在工業生產中,精準的物料配比是確保產品質量與性能的關鍵。針對 3 種輔料和 2 種主料的高精度配料需求,高精度配料機應運而生。這類設備通過先進的技術和精密的設計,實現多物料的精準稱量、配比與輸送,廣泛應用于食品、化工、制藥等對配料精度要求嚴苛的行業。下面將從設備結構、工作原理、核心技術、應用場景及發展趨勢等方面,對其進行全面介紹。
一、設備整體結構與組成
3 種輔料 2 種主料高精度配料機主要由物料存儲單元、計量單元、輸送單元、控制系統和混合單元五大部分構成。
(一)物料存儲單元
該單元為五種物料分別設置獨立的存儲容器,如主料通常采用大容量的儲料倉,配備料位傳感器實時監測物料儲量,防止斷料;輔料則使用小型儲料罐或料斗,根據物料特性,部分容器還具備防潮、避光、控溫等功能,例如對易吸潮的輔料采用密封真空罐存儲,確保物料品質穩定。不同物料的存儲容器在布局上相互獨立,避免交叉污染。
(二)計量單元
計量單元是實現高精度配料的核心。針對主料和輔料的不同特性及用量差異,采用多種計量方式組合。對于兩種主料,因用量較大,多使用高精度稱重傳感器結合稱重計量斗進行計量,精度可達 ±0.1%;三種輔料由于用量較小,則采用微量螺桿秤、精密柱塞泵或高精度天平進行計量,確保微量物料的稱量誤差控制在 ±0.05% 以內。每種物料的計量設備均配備獨立的控制系統,可精準調節給料速度和計量值。
(三)輸送單元
輸送單元負責將計量好的物料準確輸送至混合單元。主料通常采用皮帶輸送機、螺旋輸送機等方式進行輸送,保證輸送過程的穩定性和高效性;輔料因用量少、易殘留,多采用氣力輸送或微量螺桿輸送,避免物料在輸送管道中殘留導致配比偏差。同時,輸送管道設計為獨立通道,防止物料在輸送過程中相互混雜。
(四)控制系統
控制系統是配料機的 “大腦”,一般采用 PLC(可編程邏輯控制器)或工業計算機作為核心控制單元。操作人員通過人機交互界面(HMI)輸入生產配方,包括主料和輔料的種類、配比、批次等信息。控制系統根據預設參數,協調控制各物料存儲單元的給料設備、計量單元的啟停和輸送單元的運行,實現全自動化配料操作。此外,系統還具備實時監測和反饋調節功能,通過傳感器數據對配料過程進行動態調整,確保配料精度。
(五)混合單元
混合單元用于將計量輸送過來的 2 種主料和 3 種輔料充分混合均勻。常見的混合設備有雙螺帶混合機、行星式混合機等,通過不同的攪拌方式和轉速設置,確保物料在短時間內達到均勻混合的效果,為后續生產工序提供合格的物料。
二、工作原理與流程
首先,操作人員在控制系統的人機交互界面輸入生產配方和批次信息。控制系統接收到指令后,依次啟動五種物料存儲單元的給料設備,將物料輸送至對應的計量單元。計量單元中的傳感器實時監測物料重量或體積,當達到預設的計量值時,自動停止給料。隨后,輸送單元按照設定的順序和時間,將計量好的主料和輔料依次輸送至混合單元。在混合單元中,物料經過充分攪拌混合,形成均勻的物料混合物,完成整個配料過程。在配料過程中,控制系統持續監測各環節的數據,一旦出現計量偏差或設備故障,立即發出警報并采取相應的糾正措施。
三、核心技術與精度保障
(一)動態稱重補償技術
針對物料在給料過程中因落差、振動等因素導致的計量誤差,高精度配料機采用動態稱重補償技術。通過傳感器實時采集物料下落過程中的重量變化數據,結合算法對即將下落的物料量進行預測和調整,確保最終計量精度。
(二)微量物料計量技術
對于三種輔料的微量計量,運用螺桿精密送料、蠕動泵定量輸送等技術。螺桿送料通過精確控制螺桿的轉速和螺距,實現微量物料的穩定輸送;蠕動泵則利用軟管的彈性變形,精確控制每次輸送的物料體積,滿足微量配料的高精度要求。
(三)防誤差與防污染設計
在結構設計上,各物料通道相互獨立,且采用快拆式連接,便于清潔和維護,防止物料殘留和交叉污染;同時,設備配備自動校準功能,定期對計量設備進行校準,確保長期使用過程中的計量準確性。
四、應用場景
(一)食品行業
在烘焙食品生產中,用于精確配比面粉(主料)、糖(主料)以及酵母、鹽、添加劑(輔料),保證面包、蛋糕等產品的口感和品質一致性;在乳制品生產中,精準控制牛奶(主料)、奶油(主料)與香精、甜味劑、營養強化劑(輔料)的比例,提升產品風味和營養價值。
(二)化工行業
在涂料生產中,對樹脂(主料)、溶劑(主料)以及顏料、填料、助劑(輔料)進行高精度配料,確保涂料的遮蓋力、附著力等性能達標;在橡膠制品生產中,準確配比生膠(主料)、炭黑(主料)和硫化劑、促進劑、防老劑(輔料),提高橡膠產品的物理性能和使用壽命。
(三)制藥行業
在固體制劑生產中,對藥物活性成分(主料)、淀粉(主料)與潤滑劑、黏合劑、崩解劑(輔料)進行精準稱量和配比,保證藥品劑量準確、療效穩定,符合 GMP(藥品生產質量管理規范)要求。
五、發展趨勢
未來,3 種輔料 2 種主料高精度配料機將朝著智能化、集成化和綠色化方向發展。智能化方面,引入人工智能和機器學習算法,使設備能夠根據生產數據自動優化配料參數;集成化上,與企業的 ERP(企業資源計劃)、MES(制造執行系統)等管理系統深度融合,實現生產計劃、物料管理和配料操作的協同;綠色化則體現在設備能耗降低、物料浪費減少以及采用環保材料和工藝,以適應可持續發展的需求。