专利名称：：啤酒易拉罐线和瓶生产线(小瓶)共用杀菌机同时生产法的制作方法啤酒易拉罐线和瓶生产线(小瓶)共用杀菌机同时生产法
技术领域：
本技术方案的发明应用的
技术领域：
是啤酒生产中的包装行业
背景技术：
*国内外啤酒包装线主要有易拉罐和瓶装生产线两种，确定整条生产线最大速度，均是以灌酒机最大生产速度.小瓶生产线与大瓶生产线一般通用.玻璃小瓶(Pint容量330ml左右)和玻璃大瓶(Quart容量640ml)可通用同一条瓶装线，但要求各设备具有大小瓶型相互转换的功能，多数生产厂家均有大小瓶型相互转换的功能的生产线.附图l*易拉罐生产线单独配置杀菌机对于易拉罐生产线(Can容量330-355ml),是由市场规模决定了生产厂家的生产方式。一般中型规模以上生产厂家，易拉罐生产线杀菌机时单独配置的.这在生产易拉罐时与不占用瓶装生产时间.但由于市场销量的限制，易拉罐线的设备闲置率在50%-80%.附图2參易拉罐与瓶生产线共用杀菌机，但不能同时生产。对于生产规模较小生产企业，为了节省设备和场地的投资.易拉罐与瓶装生产线共用一台杀菌机。当生产易拉罐，停止瓶装生产线，反之亦然。附图3后两种配置方法,各有其优缺点易拉罐生产线单独配置杀菌机可以在单位时间内提高产量，但缺点是投资额大.当市场销量不足时，设备闲置，生产成本高。但一台杀菌机国产价近200万元，进口价近800万元.加上设备配置空间300-400平方米，投资规模增大.而与瓶装共用一台杀菌机时，则因为包装材料不同的缘故，不能同时与易拉罐同时使用。如当生产瓶装产品时，易拉罐则不能生产。从而生产时间加长，但要么停止易拉罐要么停止小瓶。这样就会导致设备的闲置，从而利用率不高.尤其是当市场销量增加时，杀菌机就成了"瓶颈效应"，产量上不去。而且，杀菌机的单独运行的人工和电热能成本高。还有与大瓶互换的杀菌机，由于小瓶的直径小，富余今一半的空间，也是资源浪费。与易拉罐则一同生产，则可以补偿不必要的浪费。因而在两种解决配置之间矛盾,扬长避短，需要解决下述问题带来的技术障碍1)啤酒产品容器材质不同,会引起杀菌的PU值混乱，对质量控制带来障碍.啤酒杀菌的质量标准是用PU值控制的.对于各种啤酒产品，要求啤酒的杀菌PU值均在10-20范围内，中值为15.PU值的意思是，在6(TC的水温下，产品每分钟所获得的杀菌值等于1.若PU值在10以下，产品杀菌力度不够就有可能含菌，危害消费者健康.低于了质量标准。若PU值在20以上，则会改变啤酒风味，牺牲消费者对品牌的热爱。对于同型号的啤酒杀菌机，当在同等速率下使用时，各种包装形式的产品要求的杀菌温度是不同的，这是因为*不同的容器其容量是不同的，单位时间内吸热不同.*容器材质不同吸热系数是不同的(如玻璃与铝)*容器厚度不同，吸热的时间是不同的(玻璃瓶要比铝罐厚)2)杀菌机功能带来的障碍通常杀菌机由上下两层组成.共有9个水槽和一个冷却水槽。除4槽，5槽是杀菌槽，其余的槽只起到逐渐升温与降温的作用。从灌酒机出来后的产品在传送带分开后，分别从上下两层杀菌机进口端进入。杀菌后产品再从杀菌机的另一出口端,也分上下两层流出，约为65-70分钟最后又在传送带汇合,进入下道工序.还有，由于啤酒中含有一定量的二氧化碳，当受到高温的作用时，气体的压力增加。杀菌温度高，对于玻璃瓶热胀冷縮的效应，而引起破瓶。对于易拉罐则会引起变形，鼓罐，甚至爆罐。对罐装啤酒进行杀菌时,杀菌温度不能超过62t,因为罐子只能承受600kPa的压力，(啤酒工艺实用技术第642页)因而，为保证啤酒有同样的杀菌质量效果,杀菌机在设计上根据容器材质，规定了易拉罐(Can)与玻璃小瓶(Pint)不相同的杀菌温度.