【doc】基于巴氏杀菌法的隧道式杀菌机设计关键

【doc】基于巴氏杀菌法的隧道式杀菌机设计关键 基于巴氏杀菌法的隧道式杀菌机设计关键 4液压与气动2008年第4期 基于巴氏杀菌法的隧道式杀菌机设计关键 周文玲,刘安静 TheKeysofTunnelSterilizerDesignBasedonPasteurize ZHOUWen—ling,LIUAn—jing (广东轻工职业技术学院,广东广州510300) 摘要:杀菌机广泛应用于啤酒,果汁,果酱等食品饮料灌装生产线中.从巴氏杀菌P值入手,对杀 菌机的温区,喷淋水循环,容器输送系统等进行 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ,总结出啤酒杀菌机的设计关键,给出了几个重要参数, 对杀菌机优化设计,技术改造有一定的参考作用. 关键词:巴氏杀菌法;温区;喷淋水;输送系统;栅床 中图分类号:TH273文献标识码:B文章编号:1000—4858(2008)04—000403 啤酒,果汁,果酱等食品饮料通常采用两种杀菌工 艺过程:即前杀菌和后杀菌.前杀菌采用平板式杀菌, 指灌装进容器之前进行加热杀菌处理;后杀菌大多采 用隧道式巴氏杀菌技术,指灌装进容器后进行的杀菌 处理技术,是应用最广泛的一种杀菌方法…. 目前啤酒杀菌机使用比较普遍,本文将探讨其设 计关键. 1巴氏杀菌PU值 所谓巴氏杀菌是低温度长时间杀菌法,杀菌温度低 于100?,保温时间在30min左右l.在温度为60? 时,进行为期1min的杀菌所产生的杀菌效应,称为1个 巴氏杀菌单位,即1个PU值.理论和实践证明: PU:TX1.393(t-60)(1) 式中:T为时间(min);t为温度(?). 分析式(1),若杀菌时间不变,温度每提高7?, P值就增加约10倍;若P值一定时,温度每提高 7~C,杀菌时间就缩短l0倍.可见,温度的变动引起 P值变化很明显. 2隧道式杀菌机设计关键 2.1温区设计 理论上,啤酒的PU=5,6,就能达到有效的杀菌 效果_3J,但在实际生产中,受设备,环境,人员操作等 各种因素的影响,啤酒的PU值一般控制在16—25. 隧道式巴氏杀菌机设计了一系列喷淋温区:预热区, 高温区,杀菌区及冷却区.每个区域的温度各不相同. 经灌装封口的容器,被输送带送入杀菌机内部,从人口端 被输送到出口端的过程中,受到机内不同温度水的喷淋, 进来的容器被逐步加热,达到所需要的保温温度和热处 理效应为止,同样,容器的冷却也是从保温温度逐步地下 降到出口部位所需要的温度,完成杀菌处理. 预热区,一般设计3个温度区间,即第1,?,?温 区,喷淋水温度逐渐升高,分别控制在30?,40?, 50?左右,使酒温从灌装时的5?左右升至50?左右; 高温区也称过热区,即第?温区,喷淋水温度控制 在67?,68?,时间控制在8,10min; 保温区也称杀菌区,即第V温区,喷淋水温度控制 在62~C,63oC,时间控制在10min左右; 冷却区,一般设计3个温度区间,即第?,?,?温 收稿Ft期:2007—09.30 作者简介:周文玲(1964一),女,陕西武功人,高级工程师,副 教授,主要从事机电液一体化技术方面的教学与研究工作. [2]张安荣.四点支撑物体水平调节的讨论[J].火控雷达技 术,1995(3):42—46. [3]翟羽健,倪江生.重型载体多点位自动调平技术[J].中 国机械工程,1994(5):62—63. 14JHorowitzI.Surveyofquantitativefdbacktheory[J].In— ternationalJournalofControl,1991,53(2):255—291. [5]王祖温,孟宪温.基于QFT的开关阀控气动位置伺服系 统鲁棒控制[J].