饮料工业 专题导航:国内外饮料技术装备发展现状、趋势及应用 国外饮料技术发展现状与趋势 邵金荣“设部部长杭州娃哈哈集团有限公司 1无菌吹灌联体技术 3瓶身数字打印技术 无菌吹灌联体技术理念:瓶坯具有合适的厚度,可 2006年某厂商开始与合作伙伴一起研究喷墨技术; 以进行高温化学处理;瓶坯杀菌后进行无菌吹瓶,取代2008年开始4色打印试验;2009年某展会上展示样品 复杂的PET瓶杀菌工艺;无菌吹瓶后紧接着无菌灌装。2011年进行验证设备概念的二次试验;2012年第一台 1.1设备组成与结构 三色原型机2013年第一台五色样机在某展会上展示 瓶坯输入单元具有瓶坯斗和导坯带有洁净设计的该项技术因为不需要预先印刷的标签,直接在线打印因 罩,能够吹去瓶坯灰尘和颗粒;照相检测瓶口外形,自而具有减少物流管理;按需打印,可以实现每个瓶子不 动剔除缺陷瓶坯。瓶坯杀菌系统使用HO2处理瓶坯。同的图案;快速的市场反应,适用于特殊的市场促销产 无菌吹瓶环节在无菌的模具中吹瓶;带洁净层流罩,确品;环保可回收等特点。目前,这个技术还处在相对完 保拉伸杆无菌;可快速换模可短时间内转换产品。灌装善的阶段,未来发展空间巨大,尤其在市场细分方面 旋盖使用非接触灌装确保微生物安全;流量计或称重精具有相当的潜力。 确定量灌装。盖杀菌系统使用HO2给瓶盖杀菌 1.2优势 色组模块色组模块 例模块 以无菌吹瓶的方式取消复杂的PET瓶子杀菌,节 约水和化学品的消耗、节约空间、能源及成本。没有空 气输送带,没有UHT水;一机多能,适合多种产品的 生产。 柔性贴标技术 那进给模块 出乱輪透模块 图 I Innoprint PET 饮料企业现在面临一个挑战,市场在细分,推出的 产品的类别,大类,小类,越来越多。瓶形也是五彩缤 RFD技术在配料防错中的应用 第 纷,形形色色。新的包装的方式,标签处理方法,冷 胶,热胶,不干胶等。不同的瓶形、产品使用不同的贴 卷 RFID又称电子标签,感应式电子晶片,近接卡 标方式时对饮料生产线是一个巨大的挑战。有一个相对感应卡、非接触卡、电子条码。是一种通信技术,可通 第 来说比较灵活的一个解决方案,就是柔性贴标。所谓柔过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据,而无需识 性贴标其实是把贴标的这个标站换成一个模块化,具有别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。 期 最大的灵活性,满足各种标签的生产,切换方便。冷 胶、热融胶、不干胶、套标集成在一台设备上。具有高 RFID技术的基本工作原理并不复杂:标签进入磁 柔性的贴标系统、节约生产线空间、瓶型定位系统、满 场后,接收解读器发出的射频信号,凭借感应电流所获 足非标产品,小批量订单的特点 得的能量发送出存储在芯片中的产品信息( Passive
丘 第 l7 卷 第 9 期 10 锹 料 i。正 业 辩 誊喜轴 # 国 1 无菌吹灌联体技术 邵 金荣 专题导航 ：国内外饮料技术装备发展现状、趋势及应用 发展现状与趋势 无菌吹灌联体技术理念 ：瓶坯具有合适的厚度 ，可 以进行高温化学处理 ；瓶坯杀菌后进行无菌吹瓶 ，取代 复杂的 PET瓶杀菌工艺 ；无菌吹瓶后紧接着无菌灌装。 1-1 设备组成与结构 瓶坯输入单元 具有瓶坯斗和导坯带有洁净设计的 罩 ，能够吹去瓶坯灰尘 和颗粒 ；照相检测瓶 口外形 ，自 动剔 除缺陷瓶坯 。瓶坯杀菌系统使用 HO：处理瓶坯 。 