裝備方面還不多見。

2 灌裝技術(shù)工藝概述

常見需要灌裝的材料為兩類，液體材料與固體材料。液體的材料具有流動(dòng)性，密度基本恒定；固體的材料又具有穩(wěn)定的形狀，但是流動(dòng)性差，所以2種不同狀態(tài)的材料需要的灌裝方式不相同。

2.1 液體物料灌裝技術(shù)工藝

液體灌裝技術(shù)一般為常壓灌裝、真空灌裝、等壓灌裝和壓力灌裝4種灌裝方式。根據(jù)不同液體材料需要的灌裝方法不同，或者是不同材料需要保存條件不同，所使用的灌裝方法也不同。常見的液體物料使用的灌裝方式、適用條件、適用材料見表1。

表1 液體灌裝技術(shù)的種類及適用的條件

2.2 固體物料灌裝技術(shù)工藝

固體物料灌裝技術(shù)工藝是根據(jù)物料的非黏性、半黏性、黏性3類選擇不同灌裝方式，灌裝方式一般又設(shè)計(jì)為容積填充法、稱重填充法、計(jì)數(shù)填充法3種方法。3種方法適用條件及產(chǎn)品見表2。

表2 固體灌裝技術(shù)的種類及適用條件

3 多顆粒態(tài)油辣椒灌裝方式研究

辣椒油產(chǎn)品內(nèi)含有蔬菜、花生、辣椒、芝麻和雞肉丁，這些材料形狀各異，材料密度不統(tǒng)一，又加之添加油脂，并且油脂的黏度也會(huì)隨著溫度變化而變化，導(dǎo)致多顆粒態(tài)油辣椒不能形成統(tǒng)一的混合體系，機(jī)械灌裝技術(shù)難以施展，所以辣椒油一直以來都采用手工的方式進(jìn)行灌裝，不能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，嚴(yán)重影響油辣椒企業(yè)規(guī)?；l(fā)展。

圖1 多顆粒態(tài)油辣椒灌裝方式流程圖

為更好地解決多態(tài)顆粒油辣椒存在的問題，提出一種新型灌裝方式，即固液分離的灌裝方式。將辣椒油的固液成分進(jìn)行分離，通過試驗(yàn)尋找到辣椒油的灌裝方式。由于市場要求灌裝辣椒油固液比例一致，且機(jī)械生產(chǎn)需要是高效率生產(chǎn)。采用的方式為將油辣椒分離為固體與液體，將2種不同的物料進(jìn)行分類灌裝。固體物料定容后進(jìn)行填充，采用量杯填充法來完成；液體材料主要以油類液體為主，具有一定黏度，易與裝置粘連，采用壓力灌裝方式。圖1為設(shè)計(jì)的多顆粒態(tài)油辣椒灌裝方式流程圖。

4 多顆粒態(tài)油辣椒物料灌裝原理

經(jīng)過查閱文獻(xiàn)[23-25]，根據(jù)多顆粒態(tài)油辣椒物料的特性，將顆粒狀態(tài)的油辣椒灌裝設(shè)置為先分離、后灌裝的方式，即將制作完成的多顆粒態(tài)油辣椒經(jīng)過過濾，分離為辣椒油與物料。固體物料通過輸送帶用刮板刮進(jìn)漏斗，依據(jù)體積大小進(jìn)行灌裝，待固體物料混合結(jié)束后，開始注入辣椒油，各個(gè)瓶達(dá)到規(guī)定量時(shí)，用推瓶器推至傳送帶到至包裝車間進(jìn)行壓蓋、品質(zhì)抽檢和貼標(biāo)簽等流程。

圖2 多顆粒態(tài)油辣椒物料自動(dòng)灌裝生產(chǎn)工藝流程圖

5 結(jié)語

顆粒態(tài)油辣椒是由顆粒狀與液態(tài)組成的一種產(chǎn)品，該產(chǎn)品的市場需求增長速率快，但是國內(nèi)灌裝技術(shù)不成熟，導(dǎo)致很多生產(chǎn)商采用手工方法進(jìn)行灌裝。試驗(yàn)以顆粒態(tài)油辣椒為對象，通過對灌裝方式進(jìn)行研究設(shè)計(jì)出一臺(tái)全自動(dòng)化的顆粒態(tài)油辣椒灌裝機(jī)。油辣椒中的油狀物料流動(dòng)性強(qiáng)，但是油辣椒中的固體物料容易結(jié)塊，所以使用固體與液態(tài)分開的方式進(jìn)行裝瓶，固體與液體均采用體積方式進(jìn)行裝瓶。