隧道步移式殺菌機的結構功能技改

林培雄 鄒德志

前言

啤酒是由麥芽汁通過添加酵母經發(fā)酵作用而釀造成的低酒精度酒。啤酒易因微生物的破壞作用而直接影響啤酒的質量和不耐長期保存。為了啤酒產品的生物穩(wěn)定和有利于長期保存，需對啤酒進行殺菌處理。啤酒的殺菌方式分為裝瓶前殺菌和裝瓶后殺菌。

企業(yè)廣泛使用噴淋熱殺菌形式實現(xiàn)啤酒裝瓶后的殺菌。常用噴淋殺菌機為隧道式殺菌機，其由若干個箱體組成，機內設有多個不同溫度的噴淋水溫區(qū)，瓶裝啤酒連續(xù)進入機內，經過加熱、保溫、冷卻三個階段達到預定的殺菌效果后連續(xù)排出。本文主要討論啤酒裝瓶后以噴淋式熱殺菌的隧道式殺菌機改造。

一、隧道式殺菌機

常用隧道式殺菌機分為兩種：步移式殺菌機和網(wǎng)鏈式殺菌機。此兩種殺菌機主要表現(xiàn)在運送瓶酒形式不同、傳動方式不同。

1、步移式殺菌機

由固定柵床和活動柵床組成輸送裝置，由液壓傳動使活動柵床循環(huán)完成柵床上升、前進、下降、后退等四個動作。

2、網(wǎng)鏈式殺菌機

電動機通過變速機構傳動定比減速箱，由減速箱主動軸帶動網(wǎng)鏈輸送帶運送瓶酒，將瓶子從進口端連續(xù)輸送至出口端，經過各個箱體進行加熱—保溫—冷卻完成整個殺菌過程。整體結構簡單。

3、優(yōu)缺點對比

兩種載瓶形式和傳動方式不同，各有優(yōu)劣勢。

步移式殺菌機 網(wǎng)鏈式殺菌機優(yōu)點1、步移相對運動行程短，熱能損失少。2、 細小碎玻璃可通過柵床的相對運動從間隙掉落，不影響瓶酒運出。3 、檢修時，只需更換磨損、變形的柵條，無需拆檢、更換整個柵床，柵床價格便宜，備件成本較低。1、設備機械結構簡單，采用減速機傳動帶動網(wǎng)鏈運瓶，不受現(xiàn)場環(huán)境影響，故障率低，維修難度小。2、傳動比穩(wěn)定，網(wǎng)鏈載瓶運送平穩(wěn)，倒瓶率低。3、可適應不同瓶型的啤酒殺菌，通過變頻控制調整減速機傳動速度，滿足多種瓶型規(guī)格的啤酒進行殺菌。4、行進平穩(wěn)，PU 穩(wěn)定，殺菌質量穩(wěn)定。

缺點1、柵床由液壓傳動進行步移前進，液壓不穩(wěn)定導致步移不同步，易出現(xiàn)倒瓶問題。2、液壓傳動無法保證穩(wěn)定的傳動比，容易出現(xiàn)運瓶不穩(wěn)定不正確的情況，導致PU 不穩(wěn)定，影響殺菌質量。3、殺菌機溫度高，液壓系統(tǒng)密封件容易老化磨損，導致油泄露產生油污。4、較大的碎玻璃在柵床相對運動中容易卡在活動柵床和固定柵床中間，容易導致柵床變形及倒瓶。5、液壓傳動及行走機構較為復雜，維修難度較高。6、受結構影響，使用一定年限后，機體縱梁、橫梁必然存在不同程度的金屬疲勞形成裂紋。1、長時間使用后，網(wǎng)鏈磨損拉長，產生跳齒，網(wǎng)鏈只能全部更換，成本較高。2、網(wǎng)鏈從殺菌機入口運動到出口，經過不同溫區(qū)，熱能有所損失。

二、結構功能改造

1、改造必要性

廣州南沙珠江啤酒有限公司目前超期使用一臺廣東輕機廠液壓步移傳動殺菌機，為1998 年購置，是廣東輕機廠首臺。存在液壓系統(tǒng)、執(zhí)行機構、傳動機構磨損腐蝕，縱梁、橫梁不同程度金屬疲勞造成開裂、下沉變形，前后動作不平衡等問題，設備故障率較高，日常維護工作量大，嚴重影響整線效率。殺菌機在運行過程中倒瓶率、爆瓶率較高，瓶子損耗較大，以及存在爆瓶傷人的安全隱患。同時該設備使用的噴淋管為方管開孔式噴淋結構，具有能耗高、噴淋不均勻、堵塞后難以處理等不足，嚴重影響了啤酒風味一致性及產品質量。

