32-позиційна лінія для розливу газованих напоїв — детальний аналіз усього процесу обладнання

Газовані напої займають значне місце на глобальному ринку напоїв завдяки своєму унікальному освіжаючому смаку та насиченому шиплячому відчуттю. Від коли та «Спрайту» до содової води й ігристої води виробництво цих напоїв ставить особливі вимоги до обладнання й технологій —контроль низької температури, ефективне розчинення вуглекислого газу та ізобаричний розлив є обов’язковими.

 

У цій статті буде проаналізовано все обладнання — від розчинення цукру до фасування в плівку — за технологічним процесом виробничої лінії компанії Zhangjiagang Xinmao Beverage Machinery Co., Ltd. на прикладі клієнта з Мавританії, щоб глибоко зрозуміти технічну логіку, що стоїть за виробничою лінією газованих напоїв.

і. Розділ підготовки сиропу: початкова точка смаку

1. Сахарний котел з високим зсувним зусиллям

 Принцип роботи танка для розчинення цукру під дією високого зсувного навантаження можна розглядати з двох точок зору: «як нагріти» та «як створити зсувне навантаження».

 

1.1 Ефективна тришарова теплоізоляційна конструкція (як нагріти)

 

Щоб швидко розчинити цукор, сам танк виступає як складний теплообмінник. Поширеною є тришарова конструкція:

 

Найвнутрішній шар: шар матеріалу, що безпосередньо контактує з цукром і водою, зазвичай виготовлений із харчової нержавіючої сталі.

 

Середній шар: нагрівальна рубашка, через яку подається пара або теплоносійна олива для нагріву матеріалу.

 

Найзовнішній шар: теплоізоляційний шар, заповнений теплоізоляційним матеріалом для зменшення теплових втрат, економії енергії та підвищення ефективності.

 

Загалом існує два методи нагрівання:

 

Нагрівання парою: пара генерується котлом і подається в рубашку для нагрівання. Цей метод забезпечує швидке нагрівання та зручне регулювання температури, тому його зазвичай обирають для великомасштабних виробничих ліній.

 

Електричне обігрівання: електричні нагрівальні елементи встановлено всередині рубашки й непрямо нагрівають матеріал шляхом нагрівання теплоносійної оливи. Цей метод є більш гнучким і підходить для фабрик без парових котлів або з меншими обсягами виробництва.

 

1.2 Основний компонент: головка високого зсувного навантаження (як вона «зсуває»)

 

У цьому полягає ключова відмінність від звичайних цукрових казанів. Основу головки високого зсувного навантаження становить набір прецизійних роторів і статорів.

 

Робочий процес: двигун приводить ротор у обертання з надзвичайно високою швидкістю (до 2800 об/хв або більше) всередині статора. Це створює потужну силу всмоктування, яка забирає суміш цукру й води знизу або з центру казана до робочої камери.

 

Різання та диспергування: Під час проходження матеріалу через надзвичайно вузький зазор між ротором і статором на нього діють кілька сил, у тому числі високошвидкісне різання, інтенсивне стискання, рідинне тертя, ударне розривання та турбулентність. Ці сили миттєво подрібнюють і диспергують кристали цукру в гарячій воді, утворюючи однорідний і стабільний сироп. Цей процес також часто називають «емульгуванням» або «гомогенізацією».

 

Ключова роль у виробництві газованих напоїв

Це обладнання відіграє вирішальну роль «першої лінії оборони» в усьому розливному потоці: воно швидко й повністю розчиняє цукор, запобігаючи його кристалізації. Звичайне перемішування може залишати нерозчинені кристали цукру, які під час охолодження можуть знову кристалізуватися (процес кристалізації), що впливає на смак і процес розливу. Високозрізне обладнання для розчинення цукру забезпечує повне розчинення цукру за рахунок потужної дії, що призводить до отримання більш стабільного сиропу.

 

Це покращує використання сировини та смак: чим ретельніше й дрібніше розчиняється цукор, тим м’якший і солодший буде смак кінцевого напою. За деякими даними, сироп, розчинений за допомогою насадки з високим зсувним зусиллям, має кращий смак.

 

Це полегшує подальші процеси стерилізації: для розчинення цукру зазвичай потрібно нагрівання до температури понад 80 °°C, що саме по собі є попереднім стерилізаційним процесом і знищує будь-які термостійкі мікроорганізми, які можуть бути присутні в цукрі, зменшуючи навантаження на подальші етапи.

 

Це створює умови для точного змішування інгредієнтів: високошвидкісне зсувне змішування дозволяє швидко підготувати сиропи з точною концентрацією (наприклад, типовий показник Брикс для сиропу може досягати 60 градусів), що сприяє точному змішуванню з очищеною водою, ароматизаторами, кислотами тощо на наступних етапах.

 

Спільна робота з іншим обладнанням

 

У всій системі дозування високотермічний танк для розчинення цукру не працює ізольовано; зазвичай він є початковою точкою процесу й працює у взаємодії з іншим обладнанням для приготування сиропу.

