蓬勃發(fā)展的液態(tài)食品技術與智能裝備

張君怡 徐思新

勁牌有限公司組織近20 人的參觀團參加了CBB 2020 展會，了解了液態(tài)食品裝備技術發(fā)展的最新動態(tài)和趨勢，為司后期公設備選型、技改升級等項目建設提供了有價值的參考。

展會按含酒精類和非酒精類液態(tài)食品工藝及設備分類布置，展出了一批可以引領未來發(fā)展的技術和產(chǎn)品。飲料、白酒、調(diào)味品和食用油、乳品、原輔料添加劑、啤酒六大主題路線，很有新意。特色展示區(qū)還展示了原輔料智能制造、機器人和自動化、創(chuàng)新解決方案及綠色發(fā)展等新興熱門領域。

作為今年疫情防控常態(tài)化下舉辦的首個液體食品行業(yè)裝備展會，以“品質(zhì)、智能、綠色、發(fā)展”為主題，通過高水平的展示及豐富多彩的論壇交流等形式，用品質(zhì)服務和智能技術推動了行業(yè)高質(zhì)量的發(fā)展。展會對提振液體食品裝備制造業(yè)經(jīng)濟信息具有重要作用，廣獲好評。

通過與參展商技術交流，勁牌公司了解到了一些行業(yè)技術發(fā)展新趨勢，加深了對行業(yè)技術的了解。具體如下：

一、管式物料輸送系統(tǒng)

JKM 公司展示了管式輸送系統(tǒng)，主要用于粉狀物料、片狀物料、顆粒物料的提升輸送。特點是平穩(wěn)快速、進料均勻、無場地限制、可以靈活配置，同時采取防塵設計，密封保護較好，輸送中粉塵較少。展出設備主要采取拉動式輸送機，該結(jié)構(gòu)的弊端是會物料在通道內(nèi)會有部分殘留，對于需要經(jīng)常轉(zhuǎn)換物料輸送還是不足。

行業(yè)內(nèi)最新升級的是在一代拉動式輸送機基礎上新推出TUBO 推動式輸送機，可運輸谷物、麥芽、大米和其它用于制粉和釀造的散狀物料，由合成材料制成的自由流動元件-Tubit 推桿元件沿管道柔和地移動物料，可以去除殘留物。輸送機無需張緊皮帶、鏈條和繩索，在循環(huán)結(jié)束時依靠重力落入適當位置，摩擦減小，節(jié)能效果突出，能耗最高可以降低85%，非常適用于低樓層高度和小空間區(qū)域，一個TUBO 可替代多個其他類型的輸送機（普通刮板機）。

二、異型瓶動態(tài)緩沖輸送系統(tǒng)

動態(tài)儲瓶臺是近幾年國內(nèi)研發(fā)出來的一種新型儲瓶方式。象山神豐機械公司介紹其經(jīng)過幾年技術積累和創(chuàng)新，完成了異型瓶動態(tài)緩沖輸送系統(tǒng)的研發(fā)，完善了傳統(tǒng)儲瓶臺缺點，結(jié)構(gòu)更合理，運行更穩(wěn)定，故障率更低，大幅提升整線運行效率，申請了實用新型專利。該技術可有效減少生產(chǎn)線停機時間、次數(shù)，無壓力儲瓶、無轉(zhuǎn)向、倒瓶現(xiàn)象，可有效提高生產(chǎn)線上各單機設備的運行效率，解決異型瓶不能設計高速生產(chǎn)線的局限。經(jīng)現(xiàn)場演示及溝通，了解了該系統(tǒng)進瓶、儲瓶、出瓶過程中均無擠壓現(xiàn)象，且瓶間有一定間隙，進瓶與出瓶機構(gòu)具有空檔補償功能，使得儲瓶臺上產(chǎn)品排列有序，有效利用儲瓶臺上空間（利用率可達85%以上）。夾瓶輸送機構(gòu)鏈板上橡膠據(jù)瓶型定制，通過控制匹配速度平穩(wěn)運轉(zhuǎn)，可實現(xiàn)瓶子高速平穩(wěn)過渡，保證直角過渡中瓶身無扭轉(zhuǎn)擠壓，避免瓶子在儲瓶臺上輸送中損傷。儲瓶臺在單線上一般需配置三臺，布置在卸垛機與沖瓶機間、洗瓶機與瀝干機間、灌裝機與貼標機間，以確保主體設備間有充足儲瓶段，保證產(chǎn)線連續(xù)運行。

