Выбор и обоснование технологической схемы
Введение
Линия розлива является наиболее дорогостоящим механизмом на заводе по производству безалкогольных напитков. В линию входит разнообразное оборудование и узлы, которые приходится тщательно согласовывать между собой по скорости и производительности – только так можно добиться максимальной конечной продуктивности. Исходя из этого, конструкторы объединили разливочные и укупорочные автоматы в единый моноблок.
Газированные напитки разливают в бутылки без точного дозирования по объему. Во избежание потерь диоксида углерода напитки находятся под избыточным давлением, и разливают их под давлением и без перепадов давлением (изобарически). Дозирование жидкости в этом случае определяется наполнением бутылок до определенной отметки по высоте (розлив по уровню).
В настоящие время напитки разливаются в стеклянные и ПЭТ – бутылки.
ПЭТ–тара является не столько альтернативой стеклянной бутылке, сколько удачным дополнением, вариантом небьющейся и легкой или недорогой в производстве и емкой тары. Сегодня ведутся работы по создания недорогого композитного материала – в основном, это выражается в создании различного рода многослойных пластиковых бутылок. Наиболее «популярной» на сегодняшний день является трехслойная ПЭТ–бутылка, в которой между двумя слоями полиэтилентерефталата расположен слой нейлона.
Розлив и производство безалкогольных напитков включает пять основных стадий, на каждой из которых существуют особые проблемы безопасности, требующие оценки и решения: обработка воды, смешивание ингредиентов, газирование продукта, розлив продукта, упаковка.
Выбор, обоснование и описание технологической схемы
Выбор и обоснование технологической схемы
В курсовом проекте необходимо подобрать линии для розлива безалкогольных напитков в стеклянные бутылки и ПЭТ тару. Исходя из этого, рассмотрим принцип работы существующих автоматических линий розлива.
Технологически процесс розлива напитков в оборотную стеклобутылку делится на следующие фазы:
1) Подача пустых бутылок по конвейеру на бутылкомоечную машину
2) Мойка в двух погружных ваннах, шприцевание горячей водой, многократная обработка в щелочной ванне, во время которой удаляются мельчайшие частички грязи и этикетка и многократное шприцевание при постепенно снижающейся температуре
3) Подача бутылок на инспекционную машину
4) Транспортировка тары в машину розлива
5) Наполнение бутылок готовым напитком
6) Укупорка бутылки кроненпробкой
7) Нанесение этикетки с информацией о дате розлива и сроке употребления
10. Упаковка бутылок в ящики
Газированные напитки содержат диоксид углерода, растворенный в них под некоторым избыточным давлением. Если их разливать в бутылки при нормальном атмосферном давлении, то они неизбежно теряют часть диоксида углерода. Поэтому во избежание ухудшения качества напитков розлив их должен происходить под некоторым избыточным давлением и без перепадов давления – изобарически. Для осуществления изобарического наполнения бутылке вначале создают газовое давление, равное тому, под которым находится разливаемая жидкость; затем уже происходит наполнение.
При изобарическом розливе бутылки наполняют обычно до определенного уровня (без точного дозирования по объему). Поэтому изобарические машины, как правило, дозирующих устройств не имеют.
Таким образом, автоматическая линия розлива напитка в бутылки состоит из автомата для выемки бутылок из ящиков, бутылкомоечной машины, разливочного автомата, укупорочного, бракеражного, этикетировочного автоматов и автомата для укладки бутылок в ящики.
Для изобарического фасования и укупорки бутылок применяют агрегаты производительностью 3, 6, 12, 24 тыс. бутылок в час. Их принципиальное отличие состоит только в производительности оборудования, а в остальном они абсолютно идентичны.
Для мойки бутылок применяют физико-механические и физико-химические способы. Моечные машины по способу мойки подразделяются на шприцевые, отмочно-шприцевые и отмочно-шприцевые с обработкой ершами и щетками.
