灌裝機工作原理

摘要：本文介紹了啤酒灌裝機的工作原理，對影響啤酒灌裝機灌裝效果的因素進行了分 析，并提出了相應的提高措施。

啤酒作為一種口味特的風味飲料．深受 廣大老百姓的喜歡，近年來由于受釀酒原材料 漲價的影響，啤酒的釀造成本隨之增高．而啤 酒的市場競爭越來越激烈．啤酒生產廠家為了 爭奪啤酒的市場份額．一方面對啤酒的銷售價 格不敢輕易提價．一方面內部加強管理努力消 化原材料漲價帶來的負面影響。啤酒灌裝機是 啤酒包裝生產線的核心設備．啤酒灌裝過程中 出現的冒酒、灌不滿、液位偏高或偏低、增氧 量和瓶頸空氣超出標準等現象，都會直接導致 酒損的增加，從而增加了啤酒的包裝成本，因 此．灌裝機灌裝效果的好壞直接影響到企業的 經濟效益。下面我們先了解一下啤酒灌裝機的 基本要求和工作原理．然后再對影響灌裝效果 的一些主要因素做分析。

1 啤酒灌裝機的基本要求

(輕工行業標準)
(1)液位精度合格率(液位差不大于 ±6mm)

低液位時的容量應達到公稱容量的98．5％以 上)見下表。
(2)啤酒損失率不大于O．6％。
(3)灌裝增氧量：一次抽真空時不大于 O．15mg／L，二次抽真空時不大于0．04mg／L。
(4)瓶頸空氣體積不大于2mL。
2.啤酒灌裝機的工作原理 啤酒的灌裝工藝已經相當成熟．基本上可 以分為七部分．如圖1所示：

灌裝機是圍繞灌裝的工藝流程展開的，其工作原理是：從洗瓶機出來的潔凈瓶子由輸瓶帶送入灌裝機的進瓶螺旋，經進瓶星輪送至回轉臺的托瓶氣缸上并升高．瓶口在定中裝置的 導向下緊壓灌裝閥的下料口，形成密封。瓶子 在被抽真空后，貯液缸內的背壓氣體(CO，)被沖 人瓶中，當瓶中氣體壓力與貯液缸內氣體壓力 相等時，液閥在液閥彈簧的作用下開啟．此時 啤酒通過回氣管上傘型反射環的導向作用．自 動沿瓶壁灌入玻璃瓶內，玻璃瓶中的CO，通過 回氣管被置換回貯液缸內．當酒液上升到一定 高度并將回氣管口封閉時．自動停止下酒。然 后將液閥和氣閥關閉，排掉瓶頸部位的壓力氣 體以防止帶氣酒液在玻璃瓶下降時的噴涌，這 樣便完成了整個灌裝過程。

3.影響灌裝機灌裝效果的因素分析

3．1 灌裝壓力對灌裝效果的影響 我們知道，啤酒中含有飽和溶解的CO 氣 體，這些CO 是在發酵過程中產生的，或者通過 人工充CO ，加入到啤酒中的，啤酒對CO2的溶 解度隨啤酒溫度、壓力而變化。下面我們用公 式來說明：

例如：當啤酒溫度為5℃，CO 分壓為絕對 壓力2 bar時，CO 在啤酒中的飽和溶解度為5 克／升。
從公式1，我們可以看出，CO 在啤酒中的 溶解度跟CO 分壓成正比。當貯液缸中的背壓 氣體的壓力低于CO 的飽和溶解度時，CO 就會 從啤酒中逸出，從而導致冒酒、灌不滿等影響 啤酒灌裝效果的現象出現。所以灌裝壓力應比 CO 的飽和溶解壓力高，同時應比來酒的壓力 低，避免影響進酒的速度。
3．2輸酒壓力對灌裝效果的影響

