Vào tháng 1 năm 2025, Jiangsu Lifan Capsule Co., Ltd. đã nhận được ủy quyền thành công bằng sáng chế mô hình tiện ích có tiêu đề "Hệ thống xả keo định lượng cho bể tan chảy Sol" (Ngày xuất bản bằng sáng chế: 2025-06-01, Ngày R&D: 28-05-2024). Bằng sáng chế này nhắm đến các điểm yếu tồn tại lâu dài trong liên kết xả keo định lượng của quá trình sản xuất viên nang rỗng, giới thiệu giải pháp điều khiển tự động tích hợp giúp cải thiện đáng kể độ chính xác và hiệu quả của việc truyền keo, đồng thời đặt ra chuẩn mực mới cho việc nâng cấp thông minh các thiết bị chính trong ngành sản xuất viên nang
1. Bối cảnh nghiên cứu và phát triển bằng sáng chế: Những điểm yếu trong quy trình xả keo truyền thống
Trong quy trình sản xuất viên nang rỗng truyền thống, sau khi keo gelatin hoặc keo thực vật-được nấu chảy trong bể nấu chảy sol, nó cần được xả định lượng vào thùng keo cách nhiệt chuyển cho các quy trình tiếp theo như so màu và nhúng. Tuy nhiên, thao tác thông thường hoàn toàn dựa vào điều khiển thủ công: công nhân đẩy thùng keo dưới van thủ công của bể nấu sol, tự tay mở van để bắt đầu xả, quan sát thang thể tích trên thùng bằng mắt thường và đóng van thủ công khi mức keo đạt đến thang quy định.
Chế độ vận hành thủ công này có những khuyết điểm rõ ràng: Thứ nhất, việc quan sát trực quan cân và độ trễ khi đóng van thủ công dẫn đến sai lệch lớn về thể tích keo trong thùng, với sai số thường vượt quá 5%. Khi chuẩn bị viên nang màu, lượng keo không đúng sẽ trực tiếp gây ra hiện tượng lệch màu của keo thành phẩm-không đủ keo khiến màu quá đậm, còn lượng keo quá nhiều sẽ quá nhạt-dẫn đến việc sản phẩm viên nang bị loại bỏ hàng loạt
2. Kiến trúc kỹ thuật cốt lõi của hệ thống được cấp bằng sáng chế
"Hệ thống xả keo định lượng cho bể tan chảy dung môi" được cấp phép tích hợp bốn thành phần cốt lõi: bể nấu chảy dung môi, thùng keo, mô-đun phát hiện siêu âm và tủ điều khiển PLC, tạo thành một hệ thống điều khiển tự động-vòng kín để xả keo
2.1 Bể nóng chảy Sol và kết cấu xả
Bể nấu chảy sol được trang bị đáy xả hình nón ở phía dưới, tạo điều kiện cho việc xả keo hoàn toàn và tránh lắng đọng vật liệu. Van xả khí nén được nối với đầu dưới của đáy hình nón, đầu ra của van được nối với ống xả. So với các loại van thủ công truyền thống, van xả khí nén có tốc độ phản hồi nhanh và chuyển mạch ổn định, tạo nền tảng cho việc kiểm soát chính xác quá trình xả
2.2 Thiết kế thùng keo di động
Thùng keo được trang bị một vòng đỡ ở phía dưới và nhiều khối đỡ được bố trí đều trên vòng theo hướng chu vi, mỗi khối có một con lăn di chuyển. Thiết kế này cho phép thùng keo dễ dàng di chuyển đến vị trí bên dưới ống xả để tiếp nhận keo, nâng cao tính linh hoạt của dây chuyền sản xuất. Ngoài ra, thùng còn được trang bị ống xả keo có bơm xả keo (nối điện với tủ điều khiển PLC) ở phía dưới và ống tràn ở thành bên trên giúp chống tràn keo và đảm bảo an toàn cho quá trình xả keo.