Чистую бутылку отправляют на разливочный автомат, где вначале бутылку наполняют сжатым воздухом, очищенным на обеспложивающем фильтре, создают давление, равное тому, под которым находиться разливаемый напиток. Далее бутылки заполняются напитком до определенного уровня по высоте, без точной дозировки по объему. При этом напиток вытесняет из бутылки воздух. Для розлива напитка в бутылки применяют изобарические автоматы производительностью 3000, 6000, 12000, 24000 бутылок в час.
Напиток, разливаемый в бутылки вместимостью 0,5л, укупоривают металлическими кроненпробками. Для укупорки бутылок применяют автоматы, основным узлом которых являются головки с укупорочными патронами.
Вымытые бутылки перед розливом и укупоренные бутылки перед наклеиванием этикеток подвергают визуальному осмотру на световых экранах и бракеражных автоматах с целью установления герметичности укупоривания, прозрачности, наличия посторонних включений, определения полноты налива.
Укупоренные проинспектированные бутылки поступают к этикетировочному автомату для наклейки этикеток.
Автомат имеет механизм блокировки «Нет этикетки — нет клея» и блокировку «Нет бутылки — нет этикетки».
Бутылки, распределенные шнеком, с определенным шагом подаются к соответствующим сегментам вакуумного барабана, проходя через шнек, они нажимают щупы, отчего разрывается цепь то одного, то другого электромагнита. Запирающий штырь электромагнитов механизма привода этикетных магазинов падает вниз, тем самым, освобождая магазин. Магазин, приближаясь к вакуумному барабану, отдает очередную этикетку.
Ролик, укрепленный на корпусе магазина, нажимая на клапан золотникового устройства вакуумного барабана, включает вакуум, который удерживает этикетку на барабане. Далее этикетка проходит датирование и намазывание клеем. В случае отсутствия этикетки срабатывает блокировка «Нет этикетки — нет клея».
Когда бутылка подходит к этикетке, клапан золотникового устройства, срабатывая, соединяет присосы с атмосферой, и этикетка переходит с барабана на бутылку. При встрече барабана с этикеткой бутылка при помощи неподвижной подушки и резиновой накладки барабана с этикеткой приводится во вращение вокруг своей оси. Этикетка накатывается на ее поверхность. При дальнейшем продвижении бутылки между накатными ремнями и второй подушкой из губчатой резины этикетка на бутылке разглаживается.
Полностью оформленные бутылки укладывают в ящики с помощью автомата типа Б3-ОУ2А. Движущиеся по конвейеру бутылки поступают на стол автомата и направляющими разделяются на ряды. Когда под головкой с захватами станет нужное количество бутылок, срабатывает блокировка, головка захватывает бутылки и перемещает к пустому ящику, останавливается и опускает бутылки в ящик. Проведя укладку, головка поднимается и перемещается к столу.
При мойке бутылок, фасовании и укупорке бой стеклянных бутылок составляет около 2% от их количества. При хранении и транспортировании пустых стеклянных бутылок до мойки бой составляет 0,7% от их количества.
Основные требования к процессу розлива в бутылки: герметичность установки во избежание утечек диоксида углерода и окисления кислородом воздуха; создание изотермических и изобарических условий; обеспечение полноты налива и минимального боя бутылок.
Розлив напитков в ПЭТ-бутылку делится на следующие фазы:
1. Транспортировка пустых ПЭТ-бутылок в машину розлива
2. Ополаскивание пустых ПЭТ-бутылок
3. Продувка бутылок СО2 для устранения из них кислорода
4. Наполнение ПЭТ-тары пастеризованным пивом
5. Укупорка бутылки винтовым колпачком
6. Нанесение этикетки с информацией о дате розлива и сроке употребления
7. Стягивание бутылок термоусадочной пленкой в блоки
Процесс выдува бутылок из перформ также может производиться непосредственно в цеху, что уменьшает расходы на транспортировку и хранение пустых ПЭТ бутылок и, следовательно, является значительным преимуществом.
