ПАКУВАЛЬНЕ ОБЛАДНАННЯ

ПРИСТРОЇ ДЛЯ ДОЗУВАННЯ І ФАСУВАННЯ РІДКОЇ ПРОДУКЦІЇ

Рідка продукція дуже різноманітна за своїми фізичними та хімічними властивостями (в’язкість, здатність до спінювання тощо), а тому під час дозування та фасу ванняїї у споживчу тару повинні виконуватись відповідні умови, що гарантували б збереження специфічних властивостей тієї чи іншої продукції. Тому пристрої для дозування і фасування рідкої продукції різноманітні як за технологічними процесами, так і за конструктивними рішеннями.

На сьогодні рідку продукцію фасують у різні типи і види споживчої тари, виготовленої зі скла, полімерних матеріалів, металу, комбінованих матеріалів. Це сприяло створенню відповідної конструктивної гами фасувальних пристроїв. Для аналізу і визначення тенденцій вдосконалення конструктивних рішень цих пристроїв необхідно їх систематизувати за найбільш характерними ознаками.

3. 4.1. Класифікація і характеристика процесу фасування

На основі проведеного аналізу існуючих технологій фасування і конструктивних схем обладнання розроблено класифікацію пристроїв дозування і фасування рідкої продукції, що наведена на рис. 3.46.

Пристрої дозування і фасування в залежності від продуктивності і компоновочних рішень машини можуть бути виконані з ручною, напівавтоматичною і автоматичною системами керування. Пристрої з ручною системою керування застосовуються на підприємствах малої продуктивності (до 500 упаковок за годину). До складу такої машини здебільшого входить витратний резервуар і один-два дозувально - фасувальних пристрої. Машини з напівавтоматичною системою керу­вання додатково мають конвеєри подачі і відведення споживчої тари, а також за потреби і піднімально-опускальні столики. Продуктивність таких машин може сягати до 1500 упаковок за годину. До складу машин автоматичної дії входять пристрої подачі тари або пакувального матеріалу, орієнтування та переміщення тари до фасувально-дозувального пристрою, витратні резервуари, транспортна система, система керування запірною арматурою тощо.

В залежності від компонування машини і її системи керування конструктивні рішення дозувально-фасувальних пристроїв також можуть бути різноманітними.

В процесі пакування рідкої харчової продукції у споживчу тару формування дози здійснюється об’ємним способом. Ваговий спосіб дозування застосовують головним чином під час пакування рідин у

транспортну тару і спеціальні контейнери. Об’ємний спосіб дозування в залежності від умов формування дози можна поділити на той, що формується безпосередньо в тарі і той, що формується в тарованих вимірниках або визначається лічильниками. До першого виду відноситься дозування за рівнем у споживчій тарі або формування дози геометричними розмірами упаковки, що виготовляється в процесі фасування — метод витискання (пакування в тетраедри). В першому і другому випадках здебільшого точність дозування залежить від стабільності внутрішніх розмірів упаковки. Дозування за рівнем застосовується тільки для жорсткої і напівжорсткої споживчої тари, виготовленої у вигляді пляшок і банок із скла, металу, ПЕТФ, ПЕН тощо.

Пристрої для фасування рідини за рівнем складаються з однієї, двох або трьох камер. Вони можуть бути виконані у вигляді сифону. В однокамерних пристроях тиск у надрідинному просторі витратного резервуару і у споживчій тарі перед фасуванням однаковий, в дво - і трикамерних має місце перепад тиску. Однокамерні пристрої застосовуються як для барометричного фасування, або фасування з низьким вакуумом, так і для надбарометричного фасування. Дво - і трикамерні пристрої призначені для вакуумного (з низьким чи високим вакуумом) або надбарометричного фасування.