系統(tǒng)適用于各種PET 瓶、玻璃瓶、康美包、利樂包的緩沖儲存，尤其對于異型瓶效果更佳，國內(nèi)白酒企業(yè)瓶型眾多，要實現(xiàn)高速生產(chǎn)目的，除了沖瀝灌壓旋等主要機器滿足要求外，配套的輸送產(chǎn)線升級換代也很重要，動態(tài)儲瓶臺意義重大。后期新上高速生產(chǎn)線及技改升級方面會考慮采用，提升整線效率。

三、智能滿瓶檢驗機

高速智能滿瓶檢測是行業(yè)一項難點，威海遠航公司根據(jù)滿瓶檢測領域的實際工況，研發(fā)了滿瓶檢測機，主要用于灌裝后對成品質(zhì)量的全方位檢測，可檢測缺陷類型有懸浮異物、漏氣、液位、破損、底部異物（碎玻璃）、瓶壁霉斑等灌裝后缺陷，且可據(jù)實際需求調(diào)節(jié)檢測靈敏度，檢測精度≥99.9%，檢測速度可到72000 瓶/時。高精度伺服控制系統(tǒng)可實現(xiàn)瓶型一鍵切換，實現(xiàn)夾瓶皮帶與無壓力鏈道同步運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)瓶90°旋轉(zhuǎn)，保證檢測無死角；德國BaslerCCD 相機拍照，通過先進圖像處理系統(tǒng)實現(xiàn)檢測高精度和高速度；直線電機剔除裝置可據(jù)瓶型大小設置最佳運動曲線，延時小、速度快，實現(xiàn)平滑、柔順剔除；利用聲學信號分析系統(tǒng)檢測瓶蓋密封性，杜絕漏氣。通過這些結(jié)構(gòu)，可對生產(chǎn)成品拍照檢測，提高檢測成功率和效率，減少操作工，降低人工成本。

公司包裝生產(chǎn)線需要靠人工對瓶、封蓋、貼標質(zhì)量進行復核，耗時耗力，而且效率不高，需要不停輪換人手，人的不穩(wěn)定因素影響到檢測質(zhì)量，通過相機，實現(xiàn)自動化檢測技術可提高檢測成功率的穩(wěn)定性與效率，同時可減少操作工，降低人工成本。

四、智能型機電一體化驅(qū)動系統(tǒng)

SEW 公司展示了MOVIGEAR 機電一體化驅(qū)動系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用緊湊型設計，集成了驅(qū)動器、電機和減速機為一體，與傳統(tǒng)的分散系統(tǒng)相比明顯的更加緊湊。采用SNI通信協(xié)議（單線網(wǎng)絡安裝），通過一根通訊電纜連接控制多臺變頻一體機，完成能源和信號的傳遞，簡化現(xiàn)場控制電路敷設，現(xiàn)場更簡潔高效。電機具有高過載能力，減少了電機種類和配件種類，同時噪音低。該系統(tǒng)易于安裝，便于調(diào)試，可以實現(xiàn)能耗的運營成本最小化?，F(xiàn)場配置能耗界面可對電機轉(zhuǎn)速、運行功率、實際用電量、產(chǎn)耗（瓶/時）等參數(shù)進行統(tǒng)計顯示，節(jié)能效果一目了然，相比傳統(tǒng)驅(qū)動方案節(jié)能效果高達50%。NORD 等知名品牌目前也陸續(xù)推出了同類產(chǎn)品。

勁牌公司生產(chǎn)線輸送電機普遍采用變頻減速電機，但減速電機和變頻器不是一體式，需通過控制柜內(nèi)PLC 實現(xiàn)變頻控制，控制柜與減速電機間控制電纜敷設繁雜，現(xiàn)場走線不美觀，采用一體式驅(qū)動系統(tǒng)，可簡化現(xiàn)場接線。缺點是系統(tǒng)造價較貴，可作為輸送系統(tǒng)升級改造儲備技術。但節(jié)能降耗也是一個很重要的指標，后期可以對一些產(chǎn)線及新建項目嘗試使用，并與以往產(chǎn)線進行對比，看節(jié)能降耗是否突出，再推廣。

五、流量計灌裝機

山東鵬程、青州齊魯、南京樂惠展示的灌裝機均采用質(zhì)量流量計灌裝閥，而不是電子稱重灌裝閥，今年國產(chǎn)灌裝機廠家展示的灌裝機，無論聯(lián)體機或單體機基本都采用此形式。鵬程及樂惠采用德國科隆質(zhì)量流量計組合灌裝閥使用，相比電子稱重閥計量精度和穩(wěn)定性要高很多，灌裝時不溢酒，灌裝后不滴酒。但單個閥門成本約萬元左右，按72 頭灌裝機布置需增加造價約幾十萬，在確保灌裝精度準確的同時，整機制造成本有所增加，客戶可以根據(jù)自身實際需求進行選定配置。齊魯展示了CGF48-48-12H沖瓶-流量計灌裝-封口三聯(lián)機，流量計的加工及控制程序為自己研發(fā)，介紹可實現(xiàn)多種瓶型（包括異型瓶）的灌裝，灌裝精度和準確性較高，成本為進口流量計的一半左右。

