什么是飲料機械？

概述

　　飲料 yǐnliào
　　[drink; beverage] 經(jīng)加工制成的適于供人或牲畜飲用的液體, 尤指用來解渴、提供營養(yǎng)或提神的液體。
　　飲料機械 yǐnliàojīxiè
　　[Beverage Machinery] 用于制造各種飲料的機械設(shè)備，一般由許多機械組成生產(chǎn)線加工各種飲料，如水處理設(shè)備、沖瓶機、灌裝機、封口機、殺菌設(shè)備等等。
飲料機械簡介

　　飲料工業(yè)是改革開放以后發(fā)展起來的新興行業(yè)，1982年列為國家計劃管理產(chǎn)品，當(dāng)年全國飲料總產(chǎn)量40萬噸。二十多年來，我國飲料工業(yè)從小到大，已初具規(guī)模，成為有一定基礎(chǔ)，并能較好地適應(yīng)市場需要的食品工業(yè)重點行業(yè)之一。飲料工業(yè)的快速發(fā)展，對國民經(jīng)濟建設(shè)和提高人民生活質(zhì)量做出應(yīng)有的貢獻。飲料已成為人民日常生活中不可缺少的消費食品。
水處理車間

　　飲料機械是伴隨著飲料工業(yè)的產(chǎn)生而產(chǎn)生，并且伴隨著軟飲料工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展的。早在1890年美國就制造出了玻璃瓶灌裝機。1912年又發(fā)明了皇冠蓋壓蓋機，接著制造出了集灌裝和壓蓋于一體的灌裝壓蓋機組。在20世紀初德國也制造出了手動灌裝機和壓蓋機。
沖罐封機組

　　飲料機械技術(shù)水平較高的國家有德國、美國、意大利和瑞典等。亞洲的日本雖起步較晚，但發(fā)展很快，在國際市場也占有一定地位
　　目前，無菌冷灌裝技術(shù)在飲料生產(chǎn)中應(yīng)用日益擴大。無菌冷灌裝設(shè)備器源于英國，然后傳播到美國和歐洲各國，主要應(yīng)用于果汁行業(yè)，近十年已進入乳品和其他飲品灌裝的市場。
飲料機械的發(fā)展趨勢

　　目前，飲料生產(chǎn)機械的發(fā)展趨勢是：
　?。?）高速度、高質(zhì)量、高精度，向大型化發(fā)展 為了適應(yīng)飲料工業(yè)大生產(chǎn)，以獲取最佳經(jīng)濟效益的需要，飲料設(shè)備越來越趨向于大型化。如碳酸飲料灌裝設(shè)備的灌裝速度最高可達2000罐/min，德國H K公司、SEN公司、KRO-NES公司，其灌裝設(shè)備的灌裝閥頭數(shù)分別達到165頭、144頭、178頭。非碳酸飲料設(shè)備的灌裝閥頭數(shù)有50-100頭，灌裝速度最高可達1500罐/min。
　?。?）設(shè)備多功能化 一體多用，適應(yīng)多種液體、多種瓶型的灌裝和封口?？蛇M行茶飲料、咖啡飲料、豆乳飲料和果汁飲料等多種飲料的熱灌裝，也可進行玻璃瓶和聚酯瓶的灌裝。
直線灌裝封口機

　?。?）機電一體化 這是當(dāng)前飲料機械發(fā)展的最重要的趨勢。可編程序控制器普遍應(yīng)用于飲料機械的控制系統(tǒng)中，大型設(shè)備采用計算機控制，故障自我診斷，有信號顯示，實現(xiàn)了智能化。生產(chǎn)設(shè)備的技術(shù)含量高、可靠性高，權(quán)生產(chǎn)線的自控水平高和權(quán)限效率高。在線檢測裝置和計量裝置配套完備，能自動檢測各項參數(shù)，計量精確。集機、電、氣、光、磁為一體的高新技術(shù)產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。飲料包裝設(shè)備的可靠性和包裝線的協(xié)調(diào)性，直接影響到整條生產(chǎn)線的工作效率、生產(chǎn)成本和產(chǎn)品質(zhì)量。
飲料機械種類

