一种名优绿茶无菌低温充氮立体包装机组

技术领域

本发明涉及茶叶包装领域，尤其是涉及一种名优绿茶无菌低温充氮立体包装机组。

背景技术

我国的名优绿茶，是国内外消费者十分喜爱的饮品。但是名优绿茶也是一种怕氧、怕湿、怕光、怕异味难以保鲜的茶类，如果包装环境与保鲜方法不当，会导致其色香味形品质风味劣变，失去鲜爽嫩香的饮用价值。当前关于名优绿茶的保鲜，大都采用充氮密封包装的方法，但是现有的茶叶充氮密封包装设备大都属于常温机械，生产实践表明，在高温季节如果采用这种常温充氮密封包装机械进行名优绿茶的包装，不但易使名优绿茶发生氧化反应，会导致外形色泽变黄，茶汤变褐，花香嫩香变弱，难以保持色泽翠绿，汤色黄绿，叶底嫩绿的“三绿”优良品质。为保证装罐后罐体内氮气的浓度，现有方法是设置一个大的氮气舱，舱体内充满氮气，然后在氮气舱内进行装罐、贴膜、旋盖打包。同时，现行的称重充氮机与密封包装机等设备都采用平行布置，通过平输输送带连接，这就导致氮气舱空间大，充满整个氮气舱所需的氮气多，同时，氮气流失量也大，导致整个包装过程对氮气的消耗量大，包装成本高。

发明内容

本发明的目的是提供一种名优绿茶低温充氮立式包装机，解决现有充氮包装设备氮气使用量大、损耗高，包装成本高的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种名优绿茶无菌低温充氮立体包装机组，包括低温无菌舱，所述低温无菌舱的两端分别设置有进料舱门和出料舱门，进料舱门处设置有茶叶进料输送带和茶罐进料输送带，所述出料舱门处设置有茶罐出料输送带；

所述低温无菌舱内设置有与茶罐进料输送带对接并对茶罐内外进行清洗灭菌的茶罐清洗灭菌机，与茶叶进料输送带对接并用于存储茶叶的茶叶暂存罐；

所述低温无菌舱内还设置有L型富氮包装通道，L型富氮包装通道的两端设置有可开闭的活动门，所述L型富氮包装通道的上方设置有装罐充氮平台，装罐充氮平台的上方设置有茶叶称重装罐机，茶叶称重装罐机的进料端与茶叶暂存罐的出料端间设置有提升机；所述茶罐清洗灭菌机与装罐充氮平台间设置有做间歇运动的茶罐输送带，茶罐输送带间歇式地将茶叶罐输送至装罐充氮平台上且位于茶叶称重装罐机的下方进行装罐；所述装罐充氮平台位于L型富氮包装通道的正上方设置有充氮装置，装罐充氮平台上还设置有将装罐好的茶罐移至充氮装置下方进行充氮的第一抓取机械手；

所述L型富氮包装通道竖直段的直径与茶罐相适配；L型富氮包装通道的水平段设置有包装输送带，在包装输送带上依次设置有贴膜机、封口机和旋盖机；所述包装输送带与茶罐出料输送带间设置有第二抓取机械手。

为对茶叶先进行低温充氮保存，所述茶叶暂存罐的顶部进料口设置有可开启的罐盖，底部出料端设置有出料阀，所述茶叶暂存罐上还设置有氮气管和排气管。

为是茶叶在装罐前始终处在一个较高的氮气浓度下，所述L型富氮包装通道的上方设置有装罐充氮腔室，所述装罐充氮平台及茶叶称重装罐机、充氮装置置于装罐充氮腔室内，且装罐充氮腔室上开设有供茶罐输送带通过的避让孔和位于茶叶称重装罐机上方的茶叶进料口。

为保证氮气的清洁度，同时降低充氮的成本，所述L型富氮包装通道上连接设置有充氮管路，所述低温无菌舱内设置的排气管与制氮机的进气端连接。

为保证低温无菌舱内的无菌环境，所述制氮机设置在舱内，制氮机的出口分别与氮气管和充氮管路连接，所述无菌舱内设置有两台臭氧灭菌器，分别布置在低温无菌舱的进料舱门和出料舱门处；在低温无菌舱的顶部设置有紫外线灭菌灯。

进一步的，所述低温无菌舱的顶部设置有进风口，在低温无菌舱的内壁上设置有排气口，所述进风口上安装有空气净化器，空气净化器的进气端连接设置有制冷机，所述排气口内安装有排风扇；所述低温无菌舱内还设置有氮气浓度检测仪。

