2l液体瓶筒式灭菌生产线上料系统设计(附件)
摘 要摘 要现在绝大多数的灭菌都是采用“药物粉粒静态、蒸汽动态”的方法，这种方法灭菌效果一般，效率不高，安全性得不到充分保证。如何实现对”产品连续动态和蒸汽动态”灭菌是目前高温蒸汽灭菌领域的优先发展方向。如何将封装好的产品进行上料灭菌，如何保证产品的灭菌效率等问题目前得到越来越高的关注。本上料系统是针对筒式高温动态蒸汽灭菌而设计的，目的是将液体瓶连续有序动态的送入灭菌主筒内进行灭菌。高温蒸汽灭菌是食品，药品等产品消毒的最有效的方式之一，目前得到较普遍的应用，类似的设备比如有：高温灭菌箱，高温灭菌柜等。液体瓶筒式灭菌上料系统是整个筒式高温蒸汽灭菌系统的开始部分，这对整个灭菌流程的效率和灭菌效果有非常重要的影响，关系到后续灭菌的效率和产品卫生品质。因此设计的2L液体瓶筒式灭菌生产线上料系统，需要解决的问题是：自动上料和连续上料。关键字：高温筒式灭菌；自动连续；上料系统 目 录
第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 国内外灭菌设备研究现状 1
1.2.1 国外灭菌研究现状 1
1.2.2 我国灭菌研究情况 1
1.3 课题的目的和意义 2
1.4 本课题主要研究内容 2
第二章 2L液体瓶筒式灭菌生产线的总体设计与相关计算 3
2.1 筒式灭菌生产线的总体设计 3
2.2 筒式灭菌生产线的相关计算 4
2.2.1 输送电机 4
2.2.2 输送架 5
2.2.3 输送带 6
2.2.4 轴承与托辊 7
2.2.5 滚筒 9
第三章 2L液体瓶筒式灭菌生产线的上料系统与相关计算 10
3.1灭菌生产线上料系统 10
3.1.1 上料输送和推料 10
3.1.2 进料 11
3.2灭菌生产线上料系统相关计算 12
3.2.1 上料电液推杆 12
3.2.2 链轮和链轴 13
3.2.3 灭菌时间 15
第四章 2L液体瓶筒式灭菌生产线的上
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
3.1灭菌生产线上料系统 10
3.1.1 上料输送和推料 10
3.1.2 进料 11
3.2灭菌生产线上料系统相关计算 12
3.2.1 上料电液推杆 12
3.2.2 链轮和链轴 13
3.2.3 灭菌时间 15
第四章 2L液体瓶筒式灭菌生产线的上料系统的结构设计 16
4.1底座与上料架 16
4.2 装瓶器 17
第五章 总结与展望 18
5.1总结与展望 18
5.2论文成果 19
致谢 20
参考文献 21
附录 23
第一章 绪论
1.1 引言
随着科学技术的日新月异，自动化程度要求越来越高，原有的生产上料装备远远不能满足当前高度自动化的需要。减轻劳动强度，保证生产的可靠性,安全性，降低生产成本，减少环境污染，提高产品的质量及经济效益是企业生产所必须面对的重大问题。
灭菌生产线上料系统作为对产品高温灭菌开始的重要一环，对产品后续的质量及生产效率有极大的影响，所以基于现有的理论基础和生产实践设备，研究新的上料系统的方法，提出更好的上料系统方案或者优化一套上料系统，会有较大的价值和意义。
1.2 国内外灭菌设备研究现状
1.2.1 国外灭菌研究现状
国外灭菌生产线自动上料系统已经很成熟，因为发展起步较早，发展周期长，而且灭菌方法多，自动化程度很高[1]。欧美等发达国家对食品安全问题观念更加重视，他们的灭菌技术也更高，设备也更完善[4]。其中以法国ACB公司的灭菌设备最为先进，目前要达到类似的程度，国内还需要引进更多的相关技术和投入更多的资金和研究人员。
1.2.2 我国灭菌研究情况
目前，国内大部分生物制药产品、医药产品及中药产品的消毒灭菌仍采用间歇式过热灭菌的方法，以保证其特殊的用途及安全性。但如前文所述，其灭菌过程中一直沿用着“药物粉粒静态、蒸汽动态”的方法，弊端在于技术可靠性差、灭菌效率低，工人劳动强度较大，卫生安全不稳定，且资源利用率低[2]。但目前国内的灭菌生产设备发展速度较快，提高潜力大，随着越来越多相关技术的进步，灭菌领域有望实现质的飞越[7]。
1.3 课题的目的和意义
近几年，我国综合实力逐步增强，人民生活水平有很大的提高，但还是有许多食品药品行业出现产品卫生安全不达标，设备陈旧，消毒技术水平低等现象[8]。因此，国家食品药品监督管理局对食品药品出台了越来越完善和严格的法律，用来规范食品药品的卫生安全[3]。所以，灭菌生产设备作为食品生产安全的重要组成部分，对消费者健康和企业的发展有很大的意义，研究一种上料系统，使上料更有效率，使设备更加自动化。