本人與團隊成員深入研究，提出三種改造方案。一：在不改變機體機構的前提下進行全面修復，費用投入超250 萬元；二：新置1 臺殺菌機，費用約500 萬元；三：對步移式殺菌機進行結構功能優(yōu)化，改造為網(wǎng)鏈式殺菌機，費用投入約180 萬元。通過比對設備結構和功能的優(yōu)化效果、設備的改造費用與產出、具體實施的可行性和改造難度，最終確定采用方案三。

2、改造內容

1.利用原有箱體基礎，將步移式傳動機構改造為網(wǎng)鏈式傳動，使設備運行更加平穩(wěn)：

拆除原有的液壓動力系統(tǒng)，在出口端加裝減速機及主傳動軸，采用變頻無級調速。在入口端安裝從動傳動軸，在從動傳動軸的兩端各加裝一套網(wǎng)鏈張緊裝置。

拆除柵床內所有的活動梁、鏈條和導軌等不需要的零部件，將柵床內原先的固定梁做為鏈網(wǎng)傳動機架。取消原有固定柵床、活動柵床，增加不銹鋼網(wǎng)柵式網(wǎng)鏈。增加墊條導軌支架、限位裝置等。

2.取消原有方管開孔式噴管，改用不銹鋼漏噴板，采用懸吊式方法固定漏噴板。噴淋更加均勻，方便清理污物，減少堵塞。合理設計噴淋系統(tǒng)的噴淋密度和分布，保證上下層和兩邊的溫度差達到最小化，無噴淋死角，使瓶酒進入殺菌區(qū)時冷核溫度和殺菌區(qū)噴淋水溫度差值在1.5℃以內，保證殺菌值符合工藝要求。

3.取消管殼式加熱系統(tǒng)采用板式換熱器集中換熱節(jié)能型設計方式，并具有板式換熱器反沖洗功能。增加PU 值自動控制和溫度自動控制系統(tǒng)。具備自動補水降溫裝置和功能。

三、步移式殺菌機結構功能改造效果

1、溫度控制

殺菌機的PU 控制采用溫度控制模式。當運行溫度控制模式時，固定各溫區(qū)的溫度；網(wǎng)鏈停止運行時，控制各溫區(qū)的噴淋溫度；網(wǎng)鏈重新啟動前溫度達到設定。充分考慮節(jié)水、節(jié)能設計，配置蒸汽和冷凝水加熱系統(tǒng)；由室溫加熱至所需操作溫度不超過30 分鐘；同時保證正常生產情況下殺菌PU 的均勻性，即同一時間段殺菌機內同端產品的殺菌PU 值差≤2，出口酒溫低于38℃。通過對溫度的精準控制，使產品的殺菌PU 值更加穩(wěn)定，充分提高殺菌機殺菌效果及工作效率，同時減少熱能損耗。

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2、指標完成情況

序號 主要技術指標完成情況 備注1 額定生產能力 ≥44000b/h瓶徑Φ60-Φ80.5mm，瓶高160-295mm，箱體內凈空高度≥400mm，可滿足PU 儀通過2 總處理時間 ≦50min 3 殺菌時間 8.5～10min 4 層數(shù) 2 層 上下層獨立變頻電機驅動。每層有速度反饋裝置，并監(jiān)控運行時間5 溫區(qū)總數(shù) 10 個6 吸熱區(qū) 3 個7 殺菌區(qū) 4 個8 進瓶溫度 7℃9 平衡狀態(tài)下出瓶溫度 35～38℃10 冷核最高溫度 60-62℃11 高溫、殺菌溫度差 ±0.5℃12 總殺菌值 10 ～20 PU 殺菌PU 均勻，同一時間段PU 值差≤2 13 開機時最大熱耗 4000kg/h （0.4～0.6MPa）14 平衡狀態(tài)下熱耗 2000kg/h （0.4～0.6MPa）15 開機時最大耗量 ≦4.8m3/h 壓縮空氣（0.4～0.6MPa）16 平衡狀態(tài)下消耗量 ≦2.5m3N/h 壓縮空氣（0.4～0.6MPa）17 水耗（平衡狀態(tài)下） ≦2 m3h

各項技術指標均能滿足殺菌機設備要求，整體結構合理穩(wěn)定。殺菌效果滿足工藝要求，殺菌PU 值控制穩(wěn)定，達成了提質增效、節(jié)能降耗的改造目標。

3、技改效果

運行平穩(wěn)。大幅減少運行過程倒瓶、爆瓶的損耗和爆瓶傷人的安全隱患；

提高風味一致性。預殺菌及殺菌區(qū)補水降溫速度不低于2℃/min，PU 值滿足10～20 的要求；

節(jié)約投資成本。舊機通過技術改造煥發(fā)出新的活力，減少購買新機的資金投入；

提高生產線效率，減少維修成本。解決玻璃渣卡住活動柵床的問題，減少生產停機時間；整體結構簡單，降低設備故障率的同時降低維護難度人員勞動強度。

降低生產成本。改造加熱及噴淋系統(tǒng)，減少蒸汽損耗、水耗。