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啤酒灌酒機故障停機對啤酒成品總氧的影響及控制

時間:2019-1-11 14:26:38

作者:林巖 林淑敏 鮑鵬 王嬌

中國食品發酵工業研究院有限公司

華潤雪花啤酒(遼寧)有限公司

 

[摘要] 啤酒灌酒機正常運轉時,由于故障導致突然停機,卡在灌酒機至壓蓋機中間段已完成灌裝但未壓蓋的數瓶酒,統稱為故障停機高氧。該酒是指暴露時間過長,導致空氣混入,而引起的總氧和微生物超標,根據灌酒機型號不同,數量一般在14~20瓶之間。

通過設定停滯時間,后期數據統計分析,建立故障停機酒總氧與停滯時間之間的關系,用以判定自動化剔除的合理時間。

[關鍵詞] 啤酒灌裝 總氧 定閥質量控制 故障停機

正文:成品啤酒85%的總氧是在灌裝過程產生。啤酒的總氧包括瓶頸空氣中帶來的氣相氧以及溶解在啤酒酒體(液體)內的液相氧。啤酒總含量影響著啤酒的質量和口味。其中氣相氧居主導地位,是引起啤酒后期老化的最主要因素[1]。 成品啤酒瓶頸空氣常見來源有以下幾方面: 1)空瓶抽真空殘留的空氣; 2)灌裝機酒缸備壓氣體帶入的氧氣; 3)激沫未排除的空氣; 4)酒瓶脫離灌酒閥后在壓蓋時壓入的空氣; 5)輸酒管道和灌裝機系統中的殘留空氣; 6)系統密封性差導致空氣的入侵。[2]

除以上六種情況之外,啤酒在灌裝過程中常會由于突發情況造成灌酒機停機,且灌酒機出瓶星輪至壓蓋機之間存在未及時壓蓋的情況。啤酒生產線灌酒機異常停機的常見原因有:1)下蓋系統卡蓋造成灌酒機帶酒停機;2)壓蓋機出口堵瓶造成灌酒機帶酒停機;3)設備故障急停造成的灌酒機帶酒停機。

故障停機酒瓶頸上端泡沫破裂消失,泡沫液位下降,空氣中的氧進入瓶頸,導致瓶氧含量升高,從造成高氧酒大于40ppb產生。此時為減少停機期間高氧酒對整體產品質量的影響,提高整體產品新鮮度控制水平。通常要求灌裝機操作人員在出現異常時將灌裝機出口至壓蓋機入口的酒全部人工檢出,此種操作全憑操作人員設備恢復運行后判定撿出。在停機時間較短,瓶頸泡沫下降不明顯時易出現誤檢風險,為此如何快速準確檢出因故障停機造成的異常啤酒成為提升產品整體一致性的關鍵。

啤酒灌裝定閥質量控制系統能夠能準確監測注酒閥閥號,對相應的閥號樣品取樣,便于檢測灌注情況,方便統計每個酒閥的運行情況。該系統對灌裝系統異常停機造成的高氧酒自動識別精準剔除,實現對每一個灌注頭的運轉情況進行監控,有效降低了包裝不合格品產生的風險。

本研究考察了啤酒灌裝系統在故障停機時待壓蓋啤酒不同時間、不同位置的總氧差異。借助啤酒灌裝定閥質量控制系統。

  1. 測試部分

    1.1 灌裝系統故障模擬及總氧測定實驗

    在灌裝系統正常運行的條件下,人為模擬故障停機,停機時保證灌裝機到壓蓋機之間槽輪內酒瓶排列整齊,清點數量,將目標啤酒瓶采用橡皮筋全部進行標記(17瓶)。分別檢測停機3s、5s、10s、30s1-17號及前后3瓶不同位置總氧的含量,每個位置及時間點平行3次取平均值。如圖1.1所示。

    啤酒灌酒機故障停機對啤酒成品總氧的影響及控制

1.1 啤酒灌裝系統灌酒機故障停機示意圖

(圖中1號樣已經進入壓蓋系統,但尚未完成壓蓋,導致少量空氣進入瓶頸之中;2-16樣瓶口暴露在空氣中,空氣會進入瓶頸之中;17號瓶酒此時灌裝結束,托瓶氣缸下行,即將進入出瓶星輪,瓶口對中系統密封已稍有脫離,有可能導致空氣進入瓶頸之中

 

