林培雄 鄒德志

前言

啤酒是由麥芽汁通過添加酵母經(jīng)發(fā)酵作用而釀造成的低酒精度酒。啤酒易因微生物的破壞作用而直接影響啤酒的質(zhì)量和不耐長期保存。為了啤酒產(chǎn)品的生物穩(wěn)定和有利于長期保存，需對啤酒進(jìn)行殺菌處理。啤酒的殺菌方式分為裝瓶前殺菌和裝瓶后殺菌。

企業(yè)廣泛使用噴淋熱殺菌形式實(shí)現(xiàn)啤酒裝瓶后的殺菌。常用噴淋殺菌機(jī)為隧道式殺菌機(jī)，其由若干個(gè)箱體組成，機(jī)內(nèi)設(shè)有多個(gè)不同溫度的噴淋水溫區(qū)，瓶裝啤酒連續(xù)進(jìn)入機(jī)內(nèi)，經(jīng)過加熱、保溫、冷卻三個(gè)階段達(dá)到預(yù)定的殺菌效果后連續(xù)排出。本文主要討論啤酒裝瓶后以噴淋式熱殺菌的隧道式殺菌機(jī)改造。

一、隧道式殺菌機(jī)

常用隧道式殺菌機(jī)分為兩種：步移式殺菌機(jī)和網(wǎng)鏈?zhǔn)綒⒕鷻C(jī)。此兩種殺菌機(jī)主要表現(xiàn)在運(yùn)送瓶酒形式不同、傳動(dòng)方式不同。

1、步移式殺菌機(jī)

由固定柵床和活動(dòng)?xùn)糯步M成輸送裝置，由液壓傳動(dòng)使活動(dòng)?xùn)糯惭h(huán)完成柵床上升、前進(jìn)、下降、后退等四個(gè)動(dòng)作。

2、網(wǎng)鏈?zhǔn)綒⒕鷻C(jī)

電動(dòng)機(jī)通過變速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)定比減速箱，由減速箱主動(dòng)軸帶動(dòng)網(wǎng)鏈輸送帶運(yùn)送瓶酒，將瓶子從進(jìn)口端連續(xù)輸送至出口端，經(jīng)過各個(gè)箱體進(jìn)行加熱—保溫—冷卻完成整個(gè)殺菌過程。整體結(jié)構(gòu)簡單。

3、優(yōu)缺點(diǎn)對比

兩種載瓶形式和傳動(dòng)方式不同，各有優(yōu)劣勢。

步移式殺菌機(jī) 網(wǎng)鏈?zhǔn)綒⒕鷻C(jī)優(yōu)點(diǎn)1、步移相對運(yùn)動(dòng)行程短，熱能損失少。2、 細(xì)小碎玻璃可通過柵床的相對運(yùn)動(dòng)從間隙掉落，不影響瓶酒運(yùn)出。3 、檢修時(shí)，只需更換磨損、變形的柵條，無需拆檢、更換整個(gè)柵床，柵床價(jià)格便宜，備件成本較低。1、設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，采用減速機(jī)傳動(dòng)帶動(dòng)網(wǎng)鏈運(yùn)瓶，不受現(xiàn)場環(huán)境影響，故障率低，維修難度小。2、傳動(dòng)比穩(wěn)定，網(wǎng)鏈載瓶運(yùn)送平穩(wěn)，倒瓶率低。3、可適應(yīng)不同瓶型的啤酒殺菌，通過變頻控制調(diào)整減速機(jī)傳動(dòng)速度，滿足多種瓶型規(guī)格的啤酒進(jìn)行殺菌。4、行進(jìn)平穩(wěn)，PU 穩(wěn)定，殺菌質(zhì)量穩(wěn)定。

