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饮料生产线



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应用案例 / PRODUCTS SERVICES

饮料生产线

自动化饮料灌装生产线案列‍

  

  近年来,瓶装饮料由于其本身具有方便、卫生以及口感较好的优点,已经成为人们日常生活中不可或缺的饮食伴侣。而传统的饮料灌装生产线的电气设备控制系统一般是传统的继电器—接触器控制——方式,在使用过程中,生产效率低,人机对话靠“指示灯 + 按钮 + 扬声器”的工作方式,响应慢、故障率高、可靠性差,只能凭经验被动的去检查系统的工作状

态、处理故障、监控与维护设备,且在生产过程中容易产生二次污染,造成产品合格率低、生产成本增加,而随着工业自动化的发展,自动化生产线应运而生,即由工件传送系统和控制系统将一组自动机床和辅助设备按照工艺顺序联结起来,自动完成产品全部或部分制造加工过程的生产系统。而PLC 在工业化自动生产领域的应用也使得自动化生产线的功能更加完备,控制更加容易。由于PLC 本身具有强大的算术运算、定时、计数、逻辑控制、顺序控制、存储等功能,其不仅能通过数字量与模拟量对各类系统进行控制,同时也能通过以太网与上位机通讯、现场总线与智能设备通讯,更好地完成生产任务

图 1 工业瓶装饮料灌自动化生产线

本文针对瓶装饮料灌注的生产特点,结合工业瓶装饮料灌注自动化生产线(如图 1 所示)的具体情况,应用 PLC 来进行瓶装饮料模拟生产线的设计,在此生产线上可以完成饮料空瓶的洁净消毒、空瓶的搬运、饮料的灌注、盖瓶以及瓶装饮料密封性的检测,检测完毕之后将合格品进行装箱,并对不合格进行回收利用模拟生产线的简介瓶装饮料灌注主要涉及到的关键环节:包括饮料瓶的消毒清洁、饮料灌注、饮料瓶的密封、密封性的检测以及瓶装饮料的包装存储。根据这些要求将自动化生产线分为:空瓶的清洁消毒处、机械手搬运、自动灌装流水线以及合格品装箱处,具体设置如图2 所示,Ⅰ处为空瓶的消毒处理以及检测处,B为空瓶搬运的机械手,Ⅱ处为传送带来料检测处,Ⅲ处为饮料灌注处,Ⅳ处为灌注饮料瓶盖封装处,Ⅴ处为完成瓶装饮料是否合格的检测处,将合格品运送到Ⅵ处进行装箱,12 瓶为一箱,不合格饮料直接推到H 处进行回收利用。

图2模拟生产线的示意图

饮料生产工艺如下


荷叶饮料生产线案列

荷叶饮料生产线案列


  荷叶为睡莲科,植物莲的叶,《中华人民共和 国药典(一部)(2001 版)中指出,荷叶具有“清热解毒、开发清阳、凉血止血之功,用于暑热、烦 暑、暑湿泄泻等”。《本草纲目》载, “荷叶服之,令 人瘦劣”。卫生部“卫法鉴发[2001]51号文件”将荷 叶列入了“既是食品,又是药品的物品名单”。本 研究利用智能化生产线将荷叶与绿茶进行复合榨 汁萃取,分离过滤,稀释灌装,制成荷叶茶饮料。应用此项工艺加工成荷叶茶饮料,该茶饮料具有 清澈明亮、口感鲜醇以及营养保健物质含量丰富 等优点。

1 材料与设备

1.1 材料

干荷叶、绿茶、白砂糖、蜂蜜、柠檬酸、水。

1.2 设备与仪器

水处理设备、螺旋榨汁机、胶体磨、螺旋式 离心分离机、提取罐、高压均质机、智能膜过滤 系统、智能超高温灭菌机、智能无菌灌溉装机、 真空检测灯、喷淋冷却系统、空气净化系统等。

2 智能化生产线与工艺流程

2.1 智能化生产线工艺流程

水处理——原料清洗——榨汁——智能化萃取与分离——溶糖 及调配——膜过滤——均质脱气——智能化超高温灭菌——无菌灌装——喷淋冷却——荷叶茶饮料

2.2 工艺主要技术参数

2.2.1 水处理按照 CT94-1999 标准执行,并参照GB/T8532-1995 进行水质检验。

2.2.2 主原料 茶叶原料的选择,按 NY5196-2002《有机茶》标 准选择绿茶;荷叶采自无公害生产基地内的鲜叶 并且晒干或烘干,其含水率 8%~10%之间。

2.2.3 辅原料 蜂蜜、白砂糖、柠檬酸。

2.2.4 配料 荷叶 65%、绿茶 33%,其他辅料 2%。

2.2.5 浸泡 浸泡采用料水比例 1∶10,温度 75~80℃,时间 1~1.5h。

2.2.6 榨汁 采用螺旋榨汁机榨汁,筛网初榨孔径 100~150 目,复榨孔径 200~300 目。 2.2.7 萃取分离 将汁液经螺旋式离心机,萃取出茶与荷叶汁 液并分离一些杂物。