1.2 灌裝定閥質量控制系統高氧酒自動剔除功能性驗證試驗

啤酒灌裝定閥質量控制系統中的傳感器感知流水線停止運轉,系統程序自動記錄故障停機的對應閥號,由于灌裝機閥位數量是固定的,當設備重新運行時間間隔大于停滯時間(3秒),將應剔除位對應閥號寫入剔除列表。利用自研高速剔除器,實現精準剔除。

高氧酒自動識別與精準剔除的原理框1.2所示:

啤酒灌酒機故障停機對啤酒成品總氧的影響及控制啤酒灌酒機故障停機對啤酒成品總氧的影響及控制啤酒灌酒機故障停機對啤酒成品總氧的影響及控制 

啤酒灌酒機故障停機對啤酒成品總氧的影響及控制啤酒灌酒機故障停機對啤酒成品總氧的影響及控制 

啤酒灌酒機故障停機對啤酒成品總氧的影響及控制 

啤酒灌酒機故障停機對啤酒成品總氧的影響及控制啤酒灌酒機故障停機對啤酒成品總氧的影響及控制 

 

啤酒灌酒機故障停機對啤酒成品總氧的影響及控制 

 

1.2控制原理圖

  1. 結果與討論:

    1. 灌裝系統停機后啤酒總氧含量隨時間變化的實驗

      2.1.1故障停機酒(示例線為17瓶)總氧變化情況:

      啤酒灌酒機故障停機對啤酒成品總氧的影響及控制啤酒灌酒機故障停機對啤酒成品總氧的影響及控制 

      2 3s時不同位置總氧含量      圖3 停機5s時不同位置總氧含量

      啤酒灌酒機故障停機對啤酒成品總氧的影響及控制啤酒灌酒機故障停機對啤酒成品總氧的影響及控制 

      4 停機10s時不同位置總氧含量      圖5 停機30s時不同位置總氧含量

      啤酒灌酒機故障停機對啤酒成品總氧的影響及控制 

      6 停機后平均總氧隨時間變化趨勢

      1-4可知帶酒停機時間在3秒時,未壓蓋瓶裝酒總氧平均值為34ppb,小于40ppb,合格率100%,對總氧指標基本無影響。帶酒停機時間超過5秒(包括5秒)時總氧平均值大于40ppb,高于標準,對整體總氧產生影響。

      結論:帶酒停機時間越長,瓶酒總氧越高。3秒為停滯上線,超時應予以剔除。

      2.1.2灌酒機帶酒停機產生的17瓶異常酒之外總氧檢測

      1、 1號瓶之前3瓶及17號瓶之后3啤酒總氧情況

 

1號瓶之前1

1號瓶之前2

1號瓶之前3

17號瓶之后1

17號瓶之后2

17號瓶之后3

停機3秒總氧值/ppb

37

39

38

32

34

34

停機5秒總氧值/ppb

38

43

33

34

34

33

停機10秒總氧值/ppb

40

40

38

35

30

36

停機30秒總氧值/ppb

36

36

42

37

31

34

結論:不同帶酒停機時間,1號之前3瓶酒總氧平均值均符合標準40ppb,無需檢出。17號之后3瓶酒總氧平均值均符合標準40ppb,無需檢出。

    1. 高氧酒自動剔除功能性驗證

      2 不同編號自動剔除結果

剔除灌裝頭編號

目標剔除次數

準確剔除次數

未剔除次數

錯次數

1-17

100

100

0

0

13

50

50

0

0

173

50

50

0

0

結論:通過試驗結果確定定閥質量控制系統對不同灌裝頭的適應性良好,同時經過試驗可見剔除過程中無一錯踢,剔除精度滿足要求。

3 討論

經過以上系列測試,并引入灌裝定閥質量控制系統,可解決故障停機高氧酒混入合格的隱患。針對激泡前后,故障停機酒未作對比,原因激泡裝置位置多為可調,無法確定該點鎖對應閥號。此外未激泡酒在設備恢復后激泡對總氧的影響比較復雜,且以上測試數據不支持激泡能夠有效減少氣混入帶來的危害,建議全部剔除超時后的故障停機酒。

 

 

參考文獻

  1. 羅偉,鄭奕鵬.啤酒總氧組成分析及影響因素[J].釀酒,2003(01):85-86.

  2. 韓龍.啤酒灌裝過程中瓶頸空氣的控制[J].啤酒科技,2008(06):35-36+38.

     

作者:林巖 錄入:林巖 來源:原創
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