До другого виду об’ємного способу формування дози відноситься дозування із застосуванням тарованих вимірників, пристроїв швидкісного або часових типів та лічильних механізмів. Таровані вимірники як за конструкцією, так і за станом у процесі дозування поділяються на рухомі та нерухомі, ті, що знаходяться в середині витратного резервуару і зовні, мають клапанну або кранову запірну арматуру. Запірна арматура може керуватися елементами тари, індивідуальними приводами або комбінованою системою. Переміщення продукції у тару здійснюється під дією робочого органу (поршня) чи під дією сил гравітації тощо. Пристрої швидкісного або часового типів формування дози можуть працювати в процесі гравітаційного переміщення рідини як за сталим стовпом рівня рідини, так і за сталим гідростатичним перепадом тиску в трактовій системі фасування. В таких пристроях витрати рідини підтримуються з достатньо високою точністю, але за побічними параметрами (наприклад, час відкриття зливного крана).

Не менш різноманітні за конструкцією і принципом дії пристрої з лічильними механізмами. Найбільш поширені механічні або електро­механічні лічильні механізми. Зважаючи на зношуваність деталей цих механізмів та вплив на точність дозування характеру руху рідини, широкого застосування в дозувальних пристроях для споживчої тари вони не знайшли. В останні роки на основі високих технологій розроблено нову високоточну лічильну систему — волюметричну, тобто магнітно - індуктивний витратомір. Крім цієї системи спеціалістами інституту проблем керування ім. В. А. Трапезникова (м. Москва) розроблено систему, що фіксує об’єм дози продукції в тарі тензометричним датчиком рівня. В цій системі реалізовано принцип вільного або напірного переміщення рідини в тару з витратного резервуару. В окремих технологічних проце­сах фасування, особливо для рідин, що потребують асептичних умов, застосовують комбінований спосіб дозування — спочатку за рівнем, а контроль за об’ємом. Ці системи дозування достатньо складні конструк­тивно і потребують мікропроцесорної техніки для керування процесами пакування, а тому застосовуються для високопродуктивних машин.

Конструкція і принцип дії фасувальних пристроїв також в значній мірі залежать від умов переміщення рідини в споживчу тару. В залежності від властивостей продукції і вимог, що пред’являються до самого процесу фасування, умови його проведення можуть бути барометричними, вакуумними і надбарометричними.

Під час барометричного фасування переміщення продукції із фасувального пристрою або витратного резервуару здійснюється тільки в полі дії гравітаційних сил за нормального тиску. Тобто тиск у витратному резервуарі і в споживчій тарі рівний атмосферному. Такий спосіб фасування ще називають ізобарометричним. За таких умов фасують напої, що не мають легколетких компонентів (вино, молоко, рослинну олію, соки тощо). Формування дози продукції під час барометричного фасування може здійснюватись як за об’ємом, так і за рівнем. Вакуумне фасування передбачає застосування двох схем: перша — розрідження створюється тільки в тарі, при цьому переміщення продукції під дією різниці тисків у витратному резервуарі (атмосферний) і в тарі (розрідження); друга — розрідження створюється і в тарі і у витратному резервуарі, при цьому переміщення проходить у полі дії гравітаційних сил (самопливом). Другу схему фасування називають ізовакуумним способом. Формування дози під час вакуумного фасування також може здійснюватися як за об’ємом, так і за рівнем. Але через конструктивну складність пристроїв для дозування за об’ємом найбільш поширеними є конструкції пристроїв для дозування за рівнем. Вакуумний спосіб дозування має суттєві переваги в порівнянні з барометричним. Він дає змогу зменшити контакт продукції з повітрям, що особливо важливо для збереження смакових якостей молока, соків, вітамінізованих рідин, різноманітних сортів вин та інших продуктів, виключає втрати рідини через нещільності у фасувальному пристрої та деякі дефекти горловини тари, а також запобігає піноутворенню, забезпечуючи високу точність дозування.

Надбарометричне фасування характеризується переміщенням рідини з фасувального пристрою або витратного резервуару в полі дії гравітаційних сил, але при надлишковому тиску як у фасувальному пристрої або у витратному резервуарі, так і в споживчій тарі. Таким способом фасують рідини, що насичені диоксидом вуглецю (шампанське, ігристі вина, пиво, квас, мінеральна газована вода та інші безалкогольні напої). Цей вид фасування найбільш складний як з точки зору технологічного процесу, так і конструктивного виконання пристроїв фасування, а тому формування дози здійснюється головним чином за рівнем.