2.3 Mô-đun phát hiện siêu âm có độ chính xác cao-
Thành phần phát hiện siêu âm là cốt lõi của việc thực hiện kiểm soát định lượng. Nó bao gồm một vòng đệm kết nối được cố định trên chân đỡ của bể nấu chảy sol, một thanh kết nối được kéo dài từ vòng đệm và một bệ lắp ở cuối thanh, trên đó lắp đặt đầu dò phát hiện siêu âm. Đầu dò được bố trí theo chiều dọc phía trên thùng keo để-theo dõi thời gian thực độ cao của mức keo trong thùng. Công nghệ phát hiện siêu âm có ưu điểm là đo không{4}}tiếp xúc, độ chính xác cao và khả năng chống nhiễu-mạnh, có thể nắm bắt chính xác những thay đổi tinh vi của mức độ keo
2.4 Hệ thống điều khiển trung tâm PLC
Tủ điều khiển PLC là “bộ não” của toàn bộ hệ thống, được kết nối điện với van xả khí nén và module phát hiện siêu âm thông qua các dây cáp kết nối. Tủ được trang bị mạch điều khiển và bề mặt nghiêng ở mặt trước có các nút khởi động-dừng và màn hình cảm ứng để cài đặt thông số và theo dõi trạng thái theo thời gian thực. Hệ thống báo động âm thanh và ánh sáng được lắp đặt trên mặt tủ, sẽ được kích hoạt ngay lập tức khi mức keo vượt quá phạm vi an toàn hoặc hệ thống gặp trục trặc
3. Ưu điểm cốt lõi và giá trị kỹ thuật của sáng chế
3.1 Độ chính xác xả được cải thiện đáng kể
Thông qua điều khiển vòng-đóng của mô-đun phát hiện siêu âm và PLC, lỗi phóng điện của hệ thống được kiểm soát trong phạm vi 1%, giúp giải quyết hoàn toàn vấn đề lỗi vận hành thủ công lớn. Việc kiểm soát định lượng chính xác này đảm bảo sự ổn định của khối lượng keo trong mỗi thùng chuyển, tránh độ lệch màu của viên nang màu và cải thiện tỷ lệ thành phẩm đạt tiêu chuẩn
3.2 Mức độ tự động hóa cao và tiết kiệm chi phí lao động
Hệ thống thực hiện tự động hóa hoàn toàn quá trình xả keo, loại bỏ nhu cầu giám sát thủ công và vận hành van. Điều này không chỉ làm giảm số lượng-người vận hành tại chỗ và cường độ lao động mà còn giảm yêu cầu về kỹ năng vận hành của công nhân, nâng cao hiệu quả lao động
3.3 Tăng cường an toàn vệ sinh và giảm chi phí sản xuất
Thiết kế-vòng khép kín của hệ thống giúp giảm sự tiếp xúc giữa keo và môi trường bên ngoài, giảm nguy cơ ô nhiễm vi khuẩn. Đồng thời, việc loại bỏ các dụng cụ phụ trợ truyền thống như đĩa tiếp nhận và túi lọc giúp giảm lượng nước tiêu thụ để vệ sinh và sử dụng chất khử trùng, giúp giảm hơn nữa chi phí sản xuất
4. Tác động của ngành và triển vọng ứng dụng
Việc cấp phép và áp dụng bằng sáng chế này có ý nghĩa hướng dẫn quan trọng đối với sự chuyển đổi thông minh của ngành công nghiệp viên nang rỗng. Là thiết bị thượng nguồn cốt lõi của quá trình sản xuất viên nang, độ chính xác xả định lượng của bể nấu chảy sol ảnh hưởng trực tiếp đến sự ổn định chất lượng của các quy trình tiếp theo. Công nghệ được cấp bằng sáng chế này lấp đầy khoảng trống trong việc kiểm soát định lượng tự động xả keo trong các doanh nghiệp sản xuất viên nang vừa và nhỏ trong nước, đồng thời cấu trúc đơn giản, hiệu suất đáng tin cậy và chi phí chuyển đổi thấp giúp dễ dàng phổ biến trong ngành