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 不同的 饮料生产工艺需要不同的饮料生产线设备,如纯净水、矿泉水、果汁、果肉、碳酸饮料、可乐等等饮料。下面明 细解说在饮料生产过程中通用的和常用的生产设备。
一、水处理设备
  水是饮 料生产中用料比较多的原料,而且水 质的优劣对饮料的品质影响极大。因此,需要对 水进行处理以满足饮料生产线工艺要求。通常按 其作用把水处理设备分为三类:水的过滤设备、水的软 化设备和水的消毒杀菌设备。
  1、水过滤设备
  (1)砂石过滤设备(多介质过滤设备) 砂石过滤器(多介质过滤器)是以成层状的无烟煤、砂、细碎的 石榴石或其他材料为床层的机械过滤设备,其原理 为按深度过滤水中不同颗粒度的颗粒,较大的 颗粒在顶层被去除,较小的 颗粒在过滤器介质的较深处被去除,从而使 水质达到粗过滤后的标准,降低水的SDI(污泥密度指数)值,满足深 层净化的水质要求。
  (2)活性炭过滤器 活性炭具有吸附作用,还有一定的除浊作用,活性炭 过滤器的主要结构和布置形式与砂石过滤器相似。因此,活性炭 吸附也称为活性炭过滤。活性炭 过滤主要用于水中有机杂质和水中分子状的胶体微小颗粒杂质,也可用于脱氯等。
  (3)砂芯棒过滤器 砂芯棒 过滤器亦称为砂滤棒过滤器,在水处 理设备中已有定型产品。主要适 用于处理水量较少、水中只含有有机物、细菌及 其他杂质的水处理。
  (4)微孔过滤器 微孔过 滤是新型的膜分离技术。它可滤除滤液、气体的0.01μm以上微粒和细菌。其特点是高捕捉能力、过滤面积大、使用寿命长、过滤精度高、阻力小、机械强度大、无剥离现象、抗酸碱能力强、使用方便。此滤器 能滤除绝大部分微粒,所以广 泛应用于精滤和除菌工艺。

水处理设备纯净水处理设备矿泉水处理设备

  2、水软化设备
  (1)离子交换器。离子交 换器是水处理中常用的一种装置,它可以 通过选择一定的流程,使水软化或除盐。其主要 是利用一些离子交换剂把原水中不需要的离子暂时固着,使水中 这些离子的含量降低到所要求的程度。被交换剂固着的离子,在再生 液中被释放出来,交换剂又可重新使用。也就是说,其实质 是不溶性的电解质(树脂)与溶液 中的另一种电解质进行的物理化学反应,亦即树 脂上的可交换离子与溶液中的其他同性离子的交换反应。
  (2)电渗析器。电渗析 在工业上作为一种分离、浓缩、提纯和 回收工艺的新技术,广泛应用于化工、制药、食品等行业,在食品 工业上的应用主要集中在汽水用水、啤酒用 水的纯化处理上,在软饮 料厂用来对水进行软化(脱盐)。电渗析 技术是通过具有选择透过性和良好导电性的离子交换膜,在外加 直流电场的作用下,根据异性相吸、同性相斥的原理,使原水中阴、阳离子 分别通过阴离子交换膜和阳离子交换膜而达到净化作用的一项技术。
  (3)反渗透设备。反渗透是应用规模大、技术相 对成熟的膜技术,其应用 在整个膜分离领域中约占一半,是膜技 术发展的一个大的突破。反渗透 是通过反渗透膜把溶液中的溶剂分离出来。反渗透 的应用从海水淡化、硬水软 化等发展到维生素、抗菌素、激素等的浓缩,细菌、病毒的分离以及果汁、牛乳、咖啡的 浓缩等许多方面,应用极广。反渗透 设备优点是连续运行,产品水质稳定;无须用酸碱再生;不会因再生而停机;节省了 反冲和清洗用水;以高产率产生超纯水(产率可以高达95%);再生污 水不需水处理设施;运行及维修成本低;安装简单、费用低廉。
