薯片自动化生产线加工模块设计

薯片自动化生产线加工模块设计

田荣华

371122198003024214

一、前言

1.1 设计背景

土豆是一种以土豆为原料的食品，有些薯条的原料是木薯、番薯等。土豆的生产可以大致分成两种，一种是把土豆切片，然后用油炸或烘焙，另一种是把土豆碾成粉末，加入清水和成面团，用机器把土豆压到一定的程度，然后用模具机把土豆做成薄片，然后用油炸或者烘焙。除仅放食盐的土豆丝外，市面上还有各种口味的土豆，如辛辣、烤肉、西红柿等，受到消费者的欢迎，有着很好的销售前景。作为英语国家的小吃的一个主要部分，马铃薯在进入中国后也得到了市场的认可。薯条是一种休闲零食，它能很好地迎合大众的闲情逸致，是本世纪后期我国的一项重要变革，也是未来世界的重要发展趋势。它的特色是味道鲜香，味道香脆，可以与各种调味品一起食用，价格低廉，便于随身携带，而且还含有一定的营养。根据2016年度的统计，全国平均每年平均5670000亩，平均年增长率12%~15%，其中35%~40%的是挤压型直接膨化产品，45%~50%采用了预混成法。现在全世界每年土豆生产大约三十亿吨。栽培容易，快速的成长，稳定的生产，没有特别的风味，可以被世界人民所广泛的认可，而这也促进了土豆的生产和加工。土豆的生产过程中，经常会有土豆被切碎，比如普通的薯片，就是将土豆切到2-3 mm的薄片，手工切割是不可能的，所以土豆的切割机就出现了。

1.2 国外马铃薯切片机发展概况

土豆是全世界最主要的食物。然而土豆食品的销售情况却不容乐观，上个世纪五十年代欧美的快餐业迅速发展起来，欧美人每天都会吃炸土豆条、炸土豆、汉堡、鸡肉、可乐等食品。在欧美，由于不卫生的食物导致了肥胖人群的激增，而不正确的说法导致了土豆食物的销售。为了摆脱这一窘境，美国的食粮和营养学家们对土豆的饮食进行了再一次的调查，通过对土豆的卡路里、营养等多项指标的分析，发现土豆并非肥胖的根源，并对其进行了更加有益的生产与消费。在20世纪60年代，国外开始了切割技术，80年代中期达到高峰，大量的多用途自动切割机开始商业化，并由此产生了许多知名的切割机[2-4]，瑞士、日本等国家的切割机在那个时候都是全球最先进的。

1.3 国内马铃薯切片机发展概况

由于国外的原因，我国早在70年代就已经开展了中药饮片技术的研发工作，经过30多年的研发，山东省等沿海地区的机械制造业也相继开发出了一批适合于各种原料、中药的切割机，然而就整体技术水平而言，国产的切割机依然处于国外水平。而那些规模较大的土豆公司，则会花大价钱从国外采购一台完整的芯片机器，为自己的公司提供大量的设备和高昂的成本，这让国内的芯片厂商很是头疼。

1.4 国内外油炸机器的发展和市场状况

油炸食物自古以来就有，因此，人们就创造出了油炸机器，以便于使用和降低人工费用。各种类型的油煎设备和原则都大体上一样，只不过要适应不同的食品。油煎机械大致可以分成三种：单、半自动化、全自动三种。单台产品主要适合于中小快餐店，炸鸡摊，点心等，由于要人工，因此制作出来的食品大多是现成的，比如：炸鸡、油炸土豆条、油炸油条、油炸卷饼等。以液化和液化气体为主。半自动化系列的油炸设备，在节省人力的情况下，也不会增加太多的面积。它具有可通过电子设备来调节炸制的时限、温度、材料的自动进出等功能，适合于有资金的中小型食品加工企业使用，主要用于各种油炸食品，比如绿豆，蚕豆等，还有一些膨化食品，比如炸土豆、虾条等。应用的能量种类也比较丰富，可以应用于电力、燃气、液化石油气等，通常都是利用电力来进行采暖。全自动化产品，具有较高的产量，是一种较大的食品制造商。全自动系列油炸设备，适合于大型快餐加工公司使用，其主要特征是自动化程度较高，几乎不用人力，但选择相应的，成本也很高。

