Теоретическая часть. Современные автоматы, предназначенные для розлива раз­личных пищевых жидкостей в бутылки и придания бутылкам то­варного вида

ГЛАВА 2. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ФАСОВКИ И УПАКОВКИ ГОТОВОЙ ПРОДУКЦИИ

РПР№1. РАСЧЕТ РАЗЛИВОЧНОГО АВТОМАТА

Теоретическая часть

Современные автоматы, предназначенные для розлива раз­личных пищевых жидкостей в бутылки и придания бутылкам то­варного вида, выполняют заданные технологические операции без вмешательства человека [7].

Разливочные автоматы применяются для розлива в бутылки различных ликеро-водочных изделий и вин. Устройство и конст­рукции автоматов должны отвечать техническим и технологиче­ским требованиям производства, определяемым главным образом физико-химическими свойствами готовых к употреблению пище­вых жидкостей. Следует учитывать, что при розливе внешние факторы могут ухудшать качество пищевых жидкостей и особен­но вин [46].

При любом способе розлива ликеро-водочные изделия и вина не должны подвергаться аэрации, т. к. под действием кисло­рода воздуха в продукте нарушаются окислительно-восстановительные процессы, изменяющие вкусовые качества разливаемой жидкости. В результате этого вино теряет стабиль­ность и нередко мутнеет. Аэрация вызывает также ценообразова­ние, что затрудняет нормальное наполнение бутылок и нарушает необходимую точность дозирования.

Требования, предъявляемые к качеству пищевых жидко­стей, определяют не только тип тары, в которую фасуют эти жидкости, но и условия, принципы и методы фасования, а также обусловливают наличие различных типов и марок фасовочных машин, применяемых в современной промышленности.

Вместе с тем существующие фасовочные машины, несмот­ря на различные назначения и разнообразие конструкций, имеют много общего в принципиальных схемах и методах расчета [8].

Важность проблем, связанных также с применением тары для пищевых продуктов, в т. ч. и жидких, совершенно очевидна. Проблемы эти имеют много аспектов, основные из которых сле­дующие: санитарно-гигиенические требования, прочностные характеристики, экономические показатели и экологические вопро­сы.

В настоящее время для производства тары под пищевые жидкости применяют множество различных материалов: стекло, разнообразные полимерные материалы, металл, бумагу с пропит­кой, а также используют двухслойную тару, в которой различно сочетаются вышеперечисленные материалы [41].

Однако по-прежнему основным и наиболее распространен­ным видом тары для пищевых жидкостей является стеклянная. Она химически устойчива, обеспечивает длительное, обуслов­ленное видом и качеством самого продукта хранение его без ухудшения качества. Стекло не выделяет вредных для здоровья веществ, гигиенично, хорошо защищает содержимое от фотохи­мического воздействия, от различных загрязнений. Прозрачность стекла позволяет покупателю видеть продукт. С точки зрения герметичности укупоривания стеклянная тара не уступает метал­лической или пластмассовой, она газонепроницаема и способна выдержать значительное внутреннее давление, что особенно важно для хранения напитков, содержащих диоксид углерода. Недостатком стеклотары являются малая механическая проч­ность и относительно большая масса на единицу затрачиваемой продукции [46].

Современные разливочные автоматы для ликеро-водочных изделий, вина и других пищевых жидкостей последовательно осуществляют ряд заданных технологических операций, для вы­полнения которых необходимо, чтобы рабочие и холостые ходы чередовались, а рабочие органы периодически приходили в свои исходные положения. Различаются три цикла движения техноло­гических машин: кинематический, рабочий и технологический.

Кинематическим циклом (T_k) механизма называется период между двумя последовательными моментами начала рабочих хо­дов:

(5.12)

где t_p - время рабочего хода; t_x - время холостого хода; t_ocm - время остановки.

Рабочим циклом (Т_р) машины называется период времени, по истечении которого машина выпускает вырабатываемое изде­лие. Часто рабочий цикл равен или кратен кинематическому.

Технологическим циклом (Т_т) машины называется время, в течение которого обрабатываемое изделие находится в машине, т. е. промежуток между моментами его загрузки и выгрузки из машины.

Отличаются автоматы друг от друга методами розлива и принципами дозирования жидкости, что изменяет их расчетные гидравлические схемы и конструкции приборов для наполнения бутылок. Основными методами розлива пищевых жидкостей яв­ляются: гравитационный, изобарический, вакуумный и сифонный [46].