无菌吹瓶环节在无菌的模具中吹瓶 ；带洁净层流罩 ，确 保拉伸杆无菌；可快速换模可短时间内转换产品。灌装 旋盖使用非接触灌装确保微生物安全 ；流量计或称重精 确定量灌装。盖杀菌系统使用 HO：给瓶盖杀菌 1_2 优势 以无菌吹瓶的方式取 消复杂 的 PET瓶子杀菌 ，节 约水和化学品的消耗 、节约空间 、能源及成本。没有空 气输送带 ，没有 UHT水 ；一机多能 ，适合多种产 品的 牛 产 2 柔性贴标技术 饮料企业现在面临一个挑战，市场在细分 ，推 出的 产品的类别，大类 ，小类 ，越来越多。瓶形也是五彩缤 纷 ，形形色色 。新 的包装 的方式 ，标 签处 理方法 ，冷 胶，热胶 ，不干胶等。不同的瓶形 、产 品使用不同的贴 标方式时对饮料生产线是一个巨大的挑战。有一个相对 来说 比较灵活的一个解决方案 ，就是柔性贴标。所谓柔 性贴标其实是把贴标的这个标站换成一个模块化 ，具有 最大的灵活性 ，满足各种标签 的生产 ，切换方便 。冷 胶 、热融胶 、不干胶 、套标集成在一 台设备上。具有高 柔性的贴标系统 、节约生产线空间、瓶型定位系统 、满 足非标产品，小批量订单的特点 。 杭州娃哈哈集团有限公司 3 瓶身数字打印技术 2006年某厂商开始与合作伙伴一起研究喷墨技术 ； 2008年开始 4色打印试验 ；2009年某展会上展示样 品； 2011年进行验证设备概念 的二次试验 ；2012年第一台 三色原型机 2013年第一 台五色样机在 某展会上展示 。 该项技术因为不需要预先印刷的标签 ，直接在线打印因 而具有减少物流管理 ；按需打印 ，可以实现每个瓶子不 同的图案 ；快速的市场反应 ，适用于特殊的市场促销产 品；环保可 回收等特点。目前 ，这个技术还处在相对完 善的阶段 ，未来发展空间巨大 ，尤其在市场细分方面 ， 具有相当的潜力。 4 RFID技术在配料 防错 中的应用 RFID又称电子标签 ，感应式 电子晶片 ，近接 卡 、 感应卡 、非接触卡 、电子条码。是一种通信技术 ，可通 过无线电讯号识别特定 目标并读写相关数据 ，而无需识 别系统与特定 目标之间建立机械或光学接触。 4．1 工作原理 RFID技术的基本工作原理并不复杂 ：标签进 入磁 场后，接收解读器发出的射频信号 ，凭借感应电流所获 得 的能 量发送 出存 储 在 芯 片中 的产 品信 息 (Passive ．技 饮个 卜 夕 娑
饮料工 专题导航:国内外饮料技术装备发展现状、趋势及应用 目前该项技术在设备清洗部分的关键点是要控制自除,必须使用专业的配方清洁剂,按照适当的清洁消毒 由率含量在4ppm左右,从而避免对系统不锈钢造成程序使用,才能将其清除。 的腐蚀 613.2生物膜的抗消杀特性。生物膜中的细菌细胞比 浮游细菌对消毒剂具有更强的抵抗力。 传统化学C|P清洗时间=90分钟 6.1.3.3生物膜可导致生物沉积,从而腐蚀设备,影响 热传导效能 64在饮料生产中,产品管道与设备表面极易产生生 物膜,带来的问题为:影响了生产线连续生产的时间; 缩短了饮料产品的货架期;引起严重的饮料品质微生物 风险。 61.5生物膜的危害 形成的生物膜会不定期释放微生物 Trustwater CIP时间=30分钟(节约60分钟) 62生物膜去除 酶作用相当于一把剪刀,把这个多糖,这个巨大的 分子链打碎,打碎之后再用统CIP方法把它冲刷走,在 实际生产中一年清洗两次,可达到预期效果。 