  反渗透 设施生产纯水的关键有两个:一是一 个有选择性的膜,我们称之为半透膜,二是一定的压力。简单的说,反渗透 半透膜上有众多的孔,这些孔 的大小与水分子的大小相当,由于细菌、病毒、大部分 有机污染物和水合离子均比水分子大得多,因此不 能透过反渗透半透膜而与反渗透膜的水相分离。在水中众多杂质中,溶解性 盐类是很难清除的。因此,经常根 据除盐率的高低来确定反渗透的净水效果,反渗透 除盐率的高低主要决定于反渗透半透膜的选择性。较高选 择性的反渗透膜元件除盐率可以高达99.7%。
  反渗透分离的进行,需要先在膜-溶液界 面形成优先吸附层,优先吸 附的程度取决于溶液的化学性质和膜表面的化学性质,只要选 择合适的膜材料,并简单 地改变膜表面的微孔结构和操作条件,反渗透 技术就可适用于任何分离度的溶质分离。
  (4)超滤器
  超滤技 术虽在我国起步较晚,但发展非常迅速,随着这 项技术的不断推广和人们对它认识的不断提高,饮料生 产行业必将从中获得更多的益处。
  超滤膜 设备在工业应用上有平板状、管状、螺旋板 状和空心纤维状等几种不同的形式。国内应 用的大多数为板状和管状,特别是空心纤维膜(中空纤维膜)也已在 水处理方面已经广泛应用。
  中空纤 维超滤膜是超滤技术中比较成熟与先进的一种形式。这种膜 是在平板膜的基础上开发出的具有空间立体几何形状的薄膜,使单位 体积的膜设备不依靠极薄的半透膜而有很大的膜渗能力。中空纤 维管壁上有布满微孔,孔径以 能截留物质的相对分子质量表达,截留相 对分子质量可达几千至几十万。由于采 用了空心圆柱构形,就大大 地提高了单位体积膜渗设备的生产能力。原水在 中空纤维外侧或内腔加压流动,分别构 成外压式和内压式。超滤是动态过滤过程,被截留 物质可随浓度而排除,不致堵塞膜表面,可长期连续运行。可以证明,在超滤应用上,采用一 个大小合理的小直径空心纤维膜的圆柱束,则所发 生的透过液量将相当于十几平方米超薄平板膜上所得者。
  空心纤 维为细长的膜管,内壁为膜层,膜层结 合于海绵式的外壁上,外壁有粗孔,内层起超滤分离作用。内膜孔的大小,决定管 内被阻物质的大小。空心纤维内经约200μm,由惰性 的非离子聚合物制成,具有独 特的各向异性的(表皮)结构,有明显高的流率。其特点是:①装置内 单位体积的膜面积很大;②膜壁薄,液体透过速度快;③因空心 纤维的几何构形具有一定的耐压性能,故强度高。
  3、水杀菌消毒设备
  (1)臭氧杀菌器 所谓臭 氧杀菌器是利用臭氧的强氧化性而达到杀菌的目的。臭氧是强烈的氧剂,其杀菌作用比氯高15∽30倍,在一定浓度下作用5∽10min,臭氧对 各种菌类都可以达到灭菌的程度。国外已 将其广泛用于水的消毒处理以除臭、除色等,国内在矿泉水、纯净水 生产中应用于灭菌也很普遍。
  (2)紫外线杀菌器 当微生 物受紫外光照射后,微生物 的蛋白质和核酸吸收紫外光谱能量,导致蛋白质变性,引起微生物死亡。紫外线 对清洁透明的水具有一定的穿透能力,所以能使水消毒。紫外线 杀菌不能改变水的物理化学性质,杀菌速度快、效率高、无异味,因此已经广泛应用。
二、杀菌设备
