目前國內外飲料灌注生產線的設計基本為混合、灌裝、殺菌 (暖瓶) 和包裝, 其中易拉罐洗罐使用軟化水或反滲透水沖洗, 封蓋后產品罐身沖洗排掉, 洗罐水一直處于開啟狀態, 沒有考慮是否自動控制與可以回收利用。目前, 洗罐設備設計沒有考慮到這兩點。而殺菌用水一般使用自來水或者軟化水, 為了降低成本, 一般企業選擇用自來水殺菌, 自來水中的鈣鎂離子遇到噴涂不完整的鋁罐時, 在加熱殺菌時會出現罐底外表面呈現黑色斑點狀而產出不良品。因此, 本文開展洗罐水自動化控制及回收至殺菌機可行性與實用性分析評估, 洗罐設備改造成可回收至殺菌機的自動控制裝置。
(1) 評估指標。 (1) 使用洗罐回收水后殺菌機水質指標滿足:p H在6.5~8.0, 濁度≤1NTU的要求。 (2) 使用洗罐回收水后殺菌機溫度波動符合設置控制值:1-10#:28~35℃;2-9#: (55.0±1.0) ℃。 (3) 使用洗罐回收水后, 殺菌機水壓符合控制范圍值:0.03~0.05 MPa。 (4) 當洗罐水量達不到控制值時, 殺菌機自動補水、排水系統能正常運行, 整個殺菌系統不受回收的洗罐水影響。
(2) 通過測算, 每小時用4~5 t的軟化水或反滲透水用于洗罐清洗。
(3) 洗罐水匯集管道安裝閥門, 通過開展殺菌機水質變化的跟蹤驗證, 當每小時用1~2 t洗罐水沖洗已封蓋的產品外表面符合殺菌水質指標要求 (p H在6.5~8.0, 濁度≤1 NTU) , 即每小時有富余的洗罐水可以回收利用。
(4) 洗罐用水為軟化水或反滲透水, 硬度≤50 mg/L (自來水硬度≤450 mg/L) , 有利于預防鋁制品表面因水質硬度過高而在殺菌加熱過程出現黑斑缺陷。
產線洗罐槽沖罐水原為常開或直供模式, 在設備停機或無空罐的情況下, 沖罐水持續運行, 造成水電浪費。現通過對洗罐槽增加電磁閥、電眼裝置, 并連接沖罐電接點壓力表和灌注機進罐信號進行防呆控制。當電眼檢測有罐時自動開啟沖罐水及壓縮空氣, 無罐時延遲時間關閉沖罐水及壓縮空氣, 形成自動控制, 在保證空罐清洗要求的前提下節能降耗。
洗罐水→兩路分流→新增一路進入殺菌機補水系統→殺菌機水質指標控制→殺菌機水溫指標控制→殺菌機自動排水系統排放。
(1) 設計、實施改造。 (1) 通過在原來的基礎上, 在洗罐槽前安裝易拉罐洗罐節水控制器, 改造需要控制的關鍵點。 (2) 在原來洗罐水對空罐噴淋沖洗后, 在洗罐槽內匯聚經罐面沖洗后排水管排掉, 增加裝置在罐面沖洗前進行兩路分流, 其中一路回收至殺菌機利用。
(2) 設計方案。 (1) 洗罐水自動控制裝置結構。易拉罐洗罐節水控制器設計 (供水水泵、壓力感應裝置、供水水管、管路電磁閥、手動閥、電接式壓力表、輸罐索道處的接近開關、止罐器和罐裝機控制器。供水水泵與壓力感應器通過電信號連接, 通過供水水泵出口管道壓力的變化控制泵的開/關。管路電磁閥與罐裝機的止罐機構、輸罐索道的接近開關通過電性連接, 通過止罐器開/關和接近開關處的感應信號控制管路電磁閥的開/關。電接點壓力表與止罐器通過電信號連接, 當電接點壓力表感應到水壓低于要求時, 給止罐器一個信號, 止罐器停止進罐能有效對洗灌水水壓進行防呆。罐裝機控制器與止罐器、管路電磁閥通過電性連接, 可以控制止罐器、罐路電磁閥的開/關。 (2) 自動控制原理。索道電眼。開啟自動模式時, 索道上感應電眼感應到有罐時立即啟動沖灌水動力水泵, 并打開進水電磁閥, 沖罐水能在罐子進入洗罐機時達到水壓要求。當索道上的感應電眼處沒罐子時, 延時40 s關進水電磁閥, 再延時60 s停止水泵運行, 重新感應到有罐子時重復a的控制。止罐器。止罐器與電眼聯動, (當索道滿罐) 止罐器關閉延時40 s關閉進水電磁閥, 止罐器關閉延時60 s停止水泵運行。當打開止罐器開關時, 并且水壓達到要求 (由電接點式壓力計控制) , 才能打開止罐器, 進罐。手動開關。手動開關旋鈕, 處在開的位置為水泵常開、沖罐進水電磁閥常開, 即沖罐水一直運行, 此模式為洗罐槽CIP清洗時使用。當開關旋鈕處于關的位置, 為沖罐槽系統能自動控制。 (3) 洗罐水回收至殺菌機裝置設計。洗灌水對空罐噴淋沖洗后在洗罐槽內匯聚經排水管排掉。排水管分兩路:至罐身沖洗管道, 罐身沖洗后水直接排地溝污水處理;至殺菌機補水水箱, 作為冷卻用水。排水管有手動閥門可以控制罐身沖洗水流量與回收至殺菌機水流量, 可以有效控制好罐身的沖洗效果, 防止罐身糖漿污染巴氏殺菌機用水水質和將部分的水回收至殺菌機作冷卻使用。
(1) 電路自動化控制系統驗證。 (2) 自動化控制后洗罐效果驗證。 (3) 洗罐水回收殺菌機驗證。
(1) 按照現有的洗罐工藝, 開展3次異物洗罐效果驗證試驗, 100%沖洗干凈, 驗證自動化改造后達到洗罐工藝要求。
(2) 連續檢測回收水至殺菌機的洗罐水:p H 6.81~7.06、濁度0.1~0.3 NTU。符合殺菌機水質使用要求:p H在6.5~8.0, 濁度≤1 NTU。
(3) 洗罐水回收殺菌機補水水箱, 自動補水、排水系統能正常運行, 整個殺菌系統不受回收的洗罐水影響。
通過開展實驗及投入生產跟蹤, 洗罐設備改造成自動化控制及將部分洗罐水回收到殺菌機在生產線取得成效, 通過選取改造后其中一臺殺菌機用水與改造前對比, 改造后平均每天節水60 t。改造后的殺菌機用水為軟化水或反滲透水, 其抑菌效果比自來水差, 通過在殺菌機進水水箱通過定期添加抑菌劑措施控制水質不變差, 同時增加對水箱過濾網的檢查頻率措施來控制水質不變差。節能綠色生產是我們的使命, 創新是發展的靈魂, 通過探討鋁質易拉罐飲料生產線洗罐水節能回收改造, 希望能為有需要的企業或者生產設備提供研究的方向。
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