　　不同的飲料生產(chǎn)工藝需要不同的飲料機械，下面介紹幾種在飲料生產(chǎn)過程中通用的和常用的機械設(shè)備。
水處理設(shè)備

　　　水是軟飲料生產(chǎn)中用料最大的原料，而且水質(zhì)的優(yōu)劣對飲料的品質(zhì)影響極大。因此，必須對水進行處理以滿足工藝要求。通常按其作用把水處理設(shè)備分為三類：水的過濾設(shè)備、水的軟化設(shè)備和水的消毒殺菌設(shè)備。
　?。ㄒ唬┧^濾設(shè)備
　?。?）砂石過濾設(shè)備（多介質(zhì)過濾設(shè)備） 砂石過濾器（多介質(zhì)過濾器）是以成層狀的無煙煤、砂、細碎的石榴石或其他材料為床層的機械過濾設(shè)備，其原理為按深度過濾水中不同顆粒度的顆粒，較大的顆粒在頂層被去除，較小的顆粒在過濾器介質(zhì)的較深處被去除，從而使水質(zhì)達到粗過濾后的標(biāo)準(zhǔn)，降低水的SDI（污泥密度指數(shù)）值，滿足深層凈化的水質(zhì)要
　?。?）活性炭過濾器 活性炭具有吸附作用，還有一定的除濁作用，活性炭過濾器的主要結(jié)構(gòu)和布置形式與砂石過濾器相似。因此，活性炭吸附也稱為活性炭過濾?；钚蕴窟^濾主要用于水中有機雜質(zhì)和水中分子狀的膠體微小顆粒雜志，也可用于脫氯等。
活性炭過濾器

　?。?）砂芯棒過濾器 砂芯棒過濾器亦稱為砂濾棒過濾器，在水處理設(shè)備中已有定型產(chǎn)品。主要適用于處理水量較少、水中只含有有機物、細菌及其他雜質(zhì)的水處理。
　?。?）微孔過濾器 微孔過濾是新型的膜分離技術(shù)。它可濾除濾液、氣體的0.01μm以上微粒和細菌。其特點是高捕捉能力、過濾面積大、使用壽命長、過濾精度高、阻力小、機械強度大、無剝離現(xiàn)象、抗酸堿能力強、使用方便。此濾器能濾除絕大部分微粒，所以廣泛應(yīng)用于精濾和除菌工藝
微孔膜過濾器

