Газдалған ішімдіктерді толтыру машинасы: Күйінді жеміс шырыны үшін көбік түзбейтін толтыру

Сусын толтыру машиналарында көбік пайда болуын түсіну

Көбік пісу проблемасы көмірқышқыл газсыз ішімдіктер, әсіресе шырынды өнімдер шығаратын өндірушілер үшін шынымен бас ауыртуға айналып отыр. Бұл мәселе шикізаттағы табиғи заттардан, толтыру процесі кезінде сұйықтықтың көп қозғалысынан және шырын мөлшеріне байланысты сұйықтықтың қоюлығы немесе сұйықтығы сияқты бірнеше себептерден туындайды. Labbe және оның әріптестерінің робототехника және жасанды интеллект саласындағы Frontiers журналында өткен жылы жарияланған зерттеу жұмысында қызықты нәтиже алынды. Олар қою сұйықтықтарды құю биіктігі мен ағып шығу жылдамдығы олардың ішінде ұсталып қалған ауаның шамамен 42 пайызын құрайтынын анықтады, ал бұл, әрине, қанша көбік пайда болатынына әсер етеді.

Көмірқышқыл газсыз сусындарды толтыру кезіндегі шырындардың көбік пісуінің себептері мен шешімдері

Жеміс шырындары көбік түзетін табиғи заттар — ақуыздар мен пектиндерді қамтиды. Толтыру машиналарында оларды араластырған кезде ауа көпіршіктері тұрақты көбікке айналады. Нәтижелі шешімдерге мыналар жатады:

• Құйылымдық клапандардың өзгертілген конструкциялары оңайлату күштерін азайтатын
• Температурасы реттелетін құю камералары , мүмкіндігінше көбінесе шырындар үшін 10-15°C-да сақталады
• Вакуумды көмекші дегазациялау құю алдында еріген ауаны шығаратын жүйелер

Бұл шаралар толқынның пайда болуын бастау кезінде азайтады, құю дәлдігін және желілік өнімділікті жақсартады.

Құю кезінде қоймалжың және тұтқырлықтың толқын түзілуіне әсері

12%-дан асатын қоймалжың мазмұны тұтқырлықты 300-500 мПа·с-қа арттырады, ауаны ұстап қалатын турбулентті ағынды ынталандырады. Осыған қарсы тұру үшін өндірушілер мынаны қолданады:

• Үлкен диаметрлі форсункалар (шырынды сұйықтар үшін 25 мм-ге қарсы тосылған сұйықтықтар үшін 40-60 мм)
• Біртіндеп жылдамдықты арттыру реттелетін ағын жылдамдығымен (0,5-2,0 м/с)
• Сатылар арасында көбіктің ыдырауына мүмкіндік беретін импульсті толтыру циклдері сатылар арасында көбіктің ыдырауына мүмкіндік береді

Бұл тәсіл манго немесе цитрус нектарлары сияқты қиын формулалармен тұрақты толтыруды сақтайды.

Шайналмалы сусындарды толтыру машиналарының жұмысында араластырудың және ауаның енуінің рөлі

Қазіргі заманғы жүйелер инженерлік басқару арқылы турбуленттілікті болдырмауға тырысады:

1. Төменнен жоғарыға қарай толтыру еркін түсу қашықтығын минималдандыратын әдістер
2. Ламинарлық ағыс басы рейнольдс сандарын 65-80% дейін төмендету
3. Ыдыстағы оттегіні ығыстыру үшін алдын ала азотпен толтыру ыдыстағы оттегіні ығыстыру

Бұл инновациялар жемістің 15-20% қатты заттарын қамтитын сияқты жоғары қоймалжыңды сусындарда толтыру биіктігінің <2% ауытқуын мүмкіндік етеді.

Негізгі инновациялар кестесі:

Параметр	Дәстүрлі жүйелер	Дамытылған төмен көбіктелу жүйелері	Жақсарту
Толтыру жылдамдығы (ыдыс/мин)	120-150	80-100	+25% өнімділік
Көбіктің биіктігін азайту	30-40MM	5-8мм	83% кем
Қағаз қалдығына төзімділік	8%	22%	175% өсуі

Толтыру кезінде қақ алу немесе жоғары тұтқырлы сүттамақтармен жұмыс істеу үшін біріктірілген қақсыздандыру стратегиялары

Қазіргі заманғы газдалған сусындарды толтыру жабдықтары қалың немесе қақталатын сусындармен жұмыс істеген кезде пайда болатын қақ мәселелерін шешудің бірнеше тиімді әдістерін қолданады. 15% дейінгі қағаз қалдығы бар сүттамақтармен немесе 1500 сантипуаздан жоғары тұтқырлыққа ие өнімдермен жұмыс істегенде, өндірушілер тежеу жылдамдығын реттейтін ерекше клапандар мен ауа көпіршіктерін азайтатын үздіксіз ағыс үлгісіне арналған форсункаларды жиі қолданады. Тиімді әдістердің бірі — толтыру форсункасын ыдыстың төменгі жағынан енгізіп, толтыру кезінде оны секундына 0,3-0,5 метр жылдамдықпен баяу жоғары қарай көтеру. Бұл әдіс ыдыстың жоғары жағынан құюға қарағанда турбуленттілік мәселелерін шамамен 40% азайтады. Егер цитрус негізіндегі сусындар туралы айтатын болсақ, қойма аймағын 4-10 градус Цельсий арасында ұстау қақтың мол пайда болуын болдырмауға көмектеседі, себебі суық температура сұйықтықтың беттік керілу қасиеттерін табиғи түрде арттырады.