缺點(diǎn)1、柵床由液壓傳動(dòng)進(jìn)行步移前進(jìn)，液壓不穩(wěn)定導(dǎo)致步移不同步，易出現(xiàn)倒瓶問題。2、液壓傳動(dòng)無法保證穩(wěn)定的傳動(dòng)比，容易出現(xiàn)運(yùn)瓶不穩(wěn)定不正確的情況，導(dǎo)致PU 不穩(wěn)定，影響殺菌質(zhì)量。3、殺菌機(jī)溫度高，液壓系統(tǒng)密封件容易老化磨損，導(dǎo)致油泄露產(chǎn)生油污。4、較大的碎玻璃在柵床相對運(yùn)動(dòng)中容易卡在活動(dòng)?xùn)糯埠凸潭糯仓虚g，容易導(dǎo)致柵床變形及倒瓶。5、液壓傳動(dòng)及行走機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜，維修難度較高。6、受結(jié)構(gòu)影響，使用一定年限后，機(jī)體縱梁、橫梁必然存在不同程度的金屬疲勞形成裂紋。1、長時(shí)間使用后，網(wǎng)鏈磨損拉長，產(chǎn)生跳齒，網(wǎng)鏈只能全部更換，成本較高。2、網(wǎng)鏈從殺菌機(jī)入口運(yùn)動(dòng)到出口，經(jīng)過不同溫區(qū)，熱能有所損失。

二、結(jié)構(gòu)功能改造

1、改造必要性

廣州南沙珠江啤酒有限公司目前超期使用一臺(tái)廣東輕機(jī)廠液壓步移傳動(dòng)殺菌機(jī)，為1998 年購置，是廣東輕機(jī)廠首臺(tái)。存在液壓系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)磨損腐蝕，縱梁、橫梁不同程度金屬疲勞造成開裂、下沉變形，前后動(dòng)作不平衡等問題，設(shè)備故障率較高，日常維護(hù)工作量大，嚴(yán)重影響整線效率。殺菌機(jī)在運(yùn)行過程中倒瓶率、爆瓶率較高，瓶子損耗較大，以及存在爆瓶傷人的安全隱患。同時(shí)該設(shè)備使用的噴淋管為方管開孔式噴淋結(jié)構(gòu)，具有能耗高、噴淋不均勻、堵塞后難以處理等不足，嚴(yán)重影響了啤酒風(fēng)味一致性及產(chǎn)品質(zhì)量。

本人與團(tuán)隊(duì)成員深入研究，提出三種改造方案。一：在不改變機(jī)體機(jī)構(gòu)的前提下進(jìn)行全面修復(fù)，費(fèi)用投入超250 萬元；二：新置1 臺(tái)殺菌機(jī)，費(fèi)用約500 萬元；三：對步移式殺菌機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)功能優(yōu)化，改造為網(wǎng)鏈?zhǔn)綒⒕鷻C(jī)，費(fèi)用投入約180 萬元。通過比對設(shè)備結(jié)構(gòu)和功能的優(yōu)化效果、設(shè)備的改造費(fèi)用與產(chǎn)出、具體實(shí)施的可行性和改造難度，最終確定采用方案三。

2、改造內(nèi)容

1.利用原有箱體基礎(chǔ)，將步移式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)改造為網(wǎng)鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)，使設(shè)備運(yùn)行更加平穩(wěn)：

拆除原有的液壓動(dòng)力系統(tǒng)，在出口端加裝減速機(jī)及主傳動(dòng)軸，采用變頻無級調(diào)速。在入口端安裝從動(dòng)傳動(dòng)軸，在從動(dòng)傳動(dòng)軸的兩端各加裝一套網(wǎng)鏈張緊裝置。

拆除柵床內(nèi)所有的活動(dòng)梁、鏈條和導(dǎo)軌等不需要的零部件，將柵床內(nèi)原先的固定梁做為鏈網(wǎng)傳動(dòng)機(jī)架。取消原有固定柵床、活動(dòng)?xùn)糯?，增加不銹鋼網(wǎng)柵式網(wǎng)鏈。增加墊條導(dǎo)軌支架、限位裝置等。

2.取消原有方管開孔式噴管，改用不銹鋼漏噴板，采用懸吊式方法固定漏噴板。噴淋更加均勻，方便清理污物，減少堵塞。合理設(shè)計(jì)噴淋系統(tǒng)的噴淋密度和分布，保證上下層和兩邊的溫度差達(dá)到最小化，無噴淋死角，使瓶酒進(jìn)入殺菌區(qū)時(shí)冷核溫度和殺菌區(qū)噴淋水溫度差值在1.5℃以內(nèi)，保證殺菌值符合工藝要求。

