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1瓶用無菌包裝機的特點

食品的無菌包裝，是近年來迅速發(fā)展起來 的新包裝技術(shù)，國外被廣泛用于牛奶、果汁、果 醬等食品的包裝中。

在無菌包裝技術(shù)發(fā)展的第一階段，使用的 包裝材料都是成卷的復(fù)合膜,片包裝時一般采 用浸潰的方法把平面狀的膜、片浸入HQ,液 池中殺菌，再通過漂洗，干燥去掉膜或片上殘留 的H&,再在機器內(nèi)通過熱變形或折疊熱合制 成包裝容器，用卷狀材料制作無菌包裝容器殺 菌工藝難度小，機器較簡單⑴但是這類包裝材 料僅一次性使用，廢棄后會帶來環(huán)境汚染因 此,國外正在開發(fā)研究采用可多次使用的瓶作 為包裝容器的瓶用無菌包裝機。

用瓶來進行無菌包裝,比起用卷膜成形有以下特點：

⑴ 瓶子內(nèi)外表面殺菌難度大如用浸潰方 法殺菌,HQa的殘留大，瓶內(nèi)難漂洗且藥液不 易在短時間布満瓶內(nèi)表面所頃要另外探尋合 適、可靠的殺菌方法。這種方法要比對卷膜包裝 材料的殺菌復(fù)雜得多。

（2）由于瓶子體積大，輸送致使輸送機 構(gòu)寵大復(fù)雜，內(nèi)部空間必然増加,于是機器自身 的殺菌也成為不易解決的問題。

〈3）由于以上原因，需要配量一套復(fù)雜的氣 源，閥門和管路系統(tǒng)來控制機器在自身條菌和 正常生產(chǎn)時所用的各種介質(zhì)（例如冷、熱無菌空 氣,水蒸汽，HQz蒸汽，諷氣等）的合理流動。

本文主要就以上三點以一臺筆者參與的 國外瓶用無菌包裝中試樣機為例，介紹這一技術(shù)。

2機器的生產(chǎn)流程

機器的平面配量如圖1,洗凈的空瓶或新 瓶由輸送帶送至全密封的包裝機中,瓶由PP 塑料制成,容積1000ml,瓶身斷面為長方形首 先在空瓶殺菌鄢位對瓶內(nèi)、外部殺讀，然后對空 瓶充氣，以防止食品氧化權(quán)裝后再次對瓶頂瞭 充気，蠢后蓋上鋁一聚乙怫復(fù)合材料沖制的蓋 熱封口后送出機外。整個機器自動化程度很高， 工效為每分鐘100瓶。

下面分部位對機器結(jié)構(gòu)及主要工作參數(shù)作 進一步介紹。

21空瓶條菌裝置

空瓶由鏈板式輸送器送入機內(nèi)接著由上 下配量的輸送螺桿〈見圖2）把瓶分成等距離間 隔繼續(xù)輸送然后，輸送鮭條4將瓶改變方向 成排地沿瓠形導(dǎo)板2送入殺菌機的瓶罩中。

瓶在瓠形導(dǎo)板上升運的同時，首先由兩排 噴嘴8噴出112。左右的熱空氣，將瓶預(yù)熱接 著由兩排噴霎5噴射H_tO_a與熱空氣的混合氣 〈溫度80C）,完成對瓶外部的殺菌每個瓶的 H_sO_t 用量約 0 4ml

空瓶進入瓶罩后，瓶口朝下，殺菌機內(nèi)間歇 地逐漸向出口端移動。間歇運動的節(jié)拍為5 4 秒,瓶的靜止時間4 05秒當(dāng)瓶處于每一節(jié)拍 的靜止?fàn)顟B(tài)時•瓶下的移動托板（見圖3）帶動 噴管上升，插入瓶中依次對瓶內(nèi)進行予熱、殺 菌、吹凈和干燥。整個處理共有12個工位，它們分別是:

S9 1瓶用無普包*1配量平1SSI

1. 一空販殺菌裝畳2-空瓶充兼裝量3一濯裝裝置

4一氣源及閥門站5一頂隙充候位置6-沖董機7—放董部件8-熱舍封鹽裝畳

能伸入瓶內(nèi)的可忡縮噴管的結(jié)構(gòu)對瓶殺菌 吹凈干燥的影響很大通過對多種型式噴嘴的 試驗，實際使用的噴嘴結(jié)構(gòu)如圖3它由內(nèi)外管 組成。內(nèi)管焊在與機器固定的總進氣橫管上，外 管可以在移動托根帶動下作上下移動伸入瓶 內(nèi)外管頂部開有四個缺口，在缺口距頂部約 6mm處娘焊入一片中部有孔的反射片頂端缺 口處的四個齒向內(nèi)彎曲呈錐狀工作時移動托 根在凸輪機構(gòu)帶動下使整個108根噴管同時伸 入瓶中，從內(nèi)管進入氣體向上遇到反射片后,一部份從下方缺口噴出，一部份穿過反射片中部圓孔，在頂端四個彎曲齒作用下均勻向四周噴出,保證加熱、殺菌的均勻。