1.4 本课题主要研究内容
根据总体设计的要求，进行上料系统和输送系统的设计。保证输送系统在输送过程中，不会对料本身造成损坏，影响产品质量。上料系统要能实现准确有序自动上料，有节拍控制[5]。
首先查阅与高温蒸汽灭菌相关的知识和生产装备，了解最新的研究现状，分析其中产品的上料方法[6]。然后根据查阅的知识和资料提出总的上料系统的设计方案，根据总体方案，细化各个部分的组成，进行各部分零部件的尺寸的计算和建模，最后进行组装和测试分析，对必要部分进行强度分析和校核。
2L液体瓶筒式灭菌生产线的总体设计与相关计算
2.1 筒式灭菌生产线的总体设计
整个筒式灭菌生产线系统的设计主要从两大方面考虑的，即生产效率和灭菌效果。为了提高生产效率就要保证整个系统的有效运转，所以需要系统是动态的连续的运行；为了达到较好的灭菌效果就要保证灭菌系统温度和蒸汽的可调。温度过高和蒸汽过量都会损害产品的质量，温度过低和蒸汽不足会达不到对产品的充分灭菌。
整个筒式灭菌生产线系统设计分为：上料系统、灭菌系统、下料系统和控制系统。上料系包括：上料输送、推料、进料；灭菌系统是一个链条传输的循环系统，包括：链条输送、支撑架和灭菌主筒；下料系统包括：推料和下料输送。控制系统包括：电源控制、节拍控制和温度和蒸汽控制等。整个系统的总体设计效果如下图2.1.1所示。
图21 灭菌系统总体三维建模图
图22 方案内部主视图
图23 方案俯视图
整个系统运转过程简述如下：首先打开控制系统，设备运行正常。将液体瓶放到上料系统的输送带上，被输送到指定的上料位置，上料系统的推料机构运作将液体瓶推到灭菌系统的输送链条上，输送进灭菌系统的灭菌主筒内，此时观察主筒内的温度和蒸汽，利用控制系统的温度和蒸汽控制将主筒内的温度和蒸汽调节到合理的范围内，液体瓶在灭菌系统内进行动态连续的运行足够的时间后，被链条传输到指定的下料位置，下料系统的推杆机构运作将液体瓶推到下料系统的输送带上，输送到指定位置，整个系统如此连续动态循环不断[7][8]。
2.2 筒式灭菌生产线的相关计算
2.2.1 输送电机
因为上料输送带和上料输送链的运行是歇规律停转的，根据其特点确定选用的电机是步进电机。
上料输送电机的功率选择：
满载的情况下整个输送带承载的液体瓶质量：m=27x4x2=216kg；已知上料输送带的带速：v=60mm/s；滚筒所承受压力为F5=160N，拉力F=0.15xF5=24N,
最大计算功率P=Fv=24x0.06
第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 国内外灭菌设备研究现状 1
1.2.1 国外灭菌研究现状 1
1.2.2 我国灭菌研究情况 1
1.3 课题的目的和意义 2
1.4 本课题主要研究内容 2
第二章 2L液体瓶筒式灭菌生产线的总体设计与相关计算 3
2.1 筒式灭菌生产线的总体设计 3
2.2 筒式灭菌生产线的相关计算 4
2.2.1 输送电机 4
2.2.2 输送架 5
2.2.3 输送带 6
2.2.4 轴承与托辊 7
2.2.5 滚筒 9
第三章 2L液体瓶筒式灭菌生产线的上料系统与相关计算 10
3.1灭菌生产线上料系统 10
3.1.1 上料输送和推料 10
3.1.2 进料 11
3.2灭菌生产线上料系统相关计算 12
3.2.1 上料电液推杆 12
3.2.2 链轮和链轴 13
3.2.3 灭菌时间 15
第四章 2L液体瓶筒式灭菌生产线的上
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3.1灭菌生产线上料系统 10
3.1.1 上料输送和推料 10
3.1.2 进料 11
3.2灭菌生产线上料系统相关计算 12
3.2.1 上料电液推杆 12
3.2.2 链轮和链轴 13
3.2.3 灭菌时间 15
第四章 2L液体瓶筒式灭菌生产线的上料系统的结构设计 16
4.1底座与上料架 16
4.2 装瓶器 17
第五章 总结与展望 18
5.1总结与展望 18
5.2论文成果 19
致谢 20
参考文献 21
附录 23
第一章 绪论
1.1 引言