3.取消管殼式加熱系統(tǒng)采用板式換熱器集中換熱節(jié)能型設(shè)計(jì)方式，并具有板式換熱器反沖洗功能。增加PU 值自動(dòng)控制和溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)。具備自動(dòng)補(bǔ)水降溫裝置和功能。

三、步移式殺菌機(jī)結(jié)構(gòu)功能改造效果

1、溫度控制

殺菌機(jī)的PU 控制采用溫度控制模式。當(dāng)運(yùn)行溫度控制模式時(shí)，固定各溫區(qū)的溫度；網(wǎng)鏈停止運(yùn)行時(shí)，控制各溫區(qū)的噴淋溫度；網(wǎng)鏈重新啟動(dòng)前溫度達(dá)到設(shè)定。充分考慮節(jié)水、節(jié)能設(shè)計(jì)，配置蒸汽和冷凝水加熱系統(tǒng)；由室溫加熱至所需操作溫度不超過30 分鐘；同時(shí)保證正常生產(chǎn)情況下殺菌PU 的均勻性，即同一時(shí)間段殺菌機(jī)內(nèi)同端產(chǎn)品的殺菌PU 值差≤2，出口酒溫低于38℃。通過對溫度的精準(zhǔn)控制，使產(chǎn)品的殺菌PU 值更加穩(wěn)定，充分提高殺菌機(jī)殺菌效果及工作效率，同時(shí)減少熱能損耗。

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2、指標(biāo)完成情況

序號(hào) 主要技術(shù)指標(biāo)完成情況 備注1 額定生產(chǎn)能力 ≥44000b/h瓶徑Φ60-Φ80.5mm，瓶高160-295mm，箱體內(nèi)凈空高度≥400mm，可滿足PU 儀通過2 總處理時(shí)間 ≦50min 3 殺菌時(shí)間 8.5～10min 4 層數(shù) 2 層 上下層獨(dú)立變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)。每層有速度反饋裝置，并監(jiān)控運(yùn)行時(shí)間5 溫區(qū)總數(shù) 10 個(gè)6 吸熱區(qū) 3 個(gè)7 殺菌區(qū) 4 個(gè)8 進(jìn)瓶溫度 7℃9 平衡狀態(tài)下出瓶溫度 35～38℃10 冷核最高溫度 60-62℃11 高溫、殺菌溫度差 ±0.5℃12 總殺菌值 10 ～20 PU 殺菌PU 均勻，同一時(shí)間段PU 值差≤2 13 開機(jī)時(shí)最大熱耗 4000kg/h （0.4～0.6MPa）14 平衡狀態(tài)下熱耗 2000kg/h （0.4～0.6MPa）15 開機(jī)時(shí)最大耗量 ≦4.8m3/h 壓縮空氣（0.4～0.6MPa）16 平衡狀態(tài)下消耗量 ≦2.5m3N/h 壓縮空氣（0.4～0.6MPa）17 水耗（平衡狀態(tài)下） ≦2 m3h

各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均能滿足殺菌機(jī)設(shè)備要求，整體結(jié)構(gòu)合理穩(wěn)定。殺菌效果滿足工藝要求，殺菌PU 值控制穩(wěn)定，達(dá)成了提質(zhì)增效、節(jié)能降耗的改造目標(biāo)。

3、技改效果

運(yùn)行平穩(wěn)。大幅減少運(yùn)行過程倒瓶、爆瓶的損耗和爆瓶傷人的安全隱患；

提高風(fēng)味一致性。預(yù)殺菌及殺菌區(qū)補(bǔ)水降溫速度不低于2℃/min，PU 值滿足10～20 的要求；

節(jié)約投資成本。舊機(jī)通過技術(shù)改造煥發(fā)出新的活力，減少購買新機(jī)的資金投入；

提高生產(chǎn)線效率，減少維修成本。解決玻璃渣卡住活動(dòng)?xùn)糯驳膯栴}，減少生產(chǎn)停機(jī)時(shí)間；整體結(jié)構(gòu)簡單，降低設(shè)備故障率的同時(shí)降低維護(hù)難度人員勞動(dòng)強(qiáng)度。

降低生產(chǎn)成本。改造加熱及噴淋系統(tǒng)，減少蒸汽損耗、水耗。