一反射片2-夕圍3—內(nèi)管4一移動托很5—總進氣攢管

回轉(zhuǎn)臺上共有8個可升降拓板，瓶進入拓 板后隨會旋轉(zhuǎn)的同時，臺下的滑道將瓶升起,上 方的氮氣管指瓶內(nèi)，保證流入的氮氣從下至 上將空氣趕走。

充氮后的空瓶立即進入灌裝工位。瓶隨回 轉(zhuǎn)臺上均布的12個拓架一起轉(zhuǎn)動，但并不上 升。托架下方的杠桿與力傳感稱量系統(tǒng)相連當(dāng) 托架上有瓶時,瓶重量反映在稱量系統(tǒng)中、麗裝頭才會打開，保證無瓶不會充料,送到灌裝蕙量 后，閥自動關(guān)閉。灌裝閥的開閉是由電動機通過 螺桿帶動一個錐形閥來實現(xiàn)的這種結(jié)構(gòu)簡單, 易清洗,是無菌包裝所需的同時這種閥容易通 過與力傳感器相連的控制系統(tǒng)自動操縱和由計 算機按重量調(diào)整灌裝量。由于液料從距瓶口一 定高度注入，使用這種閥對易起沫的食品有溢出的危險。

23項隙加氮和封口

灌裝后的瓶從回轉(zhuǎn)臺換至螺旋輸送器后， 從一頂部布置有噴嘴的通道中通過，對瓶的頂 映再次充氮。

瓶在繼續(xù)輸送的過程中，通過放蓋機構(gòu)把 由機器自備的沖蓋機制作的蓋放在在瓶口上。

瓶蓋材料是鋁和聚乙烯復(fù)合帶（AL120p/ PE70Q,予制成寬60mm的卷狀。小型沖壓機 從帶上連續(xù)沖制出淺碗狀的蓋子，蓋先從一垂 直通道向F移動，然后被撥桿送入裝有水平螺 桿的隧道中”在這里蓋受到從四周噴入的 E01C的HQe和熱空氣混合氣作用而殺菌。 H_aOi 用量為 30?40mL/min。

這種由機器自己制蓋的工藝使用的沖壓設(shè) 備簡單，蓋容易排列使用的復(fù)合鋁蓋重量輕， 熱合封口方便。調(diào)試中岀現(xiàn)的問題是，由于鋁蓋 剛性很差，在輸送過程中易變形卡住，影響機器 正常工作。

置放了蓋的瓶進入回轉(zhuǎn)式封蓋機，通過10 個隨動熱封頭封口，包裝完畢的瓶由鏈板式輸 送器送出機外。

3機器生產(chǎn)前的準(zhǔn)備

要保證無菌包裝，整個機器在每次較大冋 隔停車后再次生產(chǎn)之前，或者機器密封空間被 開啟，都必須要對所有的管道，機器內(nèi)部空間進 行極其嚴(yán)格的消毒殺菌，才能保證產(chǎn)品質(zhì)量。筆 者從參加機器的研制、調(diào)試中感到，這正是瓶用 無菌包裝機最復(fù)雜和最焼之處。

包裝機從開機運轉(zhuǎn)至準(zhǔn)備完畢,要持續(xù)2 個多小時，依次有如下一些步驟：

3-1清洗產(chǎn)品料箱和灌裝閥

清洗分為五步冷水預(yù)冼；（2）601磴液 沖洗43）冷水中性沖洗;（4）60t：酸洗，（5）冷水 最后沖洗-

對灌裝閥清洗時，除了洗閥的內(nèi)腔通道，還 要洗閥口外部周圍區(qū)域因為正常生產(chǎn)時，閥口 的外端面會滅上產(chǎn)品?？苛鲝介y體內(nèi)部的洗液 是無法洗到閥口外部的,這就要專門在毎一灌 裝閥處都設(shè)置一套可轉(zhuǎn)動的清洗噴疇。正常生 產(chǎn)時，此噴嘴移至閥的側(cè)邊，不彫響灌裝，清洗 時轉(zhuǎn)臂將噴嘴轉(zhuǎn)來對正閥口，將灌裝時可能就 在閥口端面的殘留食品沖走。

