灌装机工作原理

摘要：本文介绍了啤酒灌装机的工作原理，对影响啤酒灌装机灌装效果的因素进行了分 析，并提出了相应的提高措施。

啤酒作为一种口味特的风味饮料．深受 广大老百姓的喜欢，近年来由于受酿酒原材料 涨价的影响，啤酒的酿造成本随之增高．而啤 酒的市场竞争越来越激烈．啤酒生产厂家为了 争夺啤酒的市场份额．一方面对啤酒的销售价 格不敢轻易提价．一方面内部加强管理努力消 化原材料涨价带来的负面影响。啤酒灌装机是 啤酒包装生产线的核心设备．啤酒灌装过程中 出现的冒酒、灌不满、液位偏高或偏低、增氧 量和瓶颈空气超出标准等现象，都会直接导致 酒损的增加，从而增加了啤酒的包装成本，因 此．灌装机灌装效果的好坏直接影响到企业的 经济效益。下面我们先了解一下啤酒灌装机的 基本要求和工作原理．然后再对影响灌装效果 的一些主要因素做分析。

1 啤酒灌装机的基本要求

(轻工行业标准)
(1)液位精度合格率(液位差不大于 ±6mm)

低液位时的容量应达到公称容量的98．5％以 上)见下表。
(2)啤酒损失率不大于O．6％。
(3)灌装增氧量：一次抽真空时不大于 O．15mg／L，二次抽真空时不大于0．04mg／L。
(4)瓶颈空气体积不大于2mL。
2.啤酒灌装机的工作原理 啤酒的灌装工艺已经相当成熟．基本上可 以分为七部分．如图1所示：

灌装机是围绕灌装的工艺流程展开的，其工作原理是：从洗瓶机出来的洁净瓶子由输瓶带送入灌装机的进瓶螺旋，经进瓶星轮送至回转台的托瓶气缸上并升高．瓶口在定中装置的 导向下紧压灌装阀的下料口，形成密封。瓶子 在被抽真空后，贮液缸内的背压气体(CO，)被冲 人瓶中，当瓶中气体压力与贮液缸内气体压力 相等时，液阀在液阀弹簧的作用下开启．此时 啤酒通过回气管上伞型反射环的导向作用．自 动沿瓶壁灌入玻璃瓶内，玻璃瓶中的CO，通过 回气管被置换回贮液缸内．当酒液上升到一定 高度并将回气管口封闭时．自动停止下酒。然 后将液阀和气阀关闭，排掉瓶颈部位的压力气 体以防止带气酒液在玻璃瓶下降时的喷涌，这 样便完成了整个灌装过程。

3.影响灌装机灌装效果的因素分析

3．1 灌装压力对灌装效果的影响 我们知道，啤酒中含有饱和溶解的CO 气 体，这些CO 是在发酵过程中产生的，或者通过 人工充CO ，加入到啤酒中的，啤酒对CO2的溶 解度随啤酒温度、压力而变化。下面我们用公 式来说明：

例如：当啤酒温度为5℃，CO 分压为绝对 压力2 bar时，CO 在啤酒中的饱和溶解度为5 克／升。
从公式1，我们可以看出，CO 在啤酒中的 溶解度跟CO 分压成正比。当贮液缸中的背压 气体的压力低于CO 的饱和溶解度时，CO 就会 从啤酒中逸出，从而导致冒酒、灌不满等影响 啤酒灌装效果的现象出现。所以灌装压力应比 CO 的饱和溶解压力高，同时应比来酒的压力 低，避免影响进酒的速度。
3．2输酒压力对灌装效果的影响

啤酒从清酒罐通过管道输送到灌装机．其 输送动力多数啤酒厂采用清酒罐里的背压．由 于清酒罐到灌装机有很长的一段管道．啤酒到 达灌装机时往往压力不稳定．波动比较大．贮 液缸里的液面也引起较大的波动．从而造成啤 酒中CO 的逸出，影响啤酒的灌装效果。一般 要求来酒压力为3bar，压力波动绝对值应小于 0．3bar。我们可以通过在管路上增加送酒泵．采 用变频控制技术来保证输酒压力的稳定。如图2 所示，将酒缸压力变送器检出的随压力变化而 变化的模拟电信号4—20mA输入PID调节器． 由PID调节器输出的4—20mA连续控制调节信 号控制变频器，再有变频器控制送酒泵的转速， 从而实现恒压供酒的目的

3．3托瓶气缸压力对灌装效果的影响 在灌装过程中．托瓶气缸的压力是不可忽视 的。压力过低，瓶子升上去压不紧导致密封不 良，容易造成漏酒和起泡，酒装不满：而压力过 大，瓶子下落时震动大，也容易造成冒酒。 托瓶气缸的压力和灌酒压力有一定关系． 一般当灌酒压力为2-4bar时．托瓶气缸的压力 为2．5—3bar。

3．4啤酒温度对灌装效果的影响 从公式1还可以看出，CO 的溶解度跟啤酒 的温度成反比，过高的酒温会引起CO 的逸出， 即降低了啤酒中CO 的含量，又容易产生冒酒 现象。所以．酒温应严格控制在0～4~C。

3．5灌装阀对灌装效果的影响 目前，内大多数啤酒厂家的灌装设备采 用的是机械式等压灌装阀．当灌装阀中的真空 阀、卸压阀用的密封圈磨损成定中装置内的密 封环破损，将会打破等压灌装的平衡，容易造 成灌装的液位不正常；当灌装阀的回气管弯曲 以及回气管上的伞型反射环破损也会影响啤酒 的正常灌装。因此．对于灌装阀应提高零部件 的加工质量．设计合理的密封形式．提高密封 件的使用寿命。

3．6瓶颈空气对灌装效果的影响灌装是氧气侵入啤酒的一个重要渠道．因 而它也是包装啤酒质量的重要环节。啤酒因为 含有CO 气体，灌酒后又要经过杀菌机进行巴氏杀菌，所以瓶中的酒不能灌的太满，以免巴氏杀菌时．啤酒温度升高．逸出 的CO 气体得不到足够的缓冲空间，导致瓶内 压力急剧升高，进一步爆瓶。所以640ml瓶装 啤酒的满瓶容积为670m1．有30ml的瓶颈容积． 如果这30ml瓶颈空间被空气占．空气中的氧 将会对瓶中的啤酒风味产生破坏作用．所以必 须设法驱除瓶颈中的空气。 通过在压盖前配置高压激泡装置的方法来使 高压无菌水将啤酒泡沫激出并将瓶颈空气赶走， 使啤酒中泡沫溢出瓶口lcm左右为佳。

经过测定．瓶颈上部含有较粗糙的啤酒泡沫时．瓶颈空 气含量大约7ml，而含有较细腻的泡沫并窜出瓶 口时，瓶颈空气含量则大约为1-2ml。为了保证 瓶子的瓶颈空气不超过2m1．高压激泡水的压力 应可以自动调节．根据试验得出的激泡水压力与 灌装速度的关系，通过PLC控制来实现。

3．7其它因素对灌装效果的影响 其它影响灌装效果的因素还有真空度．真 空度低时．啤酒灌装结束后的增氧量就会增加． 过多的溶解氧会对啤酒的口味产生很大的影响． 所以我们一般通过二次抽真空将真空度保持在 90％以上