流量計灌裝流程是待灌裝瓶進入灌裝位后光電傳感器傳輸信號到PLC，下達指令后指令流量計灌裝閥開啟灌裝，初始電子閥的變流速二通電磁閥打開，灌裝速度為快速；當灌裝到一定設定容量后，流量計再次傳輸信號給PLC，再發(fā)出指令，相應電子閥的變流速二通電磁閥關閉，灌裝速度又變?yōu)槁?，當液體進入到設定液位后，電子閥的液位傳感器再將信號傳送給PLC，再發(fā)出閥門關閉指令，等待下次灌裝，完成了一個工作循環(huán)。一個循環(huán)下來就實現(xiàn)了灌裝變流速控制，換言之就是二次緩沖灌裝，其目的是減少灌裝結(jié)束前的沖擊波，變速原理是待灌裝結(jié)束前，剩余一定酒液灌裝量時改變雙行程氣缸的開啟間隙實現(xiàn)慢速灌裝與精度衡量，可有效消除灌裝結(jié)束后的泡沫產(chǎn)生，保證溶液灌裝精度。

企業(yè)對產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)效率較重視，則要求無菌灌裝系統(tǒng)能快速、安全、準確地完成灌裝，那么灌裝定量控制方式變化了,一些專業(yè)灌裝流量計進入灌裝應用領域,這種動態(tài)在線測量和控制方式使用中既要考慮流量計本身安裝和使用,也要綜合考慮集成在系統(tǒng)中影響。灌裝流量計作為測量關鍵元件，它是保證灌裝精度實現(xiàn)的要素之一，整個灌裝系統(tǒng)設計在滿足無菌灌裝工藝要求和生產(chǎn)效率前提下，必須考慮如何保證灌裝流量計穩(wěn)定、可靠工作及如何選用合適部件，如控制閥，并優(yōu)化控制方式，將各種可能干擾因素降到最低，以實現(xiàn)系統(tǒng)誤差最小。

六、生產(chǎn)設備管理云平臺

南京輕機展示的設備管理云平臺，吸引了許多客戶觀展及咨詢。系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)融合、人工智能和大數(shù)據(jù)技術，實現(xiàn)了對生產(chǎn)設備的數(shù)據(jù)信息進行采集、分析，設備實施狀態(tài)監(jiān)測、產(chǎn)品質(zhì)量在線監(jiān)控，設備故障在線診斷與預測，可與SCADA 系統(tǒng)和MES 系統(tǒng)對接，從而提升了設備單位的遠程運維能力，可以助力行業(yè)智能工廠建設，利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術賦予設備智能化，幫助客戶提高生產(chǎn)效率、改善產(chǎn)品質(zhì)量。

Share2Act 平臺是克朗斯專用液體食品行業(yè)打造的數(shù)字化協(xié)作平臺，整合SAP 系統(tǒng)和生產(chǎn)MES 數(shù)據(jù)，可以將企業(yè)內(nèi)部的生產(chǎn)線、機器、人員、系統(tǒng)有機整合，可以連接生產(chǎn)線的設備且獨立于設備商，基于平臺可以利用數(shù)據(jù)進行分析及遠程服務，提高設備效率，減少停機時間，可以將服務可視化，進而預測性維護和規(guī)則性維護。克朗斯對老舊生產(chǎn)線改造經(jīng)驗豐富，可協(xié)助客戶分析現(xiàn)有設備改造潛力和實施數(shù)字化可能性，通過使用智能傳感器和預制的IT 組件，讓以前無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的舊機器和生產(chǎn)線同樣適用于數(shù)字化，提供不同系統(tǒng)的標準化接口，實現(xiàn)同一級別的信息聯(lián)網(wǎng)。

勁牌公司目前搭建了MES、SCADA、ERP 等平臺，基層生產(chǎn)、能源等數(shù)據(jù)自動采集上傳，受部分技術局限，并不是所有生產(chǎn)中的數(shù)據(jù)均能夠?qū)崿F(xiàn)準確收集和上傳，存在數(shù)據(jù)準確性和完整性不高造成數(shù)據(jù)失真的情況，后續(xù)仍需要人工統(tǒng)計復核，降低了勞動效率。今后可在利用類似Share2Act 和設備管理云平臺形式，通過使用智能傳感器和預制的IT 組件，讓以前無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的舊機器和生產(chǎn)線適用數(shù)字化，提供不同系統(tǒng)標準化接口，實現(xiàn)同一級別信息聯(lián)網(wǎng)。