3-2無菌空氣過濾器殺菌

整臺機器在準(zhǔn)備階段和生產(chǎn)過程中需要大 量的無菌空氣,它由無菌空氣過濾器來提供，過 濾器安裝在氣源與閥門站內(nèi)（圖1）。機器運轉(zhuǎn) 時，首先就需對此過濾器進行殺菌，才能為后面 工序提供無菌空氣。殺菌的方法是通過閥門站 中有關(guān)閥門的正確開閉,把外部供給的高壓蒸 汽通入過濾器及流通無菌空氣的管道中，使其 加熱至13DX：,持續(xù)21分鐘保溫，卸壓后即可 進入使用狀態(tài)。接著利用過濾器自身產(chǎn)生的無 菌空氣，對被加熱殺菌后的管道，閥門吹洗，以 排除礙水,持續(xù)約8分種。

33包裝機自身殺菌

機器正式使用前，各部件表面機內(nèi)空間都 必須經(jīng)過仔細(xì)認(rèn)真地殺菌殺菌方法仍是用 HQ?氣體熏蒸HQ，貯存在專門液箱中，由泵 抽出后經(jīng)噴嘴霧化在進入條菌部位前再用高 溫蒸汽經(jīng)管式換熱器汽化為防止HQ?藤汽 在機內(nèi)凝結(jié)，熏蒸前需要對機器予熱,加熱介質(zhì) 是由氣源閥門站自己產(chǎn)生的無菌熱空氣。由于 整臺機器體積很大，需熱多，予熱只要求達到 381,而且是逐次對每個部份予熱，順序是：封 口機,灌裝機，瓶殺菌裝置，充氮氣管路和機器 內(nèi)腔，緊接著依次對上述部位用HQ,殺菌，然 后用無菌熱空氣將剩余的HQ,趕走，同時起 干燥各部位的效果，最后用無菌冷空氣將機器 冷卻至室溫。

從上述過程可知，機器生產(chǎn)前的準(zhǔn)備工作 很復(fù)雜，耗時多，因此機器在作好準(zhǔn)備工作之后 絕對不能隨童打開的，否則一切又需從頭做起 生產(chǎn)時瓶在輸送過程中有可能發(fā)生傾倒、卡住 等一些小故障為了及時方便地排除故障而又 不破壞無菌氣氛,機器在予計可能出現(xiàn)故障各 55處傍邊的透明密封側(cè)板上開有直徑150mm左 右的孔沿孔口用壓板密封固定一只長橡股手 套,人的上饗都可以伸入。當(dāng)機內(nèi)出現(xiàn)故障時， 可以隔著手套觸摸機內(nèi)物件而不會擔(dān)心外界細(xì) 菌襲人，無故障時，從孔口把手套拉岀機外，就 不會防礙機器運行。

4氣源和閥門站

從上述可知,機器予殺菌處理和正常生產(chǎn) 時，很多管道既要通冷熱無歯空氣,H/O,蒸汽, 又可能輸送產(chǎn)品、煞氣，這就需要一個閥門系統(tǒng) 來控制，且各聞之間相互十分協(xié)調(diào)地開閉這套 閥門管路圖見圖4筆者所見，這套系統(tǒng)是在多 次試驗修改后才定下來的。

圖中右上角為外部供給的高壓過熱蒸汽， 壓縮空氣和銀氣的入口。

壓力為6X10⁶Pa的高溫蒸汽的用途是： （1》在機器準(zhǔn)備階段對無菌空氣過濾器及管路、 阿殺菌在機器準(zhǔn)備階段和正常工作時作為 對殺菌介質(zhì)HQ,加熱汽化的熱源。

壓力為2 X10⁵Pa的壓殖空氣引入后，經(jīng)無 菌過濾器A（圖4）過濾,在機器自身殺菌和正 常工作時對HQ,液體起噴射霧化和運送作用機器所需的低壓冷、熱無菌空氣是經(jīng)圖4 上方的風(fēng)機E鼓入后分成兩路而分別制得的 上面的一路空氣經(jīng)無菌過濾器B過濾后，由功 率為24kW的熱風(fēng)器加熱，用在機器自身預(yù)殺 菌時對機器預(yù)熱，殺菌后干燥:在機器正常生產(chǎn) 時對瓶予熱和吹洗經(jīng)HzOz條菌后的瓶下面的 一路空氣經(jīng)無菌過濾器C過濾，不再加熱。成為 常溫?zé)o菌空氣備用。它除了用在機器自身殺菌 后的冷卻,另外一個盤要用途是在機器正常生 產(chǎn)時將其吹入機器內(nèi)部空間，以形成一個比外 界稍大的壓力，保江祝器進出瓶口這二處對外 開敞的部位總有一股從機內(nèi)向外吹出的無菌氣 流，以阻止外部帶菌空氣的襲入。