在同样的杀菌时间和速率内，对于杀菌温度设定(参考值)如下易拉罐(Can容量330-355ml)，60.8-61.8°C范围玻璃小瓶(Pint容量330ml左右)，62.5-63.5°C范围玻璃大瓶(Quart容量640ml，)63°C-63.8°C范围可是，要想易位罐和小瓶能同时生产，则只能使用同样的杀菌温度！可是，同样的杀菌温度作用下，由于包装材料的不同，会出现两种产品PU值相差悬殊.这是因为啤酒杀菌机是用巴式杀菌方式完成的.媒介质是用温度高于6(TC的水,在水泵作用下从上层的喷淋管或筛网流出，从上层顶部喷淋到上层产品杀菌后、再流向下层产品杀菌，回到水槽.如此循环.使用蒸气作为热源，补充热能的消耗和电机驱动水泵.杀菌度与杀菌时间和杀菌温度成正比.绝大多数杀菌机皆有三个基本特征(本发明需满足其要素)，使用双层杀菌方式传动链条或步进式传输产品杀菌温度可调整并控制在需要的范围<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>杀菌机各槽温度附表l上述说明，对于杀菌机水槽4，每生产一种产品只能设定一个杀菌温度，得到相同或相近的PU值15±5.换句话说，不同的产品要达到相同或相近的PU值15±5，则需两种不同的杀菌温度。况且，水温每改变rC，产品的PU值改变6-10，这对质量标准带来风险.上下两层的温度在真正实际中，是不同的.这个过程中，由于上层产品的吸热，流向下层水温出现了变化.附图4这个特定的食品工业
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中，人们对质量问题是担忧的。它引导人们不去考虑克服上述障碍的技术方案的可能性，数十年来，阻碍了人们对该
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的深度研究和开发，设备的资源未得到根更好的利用。
发明内容啤酒易拉罐和玻璃小瓶生产线共用一台杀菌机同时生产法。是通过改进杀菌机与之相关的现有工艺，设计新的操作规程。在杀菌机的上层对玻璃小瓶(Pint)杀菌，杀菌机的下层对易拉罐(Can)杀菌。实现这上述两种不同的产品能够用同一台杀菌机，用同一种杀菌温度，同时对啤酒易拉罐和玻璃小瓶杀菌。获得了相同与相近的杀菌质量。从而两条生产线能同时生产，单位时间产量成倍提高新的技术方案发现要点在单纯的小瓶杀菌机水循环图中，杀菌机设定的温度是62.5。C是为上层产品喷淋设定的。但在此过程中，由于产品在上层已经吸受热量，自然会导致了水温下降。流向下层时，实际测量的结果便是62。0'C左右，而温度为62。O'C左右的水温，是满足啤酒杀菌质量标准的。那么，要是杀菌温度62.(TC的水与吸收热量后，水温下降很可能是61.5°C，与易拉罐要求的杀菌温度61。5'C接近。这样一来，易拉罐可以放在杀菌机下层杀菌，小瓶可以放在杀菌机上层杀菌。这是一个非直观的结果，依据自然规律推断与和多次测量的结果。实际上能得到的杀菌结果值是易拉罐PU值大于15小于20，玻璃小瓶PU值大于10小于16。均满足前述的质量标准。在理论上，同一台双层杀菌机内，只要解决了易拉罐(Can)和玻璃小瓶(Pint)能够各自需要的杀菌温度。即使用同一个杀菌温度，但加上其他条件后，也满足了各自需要的相近杀菌温度。那末，同一台杀菌机内，同时对易位罐和小瓶产品杀菌是可行的。这样，两条不同的生产线，同时共用一台杀菌机生产模式就能实现，从而避免了一条的生产线而另一条的生产线闲置的现象。