B| OFILM Removes生物膜去除 图4传统CP清洗与电解水清洗对比 REALCO Complete biofilm removal whin 2 dionne Dioxide二氧化事 表1电解水在饮料生产中的应用 UV紫外线 Chlorine有效氯离子 应用领域 Ozone吴氢 no effect (PFC) Pungent Flavor Changeover刺激芳香类 图5酶法与其他方法去除生物膜对比 coming plant water disinfection工厂用水消毒 Return bottle wash)\sanitizer转瓶清洗\消毒 7NR在饮料工艺中的应用 Cooling tower disinfection冷却塔水消毒 stic replacement in resin bed 碱法树脂床再生 红外光谱法是根据光谱中吸收峰的位置和形状来推 Ceramic membrane bio-film removal烤瓷膜生物膜去除 断测定物的结构,根据特征吸收峰的强度来测定混合物 中各组分的含量。美国材料检测协会(ASTM),将近红 Environmental fogging环境雾化 外光谱区定义为780~2526mm的区域。技术优势在于控 制工艺变化;工艺变化后快速反应;优化工艺,减少原
年 第 l7 卷 第 9 期 12 饮 料 工 业 专题导航 ：国内外饮 料技 术装备发展现状 、趋 势及应 用 ¨前该项技术在没备清洗部分的关键点是要控制自 … 率 含 在 40ppm 芹 右 ，从 而避 免 对 系统 不 锈 钢 造 成 的脚 蚀 ．． 传统 化 学ClP清 洗 时 间 =90分 钟 一 一 TrustwaterCIP时 间=30分 钟 (节 约6O分 钟 ) 图 4 传统 C1P清洗与电解水清洗对比 表 1 电解水在饮料生产中的应用 啦 f『】领域 (：lP (PFC)PungentFlavorChangeover‘刺激 芳香 类 Incomingplantwaterdisinfection 1；I用 水消 毒 Returnbottlewash]＼sanitizer转瓶清洗 ＼消簿 Coolingtowerdisinfection冷却塔水消毒 Causticreplacementinresinbedregeneration碱法 树脂 床 再生 Ceramicmembranebio-filmremoval烤瓷膜生物膜去除 Continuousbottlefillingdisinlbction连续瓶装消毒 Environmentalfogging环境 雾化 6 去生物膜技术在饮料生产中的应用 6．1 l，fi物膜及其危害 6．1．1 物 膜定 义 通俗地说 ，生物膜是由细菌在其分泌的粘液 糖)1人J形成的结构 、 6．1．2 饮料1二业中容易产生生物膜位置 除 ，必须使用专业 的配方清沾剂，按照适 当的清沽消毒 序使用 ，才能将其清除。 6．1．3．2 生物膜的抗 消杀特性 ，I物膜中的细 菌细胞 比 浮游细菌对消毒剂具仃更强的抵抗 力。 6．1-3_3 生物膜可导致生物沉积 ，从而腐蚀设 备，影 响 热传导效能。 6．I．4 在饮料 卜产巾．产品篱道 j没备表面极易产~kq-： 物 膜 ，带来 的问题 为 ：影响 了生 产线 连续 生 产的 时 间 ； 缩短了饮料产品的货架期；引起严重的饮料品质微生物 风险 。 6．1．5 生物膜的危害 形成的生物膜会不定期释放微生物 。 6．2 生物膜去除 酶作用相当丁一把剪7J，把这 个多糖 ，这 个 夫的 分子链打碎 ，打碎之后再川统 CIP方法把它冲刷走 ，在 实际生产中一年清洗两次，_1丁达刮预期效果。 