  杀菌,是饮料 加工的一个重要环节。饮料杀 菌与医学上和生物学上的杀菌有一定区别。饮料杀菌有两种含义:一是要 求杀死饮料中所污染的致病菌、腐败菌,破坏食 品中的酶而使饮料在特定环境中,如密闭的瓶内、罐内或 其他包装容器内,有一定的保存期;二是要 求在杀菌过程中尽可能地保护饮料中营养成分和风味。所以,经杀菌 后的饮料属于商业无菌。
  饮料杀 菌的方法有物理杀菌和化学杀菌两大类。化学杀 菌法是使用过氧化氢、环氧乙烷、次氯酸钠等杀菌剂。由于化 学杀菌存在化学残留物等影响,当代食 品杀菌法趋向于物理杀菌法。物理杀 菌法分为热杀菌法和冷杀菌法。热杀菌 法又分为是热杀菌法、干热杀菌法、微波杀 菌法和远红外线加热杀菌法。冷杀菌 法分为紫外线辐射杀菌法、电离辐 射杀菌法和冷冻杀菌法。在湿热杀菌方法中,有巴氏杀菌法、高温短 时杀菌法和高温瞬时灭菌法之分。所谓巴氏杀菌(pasteurization)是低温长时间杀菌法,杀菌温度低于100℃,保温时间是30min。高温短时杀菌法(HTST),杀菌温度一般在100℃一下,如牛奶的HTST杀菌温度为85℃,保持15s以上。高温瞬时灭菌法(UHT),杀菌温度在120℃以上,仅保持几秒钟。HTST和UHT杀菌法,不但效率高,而且食 品的结构和外观及营养和风味的保存都较其他杀菌方法好。根据上 述的杀菌方法而相应发展起来的饮料杀菌设备种类较多,以被处 理物料的形态分类分别有以下三种:
  (1)流体饮料的杀菌设备 流体饮 料指未经包装的乳品、果汁等物料。处理这 类物料的杀菌设备又有直接式和间接式之分。直接式 是以蒸汽直接喷入物料中进行杀菌。间接式是用板、管热换 器对饮料进行热交换进行杀菌。
  (2)罐装饮料的杀菌设备 罐装饮 料及瓶装饮料等有包装容器的饮料,处理这 类物料的杀菌设备根据杀菌温度不同可分为常压杀菌设备和加压杀菌设备。常压杀 菌设备的杀菌温度为100℃以下,用于pH值小于4.5的饮料产品杀菌。用巴氏 杀菌原理设计的罐头杀菌设备属于此类。加压杀 菌设备一般在密闭的设备内进行,压力大于0.1MPa,温度常用120℃左右。常压和 加压杀菌设备在操作上亦可分为间歇式和连续式。根据杀 菌设备所用热源不同又可分为直接蒸汽加热杀菌设备、加水加热杀菌设备、火焰连续杀菌机等。
  (3)使用电 磁波的物理杀菌设备 该类杀 菌设备是使用微波、远红外线、紫外线 等物理辐射进行加热杀菌的,是一种 有开发前途的杀菌设备。
三、冲瓶机
  CP-12 型冲瓶机是引进、消化、吸收国 内外先进技术为基础,自行创 新设计而成的一种具有国内先进水平的回转式冲瓶机。本机适用于瓶装饮料、矿泉水、可乐等 料液的灌装生产,对塑料瓶进行清洗,可提供 给大中型生产厂使用,也可以单机使用。该机主要有如下特点:
  (1)本机是 清洗各种规格塑料瓶的专用设备;
  (2)设备结构紧凑,控制系统完善,操作和维修简便;
  (3)清洗工艺合理,采用喷 淋式原理冲洗瓶内外,并自动 滤干瓶内残留水,清洗后 空瓶符合卫生要求;
  (4)变换瓶形,只需更 换星轮及导板就可实现,操作简单方便。
  CP-32型冲瓶 机为半自动外淋式冲瓶机械,适用于 各种瓶形和材质的新旧瓶冲洗。该机的主要特点是:对瓶子外壁喷淋,内壁两次连续冲洗,以保证冲洗效果;主要另 部件采用不锈钢或耐磨铜合金制造,以防锈蚀;采用自来水常压工作,适应性强。该机结构合理,操作简单,维修方便,广泛应用于酒、饮料、酱油、醋、药液等生产厂家。