　?。ǘ┧浕O(shè)備
　?。?）離子交換器 離子交換器是目前水處理中常用的一種裝置，它可以通過選擇一定的流程，使水軟化或除鹽。其主要是利用一些離子交換劑把原水中不需要的離子暫時固著，使水中這些離子的含量降低到所要求的程度。被交換劑固著的離子，在再生液中被釋放出來，交換劑又可重新使用。也就是說，其實質(zhì)是不溶性的電解質(zhì)（樹脂）與溶液中的另一種電解質(zhì)進行的物理化學(xué)反應(yīng)，亦即樹脂上的可交換離子與溶液中的其他同性離子的交換反應(yīng)。
　?。?）電滲析器 電滲析在工業(yè)上作為一種分離、濃縮、提純和回收工藝的新技術(shù)，廣泛應(yīng)用于化工、制藥、食品等行業(yè)。在食品工業(yè)上的應(yīng)用目前主要集中在汽水用水、啤酒用水的純化處理上，在軟飲料廠用來對水進行軟化（脫鹽）。電滲析技術(shù)是通過具有選擇透過性和良好導(dǎo)電性的離子交換膜，在外加直流電場的作用下，根據(jù)異性相吸、同性相斥的原理，使原水中陰、陽離子分別通過陰離子交換膜和陽離子交換膜而達到凈化作用的一項技術(shù)。
　?。?）反滲透設(shè)備 反滲透是目前應(yīng)用規(guī)模最大、技術(shù)相對最成熟的膜技術(shù)，其應(yīng)用在整個膜分離領(lǐng)域中約占一半，是膜技術(shù)發(fā)展的一個最大的突破。反滲透是通過反滲透膜發(fā)溶液中的溶劑分離出來。反滲透的應(yīng)用從海水淡化、硬水軟化等發(fā)展到維生素、抗菌素、激素等的濃縮，細菌、病毒的分離以及果汁、牛乳、咖啡的濃縮等許多方面，應(yīng)用極廣。反滲透設(shè)備優(yōu)點是連續(xù)運行，產(chǎn)品水質(zhì)穩(wěn)定；無須用酸堿再生；不會因再生而停機；節(jié)省了反沖和清洗用水；以高產(chǎn)率產(chǎn)生超純水（產(chǎn)率可以高達95％）；再生污水不需水處理設(shè)施；運行及維修成本低；安裝簡單、費用低廉。
　　反滲透設(shè)施生產(chǎn)純水的關(guān)鍵有兩個：一是一個有選擇性的膜，我們稱之為半透膜，二是一定的壓力。簡單的說，反滲透半透膜上有眾多的孔，這些孔的大小與水分子的大小相當(dāng)，由于細菌、病毒、大部分有機污染物和水合離子均比水分子大得多，因此不能透過反滲透半透膜而與反滲透膜的水相分離。在水眾多雜質(zhì)中，溶解性眼淚最難清除的。因此，經(jīng)常跟軍除鹽率的高低來確定反滲透的凈水效果，反滲透除鹽率的高低主要決定于反滲透半透膜的選擇性。目前，較高選擇性的反滲透膜元件除鹽率可以高達99.7％。
　　反滲透分離的進行，必須先在膜-溶液界面形成優(yōu)先吸附層，優(yōu)先吸附的程度取決于溶液的化學(xué)性質(zhì)和膜表面的化學(xué)性質(zhì)，只要選擇合適的膜材料，并簡單地改變膜表面的微孔結(jié)構(gòu)和操作條件，反滲透技術(shù)就可適用于任何分離度的溶質(zhì)分離。
　?。?）超濾器
　　超濾技術(shù)雖在我國起步較晚，但發(fā)展非常迅速，隨著這項技術(shù)的不斷推廣和人們對它認識的不斷提高，飲料生產(chǎn)行業(yè)必將從中獲得更多的益處。
　　超濾膜設(shè)備在工業(yè)應(yīng)用上有平板狀、管狀、螺旋板狀和空心纖維狀等幾種不同的形式。目前國內(nèi)應(yīng)用的大多數(shù)為板狀和管狀，特別是空心纖維膜（中空纖維膜）也已在水處理方面得到廣泛應(yīng)用。
　　中空纖維超濾膜是超濾技術(shù)中最為成熟與先進的一種形式。這種膜是在平板膜的基礎(chǔ)上開發(fā)出的具有空間立體幾何形狀的薄膜，使單位體積的膜設(shè)備不依靠極薄的半透膜而有很大的膜滲能力。中空纖維管壁上有布滿微孔，孔徑以能截留物質(zhì)的相對分子質(zhì)量表達，截留相對分子質(zhì)量可達幾千至幾十萬。由于采用了空心圓柱構(gòu)形，就大大地提高了單位體積膜滲設(shè)備的生產(chǎn)能力。原水在中空纖維外側(cè)或內(nèi)腔加壓流動，分別構(gòu)成外壓式和內(nèi)壓式。超濾是動態(tài)過濾過程，被截留物質(zhì)可隨濃度而排除，不致堵塞膜表面，可長期連續(xù)運行?？梢宰C明，在超濾應(yīng)用上，采用一個大小合理的小直徑空心纖維膜的圓柱束，則所發(fā)生的透過液量將相當(dāng)于十幾平方米超薄平板膜上所得者。
　　空心纖維為細長的膜管，內(nèi)壁為膜層，膜層結(jié)合于海綿式的外壁上，外壁有粗孔，內(nèi)層起超濾分離作用。內(nèi)膜孔德大小，決定管內(nèi)被阻物質(zhì)的大小?？招睦w維內(nèi)經(jīng)約200μm，由惰性的非離子聚合物制成，具有獨特的各向異性的（表皮）結(jié)構(gòu)，有明顯高的流率。其特點是：①裝置內(nèi)單位體積的膜面積很大；②膜壁薄，液體透過速度快；③因空心纖維的幾何構(gòu)形具有一定的耐壓性能，故強度高?！?br>　?。ㄈ┧畾⒕驹O(shè)備
　　
臭氧殺菌器