附图1:小瓶生产线与大瓶生产线一般通用时的流程图附图2:易拉罐生产线单独配置杀菌机时的流程图附图3:易拉罐与瓶装生产线共用一台杀菌机时的流程图附图4:上下两层杀菌水温温度杀菌过程中，由于上层产品的吸热，流向下层水温出现变化的流程图.附图5:改进后新的操作工艺流程图附图6:增速切换操作工艺流程图具体实施例方式对杀菌机现有生产工艺实施改进工艺改进方案l-设定玻璃小瓶在杀菌机上层杀菌，易拉罐在下层杀菌.*工艺改进方案2:设计温度同时接近易拉罐和玻璃小瓶杀菌质量的温度在这两个杀菌温度易拉罐上限温度(如61.5t:区)，玻璃小瓶下限温度(如63'C区)，两者之间，找到一个合理的温度，能得到同时满足同时生产时，符合或接近上层玻璃小瓶和下层易拉罐杀菌质量标准的PU值。*工艺改进方案3:装配下层降温管实际生产中，不能不考虑到玻璃小瓶在杀菌机之前的各个设备，各种因导致的停机。这会在杀菌机4槽上层出现产品间隔，即没有玻璃小瓶.杀菌水未经吸热，温度是设定的温度不变。由于水温每增加rc，易拉罐的pu值增加s-io，就有可能升高在下层的易拉罐pu值。所以,理论上还要把这对于产品质量不利的因素消除。在4槽增加一到两根直径不大于50mm喷淋管，置于杀菌机上，下层中间，固定于杀菌机两侧。从3槽管道或水槽接旁通管引水(48°C)进入喷淋管，进一步中和上层所流来的水到使得水温(可保证小于62°C)下降。易拉罐与玻璃小瓶啤酒杀菌PU值会更接近。喷淋管的流量可通过阀门控制，并设定到控温点。有人工控制和自动控制两种方法可采用。*工艺改进方案4:下层加装隔淋板在3槽或4槽增加15-20cm宽的隔淋板，固定于杀菌机两侧。使下层易拉罐喷淋时间减少，通过调整板的倾斜度，易拉罐与玻璃小瓶啤酒杀菌PU值会更接近.*工艺改进方案5:传送带加装分隔产品装置杀菌机进出口前后的传送带加装分隔易拉罐和玻璃小瓶的装置，让玻璃小瓶与易拉罐分成上下层各自独立运行。防止两种产品互混，确保两种产品使用的是不同的杀菌温度，防止引起pu值的混乱。工艺改进方案6:设计新的操作流程步骤易拉罐和小瓶生产线两线同时生产时操作方法，是在原工艺流程和步骤的基础上，组合操作流程在一起.同时加入新的操作步骤。使之成为新的操作流程易拉罐线a)转换进出口传送带安装分层装置W濕據蘑湖志动o>濕控^^Az杀^"教^屋"岩微鹏纖厕蕴度小瓶线e;瓶蕃錄遂欣德存袭w、wf)樣微赫动g)小瓶进入杀菌机上层当小瓶进入4槽时h)起用共用杀菌温度设定，开启降温管阀门或程序i)分控切换开关(必要时)在改进后新的操作工艺流程中，斜体字部分从b)到f)步骤属于共有的操作内容，其余则是增加的操作内容。新的操作规程使提高产量成为现实。附图5注分控切换开关附加说明在新的生产方式下，只要杀菌机后面两条生产线上的所有设备中，任何一台出故障，就可能导致产品阻塞在杀菌机的上下出口，两条生产线全部停机。单线生产时，也会出现类似问题是因为为保证杀菌的PU值，一般杀菌机的上下层传送带不能分立运行的。这样可以加装分控切换开关，若其中一层传送带阻塞后，另一层传送带仍可以继续运行。防止两条生产线出现全部停机情况，至少与单条生产线生产时处理方式接近。建议处理阻塞时间不超出40分钟，否则阻塞层的产品因持续杀菌，PU会达到50，这是次品。因为结果的改变，这种操作工艺组合后的技术效果比传统操作每个技术特征效果的总和更优越，具有突出的实质性特点和显著的进步。工艺改进方案7:前述生产法的局限在于杀菌机单层容量小于灌酒机的速度时,需要降低整个生产线速度.但当杀菌机单层生产玻璃小瓶速度与灌酒机速度的匹配，尚有调剂空间时,则用杀菌机上层传送带增速方案来縮小两者之间速度差.