蓬勃发展的液态食品技术与智能装备

2020-12-01张君怡徐思新

酒·饮料技术装备 2020年6期

张君怡徐思新

劲牌有限公司组织近20 人的参观团参加了CBB 2020 展会，了解了液态食品装备技术发展的最新动态和趋势，为司后期公设备选型、技改升级等项目建设提供了有价值的参考。

展会按含酒精类和非酒精类液态食品工艺及设备分类布置，展出了一批可以引领未来发展的技术和产品。饮料、白酒、调味品和食用油、乳品、原辅料添加剂、啤酒六大主题路线，很有新意。特色展示区还展示了原辅料智能制造、机器人和自动化、创新解决方案及绿色发展等新兴热门领域。

作为今年疫情防控常态化下举办的首个液体食品行业装备展会，以“品质、智能、绿色、发展”为主题，通过高水平的展示及丰富多彩的论坛交流等形式，用品质服务和智能技术推动了行业高质量的发展。展会对提振液体食品装备制造业经济信息具有重要作用，广获好评。

通过与参展商技术交流，劲牌公司了解到了一些行业技术发展新趋势，加深了对行业技术的了解。具体如下：

一、管式物料输送系统

JKM 公司展示了管式输送系统，主要用于粉状物料、片状物料、颗粒物料的提升输送。特点是平稳快速、进料均匀、无场地限制、可以灵活配置，同时采取防尘设计，密封保护较好，输送中粉尘较少。展出设备主要采取拉动式输送机，该结构的弊端是会物料在通道内会有部分残留，对于需要经常转换物料输送还是不足。

行业内最新升级的是在一代拉动式输送机基础上新推出TUBO 推动式输送机，可运输谷物、麦芽、大米和其它用于制粉和酿造的散状物料，由合成材料制成的自由流动元件-Tubit 推杆元件沿管道柔和地移动物料，可以去除残留物。输送机无需张紧皮带、链条和绳索，在循环结束时依靠重力落入适当位置，摩擦减小，节能效果突出，能耗最高可以降低85%，非常适用于低楼层高度和小空间区域，一个TUBO 可替代多个其他类型的输送机（普通刮板机）。

二、异型瓶动态缓冲输送系统

动态储瓶台是近几年国内研发出来的一种新型储瓶方式。象山神丰机械公司介绍其经过几年技术积累和创新，完成了异型瓶动态缓冲输送系统的研发，完善了传统储瓶台缺点，结构更合理，运行更稳定，故障率更低，大幅提升整线运行效率，申请了实用新型专利。该技术可有效减少生产线停机时间、次数，无压力储瓶、无转向、倒瓶现象，可有效提高生产线上各单机设备的运行效率，解决异型瓶不能设计高速生产线的局限。经现场演示及沟通，了解了该系统进瓶、储瓶、出瓶过程中均无挤压现象，且瓶间有一定间隙，进瓶与出瓶机构具有空档补偿功能，使得储瓶台上产品排列有序，有效利用储瓶台上空间（利用率可达85%以上）。夹瓶输送机构链板上橡胶据瓶型定制，通过控制匹配速度平稳运转，可实现瓶子高速平稳过渡，保证直角过渡中瓶身无扭转挤压，避免瓶子在储瓶台上输送中损伤。储瓶台在单线上一般需配置三台，布置在卸垛机与冲瓶机间、洗瓶机与沥干机间、灌装机与贴标机间，以确保主体设备间有充足储瓶段，保证产线连续运行。

系统适用于各种PET 瓶、玻璃瓶、康美包、利乐包的缓冲储存，尤其对于异型瓶效果更佳，国内白酒企业瓶型众多，要实现高速生产目的，除了冲沥灌压旋等主要机器满足要求外，配套的输送产线升级换代也很重要，动态储瓶台意义重大。后期新上高速生产线及技改升级方面会考虑采用，提升整线效率。

三、智能满瓶检验机

高速智能满瓶检测是行业一项难点，威海远航公司根据满瓶检测领域的实际工况，研发了满瓶检测机，主要用于灌装后对成品质量的全方位检测，可检测缺陷类型有悬浮异物、漏气、液位、破损、底部异物（碎玻璃）、瓶壁霉斑等灌装后缺陷，且可据实际需求调节检测灵敏度，检测精度≥99.9%，检测速度可到72000 瓶/时。高精度伺服控制系统可实现瓶型一键切换，实现夹瓶皮带与无压力链道同步运转，实现瓶90°旋转，保证检测无死角；德国BaslerCCD 相机拍照，通过先进图像处理系统实现检测高精度和高速度；直线电机剔除装置可据瓶型大小设置最佳运动曲线，延时小、速度快，实现平滑、柔顺剔除；利用声学信号分析系统检测瓶盖密封性，杜绝漏气。通过这些结构，可对生产成品拍照检测，提高检测成功率和效率，减少操作工，降低人工成本。

