灌裝機工作原理

摘要：本文介紹了啤酒灌裝機的工作原理，對影響啤酒灌裝機灌裝效果的因素進(jìn)行了分 析，并提出了相應的提高措施。

啤酒作為一種口味特的風(fēng)味飲料．深受 廣大老百姓的喜歡，近年來(lái)由于受釀酒原材料 漲價(jià)的影響，啤酒的釀造成本隨之增高．而啤 酒的市場(chǎng)競爭越來(lái)越激烈．啤酒生產(chǎn)廠(chǎng)家為了 爭奪啤酒的市場(chǎng)份額．一方面對啤酒的銷(xiāo)售價(jià) 格不敢輕易提價(jià)．一方面內部加強管理努力消 化原材料漲價(jià)帶來(lái)的負面影響。啤酒灌裝機是 啤酒包裝生產(chǎn)線(xiàn)的核心設備．啤酒灌裝過(guò)程中 出現的冒酒、灌不滿(mǎn)、液位偏高或偏低、增氧 量和瓶頸空氣超出標準等現象，都會(huì )直接導致 酒損的增加，從而增加了啤酒的包裝成本，因 此．灌裝機灌裝效果的好壞直接影響到企業(yè)的 經(jīng)濟效益。下面我們先了解一下啤酒灌裝機的 基本要求和工作原理．然后再對影響灌裝效果 的一些主要因素做分析。

1 啤酒灌裝機的基本要求

(輕工行業(yè)標準)
(1)液位精度合格率(液位差不大于 ±6mm)

低液位時(shí)的容量應達到公稱(chēng)容量的98．5％以 上)見(jiàn)下表。
(2)啤酒損失率不大于O．6％。
(3)灌裝增氧量：一次抽真空時(shí)不大于 O．15mg／L，二次抽真空時(shí)不大于0．04mg／L。
(4)瓶頸空氣體積不大于2mL。
2.啤酒灌裝機的工作原理 啤酒的灌裝工藝已經(jīng)相當成熟．基本上可 以分為七部分．如圖1所示：

灌裝機是圍繞灌裝的工藝流程展開(kāi)的，其工作原理是：從洗瓶機出來(lái)的潔凈瓶子由輸瓶帶送入灌裝機的進(jìn)瓶螺旋，經(jīng)進(jìn)瓶星輪送至回轉臺的托瓶氣缸上并升高．瓶口在定中裝置的 導向下緊壓灌裝閥的下料口，形成密封。瓶子 在被抽真空后，貯液缸內的背壓氣體(CO，)被沖 人瓶中，當瓶中氣體壓力與貯液缸內氣體壓力 相等時(shí)，液閥在液閥彈簧的作用下開(kāi)啟．此時(shí) 啤酒通過(guò)回氣管上傘型反射環(huán)的導向作用．自 動(dòng)沿瓶壁灌入玻璃瓶?jì)?，玻璃瓶中的CO，通過(guò) 回氣管被置換回貯液缸內．當酒液上升到一定 高度并將回氣管口封閉時(shí)．自動(dòng)停止下酒。然 后將液閥和氣閥關(guān)閉，排掉瓶頸部位的壓力氣 體以防止帶氣酒液在玻璃瓶下降時(shí)的噴涌，這 樣便完成了整個(gè)灌裝過(guò)程。

3.影響灌裝機灌裝效果的因素分析

3．1 灌裝壓力對灌裝效果的影響 我們知道，啤酒中含有飽和溶解的CO 氣 體，這些CO 是在發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的，或者通過(guò) 人工充CO ，加入到啤酒中的，啤酒對CO2的溶 解度隨啤酒溫度、壓力而變化。下面我們用公 式來(lái)說(shuō)明：

例如：當啤酒溫度為5℃，CO 分壓為絕對 壓力2 bar時(shí)，CO 在啤酒中的飽和溶解度為5 克／升。
從公式1，我們可以看出，CO 在啤酒中的 溶解度跟CO 分壓成正比。當貯液缸中的背壓 氣體的壓力低于CO 的飽和溶解度時(shí)，CO 就會(huì ) 從啤酒中逸出，從而導致冒酒、灌不滿(mǎn)等影響 啤酒灌裝效果的現象出現。所以灌裝壓力應比 CO 的飽和溶解壓力高，同時(shí)應比來(lái)酒的壓力 低，避免影響進(jìn)酒的速度。
3．2輸酒壓力對灌裝效果的影響