2.2.8 调配 将各种主、辅料汁液按比例进行调配,再加入 90℃热水稀释,调好 pH 后,放入无菌缸中存 放。

2.2.9 过滤 初 滤 0.1μm, 精 滤 0.05μm, 膜 滤 0.001 ~ 0.002μm 之间,采用陶瓷膜过滤。

2.2.10 均质 经稀释调配过滤好的荷叶与茶复合液,再通过超滤泵入均质机进行均质,均质压力控制在 2025MPa 之间。

2.2.11 灭菌 应用智能超高温瞬时灭菌机进行灭菌,灭菌温度控制在 105~121℃之间,灭菌时间 3~4s,出料 温度 75~80℃。

2.2.12 灌装 灌装前对空瓶和瓶盖进行消毒,并用纯净水冲洗,灌装采用无菌热灌装,温度在 75℃左右。

2.2.13 灯检 采用真空灯检,及时剔除不合要求的产品。

2.2.14 冷却 运用喷淋冷却,冷却水使用自来水,冷却后的温度达 28~30℃之间。

3 产品品质特点

3.1 荷叶茶饮料感官品质(表 1)

  从表 1 中可以了解到,荷叶茶饮料主要感官 品质特点是:色泽黄绿,清澈明亮,具有荷叶、绿茶混合香气与滋味,饮用时爽口酸甜,其总体 品质特征,符合软饮料基本品质要求[1]。

   鉴于荷叶茶饮料目前国家尚无正式标准执行, 由于此饮料中含有大量的茶原料,故参照QB24992000茶饮料和 NY145-88 果汁饮料标准执行[2, 3]。另 外,荷叶茶饮料的主要制作工艺技术参数也借鉴了 现 代 果 蔬 汁 加 工 工 艺 中 重 要 参 数 指 标 [4] , 这样应用本工艺生产加工的荷叶茶饮料更具有大 众化饮料特点。 表 1 荷叶茶饮料感官品质特点

项 目

品 质

色 泽

黄绿或绿黄色

香 气

具有荷叶、绿茶混合香气 滋 味 滋味醇爽,爽口酸甜

外 观

清澈透明,无浑浊沉淀物

3.2 荷叶茶饮料理化、卫生质量(表 2) 表 2 表明,上述工艺制成的荷叶茶饮料,铅、 铜、砷等重金属含量明显低于国家有关标准。pH在 5.3~5.5 之间,酸碱度适中。菌落总数和大肠菌 群均低于国标,属于合格饮料产品。

表 2 荷叶茶饮料理化卫生质量

项 目                 指标要求 实测结果  检测标准

铅(以 pb 计,mg/L)  ≤0.5      0.18    GB/T5009.12-1996

铜(以 Cu,mg/L)      ≤5        0.25     GB/T5009.13-1996

砷(以 As,mg/L)      ≤0.2       0.1      GB/T5009.11-1996

pH                     5.6         5.3~5.5   GB/T12456-1990

菌落总数(cfu/ml)      ≤20     <10      GB4789.2-1994

大肠菌群(MPN/100ml)  ≤3      未检出    GB4789.3-1994

4 讨论

实践表明,运用上述智能化生产线与工艺研发 的荷叶茶饮料,由于在水处理、萃取与分离、超高 温灭菌、无菌灌装等重要工序,应用智能化程控 技术,所以具有 3 大特点:

(1)加工工艺简便,生 产成本低,一般情况下,其工效可提高 10%~15%, 生产成本下降 20%左右;(

2)由于灭菌关键工序的温度、时间均由计算机智能化控制,这样就能确保 灭菌质量;

(3)因膜过滤进行智能化程控,所以制 成的荷叶茶饮料清澈、明亮、无沉淀的现象。

此 外,该项工艺制成的荷叶茶饮料,无论是外观、 内质感官品质,还是各项理化、卫生指标,均符 合茶饮料和果汁饮料标准。由此表明,该项工艺技术是适合荷叶茶饮料生产加工的,可以逐步推 广应用。



菌冷灌装线案例


无菌冷灌装线的目的是在特定的速度下,生产出安全无污染的最终产品。

为了达到上述目的,必须保证做到以下内容:

·容器、盖子和设备要求无污染。

·消除可能对最终产品有污染的因素,包括微生物和化学两方面。

在博高玛系统内,这个目标是通过以下操作实现的:

·为无菌灌装操作提供和维持一个无菌环境。

·对与产品接触的容器和盖子表面进行杀菌。

·向无菌容器内灌装无菌产品。

·容器的密闭性。

下面的特点能够保证上述功能的实现:

·整个杀菌/冲洗/灌装/旋盖区被封闭在一个微生物隔离层里面,并且提供正压和无菌空气。

·瓶子和盖子的无菌是通过在线杀菌和无菌水冲洗完成的。

·与产品和相关流体接触的所有管道通过自动CIP程序清洗和SIP程序杀菌。

·所有关键操作参数实行实时监控,但是杀菌液浓度是通过人工检测和控制。

除了保证控制无污染,微生物隔离层还允许操作工在不破坏系统无菌性的前提下接触系统内部,这个操作是通过安装在系统内部关键点的手套完成的。

因此,为了检测系统的无菌状态,可以在不破坏整线无菌性和不停机的情况下,允许更换易坏部件或者要求进行微生物取样工作。

另外,由于操作的完全自动化,可以避免生产线的不正确使用带来的潜在污染。

系统总体描述

为了保证整线的无菌性,下面我们对系统的组成部分和附加处理过程一一分开介绍。

A.    瓶子

空瓶通过无菌空气输送带被输送到主机区域,在主机区,瓶子通过两组相邻的旋转机器,第一组(两台杀菌机)对瓶子进行杀菌,第二组对瓶子进行冲洗,然后将瓶子送至灌装区和旋盖区。