原因其一:一般现有的双层杀菌机上下传送带由电机驱动，均按等速设计.除保证杀菌质量PU值外,产品杀菌受热时体积的膨胀而引起的爆瓶损失率，也是设计控制的范围.虽然理想的爆瓶损失率在0.1%-0.2%之间，但存在新瓶与回收瓶之间差别.对于大瓶，杀菌机传送带时间是在40-70分钟范围内.而对于小瓶，其抗爆裂能力是大瓶的4倍，对于目前杀菌时间大于40分钟杀菌机,所以理论上，在能保证杀菌质量PU值前提下，小瓶将杀菌时间可控制在40分钟以下.原因其二:大小瓶共用的杀菌机,上层传送带所能容纳的杀菌容器，因为直径不同的原因玻璃大瓶(640ml)与玻璃小瓶(330ml)数量比是0.6:1(—般玻璃小瓶的直径比玻璃大瓶小10mm).而由于大瓶与小瓶容重不同的原因，重量比则为1.2:1,相差20%。原因其三:设计，制造,材料中增加和利用存在的富裕的提速空间因而，在保证了易拉罐与玻璃小瓶需要的杀菌温度以及相近的杀菌质量标准的前提下,杀菌机上层传送带增速方案有两种a)不改变现有的杀菌机上层传送带电机功率,加装电机的变频器(VLT).调整变频参数或通过积分运算来调节传送带速度.传送带可增速10%-18%，小瓶产能又能提高等同.b)加大上层传送带电机功率，加装电机的变频器(VLT).调整变频参数或通过积分运算来调节传送带速度，可使传送带增速到50%以上.这需要通过几次实测下层易拉罐与上层玻璃小瓶杀菌温度和PU值，来调整杀菌温度和传送带速度点就可实现。可能会出现的情形，若上层玻璃小瓶杀菌PU值在不提高杀菌槽的温度下,出现PU值的降低.直接的解决方案是提高4槽的杀菌温度，能补偿上层玻璃小瓶提速后，吸热的不足.但会导致下层的易拉罐杀菌温度超过62°C，甚至过多.最优化的解决方案是:提高预热槽的温度如3槽(在55'C左右).这样就能利用了玻璃小瓶抗爆裂能力，通过提高预热，补偿上层玻璃小瓶提速后，吸热的不足，达到能量守恒.维持小瓶杀菌的PU值.下层的易拉罐也控制吸热量不变，3槽增加吸热量，4槽会减少吸热量.却可以回避杀菌温度超过62°C，防止易拉罐的变形和爆罐生产玻璃大瓶时,传送带速度可复原.操作流程增加上层传送带电机增速切换j)增速切换操作附图6这样，当小瓶的产量超过易拉罐产量时，就可以完整地替代一台杀菌机易拉罐的全部功能.在质量标准和产量上等同于一台隐形杀菌机.但其使用成本，与独立配置的杀菌机相比,仅在电能，热能和水耗上，相当于减少3倍.优缺点比较质量标准两种操作工艺流程，得到的质量标准是相同的，实质性特点未改变。效率与成本杀菌机由上下两层能对两种不同的产品同时杀菌，功能拓宽，实质性特点发生了质的改变。突出性的显著进步反映在a)相对于附图2中生产线的设备配置，在产量上达到与其相近的效果。可节省一台易拉罐杀菌机，国产价近200万元，进口价近800万元.节省设备配置空间300-400平方米。b)相对于附图3中生产线的设备配置，如同增加了一台易拉罐杀菌机，有下述特点节省时间.原来生产线需要占用的玻璃小瓶生产时间，可用于生产其他品种如大瓶。在生产易拉罐的单位时间内，产量可提高125%，按目前市场份额易拉罐与小瓶的比例，最低也能增产80%.效率显著提高。与上述两种配置相比，设备运行成本底实际应用时，在没增加操作技工前提下，仅靠简单培训能同时开两条生产线，人工成本下降近1倍.生产线的电能约l/3集中在杀菌机，由过去生产单一变成两种品种玻璃小瓶后，杀菌机的电能一次性使用.避免了两次使用电能.保守估计，可节省80%的电能.蒸气的使用热效率上，可减少损耗40%.综上所述.效率与成本的优势是明显的，意义超过了任何一种生产线设备配置方法。