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飲料生產線中飲料設備的類型

不同的飲料生產過程需要不同的飲料機械和設備。下面介紹壹些飲料生產中常見和常用的機械設備。水是飲料生產中用量最大的原料,水的質量對飲料的質量有很大的影響。因此,必須對水進行處理以滿足工藝要求。壹般水處理設備按功能分為三類:水過濾設備、水軟化設備和水消毒殺菌設備。

(1)水過濾設備

(1)砂巖過濾設備(多介質過濾設備)砂巖過濾器(多介質過濾器)是以層狀無煙煤、沙子、細碎石榴石或其他材料為床層的機械過濾設備。其原理是將水中不同粒度的顆粒按深度過濾,較大的顆粒在頂層去除,較小的顆粒在過濾介質較深處去除,使水質經過粗濾後達標,降低水的SDI。

(2)活性炭過濾器活性炭具有吸附功能和壹定的除濁功能。活性炭濾池的主要結構和布置與砂濾池相似。所以活性炭吸附也叫活性炭過濾。活性炭過濾主要用於水中的有機雜質和分子膠體顆粒,也可用於脫氯。

(3)砂芯棒過濾器砂芯棒過濾器又稱砂濾棒過濾器,在水處理設備中已經定型。主要適用於水量較少,僅含有機物、細菌等雜質的水處理。

(4)微孔過濾微孔過濾是壹種新型的膜分離技術。可濾除濾液和氣體中0.01μm的顆粒和細菌。它具有捕捉能力強、過濾面積大、使用壽命長、過濾精度高、阻力小、機械強度高、無脫皮現象、耐酸堿能力強、使用方便等特點。這種過濾器可以去除大部分顆粒,因此廣泛應用於精細過濾和殺菌過程。

(2)水軟化設備

(1)離子交換器離子交換器是水處理中常用的設備,通過選擇壹定的工藝可以將水軟化或脫鹽。它主要是利用壹些離子交換劑來臨時固定原水中不需要的離子,從而將這些離子的含量降低到需要的水平。被交換劑固定的離子在再生溶液中釋放出來,交換劑可以重復使用。也就是說,其本質是不溶性電解質(樹脂)與溶液中另壹種電解質的物理化學反應,即樹脂上的可交換離子與溶液中其他同性離子的交換反應。

(2)電滲析是壹種工業分離、濃縮、純化和回收的新技術,廣泛應用於化工、制藥、食品等行業。在食品工業中的應用主要集中在蘇打水和啤酒水的凈化,在軟飲料工廠中用於水的軟化(脫鹽)。電滲析技術是根據異性相吸、同性相斥的原理,在外加DC電場的作用下,使原水中的陰、陽離子分別通過陰離子交換膜和陽離子交換膜的技術。

(3)反滲透設備反滲透是應用規模最大、技術相對成熟的膜技術,其應用約占整個膜分離領域的半壁江山,是膜技術發展的最大突破。反滲透是通過反滲透膜將溶劑從溶液中分離出來。反滲透的應用已經從海水淡化和硬水軟化發展到維生素、抗生素和激素的濃縮,細菌和病毒的分離,果汁、牛奶和咖啡的濃縮等。,而且應用廣泛。反滲透設備的優點是連續運行,產品水質穩定;無需酸堿再生;不會因為再生而停止;節約反沖洗和清洗用水;高產率生產超純水(產率可高達95%);再生汙水不需要水處理設施;運行和維護成本低;安裝簡單,成本低。

反滲透設施生產純水有兩個關鍵:壹是選擇性膜,我們稱之為半透膜,二是壹定的壓力。簡單來說,反滲透半透膜上有很多小孔,大小相當於水分子的大小。因為細菌、病毒、大部分有機汙染物和水合離子都比水分子大得多,它們無法透過反滲透半透膜,與反滲透膜的水相分離。在水中的許多雜質中,可溶性鹽是最難去除的。所以反滲透的凈水效果往往是根據脫鹽率來決定的,而脫鹽率主要是由反滲透半透膜的選擇性決定的。高選擇性反滲透膜元件的脫鹽率可高達99.7%。

在反滲透分離中,必須在膜-溶液界面形成優先吸附層,優先吸附的程度取決於溶液和膜表面的化學性質。只要選擇合適的膜材料,簡單改變膜表面的微孔結構和操作條件,反滲透技術就可以應用於任何分離度的溶質分離。