B.    盖子

送到生产线的盖子最后可以经过化学杀菌。

盖子被送到料斗中,接着通过提升机进入盖杀菌区,盖子在可控环境下被杀菌、冲洗、干燥,然后直接送到旋盖机。

C.    产品

产品经过热杀菌处理,冷却后,被送入灌装区。

a)超高压的氮气或无菌空气将产品送入灌装机。

b)整个产品的管路通过定期的CIP/SIP循环进行清洗和杀菌。

D.    无菌环境容器和盖子被送入微生物隔离层内:受控的无菌环境是通过化学溶液的杀菌处理获得的。隔离层与外界隔开并且一直用无菌空气维持正压状态,可以防止外界污染物质的进入。安装在工作站点的隔离层有双重功能,一是允许在不污染无菌环境的前提下进入系统维护,二是保护操作工免于受到化学物的伤害。

E.     过程处理所用的流体

系统的正确运行要求质量好的流体。因此,所有的流体都要经过处理以避免污染生产线,基于此原因,它们要分别经过以下处理:

无菌空气:通过一对串联的无菌精过滤器处理,以最大限度地保证使用安全(一旦一只精过滤器损坏,另一只还可以保证其无菌性)。

氮气(如果使用):通过无菌过滤器处理(与压缩空气相似)。

蒸汽:蒸汽经过过滤器以保证其纯度及保护利用蒸汽进行杀菌的机器和部件(空气、氮气过滤器、灌装机)。

水:水经过超高温处理以产生无菌水,用于生产和启动循环的冲洗步骤。

生产线单机描述

生产线由下列单机组成:

杀菌机和冲洗机

灌装机

盖杀菌机

袋杀菌或袋隧道(如有提供)

旋盖机

过氧乙酸制备单元—Unidox

自动滴定单元(如有提供)

无菌过滤单元(Uniflux)和泡沫单元

CIP单元—Uniclean

无菌水制备单元—UnithermH

液氮定量给料单元

微生物隔离层通风和增压系统

1杀菌和冲洗

在无菌冷灌装线中,瓶子在灌装之前要达到无菌状态。为达到此目的,瓶子通过三台相邻的旋转机器处理,首先用过氧乙酸溶液杀菌,紧接着用无菌水冲洗。

在两台杀菌机里,杀菌液通过专用喷嘴喷洒瓶子的内、外部,以覆盖瓶子的所有表面。杀菌结束后,瓶子进入冲洗机,进行瓶子内部的冲洗。

这三台旋转机器都装有喷嘴闭塞传感器(喷嘴检测单元),以检测内部处理/冲洗喷嘴的正确喷洒。

过氧乙酸溶液在重新检测符合要求时可以循环、回收使用。如有要求时,经处理除去双氧水后,无菌水可循环使用。

2灌装机

灌装机就是向冲洗后的无菌瓶中灌装准确容量的产品,并保证瓶子和产品在灌装过程中不受任何污染。

无菌缓冲罐利用无菌空气或无菌氮气来保持正压以确保无菌状态,保护产品不受任何形式的污染,同时将产品送至灌装机旋转圆盘。

通过光电传感器来检测是否有瓶子,以控制喷嘴的开闭,没有瓶子就不灌装。

灌入瓶子的产品被准确定量,喷嘴的形状可以使产品灌入瓶内时产生最小的涡流,灌装后的瓶子传送到旋盖机处旋盖。

灌装机装有所有必须的功能,在生产和启动循环(CIP/SIP循环)以保证、维持和储存无菌状态。


3盖杀菌机

本单元的目的就是将盖子进行杀菌、冲洗,并将之送至灌装—旋盖区。

盖子通过进盖器理盖后进入盖杀菌单元,盖子经过一定温度的过氧乙酸溶液杀菌,经无菌水冲洗和无菌风吹干,进入取盖放盖装置。

为了将损耗降低到最低限度,冲洗过程用的过氧乙酸溶液需要回收。

4袋杀菌机或袋隧道(如有提供)

袋杀菌机

本单元的目的是提供那些不能经化学杀菌而必须用辐照杀菌的盖子,杀菌后的盖子通过无菌传送带进入理盖机。

操作工将装有预杀菌盖子的袋子放入袋杀菌机的悬钩上,系统关闭,启动杀菌循环。这个循环完成后,操作工可以将盖子排进料斗。

   在这里,盖子在一个无菌的环境下不断地被送至旋盖机。

袋隧道

本单元的目的是提供那些不能经化学杀菌而必须用辐照杀菌的盖子,杀菌后的盖子通过无菌传送带进入理盖机。

操作工将装有预杀菌盖子的袋子放入通过整个隧道的传送带上,袋子首先经过PAA溶液处理,

然后干燥。一旦盖子到达隧道的末端,操作工必须打开机器,然后将盖子放入料斗。

     从这里,盖子在一个无菌的环境下不断地被送至旋盖机。

5旋盖机

跟灌装机安装在同一个框架上的旋盖机用于将无菌盖子旋紧。

旋盖旋转台装有“取盖放盖”系统和“无瓶即无盖”的供给系统。

6过氧乙酸制备单元—Unidox

Unidox系统用于制备和加热过氧乙酸溶液,以在生产(瓶和盖)和启动循环(微生物隔离层里面的设备外壁杀菌)的杀菌过程达到所需的浓度、温度、压力和流速。

浓的过氧乙酸(PAA)被加入到储罐上方的批次罐中。按照机器设定的浓度,系统向罐内加入定量的杀菌液原液和水,以达到使用浓度。每一批次配置完成后,便将使用液转入储罐中。