Гравитационный (изобарометрический) метод характери­зуется тем, что истечение жидкости из дозатора или расходного бака происходит под действием гравитационных сил (самотеком) в условиях атмосферного давления. Напор зависит только от сил гравитации и величина его определяется гидростатической высо­той жидкости. По этому методу разливают водку, ликеры, тихие вина, не содержащие легколетучих компонентов.

Изобарический (изосверхбарометрический) метод отлича­ется тем, что истечение жидкости из дозатора или из расходного бака происходит в поле действия гравитационных сил, но при избыточном давлении в дозаторе или в расходном баке и в на­полняемой таре. По этому методу разливают игристые вина, на­сыщенные диоксидом углерода, пиво, минеральную воду и т. д.

Вакуумный метод характеризуется тем, что в расходном ре­зервуаре, дозаторе и бутылке создается одинаковое разрежение, и слив жидкости в бутылку происходит под напором гидростатиче­ского столба жидкости. Это способ розлива с уравновешенным вакуумом. Разрежение создается только в бутылке, и истечение жидкости происходит под действием разности давлений в рас­ходном баке (атмосферное) и в таре (разреженное).

Сифонный метод осуществляется в условиях одинакового давления в бутылке и в расходном резервуаре. В верхней изогну­той части сифона создается разрежение. Расход жидкости зависит от напора, определяемого расстоянием от уровня жидкости в рас­ходном резервуаре до выходного отверстия сифонной трубки.

Дозирование жидкостей осуществляется по объему или по уровню.

В соответствии с указанным отличием и по конструктив­ным признакам на рис. 5.6 приведена классификация разливоч­ных автоматов.

Действующий напор при розливе определяется уравнением

H = h + (p₁-p₂)/ρ, (5.13)

где h - высота столба жидкости, м; p₁ - давление газа над жидко­стью в расходном резервуаре или в дозаторе, МПа; p₂ - давление газа в бутылке, МПа; ρ - плотность жидкости, кг/м³.

Как правило, разливочные машины настраивают на один тип бутылок. С конструктивной точки зрения различных типов фасовочных машин сравнительно немного.

Современные разливочные автоматы являются в основном устройствами карусельного типа, в которых на неподвижной ста­нине с расположенными на ней механизмами установлен вра­щающийся расходный резервуар для приема жидкости с разли­вочными приборами и поплавковой системой, поддерживающей при фасовке постоянный уровень продукта в нем. Модуль всех разливных машин, т. е. отношение диаметра карусели к числу фасовочных устройств, равен 35 мм.

Виноградные вина, ликеро-водочные изделия, коньяки, со­ки можно фасовать на барометрических и вакуумных разливоч­ных автоматах. Практически все существующие отечественные разливочные автоматы для тихих напитков по условиям фасовки относятся к гравитационным.

Фасовочная машина Т1-ВРА-6А (рис. 5.7) состоит из ста­нины 2, карусели 3, механизмов загрузки 4 и выгрузки 5.

Пустые бутылки подводятся к разливочному автомату пла­стинчатым конвейером и загрузочной звездочкой подаются на подъемные столики. Перед загрузочной звездочкой установлен делительный механизм шнекового типа. Подъемные столики поднимают бутылки к фасовочным устройствам, бутылки при этом центрируются колокольчиками.

Постоянный уровень жидкости в расходном резервуаре поддерживается поплавком. Наполнение мерного стакана фасо­вочного устройства происходит при открывании наполнительно­го клапана с помощью неподвижного верхнего копира, установ­ленного в передней части машины. По окончании фасовки столик опускается по копиру, бутылки снимаются со столиков разгру­зочной звездочкой и выставляются на конвейер.

Рис. 5.6. Классификация разливочных автоматов

Рис. 5.7. Разливочный автомат:

а - общий вид: 1 - фасовочное устройство; 2 - станина; 3 - карусель; 4 - механизм загрузки бутылок; 5 - механизм выгрузки бутылок; б - раз­рез общего вида: 1 - редуктор; 2 - копир; 3 - вращающийся стол; 4 -подъемный столик; 5 - платформа; 6 - стойка; 7 - фасовочное устройст­во; 8 - трубка; 9 - труба; 10 - расходный бак; 11 - поплавок; 12 - патру­бок; 13 - кран; 14 - коллектор; 15 - копир; 16 - шнек; 17 - станина; 18 -электродвигатель

На выходе из машины установлена блокировка привода, если падает бутылка при перегрузке укупорочной машины.