四、全自动洗瓶机
  全自动 洗瓶机根据不同情况分为不同的类型:从进出 瓶方式可分为双端式和单端式;从瓶套 的传送方式可分为连续式和间歇式;从机器 处理瓶子的方式可分为喷射、刷洗和浸泡式。下面主 要按洗瓶方式介绍一下。
  (1)喷射式洗瓶机 包括对 瓶子的内外冲洗。喷头的 需要对准瓶子的中间。这种型 式特别适用于皇冠盖的冲洗,因为该瓶颈较小,一般只有5mm左右,用其他 型式的洗瓶机很难清洗瓶内脏物。洗涤剂 的喷头应采用高压式。但这种 洗瓶方式极易生成泡沫,除去商标也较困难。另外,由于洗 液和空气中的二氧化碳作用,浓度会很快降低,能量消耗也较大。
  (2)浸泡式洗瓶机 先进行 一次或数次热水喷射冲洗,然后在 不同温度的洗涤槽中连续将瓶子淹没(充填后倒空)进行洗涤或消毒。在下一次淹没后,再用热 水和冷水喷射冲洗几次以冲去洗液。合乎要 求的浸泡式洗瓶机还用得很少。
  (3)浸泡与刷洗式洗瓶机 它是通 过浸泡于刷洗结合进行清洗瓶子的。这是一 种刷洗瓶壁有效地清洗方法。过去多 年来用的是毛刷,由于易掉毛,寿命较短,同时因 刷子里易藏污垢而影响刷洗质量。有些国 家采用合成材料作刷子,使用效果较好。这种洗 瓶机洗刷部分的结构比较复杂,因为刷 子和瓶口准确对准才能进入瓶子,所以使 用这种型式也并不多。
  (4)浸泡与喷射式洗瓶机 它综合 了浸泡与喷射的优点,有一个 或多个浸泡槽和较多的喷射部分,喷头多为高压式。有的认为,当喷射 部分多到一定程度时可代替两个喷射槽,高压喷 射的清洗效果则可以相当于用刷子刷洗。
五、饮料灌装机
  从对物 料的包装角度可分为液体灌装机、膏体灌装机、粉剂灌装机、颗粒灌装机等;从生产 的自动化程度来讲分为半自动灌装机和全自动灌装生产线;从灌装 物料含气与否可分为等压灌装机、常压灌 装机和负压灌装机。
  1、等压灌装机(含汽饮料灌装机、碳酸饮料灌装机、苏打水灌装机)

果汁饮料机械水灌装机含汽饮料灌装机酒灌装机

  等压灌 装机一般是在贮料箱中保持一定的灌装压力,当待灌 容器进入灌装机后,先对容器充气,气体可以是压缩空气,也可以用二氧化碳气,以二氧化碳气为好。当容器 内压力和贮料箱压力一致时,即随料 液的自重通过开启的灌装阀灌装。在灌装过程中,容器内 的气体要顺利地导出,回到贮 料箱内或气室内。 在汽水、小香槟 及啤酒的灌装中,大多是采用等压灌装,其过程如下:
  (1)初始位置。瓶子还未接触灌装阀,所有的 气体和液体通道都处于关闭状态。
  (2)充气压力。瓶子和 灌装阀罩一起上升到预定位置,这时回 转拨叉将充气阀打开,压力气 体从环形贮料缸通过充气通道进入瓶子。
  (3)注液回气。当瓶内 压力达到贮料缸的压力时,液阀自动打开,料液须 由分流伞沿瓶壁流下,同时,在瓶内 被置换的压力气体通过回气管返回注液缸,当瓶内 液面达到回气管的下端口时,注液结束。
  (4)阀门关闭。回转拨 叉将压力气体阀和液阀关闭。
  (5)充气。顶部充 二氧化碳阀打开,二氧化 碳或其它惰性气体从环形槽充入瓶中,将瓶颈处空气赶走。
  (6)压力释放。压力释放阀打开,瓶中的 压力经过在压力释放通道中的针阀,逸出至环形槽。