当储罐中的液位达到预设点时,系统将杀菌液加热到所需温度,首先需要人工滴定检测浓度。

PAA循环过程:杀菌液回流至安装在杀菌机附近的回收罐中,随后通过离心泵循环至Unidox。回收系统在生产过程和外部杀菌阶段使用过氧乙酸时都会用到。

7自动滴定单元(如有提供)

系统可以通过自动滴定器不断地自动检测过氧乙酸溶液的浓度。

自动滴定器内装有化学试剂以滴定过氧乙酸溶液的浓度。每隔一段预设的时间,自动滴定器吸取循环系统中的样品溶液进行滴定,以控制双氧水和过氧乙酸溶液的浓度;随即将检测值反馈给Unidox,这可能要求计算的重新整合。

8无菌过滤单元(Uniflux)和泡沫单元(Unifoam

 所有系统中使用的流体都必须经过过滤以满足微生物方面的要求。这个单元包含:

·蒸汽过滤器,

·空气预过滤和空气精过滤器,

·一对氮气过滤器(如果存在),

·过滤器系统用蒸汽杀菌。

这个系统用于在全自动模式下,在启动循环的外部清洗阶段清洗灌装区和旋盖区的外表面。

泡沫是将适量的泡沫剂添加到水中形成的,在高压下喷洒以保证清洗操作的化学效果。泡沫的选择基于它能够附着于机器的表面,并保证在最小的接触时间去除产品残留。

泡沫机处于自动模式,无菌区域装有旋转喷头,在不需要人工参与的情况下,作用于机器的所有外表面,将其清洗处理干净。

外部自动清洗包括两个分开的发泡/冲洗循环,在假瓶套入之前、之后执行。

9 CIP单元—Uniclean

本单元的目的是执行无菌罐和灌装机的自动冲洗循环。

本单元的主要部件是:

·两个储罐分别用于盛放清洗液:NaOHHNO3

·一个管式换热器用于加热清洗液。

灌装机内的清洗循环是SANITATION循环的一部分,在假瓶嵌入时执行。

10无菌水制备单元—Unitherm H

本单元元是在生产过程中向瓶冲洗机提供无菌水,以及在启动循环向整个系统提供无菌水。

特别指出,Unitherm提供无菌水以执行下列操作:

·在生产过程中对容器进行冲洗

·SIP阶段对灌装机进行冷却

·SOP阶段对机器外表面的冲洗

·SIP阶段对灌装机进行联合杀菌和冷却(仅适用于Fillstar CX 无菌灌装机)

·泡沫制备和泡沫循环后的冲洗

·“PRODUCT CHANGEOVER”循环时灌装机内部冲洗

Fillstar CX 无菌灌装机灌装非碳酸饮料和碳酸饮料时,Unitherm也可以用过热水对灌装机内部杀菌。

无菌水的产生

水被送至PHE的循环部分,然后传送至加热部分,加热到杀菌温度后被送至保温管,达到杀菌时间后进入最终冷却阶段,达到工作温度后进入灌装区。

Unitherm H 启动

启动时,工厂在生产前首先要对整线进行一次内部SIP杀菌循环。当机器的无菌性达到要求后,无菌水才可供给无菌生产线。

11液氮定量给料单元

  本单元装在灌装机的出口旋转星轮处,向瓶内注入少量的液氮,实现以内部压力取代瓶口处的氧气。

   很低温度(-196)下的适量液氮通过重力作用进入瓶子中,室温下,当液氮变为气态扩散时,它就替换了瓶内的氧气,并且使瓶子变得坚硬。

12 微生物隔离层通风和增压系统

在微生物隔离层这个环境控制系统内,实现瓶子盖子杀菌、冲洗、灌装和旋盖一系列操作。

以上控制由下面操作保证:

a)外部环境的隔离通过无菌空气严格保障

b)相对于外界的过压无菌空气一直保持

c)瓶子和盖子杀菌区域被隔离

进入隔离层的空气含有过氧乙酸蒸汽,并且容易优先排入环境中,因此这些空气需要经过合适的化学物质逆流处理,中和里面的酸和过氧化物成分。



饮料灌装技术介绍


  灌装机是围绕灌装的工艺流程展开的,其工作原理是:从洗瓶机出来的洁净瓶子由输瓶带送入灌装机的进瓶螺旋,经进瓶星轮送至回转台的托瓶气缸上并升高.瓶口在定中装置的导向下紧压灌装阀的下料口,形成密封。瓶子在被抽真空后,贮液缸内的背压气体(CO)被冲人瓶中,当瓶中气体压力与贮液缸内气体压力相等时,液阀在液阀弹簧的作用下开启.此时啤酒通过回气管上伞型反射环的导向作用.自动沿瓶壁灌入玻璃瓶内,玻璃瓶中的CO,通过回气管被置换回贮液缸内.当酒液上升到一定高度并将回气管口封闭时.自动停止下酒。然后将液阀和气阀关闭,排掉瓶颈部位的压力气体以防止带气酒液在玻璃瓶下降时的喷涌,这样便完成了整个灌装过程。