随着科学技术的日新月异，自动化程度要求越来越高，原有的生产上料装备远远不能满足当前高度自动化的需要。减轻劳动强度，保证生产的可靠性,安全性，降低生产成本，减少环境污染，提高产品的质量及经济效益是企业生产所必须面对的重大问题。
灭菌生产线上料系统作为对产品高温灭菌开始的重要一环，对产品后续的质量及生产效率有极大的影响，所以基于现有的理论基础和生产实践设备，研究新的上料系统的方法，提出更好的上料系统方案或者优化一套上料系统，会有较大的价值和意义。
1.2 国内外灭菌设备研究现状
1.2.1 国外灭菌研究现状
国外灭菌生产线自动上料系统已经很成熟，因为发展起步较早，发展周期长，而且灭菌方法多，自动化程度很高[1]。欧美等发达国家对食品安全问题观念更加重视，他们的灭菌技术也更高，设备也更完善[4]。其中以法国ACB公司的灭菌设备最为先进，目前要达到类似的程度，国内还需要引进更多的相关技术和投入更多的资金和研究人员。
1.2.2 我国灭菌研究情况
目前，国内大部分生物制药产品、医药产品及中药产品的消毒灭菌仍采用间歇式过热灭菌的方法，以保证其特殊的用途及安全性。但如前文所述，其灭菌过程中一直沿用着“药物粉粒静态、蒸汽动态”的方法，弊端在于技术可靠性差、灭菌效率低，工人劳动强度较大，卫生安全不稳定，且资源利用率低[2]。但目前国内的灭菌生产设备发展速度较快，提高潜力大，随着越来越多相关技术的进步，灭菌领域有望实现质的飞越[7]。
1.3 课题的目的和意义
近几年，我国综合实力逐步增强，人民生活水平有很大的提高，但还是有许多食品药品行业出现产品卫生安全不达标，设备陈旧，消毒技术水平低等现象[8]。因此，国家食品药品监督管理局对食品药品出台了越来越完善和严格的法律，用来规范食品药品的卫生安全[3]。所以，灭菌生产设备作为食品生产安全的重要组成部分，对消费者健康和企业的发展有很大的意义，研究一种上料系统，使上料更有效率，使设备更加自动化。
1.4 本课题主要研究内容
根据总体设计的要求，进行上料系统和输送系统的设计。保证输送系统在输送过程中，不会对料本身造成损坏，影响产品质量。上料系统要能实现准确有序自动上料，有节拍控制[5]。
首先查阅与高温蒸汽灭菌相关的知识和生产装备，了解最新的研究现状，分析其中产品的上料方法[6]。然后根据查阅的知识和资料提出总的上料系统的设计方案，根据总体方案，细化各个部分的组成，进行各部分零部件的尺寸的计算和建模，最后进行组装和测试分析，对必要部分进行强度分析和校核。
2L液体瓶筒式灭菌生产线的总体设计与相关计算
2.1 筒式灭菌生产线的总体设计
整个筒式灭菌生产线系统的设计主要从两大方面考虑的，即生产效率和灭菌效果。为了提高生产效率就要保证整个系统的有效运转，所以需要系统是动态的连续的运行；为了达到较好的灭菌效果就要保证灭菌系统温度和蒸汽的可调。温度过高和蒸汽过量都会损害产品的质量，温度过低和蒸汽不足会达不到对产品的充分灭菌。
整个筒式灭菌生产线系统设计分为：上料系统、灭菌系统、下料系统和控制系统。上料系包括：上料输送、推料、进料；灭菌系统是一个链条传输的循环系统，包括：链条输送、支撑架和灭菌主筒；下料系统包括：推料和下料输送。控制系统包括：电源控制、节拍控制和温度和蒸汽控制等。整个系统的总体设计效果如下图2.1.1所示。
图21 灭菌系统总体三维建模图
图22 方案内部主视图
图23 方案俯视图
整个系统运转过程简述如下：首先打开控制系统，设备运行正常。将液体瓶放到上料系统的输送带上，被输送到指定的上料位置，上料系统的推料机构运作将液体瓶推到灭菌系统的输送链条上，输送进灭菌系统的灭菌主筒内，此时观察主筒内的温度和蒸汽，利用控制系统的温度和蒸汽控制将主筒内的温度和蒸汽调节到合理的范围内，液体瓶在灭菌系统内进行动态连续的运行足够的时间后，被链条传输到指定的下料位置，下料系统的推杆机构运作将液体瓶推到下料系统的输送带上，输送到指定位置，整个系统如此连续动态循环不断[7][8]。
2.2 筒式灭菌生产线的相关计算
2.2.1 输送电机
因为上料输送带和上料输送链的运行是歇规律停转的，根据其特点确定选用的电机是步进电机。
上料输送电机的功率选择：
满载的情况下整个输送带承载的液体瓶质量：m=27x4x2=216kg；已知上料输送带的带速：v=60mm/s；滚筒所承受压力为F5=160N，拉力F=0.15xF5=24N,
最大计算功率P=Fv=24x0.06
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