速食饭棒及其生产设备的制作方法

本实用新型涉及一种速食品及其加工设备，尤其涉及一种速食饭棒及其生产设备。

背景技术：

中国是13亿人口的大国，米和面是民众的两大主食，且以米饭为主食的人口占多数。随着社会的发展，人们生活节奏越来越快，速食食品成为人们生活中极其重要的食品之一。但是现有的速食食品主要以面食为主，人们研发出了各种各样的方便面，而速食米饭的种类则相对较少，目前市面上的速食米饭也是以盒装饭为主，有以微波加热的，也有自带热源的，这些品种的盒饭和套餐给人们带来了一定的快捷与方便，但也存在不少的缺陷：一是不利于规模化大批量生产；二是不便于密封保存，产品不便于保鲜、防尘和防变质；三是包装繁复过度，不便于交通运输；四是形成白色污染，影响环境卫生；目前一直没有一种像泡面一样完全机械化大规模量产、包装极简、只需热水泡热即可食用且获取方便价廉物美的米饭品种。为了解决上述问题，发明人曾于2008年1月6日提出了申请号为200820052103.2的专利《棒状快餐米饭》，但是该专利有重大的缺陷，不能实施。该专利设计借用火腿肠铝丝扣机为棒饭端部封口，但到石家庄晓进机械厂考察后发觉，该机械有4个方面不适合用于棒饭扎口：1.虽同是塑膜筒外壳，火腿肠是匀质细腻膏状体，铝扣能完全挤压密封端口，而棒饭是米饭与固形菜肴混合体，肉品菜蔬都有坚韧纤维，铝扣如扎其上不能断切的露头纤维是细菌的天然通道；2.剥去铝扣封头后棒饭半圆端部形状可能会给食用者带来不雅联想，这在我手工制作样品征求意见时反映突出；3.锯齿撕口置于纵缝边上使用时不方便，纵缝边留宽了不美观，留窄了再切齿易漏气；4.火腿肠扎扣机厂价24万/台，要用于棒饭机配套，则需改装，其试制费用必然不菲。除扎口问题外，米饭粘结成团无流动性、饭粒施加外力移动则会变形成米膏等物理难题很难攻破，使棒饭速食品生产线一直难产。最主要的是一个机械化生产的产品必须与机械设备同时研制才会成功，就像鸡与蛋是同时进化一样，这是一个深刻的教训。试错是人类一切活动的属性，也是一切成功的基础，尤其在发明创造的过程中表现突出。近年户外活动增、高铁运力增大、自驾游普及，市场对于最简易、方便、卫生、安全、易复热的速食米饭的需求更为强烈；发明人经数年潜心研制、历诸多困难、失败，完成了速食棒饭全自动生产线样机及升级换代的棒饭实品，其技术成熟，达到专利申报的要求。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种便于大规模生产且密封性好的速食饭棒及其生产设备。

本实用新型提供的这种速食饭棒，它包括煮熟后的米饭与菜肴混合后经挤压形成的柱状饭棒和塑膜包装外壳，包装外壳的两端均设有锯齿型撕口的一字型封口端，包装外壳的背面中线纵缝为热压合成的平滑封口边。

本实用新型还提供了一种速食饭棒生产设备，它包括机架以及设置于机架上的饭棒挤出总成、饭棒切断总成和包装总成，包装总成包括沿机架长度方向依次设置的送膜装置、成型封边装置、端部封口装置和切齿装置，饭棒切断总成位于饭棒挤出总成的后方，送膜装置位于饭棒挤出总成和饭棒切断总成的下方将包装膜送至饭棒挤出总成的出口处接收等待饭棒；煮熟的米饭注入挤压机内挤压成棒型后输出至包装膜上，棒型的米饭随包装膜运动至饭棒切断总成处切断后再经过成型封边装置、端部封口装置和切齿装置依次作用包装成型。

所述饭棒挤出总成包括驱动装置、锥筒和位于锥筒内的挤出螺杆，锥筒上设有入料斗，挤出螺杆同轴连接于驱动装置的输出轴上，挤出螺杆为直径自驱动端向饭棒出口端递减的变径变距螺杆、其相邻两圈螺纹之间的容积相等。