机械工程,2004(7):75—80. [6JNiksefatNSN.Designandexperimentalevaluationofa1"O— bustforcecontrollerforanelectro-hydraulicactuatorvia quantitativefeedbacktheory[JJ.ControlEngineeringPrac— tice,200o(8):1335—1345. 2008年第4期液压与气动5 区,喷淋水温度逐渐降低,分别控制在48?,38~C, 28~C左右,从杀菌温度逐渐降低至常温.图1是4万 瓶/时啤酒杀菌机温度曲线图. 隘?III?I?V??? 9o?水温 80-\ 70酒温\,?,68. 6o?1\60.5.c/60.5.C 5O?50.C/54.C 加- 35.C出瓶 3O?3O.Cl5,24PU<35.C 20一/ 19:/时间/min 5.504.184.188.36l1.164.184.185.41 总时幅47.15 图14万瓶/时杀菌机温度曲线图 2.2喷淋水循环设计 杀菌机的喷淋水循环设计采用能量平衡原理,水 储存在水箱系统,由管路系统供给,一般每个温区有一 个水箱,但根据杀菌机的生产能力,高温区或保温区水 箱数可能多于2个.水箱内的水位自动控制;喷淋水 温度由气动薄膜阀实现自动控制. 预热区和冷却区的水箱水互通,即第1温区与第 ?温区的喷淋水互相连通循环使用,一般在第?温区 下面的水箱内直接通人蒸汽加热到所需的温度后,由 水泵打到第1温区喷淋,将容器预热,第1温区喷淋下 来的水由水泵打到第?温区喷淋,将容器冷却;若第1 温区喷淋下来的水温度过高,该区的气动薄膜阀自动 打开,通人冷水.第?温区与第?温区的喷淋水互相 连通循环使用;第?温区与第?温区的喷淋水互相连 通循环使用.第?温区一般单独配加热器加热,水自 成循环;第V温区单独配加热器加热,水自成循环. 喷淋水一般可采取3种结构型式喷淋:一种称为 喷淋板系统,即喷淋板上面带有许多喷淋孑L,热水通过 喷淋板喷淋到容器上,结构简单,实用,容易清洗;二是 喷淋嘴系统,安装若干个大型喷淋嘴,热水通过喷淋嘴 喷淋,比较坚固,但清洗时需要拆卸喷淋嘴,维护难度 大;三是喷淋杆系统,在四方的喷淋管上开设槽口,热 水通过喷淋杆喷淋,维护保养比较方便. 2.3容器输送系统设计 目前隧道式杀菌机的输送系统有两类:栅床液压 步移式,链网连续输送式. 1)栅床液压步移式 液压步移式杀菌机由活动栅床和固定栅床组成输 送栅床平台,通过液压传动装置中的进退缸和升降缸 分别带动垫板5和楔形块6运动,使活动栅床作上升 一 前进一下降一后退的短形步移运动.图2是活动栅 床运动示意图. 活动栅条运动方向 . ————一固定栅条 —'—————————— 进 降 善1.活动栅条2.瓶酒3.固定栅条4.淬火滚轮5.垫板6.楔形块 b) 图2活动栅床运动图 上升一将瓶(罐)酒从固定栅床上托起;前进一将 托起的瓶(罐)酒向前移动一段距离; 下降一将瓶(罐)酒降落在固定栅床上;后退一活 动栅床在固定栅床平面上退回原始位置. 其液压原理图如图3所示.电液动换向阀的电磁 铁3DT通电,液压泵打出的液压油经节流阀,溢流阀, 通过中间油管进到出瓶端升降缸的有活塞杆端,使活 动栅条托着容器上升,液压缸的回油通过分集流阀汇 集到回油管,经回油过滤器人油箱;当栅条上升到终 端时发出信号,电磁铁1DT通电,液压油经单向阀, 通过中间油管进到进退油管装置中的分集流阀,进人 两侧水平缸的无活塞杆端,使活动栅条托着容器前进, 出口处升降缸 降一 手卜一—一 入口处进退缸 退—-一 进—一 图3栅床步移式液压原理图 6液压与气动2008年第4期 回油经过滤器人油箱;当栅条前进到终端发出信号,电 磁铁4DT通电,升降的电液动换向阀换向,液压油进 入升降缸的另一端即无活塞杆端,活动栅条开始下降; 下降到终端发出信号,电磁铁2DT通电,进退的电液 动换向阀换向,液压油进入升降水平缸的另一端即有 活塞杆端,活动栅条后退到原先启动的位置,完成一个 周期的运动.