 

Розчинення цукру: кристалічний цукор і гаряча вода приблизно за температури 80–85 °°C подаються у високотермічний танк для розчинення цукру у певному співвідношенні (наприклад, 6:4) для розчинення за рахунок високошвидкісного зсувного зусилля протягом приблизно 20–30 хвилин з метою отримання неочищеного сиропу.

 

Реакція/стерилювання: неочищений сироп перекачується в реакційний танк і підтримується при температурі приблизно 85 °°C протягом певного часу (наприклад, 30 хвилин) для повного пастеризаційного оброблення.

 

Фільтрація: стерилізований сироп пропускається через фільтр (наприклад, двоступінчастий фільтр), щоб видалити активоване вугілля, слідові домішки або нерозчинені частинки, в результаті чого отримується прозорий очищений сироп.

 

Тимчасове зберігання/охолодження: очищений сироп тимчасово зберігається в резервуарі для зберігання й починає охолоджуватися, очікуючи остаточного змішування з іншими інгредієнтами в змішувальному танку.

 

Після цього етапу підготовлений сироп дегазують і охолоджують (до приблизно 0 °°C), перш ніж змішати його з двоокисом вуглецю під високим тиском для отримання газованого напою, який потім подається на розливну машину для розливу в ємності .

 

2змішувальний/складський резервуар

 

Функція: Як змішувальний резервуар використовується для остаточного змішування базового сиропу, обробленої води та різних харчових добавок у відповідності до співвідношення формули з метою отримання стандартизованої концентрації «змішаного сиропу». Як складський резервуар використовується для зберігання підготовленого сиропу перед наступним етапом виробництва.

 

Принцип роботи: Резервуар оснащений мішалкою, яка за допомогою обертальних лопатей перемішує й рівномірно змішує компоненти. Місткість 3 тонни визначає розмір партії для одного циклу змішування.

iI. Секція змішування та карбонізації: «Душа» газованого напою

3змішувач

 

Функція: Одне з основних обладнань виробничої лінії, що виконує дві ключові задачі: —точне змішування сиропу та води у заданому співвідношенні та розчинення газу CO ₂ у напій для отримання газованого напою.

 

Принцип роботи: «2 резервуари» означає два основні внутрішні резервуари:

 

Вакуумний дегазаційний резервуар: суміш спочатку надходить у цей резервуар, де вакуумний насос видаляє кисень —кисень перешкоджає розчиненню CO ₂ та впливає на смак.

 

Резервуар карбонізації (змішувальний резервуар): дегазована рідина подається в нього за допомогою високотискового насоса, який підтримує тиск приблизно 0,7–0,8 МПа. Розпилювальний пристрій у верхній частині розпилює рідину у надтонкий туман, значно збільшуючи площу контакту з CO ₂ та забезпечуючи ефективне розчинення. Ємність 3 тонни означає, що резервуар переробляє приблизно 3 тонни суміші на годину.

 

Рівень карбонізації безпосередньо впливає на смак: змішувач із одним резервуаром може досягти карбонізації в 2,5 раза вищої за національний стандарт, змішувач із трьома резервуарами — в 3,0 раза, а змішувач високої концентрації — в 3,8 раза.

 

 

4. Охолоджувач

 

Функція: забезпечує безперервну подачу великої кількості охолодженої води (зазвичай 0–4 ℃°C) для змішувача. Низька температура є обов’язковою умовою для ефективного розчинення CO ₂ розчинення.

 

Принцип роботи: хладагент охолоджується за циклом охолодження, що складається з компресора, конденсатора, випарника та розширювального клапана. Охолоджена холодна вода потім обмінюється теплом із напоями за допомогою пластинчастого теплообмінника. 60P вказує на потужність компресора; більше значення означає більшу потужність охолодження.

 

 

 

третій. Секція розливу та закрутки кришок: забезпечення точності й гігієни

5.Трифункційна машина для розливу (32-позиційна промивка + розлив + закрутка кришок)

 

Функція:  Ця машина безперервно виконує три процеси —промивку порожніх пляшок, розлив газованих напоїв та закрутку кришок —на одному агрегаті, що робить її основним обладнанням технологічної лінії.

Працюючий принцип —Основний принцип — розлив при сталому тиску:

 

 

Пневматичне транспортування:  Пневматичний транспортний канал використовує високошвидкісний чистий повітряний потік, створений вентилятором, щоб швидко й упорядковано переміщати порожні пляшки вздовж певної траєкторії прямо до вхідного колеса пляшок машини для розливу.

 

 

 

 

Промивання захоплювачі пляшок утримують горловину пляшки та повертають її на 180° °. Стерильна вода розпилюється з форсунок для промивання внутрішньої стінки пляшки. Після сливу пляшка повертається в початкове положення.