　?。?）臭氧殺菌器 所謂臭氧殺菌器是利用臭氧的強氧化性而達到殺菌的目的。臭氧是強烈的氧化劑，其殺菌作用比氯高15∽30倍，在一定濃度下作用5∽10min，臭氧對各種菌類都可以達到滅菌的程度。國外已將其廣泛用于水的消毒處理以除臭、除色等，國內(nèi)在礦泉水、純凈水生產(chǎn)中應(yīng)用于滅菌也很普遍。
　?。?）紫外線殺菌器 當(dāng)微生物受紫外光照射后，微生物的蛋白質(zhì)和核酸吸收紫外光譜能量，導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性，引起微生物死亡。紫外線對清潔透明的水具有一定的穿透能力，所以能使水消毒。紫外線殺菌不能改變水的物理化學(xué)性質(zhì)，殺菌速度快、效率高、無異味，因此得到廣泛應(yīng)用。
殺菌設(shè)備

　　　殺菌，是飲料加工的一個重要環(huán)節(jié)。飲料殺菌與醫(yī)學(xué)上和生物學(xué)上的殺菌有一定區(qū)別。飲料殺菌有兩種含義：一是要求殺死飲料中所污染的致病菌、腐敗菌，破壞食品中的酶而使飲料在特定環(huán)境中，如密閉的瓶內(nèi)、罐內(nèi)或其他包裝容器內(nèi)，有一定的保存期；二是要求在殺菌過程中盡可能地保護飲料中營養(yǎng)成分和風(fēng)味。所以，經(jīng)殺菌后的飲料屬于商業(yè)無菌。
　　飲料殺菌的方法有物理殺菌和化學(xué)殺菌兩大類?；瘜W(xué)殺菌法事使用過氧化氫、環(huán)氧乙烷、次氯酸鈉等殺菌劑。由于化學(xué)殺菌存在化學(xué)殘留物等影響，當(dāng)代食品殺菌法趨向于物理殺菌法。物理殺菌法分為熱殺菌法和冷殺菌法。熱殺菌法又分為是熱殺菌法、干熱殺菌法、微波殺菌法和遠紅外線加熱殺菌法。冷殺菌法分為紫外線輻射殺菌法、電離輻射殺菌法和冷凍殺菌法。在濕熱殺菌方法中，有巴氏殺菌法、高溫短時殺菌法和超高溫瞬時滅菌法之分。所謂巴氏殺菌（pasteurization)是低溫長時間殺菌法，殺菌溫度低于100℃，保溫時間是30min。高溫短時殺菌法（HTST），殺菌溫度一般在100℃一下，如牛奶的HTST殺菌溫度為85℃，保持15s以上。超高溫瞬時滅菌法（UHT），殺菌溫度在120℃以上，僅保持幾秒鐘。HTST和UHT殺菌法，不但效率高，而且食品的結(jié)構(gòu)和外觀及營養(yǎng)和風(fēng)味的保存都較其他殺菌方法好。根據(jù)上述的殺菌方法而相應(yīng)發(fā)展起來的飲料殺菌設(shè)備種類較多，以被處理物料的形態(tài)分類分別有以下三種：
　　（1）流體飲料的殺菌設(shè)備 流體飲料指未經(jīng)包裝的乳品、果汁等物料。處理這類物料的殺菌設(shè)備又有直接式和間接式之分。直接式是以整齊直接噴入物料中進行殺菌。間接式是用板、管熱換器對飲料進行熱交換進行殺菌。
　　（2）罐裝飲料的殺菌設(shè)備 罐裝飲料及瓶裝飲料等有包裝容器的飲料，處理這類物料的殺菌設(shè)備根據(jù)殺菌溫度不同可分為常壓殺菌設(shè)備和加壓殺菌設(shè)備。常壓殺菌設(shè)備的殺菌溫度為100℃以下，用于pH值小于4.5的飲料產(chǎn)品殺菌。用巴氏殺菌原理設(shè)計的罐頭殺菌設(shè)備屬于此類。加壓殺菌設(shè)備一般在密閉的設(shè)備內(nèi)進行，壓力大于0.1MPa，溫度常用120℃左右。常壓和加壓殺菌設(shè)備在操作上亦可分為間歇式和連續(xù)式。根據(jù)殺菌設(shè)備所用熱源不同又可分為直接蒸汽加熱殺菌設(shè)備、加水加熱殺菌設(shè)備、火焰連續(xù)殺菌機等。
　?。?）使用電磁波的物理殺菌設(shè)備 該類殺菌設(shè)備是使用微波、遠紅外線、紫外線等物理輻射進行加熱殺菌的，是一種有開發(fā)前途的殺菌設(shè)備。
洗瓶機