公司包装生产线需要靠人工对瓶、封盖、贴标质量进行复核，耗时耗力，而且效率不高，需要不停轮换人手，人的不稳定因素影响到检测质量，通过相机，实现自动化检测技术可提高检测成功率的稳定性与效率，同时可减少操作工，降低人工成本。

四、智能型机电一体化驱动系统

SEW 公司展示了MOVIGEAR 机电一体化驱动系统，该系统采用紧凑型设计，集成了驱动器、电机和减速机为一体，与传统的分散系统相比明显的更加紧凑。采用SNI通信协议（单线网络安装），通过一根通讯电缆连接控制多台变频一体机，完成能源和信号的传递，简化现场控制电路敷设，现场更简洁高效。电机具有高过载能力，减少了电机种类和配件种类，同时噪音低。该系统易于安装，便于调试，可以实现能耗的运营成本最小化。现场配置能耗界面可对电机转速、运行功率、实际用电量、产耗（瓶/时）等参数进行统计显示，节能效果一目了然，相比传统驱动方案节能效果高达50%。NORD 等知名品牌目前也陆续推出了同类产品。

劲牌公司生产线输送电机普遍采用变频减速电机，但减速电机和变频器不是一体式，需通过控制柜内PLC 实现变频控制，控制柜与减速电机间控制电缆敷设繁杂，现场走线不美观，采用一体式驱动系统，可简化现场接线。缺点是系统造价较贵，可作为输送系统升级改造储备技术。但节能降耗也是一个很重要的指标，后期可以对一些产线及新建项目尝试使用，并与以往产线进行对比，看节能降耗是否突出，再推广。

五、流量计灌装机

山东鹏程、青州齐鲁、南京乐惠展示的灌装机均采用质量流量计灌装阀，而不是电子称重灌装阀，今年国产灌装机厂家展示的灌装机，无论联体机或单体机基本都采用此形式。鹏程及乐惠采用德国科隆质量流量计组合灌装阀使用，相比电子称重阀计量精度和稳定性要高很多，灌装时不溢酒，灌装后不滴酒。但单个阀门成本约万元左右，按72 头灌装机布置需增加造价约几十万，在确保灌装精度准确的同时，整机制造成本有所增加，客户可以根据自身实际需求进行选定配置。齐鲁展示了CGF48-48-12H冲瓶-流量计灌装-封口三联机，流量计的加工及控制程序为自己研发，介绍可实现多种瓶型（包括异型瓶）的灌装，灌装精度和准确性较高，成本为进口流量计的一半左右。

流量计灌装流程是待灌装瓶进入灌装位后光电传感器传输信号到PLC，下达指令后指令流量计灌装阀开启灌装，初始电子阀的变流速二通电磁阀打开，灌装速度为快速；当灌装到一定设定容量后，流量计再次传输信号给PLC，再发出指令，相应电子阀的变流速二通电磁阀关闭，灌装速度又变为慢速，当液体进入到设定液位后，电子阀的液位传感器再将信号传送给PLC，再发出阀门关闭指令，等待下次灌装，完成了一个工作循环。一个循环下来就实现了灌装变流速控制，换言之就是二次缓冲灌装，其目的是减少灌装结束前的冲击波，变速原理是待灌装结束前，剩余一定酒液灌装量时改变双行程气缸的开启间隙实现慢速灌装与精度衡量，可有效消除灌装结束后的泡沫产生，保证溶液灌装精度。

企业对产品质量与生产效率较重视，则要求无菌灌装系统能快速、安全、准确地完成灌装，那么灌装定量控制方式变化了,一些专业灌装流量计进入灌装应用领域,这种动态在线测量和控制方式使用中既要考虑流量计本身安装和使用,也要综合考虑集成在系统中影响。灌装流量计作为测量关键元件，它是保证灌装精度实现的要素之一，整个灌装系统设计在满足无菌灌装工艺要求和生产效率前提下，必须考虑如何保证灌装流量计稳定、可靠工作及如何选用合适部件，如控制阀，并优化控制方式，将各种可能干扰因素降到最低，以实现系统误差最小。