优选的，所述第一抓取机械手，包括固定安装在装罐充氮平台上的丝杆模组，固定设置在丝杆模组的滑块上的竖直伸缩气缸，安装在竖直伸缩气缸上的手指气缸，所述手指气缸的两夹爪内侧面为与罐体相适配的弧面结构；所述第二抓取机械手的结构与第一抓取机械手相同。

为对茶罐进行全面灭菌处理，所述茶罐清洗灭菌机包括离子风除杂舱室和光波灭菌舱室，所述茶罐进料输送带穿过罐清洗灭菌机，所述离子风除杂舱室的顶部和侧壁上均设置有吹向茶罐的负离子风扇，对应的在离子风除杂舱室的底部设置有除杂管路，除杂管路上设置有杂物收集斗，所述除杂管路内设置有排风扇；所述光波灭菌舱室的顶部设置有一组光波灭菌灯；所述茶罐进料输送带与茶罐输送带间设置有第三抓取机械手，所述第三抓取机械手的结构与第一抓取机械手相同。

为精确控制充氮量，所述充氮装置包括扣压在茶叶罐上的罩盖；所述罩盖上连接设置有抽真空管道和充氮针管；所述抽真空管道上设置有截止阀；所述充氮针管上方连接设置有充氮注射器；充氮注射器包括带有刻度标识的计量筒和注射塞；注射塞的一端连接设置有带动注射塞来回运动的动力装置，注射塞的行程与茶叶罐每次注入的氮气量相适配；所述计量筒的一侧还连接设置有氮气进气管道；所述罩盖内还设置有一层防止茶叶吸入抽真空管道内的筛网。

本发明的有益效果：本发明通过低温无菌舱和茶罐清洗灭菌机的设置，保证茶叶充氮包装处在一个低温无菌的环境中，保证茶叶装罐后罐内的无菌，可避免细菌滋生，提高茶叶的品质和保质期。所述茶叶在进入低温无菌舱后先进入茶叶暂存罐，进行一次充氮低温保鲜，避免茶叶氧化。然后通过提升机进入茶叶称重装罐机进行装罐，装罐后进行充氮，整个过程在一个相对封闭且含氮量高的装罐充氮腔室内进行，能够保证茶叶始终处在一个富氮的环境中，然后通过充氮机进行充氮，能够有效减少充氮量。充氮完成后进入L型富氮包装通道内进行贴膜、封口和旋盖，富氮环境能够避免茶叶在贴膜过程中空气混入，保证充氮的可靠性。同时，该L型富氮包装通道相比于氮气舱结构，体积小，所需的氮气少，因此，整体氮气的使用量少。通过本发明，不仅能够保证茶叶包装的低温无菌，同时，能够有效减少氮气的使用量，降低包装的成本。

以下将结合附图和实施例，对本发明进行较为详细的说明。

附图说明

图1为本发明的主视图。

图2为本发明中茶罐清洗灭菌机的主视图。

图3为本发明中充氮装置的主视图。

图4为本发明中第一抓取机械手的主视图。

图5为本发明中手指气缸的俯视图。

具体实施方式

实施例，如图1至5所示，一种名优绿茶无菌低温充氮立体包装机组，包括低温无菌舱1，设置在低温无菌舱1内的茶罐清洗灭菌机5、茶叶暂存罐6、L型富氮包装通道7和装罐充氮腔室19。

所述低温无菌舱1为不锈钢外壳封闭式结构，舱体长6.5m，宽4.6m，高3.2m，可使茶罐清洗灭菌机5、L型富氮包装通道7、装罐充氮腔室19等设备布置在舱内进行封闭式无菌低温充氮包装。所述低温无菌舱1的两端分别设置有进料舱门101和出料舱门102，进料舱门101处设置有茶叶进料输送带2和茶罐进料输送带3，所述出料舱门102处设置有茶罐出料输送带4；所述进料舱门101上对应设置有与茶叶进料输送带2和茶罐进料输送带3相适配的开口，所述出料舱门102上对应设置有与茶罐出料输送带4相适配的开口，茶叶和空的茶叶罐分别通过茶叶进料输送带2和茶罐进料输送带3从外部送入低温无菌舱1内，装好茶叶的茶罐通过茶罐出料输送带4送出低温无菌舱1外。所述进料舱门101和出料舱门102能够有效减少低温无菌舱1内外空气间的流通，保证茶叶包装在低温无菌的环境中进行。

