醬油糖色回收設計與實現

陳榮亮

0 引言

在醬油(老抽)的生產工藝中，會添加焦糖色用于調和醬油的色澤，而焦糖色運輸一般用塑膠材質的包裝容器，包裝容器清洗干凈后可循環(huán)使用。焦糖色的黏度較高，所以包裝容器內的焦糖色很難完全倒出使用，粘著在包裝容器內壁的焦糖色直接用水沖洗會浪費大量清水資源，而且還會產生大量污水，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，設計了一種醬油焦糖色回收設備，不但可以回收焦糖色和清洗包裝容器，也能實現自動化操作，減少工作人員數量，降低勞動強度，真正意義上實現減員增效。目前，國內醬油焦糖色回收設備研發(fā)處于空白地帶，由于醬油的特殊性，不同行業(yè)的設備應用于醬油行業(yè)時，都須進行重新調試或設計。此次設計主要基于實際工藝要求，對設備進行實施和驗證，從而達到醬油焦糖色回收和包裝容器清洗的目的。

1 醬油焦糖色回收設備控制系統(tǒng)

糖色回收設備控制系統(tǒng)原理如圖1所示。本次設計的設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輸帶頂部，當包裝桶頂部觸碰到紅外傳感器連接的單向擺柄(增設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 設備控制系統(tǒng)原理圖

1.1 報警機構

本系統(tǒng)包括報警機構，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的情況。報警燈通過繼電器接入PLC的輸出模塊。

1.2 人機界面

系統(tǒng)中采用觸摸屏作為人機界面[1]，顯示操作畫面，進行參數修改和指令輸入。通過觸摸屏可實現運輸帶速度快慢，電泵、氣泵和閥門的開啟與關閥等參數的設定和修改；實現預設每個工位的實際工作時間；顯示清洗狀態(tài)、電泵、氣泵和閥門的啟停等；并可對工作進程進行實時監(jiān)控。

當在觸摸屏輸入相應參數后，選擇自動模式，按啟動鍵，系統(tǒng)進入檢測程序，檢測污水回收箱和清水緩沖箱的液位是否達上限值，達上限值才能啟動運輸帶，否則報警并開啟緩沖水箱和污水回收箱的補水電磁閥。當液位上升到上限值后，報警解除并啟動運輸帶。

1.3 自動化運作

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按程序運行并輸出開啟閥門和啟動電泵的指令，清洗時間按預設參數關閉閥門和停止電泵，再次啟動運輸帶進入下一個工位。

運行期間，當糖色回收箱和污水回收箱的液位傳感器在液位達上限值時，液位傳感器對PLC輸入模塊傳送信號，PLC按照程序運行并輸出開啟閥門和啟動氣泵的指令，將箱內液體抽出，直到液位到達下限值時，液位傳感器對PLC輸入模塊傳送信號，PLC按程序運行并輸出關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 醬油焦糖色回收設備運作流程

本設計提供的優(yōu)選糖色回收方法運作流程(見圖2)：設備初始化，按實際需求將各工位所需時長以參數形式輸入觸摸屏，設備通過液位傳感器檢測污水回收箱和緩沖水箱的液位，達上限值才能啟動輸運帶，否則報警并自動補水，當補水達上限值后報警解除，啟動運輸帶將包膠桶送入設備。

圖2 醬油焦糖色回收設備運作流程圖

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，當回收箱達液位傳感器上限值時啟動氣泵，將糖色抽回豉油缸內，循環(huán)使用。完成豉油清洗后，再進行清水清洗。

清水清洗分為兩部分，第一部分清水清洗完后循環(huán)利用，即復用水，當污水回收箱的污水達一定濃度后，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，集水槽液位到達上限值后開閥，會流進污水回收箱作第一部分清水/復用水清洗使用。當包裝桶清洗干凈后，最后進行吹風，將包裝桶內壁和外表面的水滴吹干，當運輸帶將桶送出設備后，整個流程結束。

3 醬油焦糖色回收工藝步驟

設備的工藝步驟包括豉油清洗、滴油、清水/復用水清洗、滴水、清水清洗、滴水和吹風，通過這些步驟來實現醬油焦糖色回收[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備中完成，設計設備整體為封閉式框架結構，運作時僅留包裝容器[4]進口和出口，包裝容器由不銹鋼運輸帶帶動，全部工藝步驟均由自動化控制實施。

3.1 豉油清洗

當操作人員將包裝容器倒放在運輸帶上后，運輸帶將包裝容器送進設備內，當包裝容器觸碰到第一個工位的傳感器后，運輸帶停止運行，電磁閥打開，60 ℃豉油被離心泵加壓，從運輸帶底部的旋轉噴頭[5]噴出，形成水柱狀沖擊包裝容器內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；當到達預設時間后，第一工位動作停止，運輸帶啟動，將包裝容器運至第二個工位并觸碰到傳感器后，重復與第一個工位相同的清洗動作。

3.2 滴油

用60 ℃豉油清洗后，運輸帶運行至下一工位，在此工位，包裝容器在靜止狀態(tài)下豉油和糖色混合物會自然往下流到糖色回收槽內，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，當糖色回收箱的液位達液位傳感器上限值后，啟動氣泵將油抽至糖色回收缸內，當糖色回收箱的液位降至下限值時停泵。

3.3 清水/復用水清洗

當到達預設時間后，運輸帶再啟動將包裝容器運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，從運輸帶底部的旋轉噴頭噴出，形成水柱狀清洗包裝容器內壁和底部，四周上、中、下多角度高壓噴頭噴洗包裝容器外壁，清洗產生污水會流至污水回收箱，循環(huán)使用。

3.4 滴水

用清水/復用水清洗后，運輸帶運行至下一工位，在此工位，包裝容器靜止狀態(tài)下污水會自然往下流到污水回收槽內，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到一定濃度后啟動氣泵將污水抽進污水處理缸進行集中處理，當污水回收箱的液位降至液位傳感器的下限值后停止氣泵，復用水集水槽與污水回收槽之間的電磁閥打開，補充污水集水槽和污水回收箱水位。

3.5 清水清洗

運輸帶再啟動將包裝容器運至第6個工位直到觸碰到傳感器后停止。清水通過離心泵加壓，再次從運輸帶底部的旋轉噴頭沖洗包裝容器內壁和底部，四周各高壓噴頭再對包裝容器外壁進行沖洗，經多次清洗后，包裝容器內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，設置了一個清水緩沖箱，當清水緩沖箱液位降至傳感器下限值時，自動補充自來水。

3.6 滴水

用清水清洗后，運輸帶運行至下一工位，此工位是包裝容器靜止狀態(tài)下污水會自然往下流到復用水集水槽，可作前一清洗工位使用。

3.7 吹風

運輸帶再啟動將包裝容器運至最后一個工位直到觸碰到傳感器后停止，鼓風機產生強風從運輸帶底部和包裝容器四周吹風，將包裝容器的水滴吹干，當此工位完成作業(yè)后，運輸帶將包裝容器運出設備外。

4 結語

本文設計的醬油糖色回收工藝和設備通過安裝使用后，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，達到預期效果，能有效地回收和利用粘著在包裝容器內壁的醬油糖色，同時集中和減少污水的處理，降低生產成本，提高市場競爭力。通過對設備的設計和實現，滿足了設備自動化操作，降低了操作人員的勞動強度，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。