Төменгі көбік толтыру технологиясы құю кезінде тасып кетуді азайтады және дәлдікті қамтамасыз етеді

Дәл көлемді сенсорлар әртүрлі қоспаларда, мысалы, манго нектарында ±0,5% дәлдікпен толтырады. Салмақ негізіндегі кері байланыс контурлары толтыру параметрлерін нақты уақытта динамикалық түрде реттейді және пульпа тығыздығының тербелістерін компенсациялайды. Бұл сақтау мерзімін қысқартатын толымсыз толтыруды және дәстүрлі жұмыс істеу кезінде желі сағатына өнімнің 2,5%-ын қосып алуды болдырмауға мүмкіндік береді.

Шелектеу операцияларында дәстүрлі және төмен көбік толтыру жүйелерін салыстыру

Параметр	Дәстүрлі гравитациялық толтырғыштар	Дамытылған төмен көбіктелу жүйелері
Қолдау көрсетілетін максималды тұтқырлық	800 cP	3,500 cP
Көбікті азайту	10-15%	85-90%
Қағаз қалдығына төзімділік	5%	18%
Толтыру жылдамдығы (BPM)	30-40	22-35

Сусын өндіруде механикалық түйіршіктену мен химиялық көбікке қарсы агенттер

Бүгінгі күнде «көбікке қарсы агент» деп белгіленген компоненттерден бас тартатын сатып алушылардың саны өте көп (IFST-ның өткен жылғы зерттеуі бойынша шамамен 72%), сондықтан тамақ өндірушілер механикалық шешімдерді қарастырып жатыр. Олардың бірі — вакуумдық дегазация, ол ыдысқа толтырудың алдында ауа көпіршіктерінің шамамен 95% жояды. Сонымен қатар, ультрадыбыстық сенсорлар тікелей форсункаларға орнатылатын ыңғайлы технология да бар. Бұл сенсорлар көбік пайда болған сәтті анықтап, ағынды толығымен тоқтатады. Ең жақсысы — бұл әдістер компанияларға дәм мінез-құлпына әсер етуі мүмкін силикон негізіндегі заттарды қосудың қажетін болдырмайды, әсіресе сезімтал жеміс комбинациялары үшін маңызды, онда тіпті кіші өзгерістер де дәм сезу сезімі жақсы дамыған адамдар үшін үлкен рөл атқарады.

Көбікке сезімтал қолданбалар үшін жетілдірілген толтыру клапаны мен форсунка дизайны

Тығыз немесе бөлшектермен қосылған сұйықтықтарды (мысалы, шырынды күйіндегі шырын) толтыру үшін оптималды клапандар

Қазіргі толтыру жабдықтары құрамында 25 пайызға дейінгі күйі бар өнімдерді өңдей алатын көпсатылы алдыңғы клапандармен жабдықталған. Жүйенің конструкциясына талшықтардың уақыт өте келе жиналуын болдырмау үшін бұрышталған тығыздандырғыштар мен кең каналдар енгізілген. Бұл орнату 30-дан 50 литрге дейінгі минутына өткізу қабілетін сақтайды және шығындалатын ысырылу күштерін шамамен 40 пайызға дейін азайтады. Көптеген мамандар жаңа жүйелерді жобалау кезінде қазіргі заманғы сұйықтық динамикасын қолданады. Бұл симуляциялар машина бетінің контактілерін нақты баптауға көмектеседі, бұл жабысқақ жеміс шырындарымен жұмыс істеген кезде, өнімнің бәріне жабысып қалуы мүмкіндігін ескерсек, шынымен маңызды.

Шырын толтыру кезінде турбуленттілікті азайту үшін форсунка дизайндарындағы жаңалықтар

Ішкі ағынды түзейтін желбезектері бар ламинарлы ағыс шлангы 2000-нан төмен Рейнольдс сандарын сақтайды, ол тұншықтырғыш тропиктік қоспалар үшін маңызды. 2024 жылғы сусындар инженериясы бойынша зерттеу көрсеткенінше, екі бағыттағы конфигурациялар манго пюресін толтыру кезінде турбулентті кинетикалық энергияны 68% азайтады және әр минутына 200 ыдыс жылдамдықпен толтыруда ±0,5% дәлдікті сақтайды.