　　　CP-12 型沖瓶機是引進、消化、吸收國內(nèi)外先進技術(shù)為基礎(chǔ)，自行創(chuàng)新設(shè)計而成的一種具有國內(nèi)先進水平的回轉(zhuǎn)式?jīng)_瓶機。本機適用于瓶裝飲料、礦泉水、可樂等料液的灌裝生產(chǎn)，對塑料瓶進行清洗，可提供給大中型生產(chǎn)廠使用，也可以單機使用。該機主要有如下特點：（1）本機是清洗各種規(guī)格塑料瓶的專用設(shè)備；（2）設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，控制系統(tǒng)完善，操作和維修簡便；（3）清洗工藝合理，采用噴淋式原理沖洗瓶內(nèi)外，并自動濾干瓶內(nèi)殘留水，清洗后空瓶符合衛(wèi)生要求；（4）變換瓶形，只需更換星輪及導(dǎo)板就可實現(xiàn)，操作簡單方便
自動洗瓶機

　　CP-32型沖瓶機為半自動外淋式?jīng)_瓶機械，適用于各種瓶形和材質(zhì)的新舊瓶沖洗。該機的主要特點是：對瓶子外壁噴淋，內(nèi)壁兩次連續(xù)沖洗，以保證沖洗效果；主要另部件采用不銹鋼或耐磨銅合金制造，以防銹蝕；采用自來水常壓工作，適應(yīng)性強。該機結(jié)構(gòu)合理，操作簡單，維修方便，廣泛應(yīng)用于酒、飲料、醬油、醋、藥液等生產(chǎn)廠家。
CIP清洗系統(tǒng)

　　　CIP為 clean in place（洗滌定位）或in-place cleaning（定位洗滌）的簡稱。其定義為：不用拆開或移動裝置，即可用高溫、高濃度的洗凈液，對裝置加以強力的作用，把與食品的接觸面洗凈的方法。
　　因此，CIP即為完全不用拆開機械裝置和管道，即可進行刷洗、清洗和殺菌。在清潔過程中并能合理地處理洗滌、清洗、殺菌與經(jīng)濟性，能源的節(jié)約等關(guān)系，是一種優(yōu)化清洗管理技術(shù)。CIP裝置適用于流體物料直接接觸的多管道殺菌機械裝置，如果汁飲料、乳品、濃縮果汁、豆?jié){等。采用就地清洗（即CIP清洗）是目前飲料生產(chǎn)廠普遍使用的方法，是產(chǎn)品質(zhì)量的保證。清洗的目的是清楚設(shè)備及管壁上的殘留物，保證達到衛(wèi)生指標(biāo)。在一般情況下，連續(xù)使用6∽8h必須進行一次清洗。在特殊情況下，當(dāng)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)能力顯著降低時，應(yīng)立即進行清洗。
雙列間歇式?jīng)_控機

　　清洗的目的是去除粘附于機械上的污垢，以防止微生物在其間滋長。要把污垢去掉，就必須使清洗系統(tǒng)能夠供給克服污染物質(zhì)所需的洗凈能力。洗凈能力的來源有三個方面，即從清洗液流動中產(chǎn)生的運動能，從洗滌劑產(chǎn)生的化學(xué)能，清洗液中的熱能。這三種能力具有互補作用。同時，能力的因素與時間的因素有關(guān)。在同一狀態(tài)下，洗滌時間越長則洗滌效果越好。
　　CIP有如下優(yōu)點：（1）能維持一定的清洗效果，以提高產(chǎn)品的安全性；（2）節(jié)約操作時間和提高效率，節(jié)省勞動力和保證操作安全，節(jié)約清洗用水和蒸汽；（3）衛(wèi)生水平穩(wěn)定，節(jié)約清洗劑的用量；（4）生產(chǎn)設(shè)備可大型化，自動化水平高；（5）增加生產(chǎn)設(shè)備的耐用年限。