所述锥筒侧面的入料斗外设有锥形的光面导入辊，光面导入辊的锥面上设有集料斗、上端外设有从动齿轮，从动齿轮的中心连接有搅拌轴，其下部U型卡，送膜装置输送的包装膜经U型卡作用后形成U型包装膜；所述驱动装置为减速电机，减速电机的输出轴上设有带动从动齿轮运动的主动齿轮；饭棒挤出总成通过回转支承连接于机架上。

所述饭棒切断总成包括底层平台、二层平台、立柱和设置于立柱上能够沿立柱上下运动的切断机构，切断机构包括减速电机和连接于其输出轴上的钢丝锯绳轮，钢丝锯绳轮外装有钢丝锯，底层平台包括纵向滑轨和纵向滑台，二层平台包括横向滑轨和横向滑台，二层平台叠加可使饭棒切断总成整体能完成纵横方向的往复移动，二层平台上设置有能够升降的用于清洗钢丝锯的水槽。

所述成型封边装置为热合装置，它包括左右两条截面为圆弧形长条组成的成形通道、电机以及通过该电机驱动的底运输带、同步夹送带、热合带、热合压力轮和包装膜拖拽轮；底运输带沿机架长度方向布置其带面与机架的顶面平行；同步夹送带包括布置于成形通道两侧的左同步夹送带和右同步夹送带，两同步夹送带的带面与底运输带的带面垂直、相邻带面之间的间距匹配于饭棒的直径；热合带包括布置于同步夹送带上方的左热合带和右热合带，两热合带的带面与底运输带的带面垂直，两热合带内均设有发热体和匀热体，发热体位于匀热体的上游，包装膜先经过发热体加热再经过匀热体均热；热合压力轮和包装膜拖拽轮均有相切设置的一对，切线位于底运输带的宽度方向中心面上，热合压力轮位于热合带的后方，包装膜拖拽轮位于同步夹送带的后方。

所述成型封边装置还包括设置于机架上位于所述热合压力轮和所述包装膜拖拽轮之间的修边装置，修边装置包括设置于底运输带一侧的固定切刀和设置于另一侧的电机、往复轴、滑动座和活动切刀，滑动座包括滑轨、滑块和刀片安装座，滑动座通过滑轨设置于机架上，刀片安装座通过连杆与往复轴相连，往复轴通过轴套与电机的输出轴相连将输出轴的转动转化为刀片安装座的平动；所述成型封边装置还包括设置于同步夹送带前方的导入座，导入座包括关于所述底运输带对称布置的左导入块和右导入块，两导入块顶面的近同步夹送带端向内延伸形成包装膜进入缝使包装膜的两边成竖直态进入热合带内。

所述端部封口装置的竖直方向为长、短两组滑道，每组滑道均有左、右两条滑轨组成，中部由连接板相连；长滑道的水平中线上下分别装有双轴气缸，气缸活塞杆的头部装有铜质发热体；短滑道的水平中线上下也均安装有双轴气缸，该处气缸活塞杆的头部设有夹条；长滑道的连接板固定于水平方向气缸的缸体内侧，短滑道的连接板固定于气缸的轴端。

所述切齿装置包括固定于机架上的竖支架和相向布置于竖支架两端的双轴气缸，两个双轴气缸的活塞杆外均连接有锯齿切刀。

所述送膜装置包括卷筒和若干转向辊轴，其中一转向辊轴通过同步带与同步夹送带的带轮相连，卷筒上设有一对锥形螺母用于包装膜定位，一锥形螺母外设有顶针座和顶针手柄，另一锥形螺母外设有阻尼器。

本实用新型提供的这种设备在使用过程中通过将煮熟的米饭注入挤压机内挤压成棒型后输出至包装膜上，棒型的米饭随包装膜运动至饭棒切断总成处切断后再经过成型封边装置、端部封口装置和切齿装置依次作用后包装成型本实用新型提出的这种速食饭棒，这种速食饭棒的两端形成带有锯齿型撕口的一字型封口端，利于保证密封性，同时便于进行大规模的生产制作，利于产品的推广。