引 0FILM Removes生 物膜 去 除 REALCO ChlonneOioxi~'-氧化襄 UV紫外线 Chlorine有效氯离子 ’ Ozone~氧 i 0 。 CompleteDtofilmremo~tlwtthIn2 - weeIts ●●—●■——■■●———●■———■■——一 —●—■■■—■—_—●———■—■—■—膏 -■—●l___————_———■—■■奠■ _——————●—_—__————■—■—● 23 45 68 90 days 图 5 酶法与其他方法去除生物膜对比 7 NIR在饮料工艺中的应用 红外光谱法是根据 )匕}}孚『fl吸收峰的 置干¨形状术推 断测定物的结构 ，根据特 吸收峰的强度来测定混合物 巾各组分的含量。荚 材料柃测协 会 (ASTM)，将近 I： 外光谱区定义为 780~2526nm的I刈或 技术优势存丁控 制 I艺变化 ；_T艺变化后快速反心；优化1-岂．减少 材料消耗 ；找到生产If1的最佧收益点 。陔技术避免机械 基石}”、测量精度相埘精确 ，对饮料 卜产系统透叫化干¨精 细 质．瞳控制很 有益 处 。 (糕多 8 饮料工厂信息化 产品管道；机器与产品接触内表面；机器与产品接 触 外 表面 ；膜 过滤 系统 、 6．1-3 仨物膜有一个特性对饮料T：业造成极大的危害 6．I．3．1 生物膜的粘附性 ，由丁生物膜的多糖类物质埘 体表面具有很强的粘附性 ，使得生物膜的清除较为I木】 难 ，，}物膜一旦形成，简 的清沽消毒过程很难将其清 这里推荐的信息化概念足将l1订端的直接而对客户接 单 企 业 资 源 汁 划 系 统 (EnterpriseResourcePlanning． ERP)和生产线底层设 备 机 『{动化衔接起米 采JH的 I：具足制造执行系统 (ManufacturingExecutionSystem， MES)
专题导航:国内外饮料技术装备发展现状、趋势及应用 饮料工业 ERP系统; 8.2.3设备管理模块 决施支持系统(ERP) 生产决规管通 提供预防性维护计划,对维护人员进行指导;一个 图标中显示所有应做的任务;依靠操作指导提高工艺可 □ MES(执行系 生产计划、操作、管理 靠性消灭错误;通过订单组合提高设备使用效率,减少 转换和清洗时间;优化原材料的使用,为跨线生产物料 HMU机界面 流编号程序路线;实际生产数据和消耗反馈到ERP系 统 PLc辑挖相器 场设备层 82.4质量管理模块 图6各信息化系统之间的关系 实时的质量控制:在生产线运行时进行实时测量 持续追踪产品的安全性和质量;使用计算机支持的连续 8.IMES系统实现的功能 追踪来实现取样的详细计划;实验室测量仪器自动集 MES能够规范工厂作业流程;实现设备信息集成;成,完整的质量标准文档为可能的追溯提供有力保障。 现全程生产信息自动采集,并实现与仓库管理系统8.2.5能源管理模块 WMS、QA、ERP的整合;提高生产效率,减少成本; 实时的能源监测:能源数据自动抄表;能源控制自 实现生产过程和质量信息提供追溯的可能。 动化;能源异常报警;能源数据的分析、考核、统计功 8.2MES系统模块 能;能源审计与用能财务分析
