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我国啤酒包装设备的技术创新一

2021-07-23 来源:西宁农业机械网

我国啤酒包装设备的技术创新(一)

啤酒包装是啤酒生产全程的最后一道工序,就啤酒包装线的核心功能探讨装备技术创新机制是很有意义的。

包装是从产品转化为商品的最后一道生产工序。完成了包装工序的产品就可以下线出厂进入商品流通领域——进入商店、卖场或上网供顾客选购。

啤酒包装作为液体食品的包装工序正是啤酒产业生产制造全程的最后一道生产工序,包装生产线是啤酒产业资金和技术相对密集度最高的设备投资项目,就啤酒包装生产线的基本核心功能探讨装备供应商的技术创新机制应该是有意义的。

三种不同的灌装形式

液体食品包装工序的基本核心功能一是灌装(液体食品由料缸向包装物转移),二是定量(按规定标准计量)。

按照灌装和定量基本功能实施的不同原理可以有以下三类不同包装形式:

一是先灌装后定量。目前大量在用的液体灌装阀就是在灌装的最后阶段通过定液位(液位传感器或排气管)间接计量定量,此种灌装常用于含气饮料包装(等压灌装)。

二是先定量后灌装。容积式灌装阀,就是每一灌装阀都配有一个量筒(定量筒),由液位传感器(浮子式或探针式)控制其定量,液体先由料缸转移到定量筒计量,然后再灌注到包装物。此种灌装多用于不含气饮料和PET包装。

三是边定量边灌装。这是一种配置电磁感应流量计的电子阀灌装机,是一种动态计量定量形式,电磁流量计用于流经该阀的液体的动态计量。

根据法拉弟的电磁感应原理,即导体穿过磁场时会产生感应电动势,流动的液体介质代表运动导体,感应电流与流动速度成正比,经一对电极输入计量放大器,对通过流体的截面积和流速的计算,就能准确得出其流量,其定量精度达到1/1000。

对于含气饮料如啤酒的包装还存在一个重要的前提条件,就是啤酒的CO2含量与温度和压力有关,即享利定律所规定的:

“在温度不变的情况下,压力增加,溶解度则随之增加”;

“在压力不变的情况下,温度降低,溶解度则随之增加”。

众所周知,啤酒的CO2含量是啤酒的一项重要品质指标。灌装过程中啤酒所处的压力不应降低,否则将导致CO2逸出,而且难以恢复。

对于啤酒这一种特定的含气液体食品的包装还有一个重要的质量指标,就是灌装过程中必须尽可能使啤酒与空气隔绝,即使很微量的增氧量也足以大大影响啤酒的品质。根据标准,灌装过程中增氧量不应超过0.02~0.04mg/l。

综上所述,啤酒包装的基本原则在于:“灌装定量、低温保压、隔绝空气”。

啤酒包装的最高宗旨则是使啤酒完成包装工序后其内在品质的损失降低到最小程度。不言而喻:通过啤酒包装提高其内在品质的任何企图都是不可能的。至此,我们定义了啤酒包装的技术底线。

目前国内啤酒灌装技术

国内现有的啤酒灌装技术大多数沿用上世纪八十年代中期,在实施“啤酒一条龙”专项时引进的KHS—H·K公司的DELTA系列(附图四),当时引进生产许可证,技术转让时公称能力为20000bph(640ml)60头灌装机,九十年代初期在国家支持下,又引进36000 bph(640ml)100头灌装机48000bph(350ml)80头灌装机,后者是KHS—SEN公司的COMBI系列。

南京轻机在上一世纪九十年代中期将COMBI系列灌装技术延伸开发,生产和销售了80多台套啤酒灌装生产线,从24000bph(80头)、36000bph(112头)到 40000bph(126头)——其生产能力均为640ml容量计,赢得了市场,而DELTA系列由于其结构上的先天不足,我们从一开始技术选型时就排除了。这种连杆式的对中装置结构由于水平支轴长期承受垂直轴向载荷,早期磨损严重,且无预罩功能,德国公司自身就列入淘汰技术之列。