附图说明

图1为本优选实施例中速食饭棒的主视示意图。

图2为本实用新型中速食饭棒生产设备一个优选实施例的主视示意图。

图3为本优选实施例的俯视示意图。

图4为本优选实施例中挤压机的俯视放大示意图。

图5为本优选实施例中折断总成的主视放大示意图。

图6为本优选实施例中成型封边装置的主视放大示意图。

图7为本优选实施例中成型封边装置的俯视放大示意图。

图8为图7中M—M处的向视放大示意图。

图9为本优选实施例中端部封口装置的主视放大示意图。

图10为本优选实施例中端部封口装置的俯视放大示意图。

图11—14为本优选实施例中端部封口装置的封口过程示意图。

图15为本优选实施例中切齿装置的主视放大示意图。

图示序号：

1—饭棒、2—包装外壳、3—机架、4—饭棒挤出总成、5—饭棒切断总成、6—送膜装置、7—成型封边装置、8—端部封口装置、9—切齿装置、41—减速电机、42—锥筒、43—挤出螺杆、44—光面导入辊、45—主动齿轮、46—从动齿轮、47—集料斗、48—U型卡、51—底层平台、52—二层平台、53—立柱、54—切断机构、55—水槽、61—卷筒、62—锥形螺母、63—顶针座、64—顶针手柄、65—阻尼器、81—滑动架、82—双轴气缸、83—铜发热体、84—固定板、85—活动板、86—水平气缸、87—夹头、91—竖支架、92—竖直气缸、93—锯齿切刀、541—钢丝锯绳轮、542—钢丝锯、A—电机、B—底运输带、C—同步夹送带、D—热合带、E—热合压力轮、F—包装膜拖拽轮、G—修边装置、H—导入座、I—发热体、J—匀热体、K—弧形条、G1—固定切刀、G2—活动切刀、G3—往复轴、G4—滑动座、G41—滑轨、G42—滑块、G43—刀片安装座。

具体实施方式

如图1所示本实施例提供的这种速食饭棒，它包括煮熟后的米饭与菜肴混合后经挤压形成的柱状饭棒1和塑膜制成的包装外壳2，包装外壳的两端均设有锯齿型撕口的一字型封口端，包装外壳的背面中线纵缝为热压合成的平滑封口边。保证加工过程中饭棒内的纤维能够很好的切断隔开，保证密封的可靠性，同时在封口端设置有锯齿型撕口，便于撕开食用。

如图2、图3所示，本实施例提供的这种速食饭棒生产设备，它包括机架3饭棒挤出总成4、饭棒切断总成5和包装*总成，饭棒挤出总成通过回转支承平台安装于机架上，以便于饭棒挤出总成的维护，便于清理饭棒挤出总成内积堆的物料。包装总成包括沿机架长度方向依次设置的送膜装置6、成型封边装置7、端部封口装置8和切齿装置9，饭棒切断总成位于饭棒挤出总成的后方，送膜装置包括卷筒61和若干转向辊轴，其中一转向辊轴通过同步带与同步夹送带的带轮相连，卷筒上设有一对锥形螺母62用于包装膜定位，一锥形螺母外设有顶针座63和顶针手柄64，另一锥形螺母外设有阻尼器65。送膜装置位于饭棒挤出总成和饭棒切断总成的下方将包装膜送至饭棒挤出总成的出口处接收饭棒后继续运动至成型封边装置处；煮熟的米饭注入挤压机内挤压成棒型后输出至包装膜上，棒型的米饭随包装膜运动至饭棒切断总成处切断后再经过成型封边装置、端部封口装置和切齿装置依次作用即可产出如图1所示的包装好的速食饭棒，生产过程简单便捷，利于实现自动化，便于进行大规模的产出。

如图4所示，饭棒挤出总成4包括减速电机41、锥形的锥筒42、挤出螺杆43、光面导入辊44、主动齿轮45和从动齿轮46，挤出螺杆为变径变距螺杆、其相邻两圈螺纹之间的容积相等，以防止挤压变形，保证挤出的饭棒为均匀的圆柱体。主动齿轮连接于减速电机的输出轴外，挤出螺杆以其大径端连接于主动齿轮的轴向中心随主动齿轮共同旋转，挤出螺杆伸入锥筒内，光面导入辊为设置于锥筒入料斗外的锥形筒，光面导入辊的锥面上设有集料斗47，从动齿轮设置于光面导入辊的大径端，保证下料均匀，使米饭填满整个挤出螺杆并防止米饭在下料口处推积，保证下料的均匀可靠。锥筒42的下部还设有一个用于使包装膜成U型的U型卡48。