(4)超濾器

超濾技術在我國雖然起步較晚,但發展非常迅速。隨著這項技術的不斷普及和人們對其認識的不斷提高,飲料生產行業必將從中獲得更多的收益。

超濾膜設備在工業應用中有幾種不同的形式,如平板、管式、螺旋板和中空纖維。國內的應用多為板狀和管狀,特別是中空纖維膜(中空纖維膜)也已廣泛應用於水處理。

中空纖維超濾膜是超濾技術最成熟和最先進的形式。這種膜是在平板膜的基礎上發展起來的,具有三維幾何形狀,使得單位體積的膜設備具有很大的膜透過性,而不依賴於極薄的半透膜。中空纖維管的管壁布滿微孔,孔徑大小用能截留物質的相對分子質量來表示,相對分子質量可達幾千到幾十萬。由於中空圓柱形的結構,單位體積的膜滲透設備的生產能力大大提高。原水在中空纖維的外側或內腔受壓流動,分別構成外壓式和內壓式。超濾是壹個動態的過濾過程,截留的物質可以隨濃度去除,不至於堵塞膜表面,可以長時間連續運行。可以證明,在超濾應用中,如果使用尺寸合理的圓柱形中空纖維膜束,透過量將與十幾平方米的超薄平板膜上獲得的透過量相當。

中空纖維為細長膜管,內壁為膜層,與有粗孔的海綿狀外壁結合,內層起到超濾分離的作用。內膜孔的大小決定了管內阻塞物質的大小。中空纖維直徑約200μm,由惰性非離子聚合物制成,具有獨特的各向異性(皮)結構和明顯的高流速。其特點是:①裝置中單位體積的膜面積很大;(2)膜壁薄,液體滲透快;(3)由於中空纖維的幾何構型具有壹定的抗壓能力,其強度較高。

(3)水殺菌消毒設備

(1)臭氧消毒器所謂臭氧消毒器,就是利用臭氧的強氧化作用來達到殺菌的目的。臭氧是壹種強氧化劑,其殺菌效果比氯氣高15∽30倍。在壹定濃度下,臭氧可以殺滅各種真菌。國外已廣泛用於水的消毒處理,除臭、脫色,國內也廣泛用於礦泉水、純凈水生產中的殺菌。

(2)紫外線消毒器當微生物受到紫外線照射時,微生物的蛋白質和核酸吸收紫外光譜能量,導致微生物的蛋白質變性和死亡。紫外線對清潔透明的水有壹定的穿透能力,可以對水進行消毒。紫外線殺菌不改變水的物理化學性質,殺菌速度快,效率高,無異味,應用廣泛。殺菌是飲料加工中的壹個重要環節。飲料殺菌與醫學和生物殺菌有壹些區別。飲料殺菌有兩層含義:壹是要求殺滅飲料中汙染的致病菌和腐敗菌,破壞食品中的酶,使飲料在特定的環境中,如密閉的瓶、罐或其他包裝容器中能有壹定的保質期;二是要求在殺菌過程中盡可能保護飲料的營養成分和風味。因此,滅菌後的飲料屬於商業無菌。

飲料的殺菌方法有兩種:物理殺菌和化學殺菌。化學消毒是使用過氧化氫、環氧乙烷、次氯酸鈉和其他殺菌劑。由於化學殺菌中化學殘留物的影響,當代食品殺菌趨向於物理殺菌。物理滅菌可分為熱滅菌和冷滅菌。熱力殺菌分為熱力殺菌、幹熱殺菌、微波殺菌和遠紅外加熱殺菌。冷滅菌可分為紫外線滅菌、電離輻射滅菌和冷凍滅菌。濕熱滅菌法中有巴氏滅菌法、高溫短時滅菌法和超高溫瞬時滅菌法。巴氏殺菌是壹種低溫長時間殺菌方法,殺菌溫度低於100℃,保溫時間30分鐘。在HTST,滅菌溫度壹般在100℃以下。比如牛奶的HTST殺菌溫度是85℃,要保持在15s以上。超高溫瞬時殺菌(UHT),殺菌溫度在120℃以上且只持續幾秒鐘。HTST和UHT殺菌方法不僅效率高,而且比其他殺菌方法更好地保存了食品的結構、外觀、營養和風味。根據上述殺菌方法,相應開發出多種飲料殺菌設備,根據加工物料的形狀分為以下三種:

(1)液體飲料滅菌設備。流體飲料是指無包裝的乳制品、果汁和其他材料。用於處理這種材料的滅菌設備可以分為直接型和間接型。直噴式是將蒸汽直接噴入物料中進行滅菌。間接方法是通過用板式和管式熱交換器進行熱交換來對飲料進行殺菌。