进入九十年代后期,消费趋向追求天然,回归自然,纯生啤酒大行其道。无菌灌装的兴起引进了一批计算机控制的电子阀灌装设备,这种装备应用数字技术,全时间脉冲程序控制,一改弹簧机械阀在冲CO2达到与料缸背压平衡条件下,依靠弹簧开阀的作用开始等压灌装。这种机械条件下,由于弹簧的疲劳和机械磨损等诸多因素的影响,其等压条件是相对的。当包装物内建立的压力偏低于料缸背压时,灌装就会冒泡(CO2逸出)严重影响液位精度。电子阀灌装应用数字技术全时间程序脉冲计数控制,将全部灌装功能角度(如一次抽真空—冲CO2—二次抽真空—冲CO2—开阀慢灌—快灌—慢灌闭阀—稳定—排气—卸荷……)全程主动控制。其等压灌装条件是绝对保证的。由此,确保了啤酒灌装质量和灌装精度,同时提高了设备运行可靠性。

电子阀灌装机技术引进后,国内各厂也都进行了开发研制,但效果没有尽善尽美的。究其原因在于:机电配套水平不高;计算机软件技术尚未过关;运行条件高,尚不适应。

2001年南京轻机正式推出外置式机械阀。其全新结构吸收了电子阀灌装机全时间程序控制的特点,全部主动控制保证绝对等压条件下实施含气饮料的稳定灌装。同时全方位的卫生设计保证了无菌冷灌装条件下最小的微生物风险。

新结构取消了主阀开阀弹簧,而采用差动气缸平衡原理,同时在稳定匀速圆周运动的条件下,灌装全过程各项功能角度精确设计分配全部由外环凸轮主动控制执行。

具有我国自主知识产权的新型灌装单元专利技术的开发,至今已形成从24000bph—48000bph的完整系列。在各大啤酒集团已有50多台套生产线投入生产,其灌装质量和精度,尤其是运行可靠性令人耳目一新。在完成这种新型灌装单元专利技术的系列开发之后,已不仅广泛用于啤酒等含气液体食品的高速自动精确灌装,同时还可以用于不含气的白酒、黄酒的精确灌装,稍加变更还可延伸开发出一种长管灌装阀,适用于聚酯瓶包装啤酒。

啤酒灌装设备技术创新的目标

如今,二个五年计划过去了,21世纪也过去了五年,2005年已进入“十五”后期。十年来,中国啤酒产业经历了由“做大做强”到“做强做大”,不断发展壮大的历程,产业集中度不断提高,企业规模不断扩大,国际资本源源涌入,在中国经济不断走向全球化时代的今天,目前面临制订产业发展“十一五”规划时,为更好地适应啤酒产业不断“做强做大”的大趋势,国产啤酒技术装备产业就要不断“做精做优”,这是我们的战略定位,也是参与国内外市场竞争的需要。

根据装备产业“做精做优”的战略定位,企业技术创新的发展目标可以确定为:

1.60000bph瓶装线问世。

2.经高温瞬时杀菌(UHT)后,无菌(低温、常温、中温、高温)包装技术成为啤酒饮料包装主流,隧道式杀菌温瓶逐步淘汰。

3.一次性和可回收聚酯瓶成为啤酒饮料大众快速消费品的主力包装,玻璃瓶在高端产品沿用。吹制聚酯瓶延伸成为包装生产线前端组成普遍定型。

4.电磁流量计单元灌装技术普遍应用,成熟可靠、计量精确、高速自动和数字化控制的优势满足优质高效低耗和集约化设计制造的基本要求。

5.紧凑型洗瓶机代替槽式洗瓶机,洗净率更高,消耗更低。

6.计算机在线监测系统在包装生产线上全面推广,用户全程跟踪——网络远程诊断服务成为售后服务的主要手段和模式。

7.机器人技术在二次干包装技术装备中开始应用,同时与高效物流直接接口;在网络销售系统支持下,实现生产线→货架的直接对接,制造厂成品库存降至最小甚至为0。

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