基于EP 缸的灌装杀菌VTEM 设备及应用浅析

（凯麒斯智能装备有限公司，江苏 宿迁223700)

1 概述

在几十年时间内，以德国灌装设备巨头为代表的部分行业巨头驰骋全球液体包装领域，以美国新星为代表的中国的行业新星，为响应中国制造2025 建成“智”造强国而不断努力。“全球领先的液体包装解决方案供应商”的初衷和梦想一直都是新美星所坚持的。在这条道路上，新美国之星始终伴随着德国费斯托这个全球自动化合作伙伴，并且他们都坚持着同样的客户价值观。尽管道路十分的困难并且还有很多的挑战，但仍将会携手打造领先的智能液体灌装灭菌设备，不断创造这一段行业的标杆。而我公司与中国农业大学等单位协作，共同承担“液体饮料无菌灌装系统关键技术研究”的研究课题，我公司的重点研究方向为“灌装设备及环境无菌技术研究”，以下将对基于EP缸的灌装杀菌VTEM设备及应用进行重点探讨。

2 国内无菌灌装技术装备的研究进展

在包装技术领域中，液体食品无菌灌装技术是很有发展前景的，新的无菌灌装机、无菌包装产品不断推陈出新，新包装材料也是屡见不鲜，国内众多企业都在这一领域开展了研究工作。

1990 年，航空部工艺研究所开发出大袋无菌灌装系统，表征着我国正式进入自主研发无菌包装技术时代。此后，广东远东食品包装机械公司开发出2500CPH 砖型纸塑无菌包装机、上海张堰轻工又开发出UHT 杀菌奶的无菌灌装设备，并且整套设备具有完全自主知识产权，并具有设备联锁功能。2001 年美星顺峰与广东乐百氏共同开发出36000BPH PRT 瓶无菌灌装设备，在此之后，合肥中辰、乐惠集团也纷纷投入到这一领域的研发中，并且始终保持着相对严谨的研发气氛。

无菌灌装设备的开发与研制，首先应该考虑的是有效提升设备各组件的设计与制造精度，保证设备运行的可靠性和精准性，使机器运转能够达到无菌灌装的要求，而不应该进入到营造无菌区的误区。此外，还需要注重其他影响因素，比如使用无菌水、无菌剂，制备无菌空气以及及时对无菌室进行消毒灯。无菌灌装设备的性能直接能够体现该制造企业的现代化、自动化程度，决定该制造企业的核心竞争力。相信随着国家支持力度的加大，企业投入资金的提升，我国在液体食品无菌灌装技术设备的研发方面势必能更上一个台阶，国产液体食品制造水平也能得到相应的提升。

3 无菌环境

食品安全的至关重要的内容之一，就是确保饮料食品不受污染。随着经济全球化，各类食品也走上了国际路线，各国对食品的监管也随之越来越严格。因此需要满足灌装过程中设备清洗环节的安全才是整个灌装的重中之重，尤其是要保证常压灌装机、真空灌装机、压力灌装机等灌装设备完全并彻底地清洁灭菌。

在进行灌装的过程中，为了能够最大限度的减少可能发生的细菌污染以及包装材料的物流环节，越来越多的企业开始应该制瓶与灌装联线的生产方式，通过这种方式，不仅更加卫生，而且还能有效的节省成本。灌装前对整个灌装设备的清洗，尤其是对灌装设备内部各零部件如灌装阀等的清洗是十分必要的，同时也是为保证灌装产品符合安全标准的重要内容之一。清洁假杯只能在CIP 清洁程序后取出，然后进入下一个填充程序，在整个灌装机清洗的过程中，对于清洁假杯的组装及拆卸，成为整个环节中占用时间较多的一项。所以新星设备制造商不断改进的目标，不仅是最大可能的将清洗的效率进行提高，更重要的是要在高效的清洗的条件下，还可以将清洗之后的清洗质量提高，将灌装清洗设备的各项性能进行提高，从而降低对所需人力的成本，最终达到提升商品利润的目的。