  2、常压灌装机(水灌装机、果汁灌装机、饮料灌装机)
  很多饮料,如果汁、乳性饮料,以及汽 水二次灌装中的糖浆,它们本 身不含二氧化碳,一般采用常压灌装机。
  常压灌 装机主要由灌装系统、进出瓶机构、升降瓶罐机构、工作台、传动系统等组成,用于灌 装不含气的液体,这类灌 装机一般为回转式。
  在传动系统作用下,转轴带 动转盘和定量杯一同回转,液料从 贮料筒经管道靠自重流入定量杯内。在凸轮 作用下瓶托带动瓶子上升。当瓶口 顶着压盖盘上升时弹簧压缩,此时滑 阀就在活动量杯的内孔向上滑动。随着转轴回转,已定良 好的量杯已转离进料管下方,进入灌装位置。当滑阀 上升使进液孔打开时液料便流入瓶内,瓶内气 体从压盖盘下表面的四条小槽排出,完成一 个瓶子的灌装任务。随着转盘转动,定量杯 逐次进入正下方完成定量工作,当转离定量位置,进入灌 装位置时又开始灌瓶,如此反 复连续不断地工作。
  3、负压灌装机
  它常称 为真空式灌装机。这种灌 装方法是使贮料箱内处于常压,在灌装时,只对瓶 内抽气使之形成真空,到一定真空度时,液体靠 注液箱与容器间的压差作用流入瓶中,完成灌装。它主要 用于不含气的液体灌装,如果汁类。由于在真空下灌装,所以当 瓶罐破漏时就停止灌装,可减少损失。但在真空下,对某些 带有芳香的液体,要损失 一些香味的压灌装法对于瓶子规格要求较严,因为它 的定量由灌装嘴深入瓶子的深度来确定,瓶的容 积直接影响定量准确度。但因调整容易,仍被广泛应用。
六、CIP清洗系统
  CIP为 clean in place(洗涤定位)或in-place cleaning(定位洗涤)的简称。其定义为:不用拆开或移动装置,即可用高温、高浓度的洗净液,对装置 加以强力的作用,把与食 品的接触面洗净的方法。
  因此,CIP即为完 全不用拆开机械装置和管道,即可进行刷洗、清洗和杀菌。在清洁 过程中并能合理地处理洗涤、清洗、杀菌与经济性,能源的节约等关系,是一种 优化清洗管理技术。CIP装置适 用于流体物料直接接触的多管道杀菌机械装置,如果汁饮料、乳品、浓缩果汁、豆浆采用就地清洗(即CIP清洗)是饮料 生产厂普遍使用的方法,是产品质量的保证。清洗的 目的是清除设备及管壁上的残留物,保证达到卫生指标。在一般情况下,连续使用6∽8h就要进行一次清洗。在特殊情况下,当发现 生产能力显著降低时,应立即进行清洗。
清洗的 目的是去除粘附于机械上的污垢,以防止 微生物在其间滋长。要把污垢去掉,就需要 使清洗系统能够供给克服污染物质所需的洗净能力。洗净能 力的来源有三个方面,即从清 洗液流动中产生的运动能,从洗涤 剂产生的化学能,清洗液中的热能。这三种 能力具有互补作用。同时,能力的 因素与时间的因素有关。在同一状态下,洗涤时 间越长则洗涤效果越好。
  CIP有如下优点:
  (1)能维持 一定的清洗效果,以提高产品的可靠性;
  (2)节约操作时间和提高 效率,节省劳 动力和保证操作不失误,节约清洗用水和蒸汽;
  (3)卫生水平稳定,节约清洗剂的用量;
  (4)生产设备可大型化,自动化水平高;
  (5)增加生 产设备的耐用年限。
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