Тұншықтыруды бақылау және өнімнің біркелкілігі үшін толтыру клапанының дәлме-дәл инженерлік құрылымы

Тұйық циклді қысымды реттеу жүйесі барлық процестің бойында шамамен 0,02 бар дәлдікті сақтайды, бұл сүт негізіндегі смуттилер сияқты көбік түзетін өнімдерді жасаған кезде өте маңызды. Құрылғы сыйымдықтарды жабу кезінде ауаның тартылып қалуын болдырмау үшін екі сатылы герметизациялау технологиясын қолданады. Сонымен қатар, әсіресе тоқтаусыз шамамен 10 000 сағат жұмыс істегеннен кейін де өлшемдік өзгерістерді 0,1 мм-ден төмен ұстайтын ерекше износқа төзімді материалдар қолданылады. Тексерулер керамикалық қаптамалы клапан отырғыштары асқазан қалдықтарын дәстүрлі болат бөлшектермен салыстырғанда шамамен 90% азайтатынын көрсетті, әсіресе қалдық жиналуы үлкен проблема болуы мүмкін соя сүті өндіруде бұл айқын байқалады.

Көбікті азайту үшін толтыру жылдамдығы мен машина басқаруын оптимизациялау

Толтыру жылдамдығын оптимизациялауда өткізу қабілеті мен көбікті азайту арасында теңдестік орнату

Дұрыс толтыру жылдамдығын алу — заттарды жеткілікті жылдамдықпен орындау мен кедергі тудыратын көбіктенулерді бақылау арасындағы теңдестікті табу дегенді білдіреді. 2024 жылғы Сусындар Өндірісі жөніндегі есеп беру бойынша, өндірушілер ағын жылдамдығын секундына 2 метрден 1,5 м/с-қа дейін төмендеткенде, нақты шамамен 41% көбік пайда болуын азайта алады. Бірақ бұл жағдайда әрқашан белгілі бір тепе-теңдік болады, себебі бұл баяу әдіс берілген уақыт аралығында толтырылатын өнім көлеміне әсер етеді. Операторлар бастапқыда шамамен 0,8 м/с жылдамдықпен бастап, сұйықтықтың көп шашылып түсуін болдырмау үшін, одан әрі қажеттілігіне қарай біртіндеп 1,3 м/с-қа дейін көтерілетін прогрессивті ағын әдістері — бұл мәселеге жақсы шешім болуы мүмкін. Бұл әдіс өте жақсы нәтиже береді — ыдыстарды толтыруда шамамен 92% дәлдік алса, әлі де максималды мүмкін болатын жылдамдықтың шамамен 85%-ын сақтап қалады.

Негізгі мәселелерге мыналар жатады:

• Шыны иімнің геометриясы: Кең иімдер тар иімдерге қарағанда 18% жылдамырақ толтырылуға төзімді
• Тұтқырлық шектері: 1,200 сП-дан жоғары тұтқырлы сұйықтықтар төменгі тұтқырлы сұйықтықтарға қарағанда 22% баяу жылдамдықты қажет етеді
• Температураның әсері: Сұйықтық температурасының 5°C-қа көтерілуі көбіктену қаупін 12% арттырады

Икемді жылдамдықты реттеу үшін шайналғыш сусындарды толтыру машиналарындағы динамикалық басқару жүйелері

Қазіргі заманғы машиналар нақты уақыт режиміндегі жағдайға байланысты жылдамдықты реттейтін кері байланыс арқылы басқарылатын үдеуді интеграциялайды:

Параметр	Түзету диапазоны	Көбіктің азаюына әсері
Сұйықтық тұтқырлығы	базалық деңгейден ±15%	27% жақсару
Қалдық CO деңгейлері	0,3-0,8 көлемдік түзетулер	шығу 33% кем
Контейнердің температурасы	2-5°C компенсациясы	тұрақтылықта 19% өсу

Лазерлік деңгей сенсорлары мен қысым трансдьюсерлерімен жабдықталған бұл жүйелер минутына 600 шайтанға дейінгі жылдамдықпен ±0,5% толтыру көлемі дәлдігін сақтайды. Турбулентті енгізу 62% азайту үшін бұрышталған форсункалармен бірге қолданылғанда, өндірушілер теориялық максималды жылдамдықтың 93% пайдаланып, нақты уақыт режиміндегі сұйық стабилдау жүйелері арқылы тұманыздың жоқтай тең деңгейіне қол жеткізеді.

ЖИІ ҚОЙЫЛАТЫН СҰРАҚТАР

Газдалмаған ішімдіктерді толтыру машиналарында көбік түзілуінің себебі неде?

Көбік түзілуі әдетте құрамындағы табиғи заттар, толтыру кезіндегі араластыру және сұйықтың тұтқырлығы, әсіресе pulpты шырындарда болады.

Газдалмаған ішімдіктерде көбік түзілуін қалай азайтуға болады?

Шешімдерге толтыру клапандарының модификацияланған конструкцияларын қолдану, температурасы реттелетін толтыру камералары мен ауа көпіршіктерін азайту және толтыру процесін стабильдестіру үшін вакуумдық көмектесетін дегазация жүйелері кіреді.

Көбікті бақылауда толтыру жылдамдығының қандай рөлі бар?

Тиімділікті сақтау үшін толтыру жылдамдығының дұрыс болуы түйіршіктенуді азайтуда маңызды рөл атқарады. Түйіршіктенуді өнімділікті төмендетпей-ақ басқару үшін жылдамдықты біртіндеп реттеу мен бейімделуші басқару жүйелері көмектеседі.