如图5所示，饭棒切断总成5包括底层平台51、二层平台52、立柱53和设置于立柱上能够沿立柱上下运动的切断机构54，切断机构包括减速电机和连接于其输出轴上的钢丝锯绳轮541，钢丝锯绳轮外装有钢丝锯542，底层平台51包括纵向滑轨511和纵向滑台512，二层平台52包括横向滑轨521和横向滑台522，二层平台连接于纵向滑台上能够沿纵向滑轨滑动，立柱连接于横向滑台上能够沿滑台横向滑轨滑动，二层平台上设置有能够升降的水槽55。钢丝锯能够在X、Y、Z方向自由运动，便于保证切断的可靠性，能及时的根据需要调整切断的位置，切断完成后钢丝锯落入水槽内清洗，保证洁净度。

如图6—8所示，成型封边装置7为热合装置，它包括为此成型通道的左、右对称布置的两弧形条K、电机A以及通过该电机驱动的底运输带B、同步夹送带C、热合带D、热合压力轮E、包装膜拖拽轮F、修边装置G和导入座H，底运输带沿机架长度方向布置其带面与机架的顶面平行；同步夹送带包括布置于底运输带两侧的左同步夹送带和右同步夹送带，两同步夹送带的带面与底运输带的带面垂直、相邻带面之间的间距匹配于饭棒的直径；热合带包括布置于同步夹送带上方的左热合带和右热合带，两热合带的带面与底运输带的带面垂直，两热合带内均设有能够推动带面相对运动的发热体I和匀热体J，发热体位于饭棒运动方向的前方，热合压力轮和包装膜拖拽轮均有相切设置的一对，切线位于底运输带的宽度方向中心面上，热合压力轮位于热合带的后方，包装膜拖拽轮位于同步夹送带的后方。修边装置设置于机架上位于热合压力轮和包装膜拖拽轮之间，导入座设置于同步夹送带的前方。在使用过程中饭棒和包装膜的周向同时受力，及底运输带、同步夹送带、热合带、包装膜拖拽轮同时作用，保证包装膜一直处于张紧状态，不出现形变，保证热合的效果，提高包装的质量。

修边装置G包括设置于底运输带一侧的固定切刀G1和设置于另一侧的电机、活动切刀G2、往复轴G3和滑动座G4，滑动座G4包括滑轨G41、滑块G42和刀片安装座G43，滑动座通过滑轨设置于机架上，刀片安装座通过连杆与往复轴相连，往复轴通过轴套与电机的输出轴相连将输出轴的转动转化为刀片安装座的平动，包装膜通过修边装置修边，保证其高度相同，即侧边热合处的高度相同，减少每个饭棒包装膜之间的差异性。

导入座H包括关于底运输带对称布置的左导入块和右导入块，两导入块顶面的近同步夹送带端向内延伸形成包装膜进入缝使包装膜的两边成竖直态进入热合带内。

如图9、图10所示，端部封口装置8竖直方向为滑动架81和两对双轴气缸82，滑动架由两天滑轨并列布置而成，其竖直方向形成长、短两组滑道，长滑道的水平中线上下分别装有双轴气缸，气缸活塞杆的头部装有铜质发热体83；短滑道的水平中线上下也均安装有双轴气缸，该处气缸活塞杆的头部设有锥形的夹头87。两对双轴气缸的缸体分别固定于滑动架的上、下两端，活塞杆能够相对运动，通过夹头成型通过铜发热体热封；其水平方向包括固定板84、活动板85和设置于两板之间推动活动板运动的一对水平气缸86。当饭棒被输送至端部封口装置时，水平气缸作用将饭棒前推减少包装膜内空气，然后由竖直方向的气缸作用通过铜发热体完成端部的封口，通过水平气缸的设置一方面能够减少包装膜内空气，另一方面也能防止端部热合处有残余的饭粒，保证密封的可靠性。