 

 

 

Розлив за сталого тиску :

① Пляшка піднімається, ущільнюючи горловину пляшки за допомогою клапана наповнення;

② Високотисковий CO ₂ (тиск такий самий, як у рідинному циліндрі) спочатку подається в пляшку;

③ Як тільки тиск всередині пляшки зрівнюється з тиском у рідинному циліндрі, рідина надходить під дією сили тяжіння;

④ CO, що витісняється ₂ повертається в рідинний циліндр через зворотну трубку;

5 Наповнення припиняється, коли рівень рідини досягає кінця зворотної трубки. Цей метод запобігає надмірному пінінню та втратам CO ₂ забезпечуючи точність наповнення та вміст карбонізації.

 

 

 

 

Закручування кришок:  Подавач кришок подає кришки на горловину пляшки, тоді як головка накручування одночасно обертається навколо власної осі й рухається по колу навколо центральної осі, затягуючи кришки за допомогою магнітного пристрою для створення моменту обертання, що забезпечує щільне ущільнення без пошкодження кришок.

 

Уся машина керується програмованим логічним контролером (PLC) і оснащена системою виявлення відсутності кришок, автоматичною зупинкою у разі заклинювання пляшок та захистом від перевантаження.

 

6машина для накручування кришок

 

Функція:  Автоматично сортує хаотично розташовані кришки для пляшок і транспортує їх у впорядкованому вигляді до станції накручування, забезпечуючи безперервне виробництво.

 

Принцип роботи: Зазвичай використовує центрифужний подавач кришок —кришки за рахунок центрифужної сили обертального диска просуваються у спіральний жолоб подавача кришок. Сортувальний пристрій автоматично визначає та відкидає кришки, розташовані догори дном, забезпечуючи їх подачу в однаковому орієнтованому положенні.

 

 

четвертий розділ: Упаковка — надання продукту остаточної форми

7машина для нанесення OPP-етикеток

Функція: Наносить кільцеві OPP-етикетки (поліпропіленові етикетки з омніспрямованою клейовою основою) на готові пляшки, покращуючи зовнішній вигляд продукту та імідж бренду.

 

Принцип роботи: Це автомат для наклеювання самоклеєвих етикеток —рулон етикеток відшаровується від підкладної паперової основи за допомогою подавача етикеток, залишаючи лише клейку етикетку. Після того як датчик виявляє положення пляшки, механізм наклеювання точно розміщує етикетку на пляшці, а пристрій для розгладжування забезпечує рівне й надійне приклеювання.

 

 

8автомат для обгортання плівкою

 

Функція: групує певну кількість готових пляшок (наприклад, 6 або 12 штук), обгортає їх термоусадковою плівкою та нагріває для формування усаджених упаковок, зручних для транспортування та реалізації в коробках.

 

Принцип роботи: механізм сортування та обгортання пляшок розміщує їх у потрібному порядку й обгортає плівкою, після чого вони надходять у канал термоусадки —висока температура (створюється за допомогою електричних нагрівальних елементів) спричиняє швидке усадження та щільне прилягання поліетиленової (PE) або поліолефінової (POF) плівки до корпусу пляшки, формуючи стабільну упаковку в нітр.

 

 

v. Секція очищення та захисту: Крайовий камінь безпеки харчових продуктів

9система повністю автоматизованого очищення CIP (1,5 тонни)

 

Функція: Також відома як система «очищення на місці» (CIP), автоматично та ретельно очищає й дезінфікує внутрішні поверхні всіх ємностей, трубопроводів і клапанів без демонтажу обладнання.

 

Принцип роботи: Система включає кілька резервуарів для зберігання чистящих засобів (кислотного, лужного, дезінфікуючого), а також подавальні насоси й регулюючі клапани. Згідно з попередньо заданою програмою вода → луг → вода → кислота → вода → та дезінфікуючий засіб подаються в трубопроводи й обладнання, що підлягають очищенню, у встановленій послідовності, при заданих температурах, швидкостях потоку й порядку. Це забезпечує циркуляцію й видалення залишків матеріалів та мікроорганізмів; наприкінці процесу виконується промивання стерильною водою. Увесь процес автоматично контролюється програмованим логічним контролером (PLC). 1,5 тонни — це ємність резервуарів для зберігання чистящих засобів.

 

 

 

Ключові параметри технологічного процесу

Ключові параметри	Потрібую
Температура наповнення	0-5℃, чим ближче до 0 ℃, тим сприятливіше для CO ₂ розчинення.
Метод заповнення	Ізобаричне наповнення для запобігання перемішуванню суспензії та пінотворенню.
Підходящий тип бутельки	Пляшки з ПЕТ і скляні пляшки, місткість 200–2000 мл
Пропускна здатність виробничої лінії	2000-36000 пляшок/годину, налаштовується відповідно до потреб замовника.

 

Повна лінія для розливу газованих напоїв включає точну координацію чотирьох основних етапів: приготування сиропу, карбонізація й змішування, ізобаричне наповнення та упакування. Кожен вид обладнання виконує свою незамінну технічну функцію: розчинна каструля для цукру закладає основу смаку, змішувач надає газованому напою «душу», трьоху-одне розливне обладнання забезпечує гігієну й точність, а система CIP гарантує безпеку харчових продуктів.