(2)罐裝飲料、罐裝飲料、瓶裝飲料及其他有包裝容器的飲料的滅菌設備。處理此類物料的滅菌設備根據滅菌溫度的不同可分為常壓滅菌設備和加壓滅菌設備。常壓滅菌設備的滅菌溫度在100℃以下,用於pH值小於4.5的飲料產品的滅菌。利用巴氏殺菌原理設計的罐裝殺菌設備就屬於這壹類。壓力滅菌設備壹般在密閉設備中進行,壓力大於0.65438±0 MPa,溫度通常在65438±020℃左右。常壓和壓力滅菌設備也可分為間歇操作和連續操作。根據滅菌設備所用熱源的不同,可分為直接蒸汽加熱滅菌設備、水加熱滅菌設備、火焰連續滅菌機等。

(3)利用電磁波的物理殺菌設備這類殺菌設備利用微波、遠紅外線、紫外線等物理輻射進行加熱殺菌,是壹種很有發展前途的殺菌設備。CP-12洗瓶機是在引進、消化、吸收國內外先進技術的基礎上,自行設計的具有國內先進水平的旋轉式洗瓶機。本機適用於瓶裝飲料、礦泉水、可樂等料液的灌裝生產,並可用於清洗塑料瓶。可以提供給大中型廠家,也可以單獨使用。這臺機器主要有以下特點:

(1)本機是清洗各種規格塑料瓶的專用設備;

(2)設備結構緊湊,控制系統完善,操作維護簡單;

(3)清洗工藝合理,利用噴淋原理對瓶內外進行清洗,瓶內殘留水自動排出,清洗後空瓶符合衛生要求;

(4)只需更換星輪和導向板即可實現瓶形的改變,操作簡單方便。

CP-32洗瓶機是壹種半自動外置淋浴洗瓶機,適用於洗滌各種瓶型和材質的新舊瓶。該機的主要特點是:對瓶子外壁進行噴塗,內壁連續清洗兩次,保證清洗效果;主要部件采用不銹鋼或耐磨銅合金,防止腐蝕;使用常壓自來水,適應性強。該機結構合理,操作簡單,維修方便,廣泛應用於酒、飲料、醬油、醋、藥水等生產廠家。自動洗瓶機根據不同情況可分為不同類型:從進出瓶方式上,可分為雙頭式和單頭式;從瓶套轉移的方式可分為連續和間歇;從機器上處理瓶子的方式可以分為噴塗、刷塗和浸泡。下面主要介紹洗瓶方法。

(1)噴射洗瓶機包括瓶子的內部和外部清洗。噴嘴的中心必須與瓶子的中心對齊。這種特別適合洗皇冠蓋,因為瓶頸小,壹般只有5mm左右,用其他類型的洗瓶機很難洗到瓶內臟。清潔劑的噴嘴應為高壓型。但是這種洗瓶方式容易產生泡沫,很難去除商標。另外,由於洗滌液和空氣中二氧化碳的作用,濃度會下降很快,消耗的能量也更大。

(2)浸沒式洗瓶機首先進行壹次或多次熱水噴射洗滌,然後將瓶子連續浸沒(灌裝後倒空)在不同溫度的洗滌槽中進行洗滌或消毒。最後壹次浸水後,用熱水和冷水噴幾次,洗掉乳液。合格的浸沒式洗瓶機仍然很少使用。

(3)泡刷洗瓶機,通過泡刷的方式清洗瓶子。這是壹種有效的刷洗瓶壁的清潔方法。往年壹直用刷子,容易掉毛,使用壽命短。同時刷子裏容易藏汙納垢,影響刷牙質量。有些國家用合成材料做刷子,使用效果不錯。這種洗瓶機的洗滌部分結構比較復雜,因為刷子和瓶口必須對齊才能進入瓶子,所以這種類型用的不多。

(4)浸泡噴淋式洗瓶機,結合了浸泡和噴淋的優點,有壹個或多個浸泡罐,噴淋部件較多,噴嘴多為高壓型。有人認為噴塗部分達到壹定程度,可以代替兩個噴塗槽,高壓噴塗的清潔效果可以等同於用刷子刷。從包裝上看,物料可分為液體灌裝機、糊狀灌裝機、粉末灌裝機、顆粒灌裝機等。從生產的自動化程度來說,可分為半自動灌裝機和全自動灌裝生產線;根據灌裝物料是否含有氣體,可分為等壓灌裝機、常壓灌裝機和負壓灌裝機。

(1)等壓灌裝機

等壓灌裝機壹般在儲物盒內保持壹定的灌裝壓力。當待灌裝的容器進入灌裝機時,首先對容器進行充氣,氣體可以是壓縮空氣或二氧化碳氣體,最好是二氧化碳氣體。當容器內的壓力與儲存箱內的壓力壹致時,通過打開的灌裝閥用料液的自重灌裝。在充裝過程中,容器內的氣體應順利導出,並返回儲物盒或氣室。在汽水、小香檳、啤酒的灌裝中,大部分都是同壓灌裝,流程如下:

(1)在初始位置,瓶子沒有碰到灌裝閥,所有氣體和液體通道都是關閉的。

(2)充氣壓力瓶和充氣閥蓋壹起上升到預定位置,然後旋轉叉打開充氣閥,加壓氣體從環形儲罐通過充氣通道進入瓶內。

(3)註液和回氣當瓶內壓力達到儲罐壓力時,液體閥會自動打開,液體必須靠分流傘順著瓶壁流下。同時,瓶內被置換出來的壓力氣體將通過回氣管返回到註液罐,當瓶內液面到達回氣管下口時,註液結束。

(4)閥門關閉旋轉叉,關閉壓力氣體閥和液體閥。

(5)打開充氣頂部的二氧化碳充氣閥,從環形槽向瓶內充入二氧化碳或其他惰性氣體,驅除瓶頸處的空氣。

(6)泄壓打開泄壓閥,瓶內壓力通過泄壓通道內的針閥逸出到環形槽內。

(2)常壓灌裝機

很多飲料,比如果汁、乳飲料、汽水二次灌裝中的糖漿,本身不含二氧化碳,壹般使用常壓灌裝機。

常壓灌裝機主要由灌裝系統、進出瓶機構、提瓶機構、工作臺、傳動系統等組成。用於灌裝不含氣體的液體,這種灌裝機壹般是旋轉式的。

在傳動系統的作用下,轉軸帶動轉盤和定量杯壹起轉動,液態物料依靠自身重量通過管道從儲料桶流入定量杯。瓶托在凸輪的作用下帶動瓶子上升。當瓶口頂在壓蓋板上時,彈簧壓縮,此時滑閥在活動量杯的內孔中向上滑動。隨著旋轉軸的旋轉,設定的量杯已從進料管下方移開,並進入灌裝位置。當滑閥上升打開進液孔時,液體物料流入瓶內,瓶內氣體從壓蓋板下表面的四個小槽排出,完成壹個瓶子的灌裝任務。隨著轉盤的轉動,定量杯逐漸進入正下方完成定量工作,當它從定量位置轉開進入灌裝位置時,又開始灌裝瓶子,如此不斷重復工作。

(3)負壓灌裝機

它通常被稱為真空灌裝機。在這種填充方法中,儲存箱保持在正常壓力下。在灌裝過程中,只有瓶子內部被抽成真空。當真空度達到壹定程度時,通過液體灌裝盒與容器之間的壓力差,液體流入瓶內,灌裝完成。它主要用於灌裝不含氣體的液體,如果汁。因為灌裝是在真空下進行的,瓶罐漏了就停止灌裝,可以減少損耗。但是在真空下,壹些有香味的液體會失去壹些香味。

負壓灌裝法對瓶子規格要求嚴格,因為它的定量是由灌裝嘴進入瓶子的深度決定的,瓶子的容積直接影響定量精度。但由於調整方便,仍被廣泛使用。CIP代表就地清潔或就地清洗。定義為在不拆卸或移動設備的情況下,用高溫高濃度清洗液清洗與食物接觸的表面的方法。

因此,CIP意味著完全不需要拆卸機械設備和管道就可以進行刷洗、清洗和殺菌。在清洗過程中,能夠合理處理洗滌、清洗與殺菌、經濟與節能的關系,是壹種優化的清洗管理技術。CIP裝置適用於與流體物料直接接觸的多管道滅菌機械裝置。如果對果汁飲料、乳制品、濃縮果汁、豆漿進行原位清洗(CIP清洗),是飲料生產企業常用的方法,是產品質量的保證。清洗的目的是去除設備和管壁上的殘留物,以確保衛生指標能夠達到。壹般情況下,連續使用6∽8h必須清洗壹次。特殊情況下,發現生產能力明顯降低時,應立即清理。

清洗的目的是去除附著在機器上的汙垢,以防止微生物在其中生長。為了去除汙垢,有必要使清潔系統提供克服汙染物所需的清潔能力。清潔能力有三個來源,即清潔液流動產生的運動能、清潔劑產生的化學能和清潔液中的熱能。這三種能力相輔相成。同時,能力的因素與時間的因素有關。同樣的狀態下,洗滌時間越長,洗滌效果越好。

CIP具有以下優勢:

(1)能保持壹定的清洗效果提高產品的安全性;

(2)節省操作時間,提高效率,節省勞動力,保證操作安全,節省清洗水和蒸汽;

(3)衛生水平穩定,節省清洗劑用量;

(4)生產設備可以大型化,自動化水平高;

(5)提高生產設備的使用壽命。