目前国内的油炸设备制造厂家普遍采用了适合于中小规模的单、半自动化的油炸设备。而国产的全自动化产品通常依靠欧美的进口。但由于河南、东北三个主要省份的小吃加工点的发展，加上沿海地区的工业区工艺水平不断提升，国内小吃行业对甜品机械的需求量和技术要求也随之提升。

1.5 本设计的目的

大西洋土豆是世界上最大的土豆产地，它的商品率高达90%。为加强我国小型点心厂、厂商在点心市场上的竞争优势，提高生产效能，研制一套适合于薯片生产线的中小型分切设备及一套薯片加工设备。

二、总体方案设计

2.1 切片机的结构特点

以小规模生产或工场为对象，选用离心切片切片。鉴于目前市面上生产土豆片的主材大西洋土豆的形状，离心切割法比刀削和滚刀切割法更适用。由于大西洋土豆在选择和剥落之后，通常会呈现出更圆的形状，而刀型切割器则更适用于棒状材料的切割，而滚刀切割器则适用于切割较粗的薄片或细条。离心切割器具有结构简单、使用简便、工作效率高、不需要特别的加、排、排、排、排等要求，一般人都能很快掌握。与垂直结构相比，离心切刀采用横向作用力，使其工作时更为平稳、更宁静。

2.2 切片机拟定工作方式

设置离心切片机的功率源为马达，马达与大小皮带相联结，由 V型皮带驱动至输出轴，输出轴与叶轮相连，叶片与筒体外侧采用螺钉方式紧固。马达起动时，土豆因桶中的旋转器作离心力，紧靠筒壁，迅速切割。

配套动力：2~2.2 kw 切片厚度：2~3 mm 叶轮旋转速度200~500 r/min

生产效率600~1000 kg/h

2.3 油炸机的设计思路

现在市面上的油炸设备五花八门，可以根据不同的口味来生产，但土豆的爆炒设备和一般的油炸设备不同，土豆是一种原料，土豆是一种原料，与其他的油炸食品不同，土豆的成熟程度也不一样，而且因为机器的原因，以及原料的不同，所以在煎炸的时候，要对土豆进行精确的温度和时间的调控，这就要求有一个电气感应器和控制装置。以下是一种可供借鉴的设计思想。输送带将土豆片送入油炸区，用一个加热器和一个温敏元件来调节油炸区的温度，然后用马达驱动一个圆筒形的滚筒，将土豆块挤压成一块一块地煎熟，然后再用皮带将土豆块从锅里推出来。

经过实验，薯条的最佳爆炒温度在160~190℃，不宜高于200℃，否则土豆的爆炒周期会延长，不仅会降低产量，还会增加薯条的油脂含量，对人体的身体有害。而且，如果煎炸的时间太长，土豆中的一些成分会由于高温而在油脂中溶解，从而导致其寿命变短，而且高温还会导致土豆片焦化，从而对人体的身体造成不良的危害。二是煎煮的时候，通常不能长到2分钟，根据这个设计思想，这就需要对圆筒式辊子进行速度的调节，所以对电动机和滑轮的选型和设计都有严格的规定。

这种方案的优点是整体上使得设计更加简洁和合理，并且能够按照生产场地的具体条件进行适当的油箱宽度的设计。

参考文献

[1]基于PLC与组态软件的水泥生产线控制系统设计[J]. 廖斌,杨书仪.  科技创新导报. 2020(09)

[2]基于PLC的自动包装生产线控制系统设计[J]. 杨顺吉,于永民.  机械工程与自动化. 2021(04)

[3]PLC在镀锌生产线控制系统中的应用[J]. 黄跃娟,周爽,肖葳,.  城市建设理论研究(电子版). 2017(16)

[4]基于PLC通信的模块化生产线控制系统[J]. 陈寨群.  电子世界. 2013(06)