碳酸饮料生产的主要设备

2023-12-05 百科知识版权反馈

【摘要】：本节就在碳酸饮料的生产中，所用到的主要生产设备作简单介绍。适合大、中型碳酸饮料厂使用。

4.2　碳酸饮料生产的主要设备

我国碳酸饮料生产中使用的设备种类很多，不同生产企业其设备的机械化、自动化程度相差悬殊。本节就在碳酸饮料的生产中，所用到的主要生产设备(水处理设备、糖浆调制设备、碳酸化设备、洗瓶设备、灌装设备等)作简单介绍。

4.2.1　水处理设备

水处理设备主要用于水的混凝、沉淀、过滤、硬水软化和消毒。常用的设备有沉淀池、反应罐、砂滤棒过滤器、活性炭过滤器、离子交换器、电渗析器、反渗透器和紫外线饮水消毒器等。详见第2章。

4.2.2　糖浆调制设备

(1)化糖锅　化糖锅多为夹层形式，设备结构简单，内层用不锈钢板制成，中间通以0.1～0.2MPa压力的蒸汽使砂糖融化。锅体容积大的一般还配有搅拌器。图4.1是带冷却盘管的化糖锅结构示意图。

(2)糖浆过滤设备　常用的糖浆过滤设备是板框压滤机和硅藻土过滤机等设备。

1)板框压滤机　板框压滤机是间歇式过滤机中应用最广泛的一种。板框压滤机的滤室由滤框和交替排列的滤板组成。滤框和滤板构成一个完整的通道，同时在滤框和滤板的边角上有通孔，这能起到通入悬浮液、洗涤水和引出滤液的作用。板框压滤机在工作时是由供料泵将悬浮液压入滤室，同时在滤布上形成滤渣，直至充满滤室。滤液穿过滤布并沿滤板沟槽流至板框边角通道，这时通过板框边角通孔集中排出。过滤完毕，可通入洗涤水洗涤滤渣。洗涤后，有时还通入压缩空气，除去剩余的洗涤液。随后打开压滤机卸除滤渣，清洗滤布，重新压紧板、框，开始下一工作循环。图4.2是板框压滤机的结构示意图，图4.3是滤板和滤框的结构示意图。

图4.1　带冷却盘管的化糖锅结构

图4.2　板框压滤机结构

图4.3　滤板和滤框结构

2)硅藻土过滤机　硅藻土过滤机是使用硅藻土作助滤剂的压力式过滤机械，可用于除去0.1～1μm的固体颗粒，有水平叶片式和垂直叶片式两种。烛式(垂直叶片式)硅藻土过滤机核心部件是由梯形不锈钢丝绕焊而成烛棒形空心过滤单元，滤烛反冲清洗后可反复使用。其特点是过滤量大，运行成本低，无运动部件，操作维护简单，自动化程度高。应当注意的是，使用硅藻土过滤机一定要做好助滤剂的预涂工作。

(3)配料罐　配料罐是一种配有罐盖，带有搅拌装置的夹层冷却罐。夹层中间通入自来水或深井水冷却。过滤后的糖浆在其中进行冷却、调配。其容积应为化糖设备容积的2.0～2.5倍。

4.2.3　碳酸化设备

(1)配比(混合)器　由于糖浆和净水的混合决定了制品的各种成分的比例，直接影响制品的质量。所以要求准确地按照预定比例混合，通常把这种实现按一定比例混合的装置叫做配比(混合)器。配比(混合)器有很多种类，目前常见的有如下几类。

1)配比泵混合器　配比泵混合器连锁两个活塞泵，一个控制进水，一个控制进糖浆。活塞直径有大有小，糖浆比例的变化是通过调节活塞行程的大小实现的。

2)孔板定比例混合机　这种设备的定比例作用原理是，液体在落差不变的情况下，流过一个固定节流孔时，其流速恒定不变，从而达到流量不变。节流孔也可用计量阀代替。图4.4为一孔板定比例混合机的示意图。

图4.4　孔板定比例混合机(www.chuimin.cn)

3)喷射式混合器　喷射式混合器的基本构造是一个文氏管。当冷净水以高速从文氏管喷射口喷出时，在文氏管的吸入腔产生的低压使糖浆通过节流阀进入混合区。预订的水－糖浆比例是以节流阀上的手轮来调节的。

(2)汽水混合机　汽水混合机就其中二氧化碳和水的混合形式可分为三种:薄膜式、喷雾式和喷射式。在实际生产中使用较多的是后两种。喷雾式混合机在我国的中小企业中使用较多，图4.5是喷雾式混合机结构示意图。它是个密闭的压力容器，二氧化碳气体和处理水在一定压力下的该容器内混合。

图4.5　喷雾式混合机结构示意图

图4.6　文丘里管混合器

近几年在进口饮料生产线中使用的混合机多为喷射式混合机，它主要是一只文氏喷射管，见图4.6。喷射式混合机工艺流程:脱气罐→水泵→加入糖→糖水混合器→文丘里管→贮罐。经过处理和冷却的水由泵加压(1.0MPa左右)后通过水管进入混合机，其内部的液体通道之中设有一个咽喉。由于截面逐渐收缩，水流的速度剧增，在末端形成低压区，会不断吸入二氧化碳气体。在喷嘴出口处的环境压力和水的内压形成较大的压差，为了维持平衡，水爆裂成很细小的水滴，而水与二氧化碳有很大的相对速度，使水滴变得更加细微，这样，就使得水和二氧化碳具有了很大的两相接触面积，提高了碳酸化的效果。这种碳酸化器的结构简单，工作可靠。一般只要降低温度，二氧化碳的压力调节在规定的范围内，同时使多级泵达到足够的压力，便可获得较为理想的碳酸化效果。使用中常在混合机前加一台除去水中空气的装置以获得更好的碳酸化效果。