啤酒從清酒罐通過管道輸送到灌裝機．其 輸送動力多數啤酒廠采用清酒罐里的背壓．由 于清酒罐到灌裝機有很長的一段管道．啤酒到 達灌裝機時往往壓力不穩定．波動比較大．貯 液缸里的液面也引起較大的波動．從而造成啤 酒中CO 的逸出，影響啤酒的灌裝效果。一般 要求來酒壓力為3bar，壓力波動絕對值應小于 0．3bar。我們可以通過在管路上增加送酒泵．采 用變頻控制技術來保證輸酒壓力的穩定。如圖2 所示，將酒缸壓力變送器檢出的隨壓力變化而 變化的模擬電信號4—20mA輸入PID調節器． 由PID調節器輸出的4—20mA連續控制調節信 號控制變頻器，再有變頻器控制送酒泵的轉速， 從而實現恒壓供酒的目的

3．3托瓶氣缸壓力對灌裝效果的影響 在灌裝過程中．托瓶氣缸的壓力是不可忽視 的。壓力過低，瓶子升上去壓不緊導致密封不 良，容易造成漏酒和起泡，酒裝不滿：而壓力過 大，瓶子下落時震動大，也容易造成冒酒。 托瓶氣缸的壓力和灌酒壓力有一定關系． 一般當灌酒壓力為2-4bar時．托瓶氣缸的壓力 為2．5—3bar。

3．4啤酒溫度對灌裝效果的影響 從公式1還可以看出，CO 的溶解度跟啤酒 的溫度成反比，過高的酒溫會引起CO 的逸出， 即降低了啤酒中CO 的含量，又容易產生冒酒 現象。所以．酒溫應嚴格控制在0～4~C。

3．5灌裝閥對灌裝效果的影響 目前，內大多數啤酒廠家的灌裝設備采 用的是機械式等壓灌裝閥．當灌裝閥中的真空 閥、卸壓閥用的密封圈磨損成定中裝置內的密 封環破損，將會打破等壓灌裝的平衡，容易造 成灌裝的液位不正常；當灌裝閥的回氣管彎曲 以及回氣管上的傘型反射環破損也會影響啤酒 的正常灌裝。因此．對于灌裝閥應提高零部件 的加工質量．設計合理的密封形式．提高密封 件的使用壽命。

3．6瓶頸空氣對灌裝效果的影響灌裝是氧氣侵入啤酒的一個重要渠道．因 而它也是包裝啤酒質量的重要環節。啤酒因為 含有CO 氣體，灌酒后又要經過殺菌機進行巴氏殺菌，所以瓶中的酒不能灌的太滿，以免巴氏殺菌時．啤酒溫度升高．逸出 的CO 氣體得不到足夠的緩沖空間，導致瓶內 壓力急劇升高，進一步爆瓶。所以640ml瓶裝 啤酒的滿瓶容積為670m1．有30ml的瓶頸容積． 如果這30ml瓶頸空間被空氣占．空氣中的氧 將會對瓶中的啤酒風味產生破壞作用．所以必 須設法驅除瓶頸中的空氣。 通過在壓蓋前配置高壓激泡裝置的方法來使 高壓無菌水將啤酒泡沫激出并將瓶頸空氣趕走， 使啤酒中泡沫溢出瓶口lcm左右為佳。

經過測定．瓶頸上部含有較粗糙的啤酒泡沫時．瓶頸空 氣含量大約7ml，而含有較細膩的泡沫并竄出瓶 口時，瓶頸空氣含量則大約為1-2ml。為了保證 瓶子的瓶頸空氣不超過2m1．高壓激泡水的壓力 應可以自動調節．根據試驗得出的激泡水壓力與 灌裝速度的關系，通過PLC控制來實現。

3．7其它因素對灌裝效果的影響 其它影響灌裝效果的因素還有真空度．真 空度低時．啤酒灌裝結束后的增氧量就會增加． 過多的溶解氧會對啤酒的口味產生很大的影響． 所以我們一般通過二次抽真空將真空度保持在 90％以上