可計(jì)量奶粉罐的研究與設(shè)計(jì)

周蘭美

ZHOU Lan-mei

（常州輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 常州 213164）

(Changzhou Institute of Light Industry Technology,Changzhou,Jiangsu 213164,China)

目前市場(chǎng)上出售的奶粉包裝規(guī)格繁多，但只有罐裝和袋裝兩種包裝[1，2]，而且兩種包裝都不能直接計(jì)量奶粉[3]。在沖泡的時(shí)候都需要先把蓋子打開(kāi)，然后用奶粉勺子計(jì)量。這樣奶粉直接暴露在空氣中，并且人工用勺子挖奶粉容易把外面的細(xì)菌帶入奶粉中，造成奶粉的污染。另外由于勺子每次挖的奶粉量不一致，致使每次沖出來(lái)的奶粉濃度也不一致，造成嬰幼兒營(yíng)養(yǎng)不均衡。并且沒(méi)有專門(mén)放奶粉勺子的地方，奶粉勺子很容易丟失。

1 可計(jì)量奶粉罐的基本原理

結(jié)構(gòu)組成：由下端罐體、上端罐體以及上端罐體中的計(jì)量室組成。奶粉儲(chǔ)存在下端罐體中，在罐體的上端設(shè)置有開(kāi)口，開(kāi)口直接與上端的計(jì)量室相連。在上端罐體的開(kāi)口和出奶粉口之間設(shè)有兩個(gè)開(kāi)關(guān)片，開(kāi)關(guān)片的右端片的右端開(kāi)有齒條，以便于與齒輪嚙合[4]。

在奶粉罐的外側(cè)設(shè)有控制齒輪旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而控制兩個(gè)開(kāi)關(guān)片移動(dòng)實(shí)現(xiàn)打開(kāi)上端開(kāi)口和關(guān)閉下端開(kāi)口的開(kāi)關(guān)控制器。

圖1 可計(jì)量奶粉罐工作原理圖Figure1 Working principle diagram of themeasuringmilk cans

工作原理（見(jiàn)圖1）：首先旋開(kāi)延伸管外側(cè)的蓋子，把延伸管扣在奶瓶上，此時(shí)奶粉罐倒立；然后向外拉長(zhǎng)繩子6，由于齒輪3和固定渦卷彈簧7的軸4是一體式的，開(kāi)關(guān)片的右側(cè)開(kāi)有齒條，齒輪旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)開(kāi)關(guān)片2向左移動(dòng)，同時(shí)開(kāi)關(guān)片5向右移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)奶粉的進(jìn)料狀態(tài)，同時(shí)渦卷彈簧被拉緊；以后松開(kāi)繩子，渦卷彈簧自動(dòng)松開(kāi)（反轉(zhuǎn)），帶動(dòng)齒輪反轉(zhuǎn)，此時(shí)開(kāi)關(guān)片2向右移動(dòng)，開(kāi)關(guān)片5向左移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)奶粉的出料狀態(tài)。

2 可計(jì)量奶粉罐各部分設(shè)計(jì)

2.1 下端罐體

由于奶粉的表觀密度（包括奶粉顆粒間隙中的空氣）為0.5～0.6 g/mL，一般灌裝奶粉的規(guī)格是900 g，所以900 g的奶粉體積大約是1 500～1 800mL。由于奶粉罐的上部要留些空隙，所以設(shè)計(jì)的下端罐體高125mm，內(nèi)徑75 mm，體積為2 208mL。下端罐體的上面外側(cè)加工有螺紋，以便與上端罐體結(jié)合。外面設(shè)有安裝彈性帶的兩小圓柱凸臺(tái)，方便使用者一只手操作。見(jiàn)圖2。

圖2 下端罐體Figure2 The lower tank

2.2 上端罐體

上端罐體（見(jiàn)圖3）是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)量奶粉的部件。為了更方便的向外傾倒奶粉，在端部做成倒V形，上部出口連著計(jì)量室?，F(xiàn)在市面上用的奶粉勺子一般是一勺子兌30mL水，一勺子奶粉約為4.3 g，折算成體積是7.2～8.6mL。下端的計(jì)量室內(nèi)徑是20mm，高度27mm，體積大約是8.4mL。也就是上端的計(jì)量室體積跟一勺奶粉的量相當(dāng)。上端罐體的下面加工有螺紋，便于與下端罐體結(jié)合。在計(jì)量室外面的延伸管外側(cè)加工有螺紋，在不需要沖奶粉的時(shí)候用蓋子旋合，衛(wèi)生方便。