以普通的80 头灌装机为例，EP 瓶的安装和拆卸基本上需要两人配合才能在1 小时内顺利完成，因此就可以更大程度上节约时间，这也是极压缸的最为核心优势，直接帮助生产企业降低劳动成本，提高清洗效率。CIP 过程本身需要很长时间，“标准无菌清洗2.5h，装、卸假杯子共需1h”。通过假杯缸和控制气路的配合，可以形成伸出、回缩、旋转等多个动作,集成度高，模块化效果好,能实现灌装机在线清洗,节省清洗时间。“在设计上,假杯缸小巧紧凑，结构简单,这样在整机设备设计上，可以设置更多的灌装头,为生产的高效率提供了基础保障。同时由于结构简单,可靠性高,可以带来便利的后期 维护。”快慢自如液体(饮料) 不同的液体形态和物理特性 也给现代灌装工艺带来了挑战。

4 调节速率

由于各类液体的粘度，浓度等的不同，灌装时对灌装设备的难易程度也不同。日用化学品和调味品的产品形态不同于饮料。即使同一种液体食品在气体含量、粒径、粘度、灌装温度等方面存在差异，也有必要对灌装的材料特性进行深入研究。

为了满足不同环节的生产要求，一直以来，新美星公司通过与菲斯托公司进行合作，将菲斯托所研发的新型创新技术运用到本公司的最新产品当中，从而极大程度上推动了本公司设备的进步与发展，如用于快、慢两段充型的菲斯托EP 气缸。极压缸使新星能快速、方便地满足各种充型物体的要求。极压缸的优点在于灌装设备两级之间转换时的灌装的不同速度和更高的精度，通过改变灌装速度的不同，可以使不同的物理性质的灌装液进行灌装时，使其速度保持相对的平稳，避免因速度过快而引起的飞溅等现象的发生，这也从根本上防止了液体灌装时最令人头疼的问题——液体气泡问题，同时改进之后的设备将能够更大程度上的适用于不同密度等的灌装液，使我们的设备从原来单一的水灌装扩展到酱油灌装、醋灌装、果汁灌装等各种不同的灌装类型。因为填充的速度越快，填充容量偏差就越大。为了满足充型精度的要求，需要通过缓慢充型来提高测量精度，即提高阀门关闭瞬间的充型精度。另一方面，在充型的中间过程中，通过快速充型可以减少充型阀头的数量。如果采用传统的单次灌装速度，精度偏差一般在±3～5ml 之间，但经极压缸缓慢灌装后，设备精度可大大提高，基本在±2ml 以内，另外，以我公司36000/BPH 灌装设备为例，通常有60～70 个灌装头会随极压缸而带来快速充型效率的提高，目前只有50-60 个充型头才能达到这一充型指标，从而提高了利润空间。

5 结论

EP 极压缸采用不锈钢制造，表面光滑，耐腐蚀。极压缸具有多冲程、可调等的特点。在实际工程调试中，其微调操作简单，重复精度高。同时，在紧急停止状态下能快速关闭灌装头，即在突发情况等发生时，可以做到立刻切断电源，停止运转，对于绝大多数不同物理性质的灌装液都适用。从FESTO 最初提供的钢瓶、电磁阀、气管、接头等标准产品入手，在提高技术创新能力、打造无菌冷灌装核心竞争力方面，新美星与FESTO 不断深入合作超净灌装吹填旋转设备，无论是假杯筒、极压筒还是VTUG阀岛的应用，新美星始终与费斯托合作，公司一直都在努力的提升其自身设备的完善与改进，并且更加注重创新能力，全心全意为客户提供最为适合并且最为完善的方案。在如今这个科技化的世界，人工智能已然成为新型技术的标志性产物，这也预示着我们可以在EP 缸与VTEM技术的基础上，进一步创造出更优的无菌灌装技术，研究水封隔离技术和机械密封隔离技术等不同空间隔离技术的结合，探索组合式空间隔离技术的可行性。