七、污泥低溫干化設備及廢麥糟擠壓裝置

溫州精工機械在啤酒循環(huán)經(jīng)濟方面進行了技術創(chuàng)新，展示了污泥低溫干化設備及廢麥糟擠壓裝置。污泥低溫干化設備是利用低溫蒸發(fā)冷凝去濕原理，采用熱風對流干燥的方式對網(wǎng)帶上的濕污泥進行低溫蒸發(fā)脫水，并且循環(huán)冷凝濕空氣，使污泥得以干化。介紹可將污泥含水率降低10%-60%（可調(diào)）。根據(jù)工況1 度電可蒸發(fā)2～4kg 水，并無任何廢液、廢氣排放，極大降低了污泥處理成本，節(jié)省處理污泥的人工、倉儲和物流成本。

啤酒企業(yè)廢麥糟常規(guī)都是外包制外售，由于廢麥糟含水率較高為90%，在運輸過程中存在一路滴水情況，造成路面發(fā)粘、發(fā)黑、清污不能分流情況。隨著環(huán)保越來越嚴，目前啤酒帶水物質(zhì)外運越來越嚴（廢麥糟、廢硅藻土等），廢麥糟可通過螺旋輸送裝置、篩網(wǎng)分離裝置、集水裝置、減速機、糟液回收貯存裝置等組成的麥糟擠壓裝置處理后直接輸送裝車處理，脫水后麥糟不滴水，擠干后的含水率在65%-70%，不影響原政策麥糟輸送，有效解決了污染源控制問題。

公司目前通過自主研發(fā)將廢水生化處理過程中產(chǎn)生的環(huán)保污泥轉(zhuǎn)化為有機肥料，成為作物種植的營養(yǎng)來源，成為了企業(yè)循環(huán)經(jīng)濟利用的一道亮點。麥糟擠壓設備及污泥干化設備后期可以作為污泥及酒糟再利用的新技術儲備。

八、多功能灌裝封蓋機

南京恒昌包裝展示了一款多功能灌裝封蓋機，適用于低速、多品種的灌裝及封口。采用緊湊型設計，灌裝、封蓋、安裝在一個工作平臺上，電氣控制柜、閥站系統(tǒng)集成在主機上，整體包裝、運輸，落地只需連接工藝管道。采用電氣控制半電子灌裝閥和全伺服分離傳動技術，采用星輪輸送方式，無鏈條結(jié)構(gòu)，易拉罐封口與玻璃瓶壓蓋集成在一個工作站上完成，灌裝機滿足玻璃瓶、易拉罐、PET、鋁瓶等容器，封口機滿足皇冠蓋、易拉罐（具有PET 塑料蓋、ROPP 鋁旋蓋等可拓展功能），可實現(xiàn)小產(chǎn)能、多品種連續(xù)生產(chǎn)。另外可以根據(jù)需求增加容器回轉(zhuǎn)式?jīng)_洗功能，一機多用，柔性生產(chǎn)。

九、智能化閥陣控制系統(tǒng)

歐力杰、上海遠安展示了閥陣產(chǎn)品，閥陣是采用防混閥組合技術系統(tǒng)，通過閥門間切換實現(xiàn)管路連接和自動化操作，可以減少現(xiàn)場操作人員，前期參觀不少啤酒廠均有使用，包括勾調(diào)和CIP 清洗系統(tǒng)。閥陣的使用能夠很好地實現(xiàn)自動化的管路切換，實現(xiàn)不同的功能，確實不錯。一般實現(xiàn)防混至少需三臺單座閥，但采用防混閥一臺就能實現(xiàn)，可節(jié)省配管及配件，整體成本還是劃算。

目前不少啤酒廠（百威啤酒、雪花啤酒等）已實現(xiàn)從傳統(tǒng)手工操作跨接管板升級到全自動閥陣系統(tǒng)。勁牌公司目前罐區(qū)工藝管網(wǎng)采用多級管板式工藝布局設計，通過跨接管實現(xiàn)管道轉(zhuǎn)接，但需人工進行操作和維護，效率較低，存在混批風險。后期可在罐區(qū)試點應用，根據(jù)使用情況再評估是否推廣。

現(xiàn)今設備技術革新日新月異，此次參觀與展商交流，增長了見識、開拓了思路，也了解到了行業(yè)設備技術發(fā)展動態(tài)及趨勢，為勁牌公司后期對應項目相關裝備技術引進和優(yōu)化加深了理解。