周期运动时间由计算机控制;分集流阀 作用使两侧液压缸同步. 液压系统由电液动换向阀及节流阀组合实现换向 和控制缸速度.为了使工作平稳,减少换向冲击,水平 缸和升降缸设有缓冲机构,系统选用了带有阻尼的电 液动换向阀,起到换向缓冲作用.设计容器的升降高 度为12mm,最大上升速度3.8,4.0mm/s,水平位移 为120mm,水平移动速度为6mm/s,运动冲击较小. 输送系统采用栅床液压步移式,输送比较平稳,节 省热量,动力消耗少,但制造,安装,调试麻烦,栅条易 变形使得栅床面表面不平,容易引起容器倾倒;另外, 受到液压系统的影响,两侧液压缸不同步容易造成楔 形块运动不同步现象. 2)链网连续输送式 如图4所示,链网连续输送式目前使用有两种输 送带,一是由不锈钢制造的链网式输送带,主要应用于 输送较重的玻璃瓶;另一是由塑料制造的输送易拉罐 和轻型的一次性玻璃瓶_4. 口/// ._//一 二链网速度v二 d 1.直联式减速电机2.传动主轴3.输送链轮4.输送链 图4链网式传动示意图 由直联式减速电机带动链网传动主轴,以带动链 网匀速运转,每部减速电机各由一个变频器控制,变频 器除可改变主传动轴的转速外,同时还可实现过载保 护.需杀菌的瓶酒或罐酒经由进瓶输送带输送至主体 机内的输送链网上,链网匀速将其运送到不同温区,完 成杀菌全过程,最后经出瓶输送带送出. 传动链网运动速度为,链轮半径为R,直联式减 速电机输出转速为n,根据基本公式:=2rrnR来协 调三者之间的关系. 一 般地,链网输送速度根据杀菌机的工艺要 求,通过试验,经验数据等因素综合确定;减速电机输 出转速n根据传动功率,减速机特性选定;链轮半径 R根据杀菌机安装结构,传动动力特性等因素确定. 目前所设计的啤酒杀菌机=5,6mm/s;输送链轮 节距P=50nlm. 还需注意,要通过设计安装输送链网的张紧装置 来控制链网的松紧程度.在调整张紧装置时,应注意 两边的调整量及链网与过渡板的间隙距离,以防链网 走偏和急剧磨损. 随着变频控制技术的发展以及新材料,新工艺的 出现,现在所设计的隧道式杀菌机输送系统大多采用 输送链式,其模块化设计,制造比较方便,速度控制易 于实现,容易安装,调试,维修,无油污染,但因链网连 续不断地运动,各温区之间的热传递快,对喷琳系统温 度控制要求高. 2.4箱体模块化设计 道式巴氏杀菌机的主体机架设计有多节,分别有 人口机架1节,出口机架1节,中间机架若干节.利用 计算机辅助设计很好地解决了中间机架的模块化设 计,可以根据用户的具体要求专门制造,如处理特殊产 品时加长个别处理区域.也有利于杀菌机的系列化设 计,缩短制造周期. 3结束语 基于巴氏杀菌法的隧道式杀菌机,根据杀菌温度, 处理时间的要求及容器承受热冲击和压力变化的能 力,设计时充分考虑热平衡效应,能量合理利用,能耗 低.在此将我们在设计过程中的经验进行总结整理以 便和同行们探讨,目的是提高杀菌机的设计水平和质 量,加快对引进设备的消化和吸收,希望能为此类的设 备技术改造,更新,优化设计,系列化设计提供一定的 参考 参考文献:? [1]李正明,王兰君.实用果蔬汁生产技术[M].北京:中国 轻工业出版社,1996.8. [2]张国治.软饮料加工机械[M].北京:化学工业出版社, 2Oo6.1. [3]王文莆.啤酒生产工艺[M].北京:中国轻工业出版社, 1998.4. [4]王义行.输送链与特种链工程应用手册[M].北京:机械 工业出版社,2000.9.