2液体灌装机的分类与选择

2.2.1液体灌装机的分类

液体灌装机的分类
  液体灌装机按灌装原理可分为常压灌装机、压力灌装机和真空灌装机。
  常压灌装机是在大气压力下靠液体自重进行灌装。这类灌装机又分为定时灌装和定容灌装两种,只适用于灌装低粘度不含气体的液体如牛奶、葡萄酒等。
  压力灌装机是在高于大气压力下进行灌装,也可分为两种:一种是贮液缸内的压力与瓶中的压力相等,靠液体自重流入瓶中而灌装,称为等压灌装;另一种是贮液缸内的压力高于瓶中的压力,液体靠压差流入瓶内,高速生产线多采用这种方法。压力灌装机适用于含气体的液体灌装,如啤酒、汽水、香槟酒等。
  真空灌装机是在瓶中的压力低于大气压力下进行灌装。这种灌装机结构简单,效率较高,对物料的粘度适应范围较广,如油类、糖浆、果酒等均可适用。
液体灌装机的流程

2.2.2液体灌装机的选择

灌装机的选择:合理选择灌装机是保证产品质量,提高经济效益的重要途径。一般来说,应密切联系生产实际,尽量选择质量好、效率高、结构简单、使用维修方便、体积小、重量轻的灌装机。灌装机知识在选择灌装机时,应遵循以下原则。

为生产工艺服务的原则。首先应根据灌装物料的性质(粘度、起泡性、挥发性、含气性等)选择适宜的灌装机,以满足生产工艺要求。例如对于芳香较浓的酒液,为避免挥发性芳香物质受到损失,一般应采用容杯式或常压灌装机;对于果汁类料液,为了减少与空气接触,保证产品质量,一般应采用真空加汁类灌装机。其次,应使灌装机的生产能力和前后工序的加工、包装机械的生产能力相匹配。
生产率高和产品质量好的原则。生产率的高低直接反映生产线的生产能力。所以生产率越高,其产生的经济效益越好。为了提高产品质量,应选择设备精度高、自动化程度也高的灌装机。但是设备的售价也相应提高,增大了产品的单位成本。因此在选择灌装机时,应结合生产工艺要求,对相关的因素进行综合考虑。
工艺范围宽的原则。灌装机的工艺范围是指其适应不同生产要求的能力。工艺范围越宽,越能提高设备的利用率,实现一机多用,即利用同一设备可以灌装多种物料和多种规格。因此为了适应酒水、饮料行业多品种、多规格的生产要求,应选择工艺范围尽可能宽的灌装机。

2.3灌装的基本方法

一灌装方法

由于液料的物理、化学性质各有差异,对灌装也有不同的要求。液体物料由贮液装置灌入包装容器中,常采用如下几种方法。

1)常压法灌装。是指在大气压下直接依靠被灌液料的自重流入包装容器内的灌装方法。常压灌装的工艺过程为:1、进液排气,即液料进入容器,同时容器内的空气被排出;2、停止进液、即容器内的液料达到定量要求时,进液自动停止;3、排除余液,即排除排气管中的残液。

常压法主要用于灌装粘度地、不含气的液料如牛奶、白酒、酱油、药水等。

2)等压法灌装。是利用贮液箱上部气室的压缩空气给包装容器充气,使两者的压力接近相等,然后使液料靠自重流入包装容器内的灌装方法。等压灌装的工艺过程为:1、充气等压;2、进液回气;3、停止进液;4、释放压力,即释放瓶颈内残留的压缩气体至大气内,以免瓶内突然降压而引起大量冒泡,影响包装质量和定量精度。

等压法适用于含气饮料,如啤酒、汽水等的灌装,可以减少所含二氧化碳的损失。

3)真空灌装法。是在低于大气压力条件下进行灌装的方法。它有两种基本方式:一种是压力真空式,即让贮液箱内部处于常压状态,只对包装容器内抽气使其形成一定的真空度,液体依靠两容器内的压力差,流入包装容器并完成灌装;另一种是重力真空式,即让贮液箱和包装容器都处于接近相等的真空状态,液料靠自重流入该容器内。目前,国内常采用压力真空式。其设备简单,工作可靠。

真空法灌装的工艺过程为:1、瓶抽真空;2、进液排气3、停止进液;4、余液回流,即排气管中的残液经真空室回流至贮液箱内。

真空法适用于灌装粘度低一些的液料(如油类、糖浆等)、含维生素的液料(如蔬菜汁、果子汁等)和有毒的液料(如农药等)。此法不但能提高灌装速度,而且能减少液料与容器内残存空气的接触和作用,故有利于延长某系产品的保质期。此外,还能限制气体和液体的逸散,从而改善操作条件。但对灌装配置的、

含有芳香性气体的液体是不适宜的,因为抽气会增加液香的损失。

4)虹吸法灌装。虹吸法灌装应用虹吸原理使液体料经虹吸管由储液箱被吸入容器,直至两者液位相等为止。此法适合灌装低粘度不含气的液料,设备结构简单,但灌装速度低。

5)压力法灌装。压力法灌装是借助机械或气液压等装置控制活塞往复运动,降粘度较高的液体物料从储料缸吸入活塞缸内,然后再强制压入待灌装的容器内,这种方法有时也用于含气体之类饮料的灌装,由于其中不含胶体物质,所形成的泡沫容易消失,故可依靠本身所具有的气体压力直接灌入未经预先充气的瓶内,从而大大提高了灌装速度。

2.4机型的适用范围

2.4.1适用机型

40-8型自动灌装压盖联合机设计适用于含汽饮料(啤酒、汽水等)的灌状并完成压盖的任务,适用于中型饮料厂使用。40-8型自动灌装压盖联合机设计参数如下:

适用范围:本机适用用于含汽饮料(啤酒,汽水等)的灌装,适用于中型饮料厂使用。

灌装方式:等压灌装;

生产能力:6000---8000瓶/小时;

瓶口形式:标准皇冠形瓶口;

公程容量:640ml;

适应瓶形:按国标形式;

工作制:每年300天,每天两班;

生产类型:成批生产。

2.4.2灌装压盖方式

灌装、压盖机的机械结构装置与PLC可编程控制、变频无级调速、人机界面等现代自动控制技术手段完整的结合,形成机电一体化。  1、控制部分改造方案  国内很多啤酒厂家现使用的灌装、压盖机的控制系统的自动化程度参差不齐;所有手动按钮和工艺开关都设置在一个操作箱的面板上,PLC控制器大都为日本OMRON公司或三菱公司的早期产品,设备连锁控制、保护设置少,加之啤酒灌装的现场环境恶劣,潮湿度大,使开关等接触触点锈蚀严重,系统的信号检测部分故障率较高,造成设备控制系统运行的可靠性低,设备正常运行周期短等现象。  以实际改造的丹东鸭绿江啤酒有限公司的灌装、压盖机的控制系统为例,介绍改造方法,阐明改造这类设备的控制思想和思路;根据现场的实际工艺条件,重新编写了PLC的运行程序。针对啤酒灌装、压盖机控制系统的实际状况,并根据现场的实际工艺条件,重新设计了设备的PLC控制系统。这种改造方法和思路同样可以应用与其他液体介质灌装设备的改造。  1.1系统硬件配置  使用日本三菱公司的FX2N128MRPLC替换原系统使用的2OMRON公司的C60PPLC,原系统的PLC由于是老型号产品,和计算机联机需要配置特殊的通讯转换器,系统需要增加外部I/O输入点时,扩展模块备件较难寻。FX2N128MRPLC是集成128I/O的箱体式控制器,具有运算速度快,指令丰富、性能价格比高、联机编程简单、扩展方便等优点,是三菱FX系列中功能最强的小型控制器。  (1)采用三菱公司的900系列的970GOT人机触摸屏替换原系统使用的面板按钮并监控显示设备的运行工作参数。970GOTHMI为高亮度的16色显,通过汇流连接和FX2N128MRPLCCPU直接连接,实现快速回应。具有许多维护功能,如列表式编辑功能、梯形图监控(故障查找)功能、系统监控功能等用来查找故障和维护PLC系统。  (2)灌装、压盖机的变频器在改造中没有更换,现场检测信号的手段仍然采用开关式检测,因检测开关长期工作在湿度很大的场合,因此选择电容式的接近开关,根据PLCI/O端子的接线方式,选择PNP型的接近开关。 1.2系统程序设计  PLC控制器的程序设计重点和核心是围绕着酒缸的旋转速度控制和酒缸上60个瓶位相关位置的检测移位、破瓶、空瓶瓶位相关位置的检测移位和相关灌装阀等的控制。其中的瓶位移位检测程序中,采用了三菱PLC位左移指令,驱动执行条件输入每一次由OFF-ON变化时,执行N2位移动,N2为移动的位数。  (1)瓶位移位子程序  413LDX055;机器计数脉冲测量检测输入点  414PLSM49;主电机转速测量检测输入点取上升沿微分后的位M49416PLFM301;主电机转速测量检测输入点取下降沿微分后的位M301418LDIM590;进瓶个数检测  419ANIX005;连锁保护点  420ANIX006;紧急停车保护  421OUTM50;进瓶瓶位是否有瓶检测  422LDM49;主电机转速测量检测输入点  423SFTLM50M500K60K1  瓶位移位检测  采用PLC位左移指令,这条指令是整个子控制程序的核心之一,主电机和瓶位检测开关同步检测移动的酒瓶,主电机每转一周,正好对应酒缸转过一个瓶位,PLC内部单元内对应这60个瓶位的单元为M500~M559,单元个数用第一个字母K设置为K60,每次变化一位用第二个字母K设置为K1M50反应了瓶位的空、缺位置,并将检测到的这个位置以电机转速的频率移位下去,在内部相应的单元内置“1”“0”,控制相应的阀门和搅拌瓶盖的电机的开与停。系统在连续检测90个空瓶位后,停止搅拌瓶盖的电机的运行,检测瓶位的个数可以根据用户的要求任意设定。  432LDX052  出瓶位检测  回转酒缸通过压力往瓶内背压装酒的过程中,空瓶在背压后,可能由于瓶子本身裂纹等原因导致突然爆瓶,这就需要检测出爆瓶瓶子的位置,在这个瓶位的位置进行打开吹扫电磁阀,喷出压缩空气,将瓶位上的碎瓶片吹离位置,在连续吹扫几个瓶位后,在打开喷射电磁阀,喷射出高压水注,在对破瓶位置周围瓶位连续喷射几个瓶位。  (2)实现爆瓶检测、控制的步进控制  482LDX055;机器计数脉冲测量检测输入点  483PLSM49;主电机转速测量检测输入点取上升沿微分后的位M49485PLFM309;主电机转速测量检测输入点取下降沿微分后的位M309486LDIM70;破瓶位置检测  487ANIM071;连续破瓶位置检测  488ANIX052;进瓶位置  489SFTLM52M600K20K1  破瓶检测和瓶位检测开关同步检测移动的破瓶,主电机每转一周,正好对应酒缸转过一个瓶位,PLC内部单元内对应这20个破瓶位的单元为M600~M619,单元个数用第一个字母K设置为K20,每次变化一位用第二个字母K设置为K1M52反应了破瓶的位置,并将检测到的这个位置以电机转速的频率移位下去,在内部相应的单元内置“1”“0”,控制相应的喷射和吹扫电磁阀开与停。连续喷射和吹扫电磁阀的开听、停时间可以根据工艺要求任意设定。  系统自动化运行可靠的保障就是控制进出瓶盖的同步跟踪,既准确检测电机转速检测开关、破瓶检测开关和进瓶检测开关三个条件。  (3)970GOT人机触摸屏操作终端机的软件采用三菱公司的GTWORKS软件包,其中GTDesigner是一个用与整个GOT9000系列的绘图套装软件。该软件包操作简单,事先可在个人计算机上组态并仿真调试,完毕后下载至人机操作终端机。同时,因为人机界面又具有触摸屏的作用,将常用的开关设在显示屏上,方便操作。还可并以增加一些功能,如设置报警信息等。  2、改造后控制系统功能  系统正常运行时,机器为自动控制,根据进出瓶带上瓶的满缺,按设定速度或慢速运行,进瓶档瓶,无瓶不下盖,爆瓶自动冲洗,灌装位置自动背压,下盖输盖系统的自动开停和安全保护等动作的协调联锁。原来所有按钮的操作改造后都在触摸屏上进行。3、控制系统检测状态的监控功能  进瓶检测开关和破瓶检测开关通过检测每个压瓶部分上面的小铁片的位置,产生光电脉冲输出,再有PLC采集,由于每个压瓶部分上面的小铁片的位置是活动的,在机器运行一段时间后,压瓶部分上面的小铁片和检测开关的位置发生位移,造成检测开关误判断,如没瓶判断为有瓶,爆瓶漏检、误检等造成输出失误,使PLC产生误动作,造成如背压、爆瓶吹、洗、瓶盖搅拌系统控制失灵等故障现象。  在改造前的日常生产过程中,碰到这种现象时,操作工只能将各个功能开关或按扭打到手动控制档位,使机器设备工作在无监控状态下,机器失去自动控制功能。造成了很大的生产原料如气、水、酒的浪费。只能在生产的间歇,才能由维修钳工和电工根据检测开关上的小发光二极管的亮和灭通过调整位移距离只有5~8mm的检测开关的安装位置,来修正检测开关和小铁片的间隙。这种检测手段非常落后,调整后的效果反应致后,不能及时反应调整结果。  针对这种检测状况,结合改造后的灌装、压盖机控制系统的配置,新增了这部分检测功能,并集成在人机触摸屏中,完成瓶位检测。  在人机触摸屏的界面分页显示屏上,可以分别时时动态显示60个瓶位的状态和爆瓶时的瓶位状态,有瓶、无瓶、爆瓶、背压开关等检测开关、搅拌电机等电磁阀的开关状态都以不同颜色来显示,非常直观。  在需要修正检测开关和小铁片的位置时,可以在正常生产的条件下,不停机,由维修人员只要根据显示屏上的瓶位状态,就可以在线调整,并马上看到调整后的效果。在日常维修中,也可以用它作为状态监控设备,观察输出设备的运转状况。  增加这套系统功能的是为保证灌状压盖机的自动化控制系统正常运行而专门设计的。 