所述低温无菌舱1的顶部设置有进风口103，在低温无菌舱1的内壁上设置有排气口104，所述进风口103上安装有空气净化器23，空气净化器23的进气端连接设置有制冷机24，所述排气口104内安装有排风扇25。通过制冷机24提供恒定的低温，同时通过空气净化器23将净化冷却后的空气送入低温无菌舱1内，同时，通过排气口104内的排风扇25将废气排出。所述制冷机24为DAKC-80型大功率冷腔气流制冷机，可向舱内提供1000-1200立方米/h和10-12℃的低温冷风。所述制冷机24通过程控装置进行控温进气，该程控装置包括微电脑程控器和温湿度测定仪，可自行设定冷风温度，通过温湿度测定仪的实测信号进行智能化调控，确保舱内低温稳定，实现名优绿茶低温充氮包装。所述低温无菌舱1的内壁铺设一层白色瓷砖，既能反射低温，阻止冷气外泄，又方便打扫茶灰杂物，可保持舱内清洁卫生。

为对舱内的空气及置于舱内的设备进行灭菌，所述低温无菌舱1内设置有两台臭氧灭菌器21，分别布置在低温无菌舱1的进料舱门101和出料舱门102处，对进入与输出输送带上的茶罐和茶叶进行灭菌，防止微生物和细菌入侵污染茶叶及茶叶罐，同时，在低温无菌舱1的顶部每隔1.2-1.5m设置一盏紫外线灭菌灯22，以向下照射进行灭菌。

所述茶叶进料输送带2的出料端与茶叶暂存罐6的进料端对接，将茶叶输送至茶叶暂存罐6内。所述茶叶暂存罐6为封闭式罐体结构，其顶部进料口设置有可开启的罐盖61，底部出料端设置有出料阀62，所述茶叶暂存罐6上还设置有氮气管63和排气管64。当进料时，罐盖61打开进料，进料完成后关闭，然后通过氮气管63向罐内注入氮气，废气从排气管64排出，所述氮气管63和排气管64上对应都设置有控制阀，以方便在使用时打开，不使用时关闭。通过茶叶暂存罐6对茶叶进行第一次充氮保鲜，防止茶叶在等待包装的过程中氧化。

所述茶罐清洗灭菌机5与茶罐进料输送带3对接，对装罐前的茶罐进行全面灭菌处理。所述茶罐清洗灭菌机5包括离子风除杂舱室51和光波灭菌舱室52，所述茶罐进料输送带3穿过罐清洗灭菌机5，茶罐依次经过离子风除杂舱室51和光波灭菌舱室52，先通过离子风清洗去除茶罐内部及外部的粘附的灰尘等异物，然后通过光波灭菌灯照射4-6S，杀灭微生物杂菌，使罐体清洁卫生无菌。具体的，所述离子风除杂舱室51的顶部和侧壁上均设置有吹向茶罐的负离子风扇53，顶部的负离子风扇53向正对茶罐的内部吹风，侧壁上的负离子风扇53在茶罐的两侧对称设置有两个，以一定倾斜角度向茶罐的表面进行吹风。对应的在离子风除杂舱室51的底部设置有除杂管路54，除杂管路54上设置有杂物收集斗55，所述除杂管路54内设置有排风扇25，通过排风扇25的作用将负离子风扇53吹离的灰尘杂质吸走。所述光波灭菌舱室52的顶部设置有一组光波灭菌灯56，茶罐经过光波灭菌舱室52时对茶罐进行照射杀菌。

所述装罐充氮腔室19内设置有装罐充氮平台9和位于装罐充氮平台9上方的茶叶称重装罐机10，所述装罐充氮平台9上还设置有充氮装置13，茶叶暂存罐6内的茶叶在装罐充氮腔室19内完成装罐和充氮。所述茶叶称重装罐机10的进料端与茶叶暂存罐6的出料端间设置有提升机11，提升机11的相对封闭结构，有利于减少茶叶中氮气的流失。

所述茶罐清洗灭菌机5与装罐充氮平台9间设置有做间歇运动的茶罐输送带12，茶罐经茶罐清洗灭菌机5清洗灭菌后通过茶罐输送带12送至装罐充氮平台9上且位于茶叶称重装罐机10的下方进行装罐。为方便将茶罐从茶罐进料输送带3上转移至茶罐输送带12上，在茶罐进料输送带3的出料端与茶罐输送带12间设置有第三抓取机械手28，通过第三抓取机械手28实现对茶罐的转移。为方便茶叶落入茶叶称重装罐机10和茶罐进入装罐充氮平台9，所述装罐充氮腔室19上开设有供茶罐输送带12通过的避让孔和位于茶叶称重装罐机10上方的茶叶进料口。

