多颗粒态油辣椒物料特性与灌装方式

张玉华，郭鹤

郑州科技学院机械工程学院（郑州 450064）

辣椒作为生活中主要的调味剂，得到全世界人民的喜爱[1-2]。油辣椒作为特色产品，在最近几年也得到快速发展，其中最为闻名的灌装辣椒有“辣椒酱”[3]。油辣椒原料为固液混合物，成分复杂，一直以来都是采用手工方式进行装瓶[4]。为实现油辣椒的规模性发展，辣椒油灌装技术研发显得尤为重要，特别是颗粒态油辣椒的灌装技术[5]。

油辣椒主要以干红辣椒、肉沫、花生、豆鼓等材料作为主要的原料，添加调味料如花椒、盐、菜籽油、芝麻、胡椒等，按照一定比例加工混合而成[5-6]。发酵类的辣椒产品一般使用泡辣椒、糟辣椒和高盐剁椒酱为主，其中糟辣椒有酸味，易出现辣椒破碎的现象；泡椒酱是通过浓度较低的食盐水浸泡之后，添加乳酸，经过发酵之后制成；这些都是常见的初级加工的辣椒产品[7-8]。

辣椒油作为辣椒深加工的发展方向，但是灌装辣椒一直处于发展的初级阶段，研究颗粒状辣椒油的自动灌装控制系统就显得格外重要。基于此，对辣椒油自动灌装机控制系统进行研究设计，旨在为辣椒油的批量生产提供技术支撑[9]。

1 国内外灌装技术研究进展

1.1 国外灌装技术研究进展

灌装技术在食品行业、化妆品行业、饮料行业等被广泛应用，是很多自动化生产的企业中必不可少的设备[10-11]。在欧洲发达国家，劳动力缺乏，对灌装技术的发展重视，西方的灌装技术汇集多方面学科，包括电学、光学和声学，各种各样新的机器与设备不断被开发[12]。欧洲的各种灌装技术正在向智能化、精确化方向发展。经过长时间发展，欧洲灌装技术实现多功能、高度自动化[13-14]。

1.2 国内灌装技术研究进展

中国与灌装相关的机械从20世纪70年代以来，从依靠国外进口方式，逐步发展至国产灌装设备基本满足国内产品的包装需求[15]。对于一些高精度的灌装设备，中国主要依靠进口，如制药行业（受GMP生产质量管理规范限制）[16-17]。中国的灌装技术走的路线为引进技术、消化吸收、国产化，与国外灌装技术相比，国内灌装技术仍有较大差距。在技术创新方面，中国很多关键零部件仿制国外产品；在高速、高精度灌装设备方面与国外技术有很大差距；在生产能力方面，中国设备生产能力虽然拥有完整的灌装设备，基本可以满足企业生产要求，但是生产出来的产品质量参差不齐、效率低、灌装设备的寿命也低、性能也不稳定、先进技术应用很少、稳定性与质量都相对较差[18]。

国内灌装行业的技术对于密度稳定、形状规则的物体，如液体、膏体、粉末等，运用较为成功，但在多颗粒态油辣椒物料自动灌装技术及装备方面还不多见。

2 灌装技术工艺概述

常见需要灌装的材料为两类，液体材料与固体材料。液体的材料具有流动性，密度基本恒定；固体的材料又具有稳定的形状，但是流动性差，所以2种不同状态的材料需要的灌装方式不相同。

2.1 液体物料灌装技术工艺

液体灌装技术一般为常压灌装、真空灌装、等压灌装和压力灌装4种灌装方式。根据不同液体材料需要的灌装方法不同，或者是不同材料需要保存条件不同，所使用的灌装方法也不同。常见的液体物料使用的灌装方式、适用条件、适用材料见表1。

表1 液体灌装技术的种类及适用的条件

2.2 固体物料灌装技术工艺

固体物料灌装技术工艺是根据物料的非黏性、半黏性、黏性3类选择不同灌装方式，灌装方式一般又设计为容积填充法、称重填充法、计数填充法3种方法。3种方法适用条件及产品见表2。

表2 固体灌装技术的种类及适用条件

3 多颗粒态油辣椒灌装方式研究

辣椒油产品内含有蔬菜、花生、辣椒、芝麻和鸡肉丁，这些材料形状各异，材料密度不统一，又加之添加油脂，并且油脂的黏度也会随着温度变化而变化，导致多颗粒态油辣椒不能形成统一的混合体系，机械灌装技术难以施展，所以辣椒油一直以来都采用手工的方式进行灌装，不能实现大规模生产，严重影响油辣椒企业规模化发展。

图1 多颗粒态油辣椒灌装方式流程图

为更好地解决多态颗粒油辣椒存在的问题，提出一种新型灌装方式，即固液分离的灌装方式。将辣椒油的固液成分进行分离，通过试验寻找到辣椒油的灌装方式。由于市场要求灌装辣椒油固液比例一致，且机械生产需要是高效率生产。采用的方式为将油辣椒分离为固体与液体，将2种不同的物料进行分类灌装。固体物料定容后进行填充，采用量杯填充法来完成；液体材料主要以油类液体为主，具有一定黏度，易与装置粘连，采用压力灌装方式。图1为设计的多颗粒态油辣椒灌装方式流程图。

4 多颗粒态油辣椒物料灌装原理

经过查阅文献[23-25]，根据多颗粒态油辣椒物料的特性，将颗粒状态的油辣椒灌装设置为先分离、后灌装的方式，即将制作完成的多颗粒态油辣椒经过过滤，分离为辣椒油与物料。固体物料通过输送带用刮板刮进漏斗，依据体积大小进行灌装，待固体物料混合结束后，开始注入辣椒油，各个瓶达到规定量时，用推瓶器推至传送带到至包装车间进行压盖、品质抽检和贴标签等流程。

图2 多颗粒态油辣椒物料自动灌装生产工艺流程图

5 结语

颗粒态油辣椒是由颗粒状与液态组成的一种产品，该产品的市场需求增长速率快，但是国内灌装技术不成熟，导致很多生产商采用手工方法进行灌装。试验以颗粒态油辣椒为对象，通过对灌装方式进行研究设计出一台全自动化的颗粒态油辣椒灌装机。油辣椒中的油状物料流动性强，但是油辣椒中的固体物料容易结块，所以使用固体与液态分开的方式进行装瓶，固体与液体均采用体积方式进行装瓶。