2.5工艺分析

2.5.1灌装机的类型及灌装方式的选用

将加工后的食品物料按预定量充填到包装容器(瓶、罐、盒、桶、袋、软管等)内的装置称为装料或充填机械。充填酒水及饮料等液体产品的装料机械通常称为灌装机,液体的灌装分为手工灌装和机械灌装两种。因为采用机械化灌装不仅可以提高劳动生产率,减少产品的损失,保证包装质量,而且可以减少生产环境与被装物料的相互污染。因此,现代化酒水生产行业一般都采用机械化灌装机。灌装机的分类-不同的装填物料(含气液体、不含气液体、膏状体等)和不同的包装容器(瓶、罐、盒、桶、袋等),使用灌装机的品种也不尽相同,通常灌装机的分类方法如下表。灌装机的选择-合理选择灌装机是保证产品质量,提高经济效益的重要途径。一般来说,应密切联系生产实际,尽量选择质量好、效率高、结构简单、使用维修方便、体积孝重量轻的灌装机。在选择灌装机时,应遵循以下原则。为生产工艺服务的原则。首先应根据灌装物料的性质(粘度、起泡性、挥发性、含气性等)选择适宜的灌装机,以满足生产工艺要求。例如对于芳香较浓的酒液,为避免挥发性芳香物质受到损失,一般应采用容杯式或常压灌装机;对于果汁类料液,为了减少与空气接触,保证产品质量,一般应采用真空加汁类灌装机。其次,应使灌装机的生产能力和前后工序的加工、包装机械的生产能力相匹配。生产率高和产品质量好的原则。灌装机生产率的高低直接反映生产线的生产能力。所以生产率越高,其产生的经济效益越好。为了提高产品质量,应选择设备精度高、自动化程度也高的灌装机。但是设备的售价也相应提高,增大了产品的单位成本。因此在选择灌装机时,应结合生产工艺要求,对相关的因素进行综合考虑。工艺范围宽的原则。灌装机的工艺范围是指其适应不同生产要求的能力。工艺范围越宽,越能提高设备的利用率,实现一机多用,即利用同一设备可以灌装多种物料和多种规格。因此为了适应酒水、饮料行业多品种、多规格的生产要求,应选择工艺范围尽可能宽的灌装机。符合食品卫生的原则。由于酒水、饮料行业的特殊卫生要求。因此所选灌装机在结构上直接接触物料的部件应便于装拆和清洗,不允许有死角。而且要有可靠的密封措施,严防杂物混入和物料散失。在材料上,对直接接触物料的零部件要尽可能采用不锈钢或无毒材料。使用安全,维修方便的原则。灌装机的操作、调整应方便省力,使用安全可靠。而且其结构应便于拆装组合,零部件应通用化、标准化,另外还应优先选择价格低、重量轻、体积小的灌装机。