4.2.4　洗瓶设备

碳酸饮料若采用玻璃瓶包装，由于回收的玻璃瓶大多都是连续周转使用的，里面难免有残留的饮料和其他污染物，如刷洗不净会影响饮料质量，因而需要严格洗瓶环节。洗瓶机按洗瓶方式分为喷射式、浸泡式、浸泡与洗刷式及浸泡与喷射式四大类。

4.2.5　灌装设备

灌装设备有二次灌装和一次灌装两种类型。二次灌装设备由糖浆机、灌水机和压盖机组成。二次灌装属于较旧的灌装方法，适合于中小企业使用。一次灌装设备属于较新型的灌装机，最初多从德国、日本和意大利等国引进，随后在引进的基础上我国又试制出了该类生产线，已经投入批量生产。一次灌装设备包括洗瓶机、混合机、灌装机、压盖机、装箱机、打码机、检验器、贴标机和CIP自动清洗装置等。适合大、中型碳酸饮料厂使用。

(1)灌浆机　灌浆机又称糖浆加料机，是二次灌装系统灌装糖浆用的设备，一般有12头、16头、24头，由定量机构、瓶座、回转盘、进出瓶装置和传动机组成。瓶座是安装在转盘上的，随转盘运动。进瓶装置送进的瓶子，由拨盘拨入瓶座，瓶座下的弹簧有一个向上的力，将瓶座顶起，顶开装在定量机构下部的阀。糖浆依靠本身的静压流入瓶中。瓶座下的小滚轮在斜铁的作用下，将瓶座压下，瓶子脱离定量机构，阀即关闭，装好糖浆的瓶子由出瓶拨盘拨到输送带上，送到灌装机。灌浆机根据定量机构的不同常分为容积式灌浆机、液面密封式灌浆机、液体静压式灌浆机等几种类型。图4.7是液体静压式灌浆机的结构示意图。

(2)灌装方法　灌装机用于灌装碳酸水或混合好的饮料，因此灌装机又称灌水机。灌装机的灌装方式有等压式灌装、压差式灌装和负压式灌装三种类型。在碳酸饮料生产中大多采用等压式灌装。

4.2.6　灌装生产线

图4.7　液体静压式灌浆机结构示意图

碳酸饮料灌装生产线有玻璃瓶、易拉罐和PET瓶灌装线等类型。20世纪70年代，我国陆续从意大利、日本等国引进碳酸饮料生产线，并开始测绘和仿制。20世纪80年代，引进了大量技术比较先进的设备，有碳酸饮料玻璃瓶灌装线、易拉罐灌装线、复合软包装饮料线以及有关制罐、制盖和其他容器制造设备。

(1)玻璃瓶灌装线　20世纪80年代我国共引进116条玻璃瓶饮料灌装线，主要用于碳酸饮料，玻璃瓶饮料灌装线灌装能力为150瓶/分钟、200瓶/分钟、300～400瓶/分钟。设备主要生产厂家有德国SEN、德国H＆K、德国O+H、日本三菱重工、意大利希莫拉兹(Simonazzi)、美国迈耶(MEYER)等。1984年，广东轻机厂引进德国SEN公司和H＆K公司啤酒灌装线制造技术，制造2万瓶/小时的瓶装啤酒灌装线，南京轻机厂和合肥轻机厂引进日本三菱重工技术，制造1.8万瓶/小时的汽水灌装线。其他还有重庆轻机厂的32/8设备，14000瓶/小时，廊坊包装设备制造总公司24/6设备，6 000～8000瓶/小时的灌装线。目前我国自己设计制造的各种生产能力的灌装线，正在逐步成为生产线上的主力军。

(2)易拉罐灌装线　“八五”期间，我国引进易拉罐饮料灌装线15条，同时引进易拉罐啤酒灌装线14条。主要是德国SEN、美国迈耶公司的设备，灌装能力为150罐/分钟、300罐/分钟、400罐/分钟、500罐/分钟，最高575罐/分钟。目前广东轻机、南京轻机、合肥轻机等都有自己的易拉罐灌装线。近年来，我国开始在引进的基础上自主研制相关设备，张家港市鑫茂饮料机械有限公司研制的易拉罐灌装生产线，生产能力约为2000罐/小时，张家港市环宇饮料机械有限公司研制的易拉罐灌装生产线，生产能力最高达12000罐/小时。

(3)聚酯瓶灌装线　聚酯瓶灌装线可以是单独的专用线，但一般均与玻璃瓶灌装线通用一台灌装设备，灌装玻璃瓶时用玻璃瓶洗瓶机，灌装聚酯瓶时用冲瓶机。灌装机高度可以调整，以适应两种不同类型瓶的高度。另外，用于玻璃瓶灌装时，灌装机与皇冠盖压盖机相连;灌装聚酯瓶时，灌装机与旋盖机连接。这样，一台灌装机可以完成两种不同类型容器的灌装。我国引进的聚酯瓶饮料灌装线6～7条，灌装能力为50～500瓶/分钟。主要设备厂家有美国迈耶和德国SEN公司。合肥轻机利用德国Krones公司技术，制造聚酯瓶饮料灌装线，目前合肥轻机、南京轻机均能制造玻璃瓶和聚酯瓶两用的饮料灌装线。国产50台两用灌装机，用于玻璃瓶灌装线时，灌装250mL瓶的生产能力为500瓶/分钟，灌装1250mL聚酯瓶的生产能力为120瓶/分钟。中小规模聚酯瓶灌装线灌装机灌装1250mL瓶时的生产能力为900瓶/小时。

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