产品生产成本低，节能高效，生产企业最具有市场竞争力.随着啤酒产业的发展，具有推广应用的意义。生产时，尚需解决现有技术不足等客观存在的技术问题,如需将部分操作步骤编入电脑程序，提高自动化程度等。权利要求1.新工艺技术方案1.1.设定玻璃小瓶在杀菌机上层杀菌，易拉罐在下层杀菌.啤酒易拉罐线和瓶生产线(小瓶)分层杀菌，从而共用一台双层杀菌机同时生产，是本发明核心。1.2.设计杀菌温度--能同时满足易拉罐和玻璃小瓶杀菌质量的相接近温度杀菌机速度60-70分钟时，在这两个杀菌温度易拉罐上限温度(如61.5℃区)，玻璃小瓶下限温度(如62.5℃区)，两者之间，找到一个合理的温度，能得到同时满足同时生产时，符合或接近上层玻璃小瓶和下层易拉罐杀菌质量标准的PU值。温度区间的上下限值，会因为杀菌机速度调整后而变化1-3℃。1.3.装配下层温度调整管在4槽增加一到两根(直径不大于50mm)喷淋管，置于杀菌机上，下层中间，固定于杀菌机两侧。从杀菌机3槽的管道或水槽接旁通管引水(约48℃)进入喷淋管，进一步中和上层所流来的水到使得水温(可保证小于62℃)下降。使易拉罐与玻璃小瓶啤酒杀菌PU值更接近。1.4.下层加装隔淋板在3槽或4槽增加15-20cm宽的隔淋板，固定于杀菌机两侧。使下层易拉罐喷淋时间减少，通过调整板的倾斜度，易拉罐与玻璃小瓶啤酒杀菌PU值会更接近.1.5.传送带加装分隔产品装置杀菌机进出口前后的传送带加装分隔易拉罐和玻璃小瓶的装置，让玻璃小瓶与易拉罐分上下层各自独立运行。防止两种产品互混，引起PU值的混乱。2.新的操作流程步骤组合设计1.1.易拉罐a)转换进出口传送带安装分层装置W做纖鹏志动c」^投^^A糸蘑教K^"譜雄微膨,蕴度7.2小瓶线W麟縦欣俯絲W力g)小瓶进入杀菌机上层当小瓶进入4槽时h)起用共用杀菌温度设定，开启降温管阀门或程序i)分控切换开关(必要时)在改进后新的操作工艺流程步骤组合设计中，斜体字部分从b)到f)步属于共有技术中的操作流程内容，其余则是增加的操作流程内容。新的两条生产线同时操作规程使提高产量与节能成为现实，以此为目的内容和流程保护。3.杀菌机上层传送带增速方案3.1.为匹配杀菌机上层传送带与灌酒机速度，保证了易拉罐与玻璃小瓶需要的杀菌温度以及相近的杀菌质量标准的前提下，加装杀菌机上层传送带电机变频器(VLT)或更换更大号功率电机。两种情形均可调整变频器参数或积分运算来确定传送带速度，传送带增速范围可在10%-55%。调控杀菌度的方法同前.3.2.操作流程增加上层传送带电机增速切换操作j)电机增速切换操作。全文摘要啤酒易拉罐线和瓶生产线(小瓶)共用杀菌机同时生产法，通过一系列技术手段，解决了杀菌机在生产易拉罐或小瓶时，由于材料不同，而分别使用不同的杀菌温度的易拉罐和小瓶不能共用杀菌机同时生产传统工艺。成功地在杀菌机的运行中，使用同一种杀菌温度，在上层对玻璃小瓶(Pint)杀菌，杀菌机的下层对易拉罐(Can)杀菌。实现这上述两种不同的产品能够用同一台杀菌机生产，并能获得相同杀菌质量。对未来中国的啤酒厂根据易拉罐和小瓶产量，有如下使用方法小瓶产量高于易拉罐产量时，不仅仅小瓶在杀菌机里能源的利用率会高出一倍。对易拉罐来说，等同于一台隐形杀菌机不消耗任何生产成本。易拉罐产量高于小瓶产量时，高出的部分，可以单独的易拉罐杀菌机生产。产量与小瓶等同部分，要用隐形杀菌机生产，节约杀菌机要消耗电热能源成本。企业更具有市场竞争力。文档编号A61L2/04GK101279099SQ20071010054公开日2008年10月8日申请日期2007年4月8日优先权日2007年4月8日发明者张学军申请人:张学军