Ще зовсім недавно вважалося, що під час надбарометричного фасування доза формується тільки за рівнем, але із впровадженням електропневматичної системи керування клапанами та магнітно- індуктивного способу вимірювання дози мова може йти і про об’ємне дозування (рис. 3.47).

Якість і ефективність роботи дозувально-фасувального пристрою багато в чому також залежить від схеми наповнення споживчої тари продукцією і гідравлічної характеристики його зливного тракту. За гідравлічною схемою наповнення споживчої тари можливі два варіанти виконання: наповнення з короткої або з довгої трубки. В деяких конструктивних виконаннях пристроїв як така коротка трубка відсутня, і рідина переміщується по каналу, створеному внутрішніми елементами пристрою. Але відсутність довгої трубки дає змогу об’єднати процес наповнення споживчої тари з короткої трубки чи без трубки в такі найбільш характерні гідравлічні схеми: плівка рідини переміщується рівномірно у вигляді шатра: струмина направлена симетрично, одностороння або пряма струмина, струмина рівномірна у вигляді парасольки (рис. 3.48).

Для зменшення контакту рідини з повітрям, що знаходиться у тарі, а також із внутрішньою поверхнею тари, застосовують схему наповнення з довгої трубки. З точки зору продуктивності пристрою наповнення тари з довгої трубки значно триваліше за часом, але за цією схемою гарантується стабільність якості фасування продукції.

Конструкції пристроїв для фасування рідин, крім вищенаведених ознак, різняться і умовами проведення процесу фасування. Так, наприклад фасування буває: гаряче; холодне; з подвійним вакуумуванням

споживчої тари; з обробленням тари інертними газами; з стерилізацією і нагріванням тари тощо.

Приведені умови переміщення рідини в споживчу тару є класичними, а технічний процес крокує далі. Виробники мінеральної води, наприклад, поряд з прохолоджувальними напоями фасують також і фруктові напої (гаряче фасування). А виробники соків і пива займаються фасуванням прохолоджувальних напоїв тощо. Тобто з’явився попит на гнучкі технічні системи. Основною вимогою до таких машин фасування є об’єднання комбінацій різних технологій фасування в одній системі. Таким вимогам на сьогодні повністю відповідає нова універсальна система фасування Innofill ОНЛ/фірми КХС, Німеччина. У такій системі всі технологічні процеси фасування занесено в пам’ять комп’ютера і можуть бути викликані в потрібний момент на монітор оператора. Переналагодження такої системи здійснюється автоматично з монітора і не потребує ніякого механічного втручання. Нова волюметрична фасувальна машина Innofill DRV дає змогу вибирати такі технології фасування:

• фасування негазованих напоїв без тиску;

• однокамерне фасування безалкогольних напоїв під тиском;

• трикамерне фасування під тиском напоїв, що чутливі до контакту з киснем, або критичних з мікробіологічної точки зору;

• фасування пива в ПЕТФ пляшки за однокамерною системою без поглинання кисню.

Перевагами цієї системи фасування є можливість швидкого і простого переналагодження на різні розміри і форми споживчої тари, гарантія високої точності дозування при великих швидкостях фасування, перехід фасування за атмосферного тиску на надбарометричне фасування в однокамерному або трикамерному режимах. Для нечутливих до кисню негазованих напоїв можна застосовувати класичний однокамерний режим, для більш чутливих — трикамерний з додатковою мікробіологічною обробкою тари.

Не менш цікавою програмою для створення гнучких технічних систем для фасування рідкої продукції в споживчу тару є програма фірми KRO - NES, Німеччина. Якщо прийняти за основу вислів, що ніщо не може так пошкодити репутацію виробника продукції, як незабезпечення точності дозування і бездоганність з мікробіологічної точки зору продукції, вирішення цієї проблеми сьогодні і є основним напрямом вдосконалення дозувально-фасувальних пристроїв.

Розглянемо типові конструктивні схеми дозувальних пристроїв, що забезпечують різні способи фасування рідкої продукції в різні види і типи споживчої тари.

Так як скляні пляшки займають чільне місце за об’ємом використання серед різних видів споживчої упаковки і для цієї тари створені найпродуктивніші пакувальні машини, аналіз конструктивних виконань фасувальних пристроїв розпочнемо з тих, що використовуються для фасування продукції у скляні пляшки.