啤酒從清酒罐通過(guò)管道輸送到灌裝機．其 輸送動(dòng)力多數啤酒廠(chǎng)采用清酒罐里的背壓．由 于清酒罐到灌裝機有很長(cháng)的一段管道．啤酒到 達灌裝機時(shí)往往壓力不穩定．波動(dòng)比較大．貯 液缸里的液面也引起較大的波動(dòng)．從而造成啤 酒中CO 的逸出，影響啤酒的灌裝效果。一般 要求來(lái)酒壓力為3bar，壓力波動(dòng)絕對值應小于 0．3bar。我們可以通過(guò)在管路上增加送酒泵．采 用變頻控制技術(shù)來(lái)保證輸酒壓力的穩定。如圖2 所示，將酒缸壓力變送器檢出的隨壓力變化而 變化的模擬電信號4—20mA輸入PID調節器． 由PID調節器輸出的4—20mA連續控制調節信 號控制變頻器，再有變頻器控制送酒泵的轉速， 從而實(shí)現恒壓供酒的目的

3．3托瓶氣缸壓力對灌裝效果的影響 在灌裝過(guò)程中．托瓶氣缸的壓力是不可忽視 的。壓力過(guò)低，瓶子升上去壓不緊導致密封不 良，容易造成漏酒和起泡，酒裝不滿(mǎn)：而壓力過(guò) 大，瓶子下落時(shí)震動(dòng)大，也容易造成冒酒。 托瓶氣缸的壓力和灌酒壓力有一定關(guān)系． 一般當灌酒壓力為2-4bar時(shí)．托瓶氣缸的壓力 為2．5—3bar。

3．4啤酒溫度對灌裝效果的影響 從公式1還可以看出，CO 的溶解度跟啤酒 的溫度成反比，過(guò)高的酒溫會(huì )引起CO 的逸出， 即降低了啤酒中CO 的含量，又容易產(chǎn)生冒酒 現象。所以．酒溫應嚴格控制在0～4~C。

3．5灌裝閥對灌裝效果的影響 目前，內大多數啤酒廠(chǎng)家的灌裝設備采 用的是機械式等壓灌裝閥．當灌裝閥中的真空 閥、卸壓閥用的密封圈磨損成定中裝置內的密 封環(huán)破損，將會(huì )打破等壓灌裝的平衡，容易造 成灌裝的液位不正常；當灌裝閥的回氣管彎曲 以及回氣管上的傘型反射環(huán)破損也會(huì )影響啤酒 的正常灌裝。因此．對于灌裝閥應提高零部件 的加工質(zhì)量．設計合理的密封形式．提高密封 件的使用壽命。

3．6瓶頸空氣對灌裝效果的影響灌裝是氧氣侵入啤酒的一個(gè)重要渠道．因 而它也是包裝啤酒質(zhì)量的重要環(huán)節。啤酒因為 含有CO 氣體，灌酒后又要經(jīng)過(guò)殺菌機進(jìn)行巴氏殺菌，所以瓶中的酒不能灌的太滿(mǎn)，以免巴氏殺菌時(shí)．啤酒溫度升高．逸出 的CO 氣體得不到足夠的緩沖空間，導致瓶?jì)?nbsp;壓力急劇升高，進(jìn)一步爆瓶。所以640ml瓶裝 啤酒的滿(mǎn)瓶容積為670m1．有30ml的瓶頸容積． 如果這30ml瓶頸空間被空氣占．空氣中的氧 將會(huì )對瓶中的啤酒風(fēng)味產(chǎn)生破壞作用．所以必 須設法驅除瓶頸中的空氣。 通過(guò)在壓蓋前配置高壓激泡裝置的方法來(lái)使 高壓無(wú)菌水將啤酒泡沫激出并將瓶頸空氣趕走， 使啤酒中泡沫溢出瓶口lcm左右為佳。

經(jīng)過(guò)測定．瓶頸上部含有較粗糙的啤酒泡沫時(shí)．瓶頸空 氣含量大約7ml，而含有較細膩的泡沫并竄出瓶 口時(shí)，瓶頸空氣含量則大約為1-2ml。為了保證 瓶子的瓶頸空氣不超過(guò)2m1．高壓激泡水的壓力 應可以自動(dòng)調節．根據試驗得出的激泡水壓力與 灌裝速度的關(guān)系，通過(guò)PLC控制來(lái)實(shí)現。

3．7其它因素對灌裝效果的影響 其它影響灌裝效果的因素還有真空度．真 空度低時(shí)．啤酒灌裝結束后的增氧量就會(huì )增加． 過(guò)多的溶解氧會(huì )對啤酒的口味產(chǎn)生很大的影響． 所以我們一般通過(guò)二次抽真空將真空度保持在 90％以上