所述茶叶称重装罐机10包括与提升机11对接的震动料斗1001和设置在振动料斗1001下方的称重单元1002，所述称重单元1002优选采用多头电子秤，多头电子秤可以根据茶罐的不同，设定不同的称重量，且设置有多个称重斗，效率高。所述茶罐输送带12将茶罐输送到装罐充氮平台9且位于称重单元1002的出料口下方后，茶罐输送带12停止运动，称重单元1002的出料口打开，茶叶落入下方的茶罐内。

所述充氮装置13包括扣压在茶叶罐上的罩盖131，罩盖131可以上下运动与茶叶罐配合或分离，可通过气缸带动支架上下运动，然后将罩盖131固定安装在支架上随支架一起运动。所述罩盖131上连接设置有抽真空管道132和充氮针管133；所述充氮针管133上方连接设置有充氮注射器135；充氮注射器135包括带有刻度标识的计量筒13501和注射塞13502，注射塞13502的一端连接设置有带动注射塞13502来回运动的动力装置13503；动力装置13503优选采用动力泵。注射塞13502的行程与茶叶罐每次注入的氮气量相适配，可根据茶叶罐每次的充氮量，调整注射塞13502的位置，使每次注射塞13502的下压量刚好为每次茶叶罐的充氮量。所述计量筒13501的一侧还连接设置有氮气进气管道136，当注射塞13502上移时，进气管道136与计量筒13501连通，向计量筒13501送入氮气，当注射塞13502下行充氮时，进气管道136被注射塞13502挡着停止氮气的供应；所述充氮针管133上设置有控制阀用于控制充氮针管133的开闭，先通过抽真空管道132将茶叶罐内的空气排出，然后通过充氮针管133向茶叶罐内注入氮气；所述抽真空管道132上设置有截止阀134，用于控制抽真空管道132的开闭。为防止在抽真空时，茶叶一起进入抽真空管道132，所述罩盖131内还设置有一层防止茶叶吸入抽真空管道132内的筛网137，筛网的目数为10～12目。

所述装罐充氮平台9上设置有将装罐好的茶罐移至充氮装置13下方进行充氮的第一抓取机械手18；所述第一抓取机械手18包括固定安装在装罐充氮平台9上的丝杆模组181，固定设置在丝杆模组181的滑块上的竖直伸缩气缸182，安装在竖直伸缩气缸182上的手指气缸183，所述手指气缸183的两夹爪内侧面为与罐体相适配的弧面结构。通过手指气缸183工作将罐体抓紧，然后如果竖直伸缩气缸182上下运动，使茶罐从茶罐输送带12上取出，再通过丝杆模组181上的滑块来回运动，带动茶罐水平移动，将装罐好的茶罐移至充氮装置13下方。所述第三抓取机械手28的结构与第一抓取机械手18相同。

所述L型富氮包装通道7包括竖直段72和水平段73，在竖直段72的顶部和水平段73的出口处均设置有可开闭的活动门8。所述竖直段72位于充氮装置13的正下方，且直径与茶罐相适配，使茶罐顺着竖直段72向下滑落时，不会发生倾倒。

所述L型富氮包装通道7的水平段73设置有包装输送带14和贴膜密封包装机15，所述包装输送带14与茶罐出料输送带4间设置有第二抓取机械手27，所述第二抓取机械手27的结构与第一抓取机械手18相同。通过第二抓取机械手27将包装好的茶叶罐取出。

为保证茶罐输送位置的可靠性，所述茶罐进料输送带3、茶罐出料输送带4、茶罐输送带12和包装输送带14上均间隔设置有茶罐基座100，通过茶罐基座100保证茶罐的位置。

所述L型富氮包装通道7上连接设置有充氮管路71，所述低温无菌舱1内设置有制氮机20，制氮机20的出口分别与氮气管63和充氮管路71连接，所述茶叶暂存罐6上的排气管64与制氮机20的进气端连接，以便循环过滤利用茶叶暂存罐排出仍含残氮的废气。所述充氮装置13上的氮气进气管道136也与制氮机20的出口连接，通过制氮机20向茶叶暂存罐6、充氮注射器135和L型富氮包装通道7内注入高纯度的氮气。