如图11至14所示，封口过程为：1、两对夹头相对运动，同时闭合；2、两侧水平气缸推动短滑道整体前移；3、铜发热体组合在上下气缸推动下闭合并回位；4、长短滑道上的锚固夹头与推挤夹头同时分离回位；5、两侧三轴气缸回位，长短滑道靠拢（整个动作周期时值4-5秒）；棒饭热封端部中线行至锯齿切刀中线时切齿机构闭合完成切齿，棒饭切断后由斜面滑道降入集料箱，至此，整个棒饭包装流程完毕。由于8缸热合工部时值长，在动作周期中4个同置于平移动滑轨上的机构必需于棒饭一同前行，动作完成后整体回归起始点。

如图15所示，切齿装置9包括固定于机架上的竖支架91和相向布置于竖支架两端的竖直气缸92，两个双轴气缸的活塞杆外均连接有锯齿切刀93，热合成型后的速食饭棒通过锯齿切刀的作用在其两端切成便于撕开的锯齿状的切口。

本实施例中棒饭挤出机总成是本生产线的核心技术。挤出时电机带动主轴上的变径变距螺杆在椎筒中作顺时钟方向旋转，主轴上的斜齿轮带动集料斗外的斜齿轮使光面椎体作逆时钟方向旋转，由于米饭粒的黏度作用于椎体表面的黏附力，棒饭随椎体运动导入到螺杆的螺旋槽中，由于光面导入辊与米饭的磨擦系数小，米饭在进入螺旋槽时保证了饭粒的完整度，由于变径变距螺杆的每一圈的容积相同，在螺旋推进的过程中饭粒也不会产生挤压变形，由光面导入辊改善了米饭的流动性，使螺旋槽中食材始终保持充盈，保证了棒饭挤出速度的恒定与可控。

米棒成型后由饭棒切断总成作用，作业过程为：钢丝锯升至上止点，置于挤出机口正上方（钢丝锯在不停转动），棒饭挤出速率与U形塑膜运行速率同步；当棒饭挤出达到设定长度时挤出机停机（0.5-1秒），立柱顶部电机动作，钢丝锯切断米棒并回升至上止点，在钢丝锯下降上升的动作周期中切断机构整体要与已切断米棒作同速运动；钢丝锯回升至上止点时二层平台作径向后退、底层平台轴向回归、钢丝锯下降、水槽上升（这4个动作同步进行，时值1秒）；钢丝锯清洗（时值2秒）；钢丝锯升至上止点、清洗槽下降；二层平台径向前移至待机状态。在钢丝锯动作与待机状态时钢丝锯电机始终保持同速运转、挤出机暂停时塑膜运行匀速不停，米棒切断后套膜热合封边后封口切齿即完成生产。生产出的这种产品具有以下优点：

1、包装极简（塑膜重仅1.5克）；

2、复热简单（可蒸煮。亦可用70-90度热水整体浸泡10分钟，可单支及批量复热）；

3、食用方便（无需碗筷及餐后拾掇）；

4、卫生、安全（可在无菌无尘环境生产，CPP蒸煮膜耐温121-135度,无毒）；

5、口味繁多（糯米鸡、八宝饭、芒果糯米饭、素食糯米饭、扬州炒饭、青豆虾仁炒饭、黄闷鸡饭、卤肉拌饭、咖喱牛肉饭、鲍鱼汁拌饭、羊肉抓饭、藏食糌粑等）；

6、食材可视易辨别（一切食材均为固形物，没有酱包等不明食材）；

7、全自动生产线产出效率高，人力成本低（10秒/支）；

8、适用性广泛：公园、车站、火车。高铁、航空（对航天员也可有很多的帮助，因无重力环境防飞溅，所有食物包括水均为管状容器，挤食）、大型活动聚会、抗灾抢险现场、大规模堵车、人员滞留等突发事件。

同时本实施例在投入生产后加工包装成型的整个生产流程均能自动化完成，此种全自动生产设备便于进行大规模的生产制作，利于产品的推广；同时这种速食饭棒这种产品能够给户外米食快餐带来极大的变更，给人们的生活带来极大方便。