2.5.2包装程序及工艺路线

碳酸饮料的包装
以可口可乐和百事可乐为代表的碳酸饮料,仍然是中国饮料中产量最大的品种,尽管增幅放慢,但绝对数量每年仍有较大增长。
PET
瓶是碳酸饮料最主要的包装形式。珠海中富和上海紫江是可口可乐和百事可乐碳酸饮料的PET瓶供应商。两家企业均有数十套进口的两步法设备,采用集中制造瓶坯,分散制瓶供应就近可乐灌装厂的生产方式。由于碳酸饮料瓶价格已经完全透明,因此利润很薄,制瓶企业主要以量取胜,高速设备的使用成为必然。在瓶坯生产方面,72模腔的注塑机已经开始使用。中富和紫江二个制瓶厂也开始采取更为灵活务实的设备采购方式,开始与不同的制瓶设备供应商合作。吹瓶速度达每小时2万瓶的高速吹瓶机装机量不断增加。

铝制二片罐场份额虽然在逐年下降,但仍然有一定的?场。目前中国生产铝制两片罐的企业全部是外资控股企业,设备也全部是引进的全自动生产线。并且经过不断的更新,生产速度普遍得到提高。
虽然有上海宝翼这一钢制两片罐生产企业,但中国的两片罐仍然以铝制罐占绝对优势。目前在国际上,美国仍然以铝制罐为主,欧洲则倾向于钢制罐的生产,虽然中国的铝制罐用铝板基本上依靠引进,价格昂贵,但改造现有的铝罐生产线为钢制罐也需要巨额投资,在二片罐?场持续低迷的情况下,企业缺乏投资的热情。
两片罐生产线由于涉及的技术非常复杂,工艺要求极为严格,目前中国没有类似的设备,特别是受低迷?场的影响,机械设备开发企业也缺乏开发相关生产线的积极性。

茶和果汁饮料的包装
热灌装仍是目前茶和果汁饮料最主要的生产和灌装工艺。
热灌装PET瓶、金属三片罐、利乐包,是茶和果汁饮料的三大包装形式。
部分茶和果汁生产企业外购热灌装PET瓶,如统一;部分饮料企业自己生产PET瓶,如康师傅和娃哈哈;还有部分饮料企业与制瓶企业合作,由制瓶企业在饮料厂里装机吹瓶,如可口可乐东莞工厂。无论是哪种方式,生产热灌装PET瓶的设备主要是加拿大HUSKY、法国西得乐的二步法设备,以及意大利SIPA的一步法设备。
热灌装曾经是专业制瓶企业的最大利润来源,但随着价格的透明,热灌装PET瓶的价格在不断下降,利润空间被不断压缩。为了提高PET瓶的热灌装温度,使用二步法设备的企业大多与台湾一家企业合作,改善瓶口的成型工艺,使灌装温度可以提高到93度。

3啤酒灌装机的工作原理

啤酒作为一种口味独特的风味饮料.深受广大老百姓的喜欢,近年来由于受酿酒原材料涨价的影响,啤酒的酿造成本随之增高.而啤酒的市场竞争越来越激烈.啤酒生产厂家为了争夺啤酒的市场份额.一方面对啤酒的销售价格不敢轻易提价.一方面内部加强管理努力消化原材料涨价带来的负面影响。啤酒灌装机是啤酒包装生产线的核心设备.啤酒灌装过程中出现的冒酒、灌不满、液位偏高或偏低、增氧量和瓶颈空气超出标准等现象,都会直接导致酒损的增加,从而增加了啤酒的包装成本,因此.灌装机灌装效果的好坏直接影响到企业的经济效益。下面我们先了解一下啤酒灌装机的基本要求和工作原理.然后再对影响灌装效果的一些主要因素做分析。
1
啤酒灌装机的基本要求
(
轻工行业标准)
(1)
液位精度合格率(液位差不大于±6mm)
最低液位时的容量应达到公称容量的985%以上)见下表。
(2)
啤酒损失率不大于O6%。
(3)
灌装增氧量:一次抽真空时不大于O15mgL,二次抽真空时不大于004mgL
(4)
瓶颈空气体积不大于2mL
2.
啤酒灌装机的工作原理啤酒的灌装工艺已经相当成熟。基本上可以分为七部分。



新闻资讯 / NEWS

2018国际酒水饮料设备商品交易会

展会名称:2018第四届上海国际糖酒商品交易会

展会时间:2018年05月14日-16日

展会地点:国家会展中心-上海•虹桥




习近平同代表委员共商国是纪实

8月9日,全国政协副主席陈元一行到哈尔滨工业大学就新

能源汽车研发与产业化进行调研。黑龙江省政协副主席赵

克非、哈尔滨工业大学校长周玉等陪同调研。

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