所述茶罐充氮完成后，L型富氮包装通道7的竖直段72顶部的活动门8打开，同时，充氮管路71向L型富氮包装通道7内充入氮气，氮气通过竖直段72顶部的出口冲出，使充氮好的茶罐被高浓度的氮气包裹，然后使充氮装置13与茶罐分离，第一抓紧机械手18松开，茶罐落入L型富氮包装通道7内并滑落至包装输送带14上，整个过程茶罐内的茶叶不会与外部空气接触，避免充氮到打包的过程中氮气泄漏，空气渗入，影响充氮的效果。当茶罐落入L型富氮包装通道7后，立刻关闭竖直段72顶部的活动门8，同时，充氮管路71停止供氮，减少氮气的使用量。同时，在装罐充氮腔室19的相对密闭空间环境下，从L型富氮包装通道7出来的氮气能够充斥整个装罐充氮腔室19，使茶叶装罐处在一个富氮的空间内，结合茶叶暂存罐6，使茶叶一直处在一个低温、富氮的环境下，避免茶叶氧化，从而保证茶叶的品质。同样的，当贴膜密封包装机15包装好的茶叶输送出L型富氮包装通道7时，水平段73上的活动门8打开，同时，充氮管路71打开，避免空气进入L型富氮包装通道7内。

所述制氮机20，为ZR-50型高纯度制氮气机，该机运用PSA变压吸附原理，以空气为原料，通过微细多孔的碳分子筛，使氮气通过分子筛间隙进入富集氮气缓冲罐；一塔加压吸附富集氮气，一塔减压脱附分子筛再生，通过PLC微电脑全自动控制，两塔交替工作，可连续产生95％以上高纯度氮气。为保证低温无菌舱1内的温度和氮气浓度，所述低温无菌舱1内还设置有氮气浓度检测仪26和温度传感器29。

所述贴膜密封包装机15包括贴膜机械手151、电磁封口机152和旋盖机械手153。所述罐体的封口膜为天然海藻聚酯铝箔封口膜，该封口膜由天然海藻与聚酯(PET)，铝箔(AL)经过黏合高压工艺制成的一种特殊封口膜，具有无菌、无异味、粘合性好、密封性高等特点，尤其因富含褐藻胶、琼胶、卡拉胶等凝胶类物质，故而韧柔性特别好，不但可克服氮气易使贴膜凸起破裂的技术障碍，而且黏合度严密在常温下贮放4-5年都不会开裂脱膜，对保鲜名优绿茶有很好作用。

包装输送带14上的茶罐先通过贴膜机械手151将封口膜准确的放在茶罐上，然后通过电磁封口机152热封，完成后再通过旋盖机械手153盖上罐盖，完成包装。所述贴膜机械手151为五指状，属于第二代全自动智能机械手，在贴膜机械手151的中间设置有电磁吸膜器152，是利用电磁的吸附作用，将封口膜紧紧地吸住。该机械手经过PLC系统的精确计算和多个传感器的配合，可仿真人手将复合膜分毫不差地覆盖到茶罐口上，比一般贴膜机工效高，精准度好。

所述电磁封口机152，为SED-LF型全自动风冷电磁感应封口机，该机是利用电磁感应的作用，使茶罐口上的封口膜瞬间产生高热，然后熔合在罐口上实现牢固密封，尤其该机还配有吹冷风装置可使茶罐口迅速降温，以避免高热对罐内的氮气与茶叶产生不良影响。

所述旋盖机械手153为三指状，旋盖机械手153的中间设置有吸盘，所述吸盘内设有电磁器，由其吸取罐盖。所述旋盖机械手153连接设置有转动轴，通过转动轴带动旋盖机械手153顺时针转动，完成旋盖。为保证密封效果，所述罐盖内还设置有密封垫，密封垫为纳米硅橡胶密封垫，具有隔吸、吸收电磁波和无异味的特点，不仅可阻止热温、冷湿气、电磁波，从罐口进入茶罐内影响茶叶品质，而且还克服了现行橡胶密封垫有“异味”的弊端。采用贴膜密封包装机的益处，使贴膜、封口、旋盖等工序都实现了清洁化，智能化，尤其应用天然海藻聚酯铝箔封口膜和风冷电磁感应封口机进行茶罐封口，可克服氮气易使贴膜凸起破裂的技术障碍，又促使茶罐口迅速降温，避免封膜高热对罐内的氮气与茶叶产生不良影响。

以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。