专题 导航 ：国内外饮料技 术装备发展现状 、趋 势及应 用 - _ __ _ __ _ __ _ _ _- _ __ _ 生产 篾管理屡 图 6 各信息化系统之间的关系 8．1 MES系统 实现 的 功能 MES能够规池 l：厂作业流程 ；实现设备信息集成 ； 实现 全 ，Ii产信息 动采集 ， 实现与仓 席管理 系统 WMS、QA、ERP的骼合；提高 卜产效率 ，减 少成本 ； 实现生产过程和质{信息提供追溯的可能。 8．2 MES系统 模块 主要模块有牛产毹：理摸块 、设备管理模块 、原料管 婵模块 、质 鞋管 模块 、数据 采集模块 、能源管理模 块 8．2．1 ，产管理模块川]：，j产排产。通过企业资源管理 系统 ERP和仓库管 系统 WMS的接 口实现高效准确排 产；号虑资源的可川性 ．通过所有问题状况和冲突反馈 进行柯效检查 ；资源的优化利用 ，减少生产时问和 成 本 ， 8．2．2 q|产管理模块Jtj]=／It产执行 包括订 和原料管 理；为没备设置币【l批处 相火的参数 ；依靠操作指导提 高 ]艺 i]-靠性消灭锵 ；通过 汀单组合提高设备使刚效 率，减少转换和清洗时问；优化 材料的使川，为跨线 ，L产物料流编号程 路线 ；实际 产数据和淌耗反馈到 饮 料 工 业 ERP系统 ； 8．2．3 设 箭僻理模块 提供预防性维护计 划，对维护人员进行指 导；一个 标巾显示所有应做的任务；依靠操作指导提 高_r芝rr 靠性消灭错误；通过订 组合提高没箭使川t效率 ，减少 转换和清洗时问；优化原材料的使川J，为跨线 产物料 流编 号程序路线 ；实际生产数据 干¨淌牦反馈到 ERP系 统 。 8．2．4 质城管理模块 实时的质城控制 ：在生产线运~TNq-进行实时测量 ， 持续追踪产品的安全性和质量 ；使川汁算机支持的连续 追踪来实现取样的详细计划 ；实验 窜测 越仪器 A动集 成 ，完整的质地标准文 为可能的追溯提供有力保障。 8．2．5 能源管碑模块 实时的能源 峪测 ：能源数据 F{动抄表；能源控制 自 动化 ；能源异常报警 ；能源数据的分忻 、亏骸 、统 汁功 能；能源市汁与 能财务分析 、 8．2．6 生产线数据采集模块 自动记录所有可以得到的生产数据 ； 时数据库系 统 ；跨生广：线设备状态的显示 ；停村El1、r 原I叫辨认 ，乍 产损欠分析 ；自r}1选择时间段进行 产数据分忻；溯源 功能，从 KPI到 个的故障统计 ，，产线效率分析。 8．3 使』fJMES系统的臼的 实现生产过程的完全可追溯性 ；所订 键绩效指标 (KPI)一 fI了然 ，包括整体设 备效 率 、availability稼动 率 、Peribrmance产能效率 ；一致洲 ：的 艟指标 可以 实现跨生产线之 问的比较 ；稼动率 、产能效牢及合格率 可以被分配到汀单 ；改进生产数据达到一个更高的 产 效率水平 ；啄材料及其他消耗品的 爪 评估 、 科学家研究咖啡基I犬1 或有助研发改良品种 一 个闻际研究，J、组 9月 4H公布咖啡的慕闪 涪，声称它将有助改善这种世 界上最受欢迎饮料的 味道 掘 港 《尔 lI报》9月 5El报道 ，这份基闪 谱可以协助科学家上『f育 有更伴质量 、 I『以抵抗十 早疾病的更姒 If种咖啡植物。法罔发展研究所研究员托希米说 ，这 一发现可能是改善咖啡的 要一步 全球人 I他 [1饮』}j咖啡 22．5亿杯 ， 际咖啡组织 ，在全球 52个围家 ，咖啡业员1达 2600万人 ， 2013年 f{J口总额为 154亿荚元。主要咖啡f{J口同包括 巴西 、哥伦比亚 、越南 、埃褰俄 比、 印度尼 qI以及许多 f荚洲同家 (环球 网) 粤 生 第 17 卷 第 9 期 13