六、生产设备管理云平台

南京轻机展示的设备管理云平台，吸引了许多客户观展及咨询。系统使用数据融合、人工智能和大数据技术，实现了对生产设备的数据信息进行采集、分析，设备实施状态监测、产品质量在线监控，设备故障在线诊断与预测，可与SCADA 系统和MES 系统对接，从而提升了设备单位的远程运维能力，可以助力行业智能工厂建设，利用工业互联网技术赋予设备智能化，帮助客户提高生产效率、改善产品质量。

Share2Act 平台是克朗斯专用液体食品行业打造的数字化协作平台，整合SAP 系统和生产MES 数据，可以将企业内部的生产线、机器、人员、系统有机整合，可以连接生产线的设备且独立于设备商，基于平台可以利用数据进行分析及远程服务，提高设备效率，减少停机时间，可以将服务可视化，进而预测性维护和规则性维护。克朗斯对老旧生产线改造经验丰富，可协助客户分析现有设备改造潜力和实施数字化可能性，通过使用智能传感器和预制的IT 组件，让以前无法实现数据采集的旧机器和生产线同样适用于数字化，提供不同系统的标准化接口，实现同一级别的信息联网。

劲牌公司目前搭建了MES、SCADA、ERP 等平台，基层生产、能源等数据自动采集上传，受部分技术局限，并不是所有生产中的数据均能够实现准确收集和上传，存在数据准确性和完整性不高造成数据失真的情况，后续仍需要人工统计复核，降低了劳动效率。今后可在利用类似Share2Act 和设备管理云平台形式，通过使用智能传感器和预制的IT 组件，让以前无法实现数据采集的旧机器和生产线适用数字化，提供不同系统标准化接口，实现同一级别信息联网。

七、污泥低温干化设备及废麦糟挤压装置

温州精工机械在啤酒循环经济方面进行了技术创新，展示了污泥低温干化设备及废麦糟挤压装置。污泥低温干化设备是利用低温蒸发冷凝去湿原理，采用热风对流干燥的方式对网带上的湿污泥进行低温蒸发脱水，并且循环冷凝湿空气，使污泥得以干化。介绍可将污泥含水率降低10%-60%（可调）。根据工况1 度电可蒸发2～4kg 水，并无任何废液、废气排放，极大降低了污泥处理成本，节省处理污泥的人工、仓储和物流成本。

啤酒企业废麦糟常规都是外包制外售，由于废麦糟含水率较高为90%，在运输过程中存在一路滴水情况，造成路面发粘、发黑、清污不能分流情况。随着环保越来越严，目前啤酒带水物质外运越来越严（废麦糟、废硅藻土等），废麦糟可通过螺旋输送装置、筛网分离装置、集水装置、减速机、糟液回收贮存装置等组成的麦糟挤压装置处理后直接输送装车处理，脱水后麦糟不滴水，挤干后的含水率在65%-70%，不影响原政策麦糟输送，有效解决了污染源控制问题。

公司目前通过自主研发将废水生化处理过程中产生的环保污泥转化为有机肥料，成为作物种植的营养来源，成为了企业循环经济利用的一道亮点。麦糟挤压设备及污泥干化设备后期可以作为污泥及酒糟再利用的新技术储备。

八、多功能灌装封盖机

南京恒昌包装展示了一款多功能灌装封盖机，适用于低速、多品种的灌装及封口。采用紧凑型设计，灌装、封盖、安装在一个工作平台上，电气控制柜、阀站系统集成在主机上，整体包装、运输，落地只需连接工艺管道。采用电气控制半电子灌装阀和全伺服分离传动技术，采用星轮输送方式，无链条结构，易拉罐封口与玻璃瓶压盖集成在一个工作站上完成，灌装机满足玻璃瓶、易拉罐、PET、铝瓶等容器，封口机满足皇冠盖、易拉罐（具有PET 塑料盖、ROPP 铝旋盖等可拓展功能），可实现小产能、多品种连续生产。另外可以根据需求增加容器回转式冲洗功能，一机多用，柔性生产。

九、智能化阀阵控制系统

欧力杰、上海远安展示了阀阵产品，阀阵是采用防混阀组合技术系统，通过阀门间切换实现管路连接和自动化操作，可以减少现场操作人员，前期参观不少啤酒厂均有使用，包括勾调和CIP 清洗系统。阀阵的使用能够很好地实现自动化的管路切换，实现不同的功能，确实不错。一般实现防混至少需三台单座阀，但采用防混阀一台就能实现，可节省配管及配件，整体成本还是划算。