圖3 上端罐體（去掉外殼）Figure 3 The upper tank(remove the shell)

2.3 計(jì)量室設(shè)計(jì)

齒輪軸的兩端裝在上端罐體的小孔處，靠近齒輪軸一端的小徑處裝控制齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的繩子，把繩子的一端打結(jié)在孔口處，旁邊小徑處裝有渦卷彈簧。在齒輪的另一側(cè)加工有孔，把連接桿裝在里面，用圓柱銷(xiāo)鎖緊。上下開(kāi)關(guān)片的左端設(shè)有止動(dòng)端，防止開(kāi)關(guān)片滑出計(jì)量室。開(kāi)關(guān)片右端是齒條結(jié)構(gòu)，與齒輪軸配合一起運(yùn)動(dòng)。開(kāi)關(guān)片上的孔與計(jì)量室內(nèi)徑相當(dāng)。計(jì)量室上端的開(kāi)口處有螺紋，不用時(shí)蓋上蓋子。

圖4 計(jì)量室Figure4 Themetrology room

3 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)及結(jié)果分析

選取相同牌子的奶粉各1袋，其中1袋用商家提供的奶粉勺量取，另外1袋倒入可計(jì)量奶粉罐中量取，分5次試驗(yàn)，每次量取6勺，分別比較奶粉勺和可計(jì)量奶粉延伸管上奶粉結(jié)塊程度、量取的奶粉克數(shù)[5]。

把量取的奶粉直接倒入干燥容器中，與水分直接接觸的機(jī)會(huì)少，所以奶粉基本沒(méi)有結(jié)塊現(xiàn)象；當(dāng)把量取的奶粉直接倒入裝有溫水的奶瓶中，由于奶粉勺每次都要與奶瓶口徑接觸，一部分奶粉會(huì)粘在奶瓶口上，要是奶瓶口擦不干，還會(huì)與水接觸，加速了奶粉結(jié)塊的速度?？捎?jì)量奶粉罐的延伸管是直接扣在奶瓶上，不與水分接觸，基本沒(méi)有結(jié)塊現(xiàn)象；當(dāng)把量取的奶粉直接倒入裝有沸水的奶瓶中，由于水溫較高，會(huì)有水分向外蒸發(fā)，加速了奶粉結(jié)塊的速度，所以不管哪種方法計(jì)量，都有結(jié)塊現(xiàn)象，導(dǎo)致量取的奶粉克數(shù)減小。由表1可知，量取次數(shù)增加，奶粉結(jié)塊程度嚴(yán)重，每次實(shí)際量取的奶粉分量減小。

4 結(jié)論

可計(jì)量奶粉裝置由于不需要人工用勺子挖奶粉就可直接計(jì)量，沖泡奶粉，并且每次泡出來(lái)的奶粉濃度一樣，簡(jiǎn)化沖奶程序，縮短沖泡時(shí)間。奶粉不直接與空氣接觸，衛(wèi)生方便。在下端罐體的外面設(shè)有彈性帶，方便使用者一只手操作[6]。

表1 普通勺子和可計(jì)量奶粉罐量取試驗(yàn)結(jié)果Table1 Measuring resultofusing the ordinary spoon and measurable cansofmilk powder /g

另外，可計(jì)量奶粉罐可以重復(fù)使用，即可以把袋裝的奶粉倒在下端罐體中，直接計(jì)量。

建議使用60℃的溫水沖泡奶粉，高溫水不但容易損壞奶粉的營(yíng)養(yǎng)成分，而且在沖泡的過(guò)程中容易使奶粉結(jié)塊。每次在奶瓶中倒入溫水沖泡前，要用干燥的紙巾或棉布把奶瓶口擦拭干凈，沖泡后及時(shí)把可計(jì)量奶粉罐的延伸管內(nèi)側(cè)擦拭干凈，再蓋上蓋子。

1 張小梅.兒童食品安全包裝設(shè)計(jì)研究[D].江西:南昌大學(xué)，2009.

2 白衫，周潔.奶粉包裝的標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)計(jì)[J].包裝工業(yè),2003(3):42～43.

3 郭艷.嬰幼兒奶粉包裝設(shè)計(jì)探析[J].大眾文藝，2011(10):58.

4 周蘭美.可計(jì)量奶粉裝置：中國(guó)，201220180786.6[P].2012-12-26.

5 何光華，姜慧萍，黃燾，等.益生菌配方奶粉中水分活度的控制[J].中國(guó)乳品工業(yè)，2012，40（2）：30～32.

6 張美麟.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010:115～120.