Автоматическая линия розлива напитков в ПЭТ бутылки включает выдувной автомат, ополаскиватель, разливочная и укупорочная машины, транспортер подачи пробок, этикетировочный автомат, интеллектуальный счетчик и упаковочную линию.
При розливе приходится учитывать то, что толщина стенок обычной ПЭТ-бутылки весьма неравномерна - пластик толстый на донышке и у горлышка, тонкий на боковых стенках. По стандарту даже в наиболее тонком месте ПЭТ-бутылка должна выдерживать внутреннее давление напитка в 8 бар.
Одноразовая ПЭТ-бутылка нежесткая, поэтому нельзя допускать, чтобы наливное устройство опускалось на нее сверху и плотно притискивало горлышко, как это делается со стеклотарой. Бутылка просто деформируется от дополнительной нагрузки и требуемая герметичность соединения все равно не будет достигнута. По современной технологии все происходит "наоборот" - ПЭТ-бутылка плотно прижимается к наливному устройству. Делается это с помощью специального подъемного кольца, которым она подхватывается за относительно жесткую горловину.
При розливе напитков в ПЭТ стандартно используется метод противодавления, но объем разливаемого напитка более часто отмеряется по объему, а не уровню. Важное значение придается быстрой и качественной укупорке бутылки.
Машины разных фирм разнятся между собой по конструкции, компоновке узлов, степени применения оригинальных разработок. Но при этом существенной разницы в оборудовании для розлива в ПЭТ и стекло нет. Рассмотрим вместе линии для розлива в ПЭТ и стеклобутылку, классифицировав их по производительности.
1. Малопроизводительная техника, требующая большой доли ручного труда.
Такие машины просты в обращении и обслуживании, легко монтируются. Но дешевизна и простота "уравновешиваются" серьезными минусами: отсутствием надежной санитарии, невысоким качеством розлива и укупорки.
2. Автоматические линии розлива мощностью:
а) от 800 до 20000 стеклобутылок (0,5л) или от 1000 до 6000 ПЭТ-бутылок (1,5л) в час.
Машины подобной мощности являются наиболее массовым сегментом, как продажи, так и производства. Вмешательства человека требуют только при наладке, профилактическом обслуживании, ремонте и непредвиденных сбоях. Уровень санитарии, розлив, укупорка соответствует современным нормам.
б) более 20 тысяч стеклобутылок или 6000 ПЭТ-бутылок в час.
Это наиболее сложное, дорогое и совершенное оборудование, которое под силу производить только считанным компаниям. Как правило, включает в себя все наиболее современные и перспективные наработки, как то: различного рода сенсорные системы, газоанализаторы, электронные системы управления и т.д.
Бутылки с напитками, уложенные в ящики или упакованные в термоусадочную пленку, передают в склад готовой продукции, который должен вмещать не менее двухсуточной выработки продукции.
В курсовом проекте принимается 1 автоматическую линию от компании Bultechexport для розлива в стеклянную бутылку производительностью 6000 бут/час. Эту линию выбрали из-за следующих достоинств: высокая точность наполнения; легка в управлении и обслуживании; автоматическое установка и закручивание пробок; автоматическое управление. Устанавливаем 1 автоматическую линию для розлива в ПЭТ бутылки марки MELEGARI IISOJET 35.35.7 производительностью 6000 бут/час, т.к. достоинствами этой линии является: работа с ПЭТ-бутылками разной емкости без смены форматных частей; высокая точность уровня наполнения тары; высокая скорость наполнения; простота в эксплуатации и техобслуживании; части, контактирующие с продуктом, наливные клапаны и резервуар отполированы и имеют наклон, что значительно облегчает процесс удаления различных загрязнений, мойку и дренаж, осуществляемые горячими или холодными растворами; декомпрессия происходит в одном месте, при повреждении бутыли наливной клапан автоматически закрывается, тем самым, минимизируя потери продукта с СО2.