什么是饮料机械？

【专家解说】：

概述

　　饮料 yǐnliào
　　[drink; beverage] 经加工制成的适于供人或牲畜饮用的液体, 尤指用来解渴、提供营养或提神的液体。
　　饮料机械 yǐnliàojīxiè
　　[Beverage Machinery] 用于制造各种饮料的机械设备，一般由许多机械组成生产线加工各种饮料，如水处理设备、冲瓶机、灌装机、封口机、杀菌设备等等。
饮料机械简介

　　饮料工业是改革开放以后发展起来的新兴行业，1982年列为国家计划管理产品，当年全国饮料总产量40万吨。二十多年来，我国饮料工业从小到大，已初具规模，成为有一定基础，并能较好地适应市场需要的食品工业重点行业之一。饮料工业的快速发展，对国民经济建设和提高人民生活质量做出应有的贡献。饮料已成为人民日常生活中不可缺少的消费食品。
水处理车间

　　饮料机械是伴随着饮料工业的产生而产生，并且伴随着软饮料工业的发展而发展的。早在1890年美国就制造出了玻璃瓶灌装机。1912年又发明了皇冠盖压盖机，接着制造出了集灌装和压盖于一体的灌装压盖机组。在20世纪初德国也制造出了手动灌装机和压盖机。
冲罐封机组

　　饮料机械技术水平较高的国家有德国、美国、意大利和瑞典等。亚洲的日本虽起步较晚，但发展很快，在国际市场也占有一定地位
　　目前，无菌冷灌装技术在饮料生产中应用日益扩大。无菌冷灌装设备器源于英国，然后传播到美国和欧洲各国，主要应用于果汁行业，近十年已进入乳品和其他饮品灌装的市场。
饮料机械的发展趋势

　　目前，饮料生产机械的发展趋势是：
　　（1）高速度、高质量、高精度，向大型化发展 为了适应饮料工业大生产，以获取最佳经济效益的需要，饮料设备越来越趋向于大型化。如碳酸饮料灌装设备的灌装速度最高可达2000罐/min，德国H K公司、SEN公司、KRO-NES公司，其灌装设备的灌装阀头数分别达到165头、144头、178头。非碳酸饮料设备的灌装阀头数有50-100头，灌装速度最高可达1500罐/min。
　　（2）设备多功能化 一体多用，适应多种液体、多种瓶型的灌装和封口。可进行茶饮料、咖啡饮料、豆乳饮料和果汁饮料等多种饮料的热灌装，也可进行玻璃瓶和聚酯瓶的灌装。
直线灌装封口机

　　（3）机电一体化 这是当前饮料机械发展的最重要的趋势。可编程序控制器普遍应用于饮料机械的控制系统中，大型设备采用计算机控制，故障自我诊断，有信号显示，实现了智能化。生产设备的技术含量高、可靠性高，权生产线的自控水平高和权限效率高。在线检测装置和计量装置配套完备，能自动检测各项参数，计量精确。集机、电、气、光、磁为一体的高新技术产品不断涌现。饮料包装设备的可靠性和包装线的协调性，直接影响到整条生产线的工作效率、生产成本和产品质量。
饮料机械种类

　　不同的饮料生产工艺需要不同的饮料机械，下面介绍几种在饮料生产过程中通用的和常用的机械设备。
水处理设备

　　　水是软饮料生产中用料最大的原料，而且水质的优劣对饮料的品质影响极大。因此，必须对水进行处理以满足工艺要求。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。
　　（一）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
　　（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志，也可用于脱氯等。
活性炭过滤器

　　（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
微孔膜过滤器

　　（二）水软化设备
　　（1）离子交换器 离子交换器是目前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目前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 反渗透是目前应用规模最大、技术相对最成熟的膜技术，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最大的突破。反渗透是通过反渗透膜发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。在水众多杂质中，溶解性眼泪最难清除的。因此，经常跟军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。目前，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，必须先在膜-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。目前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）也已在水处理方面得到广泛应用。
　　中空纤维超滤膜是超滤技术中最为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。内膜孔德大小，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。　
　　（三）水杀菌消毒设备
　　
臭氧杀菌器

　　（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。臭氧是强烈的氧化剂，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，因此得到广泛应用。
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。化学杀菌法事使用过氧化氢、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、高温短时杀菌法和超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。超高温瞬时灭菌法（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。直接式是以整齐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。
洗瓶机

　　　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
自动洗瓶机

　　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。
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、豆浆等。采用就地清洗（即CIP清洗）是目前饮料生产厂普遍使用的方法，是产品质量的保证。清洗的目的是清楚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必须进行一次清洗。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。
双列间歇式冲控机

　　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，就必须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，以提高产品的安全性；（2）节约操作时间和提高效率，节省劳动力和保证操作安全，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。