ПАКУВАЛЬНЕ ОБЛАДНАННЯ

Пристрої для налбарометричного фасування

Надбарометричне фасування рідин — це найскладніший вид фасування. Такий вид фасування застосовують для рідин, насичених діоксидом вуглецю (С02). Характерними представниками цієї групи рідин є: ігристі вина, квас, пиво, мінеральні газовані напої. Фасування рідин, насичених С02, потребує забезпечення умови утримання діоксиду вуглецю в розчиненому стані.

До числа основних факторів, що забезпечують виконання такої умови, відносяться парціальний тиск С02 в системі «рідина — газ» та температура рідини [8]. Розчинність діоксиду вуглецю відповідає закону Генрі, згідно з яким стала насичення прямо пропорційна величині парціального тиску

С-к'р (3.86)

де С — масова концентрація газу в насиченому розчині;

р — парціальний тиск;

к — коефіцієнт пропорційності.

Зниження температури напою також збільшує значення сталої насичення. Отже, для забезпечення нормативних показників за вмістом С02 слід дотримуватися певних пар значень тиску фасування та температури напою.

При використанні скляної тари тиск фасування напоїв обмежується міцністю пляшки і складає біля 0,18-0,2 МТТа, йому відповідає температура 2-6 °С. І хоча більшість фасувальних автоматів дозволяє в роботі зі скляною тарою підвищувати тиск фасування до 0,6-0,7 МПа, їдя можливість не використовується. Проте, у випадках фасування напоїв в пляшки з ПЕТФ тиск не обмежується, оскільки така тара витримує підвищення тиску до 1,5 МПа. Це дає можливість підвищувати температуру фасування напоїв до 10-12 °С і навіть до 16-18 °С.

У використанні підвищення тисків існує ще одна перепона, пов’язана з різким виділенням С02 і піноутворенням після розгерметизації пляшки по закінченні фасування. При цьому інерційні властивості піноутворення залежать від фізико-хімічних параметрів напоїв, а тому при обмеженому часі перебування пляшок в розгерметизованому стані на високопродуктивному обладнанні ці перепони долаються.

Поряд з формуванням надатмосферного тиску в тарі під час фасування напоїв, що не стійкі до контакту з киснем та залишковою мікрофлорою порожнини тари, потрібно попередньо обробляти тару вакуумуванням, інертними газами, іонізацією тощо. Все це досить суттєво ускладнює операцію фасування. Зовсім ще недавно формування дози продукції здійснювалось тільки за рівнем у споживчій тарі. На сьогодні з впровадженням нових систем вимірювання (магнітно - індуктивний, тензометричний) широке застосування знаходять такі способи формування дози, як потоковий та ваговий. Провідні німецькі

б)

Рис. 3.61. Принципові схеми пристроїв для надбарометричного фасування рідин: а) однокамерні; б) трикамерні; А — продукція; Б, В — газ

фірми KHS і Krones потоковий метод формування дози застосовують в універсальних високопродуктивних лініях фасування.

Спочатку розглянемо технологічні і конструктивні особливості пристроїв для надбарометричного фасування рідин з формуванням дози за рівнем продукції в тарі.

Коротка характеристика процесу фасування. Для здійснення надбарометричного фасування рідин застосовують головним чином дві системи фасувальних пристроїв: одно - і трикамерну.

Поряд з цим наповнення тари продукцією може здійснюватись як по рідинній довгій трубці, так і без трубки, але з наявністю короткої повітряної трубки. Пристрої з повітряною трубкою можуть здійснювати фасування рідини як з попереднім вакуумуванням порожнини тари, так і 128

Рис. 3.62. Схеми характерних етапів роботи однокамерних фасувальних пристроїв

без попереднього вакуумуванн я. З довгою рідинною трубкою здебільшого виготовляють пристрої дозування з трикамерною системою, рідше з однокамерною.

На рис. 3.61а наведена принципова технологічна схема однокамерного фасувального пристрою.

За цією схемою продукція і газ знаходяться в загальній кільцевій камері. Для створення тиску в пляшці газ подається з кільцевої камери, а під час фасування він знову повертається в цю камеру. Залежно від продукції тиск в тарі може створюватись стисненим повітрям або С02. Для забезпечення умов тривалого зберігання фасованої продукції здебільшого в якості газу для створення протитиску в кільцевій камері і тарі застосовують С02.

Трикамерний фасувальний пристрій (рис. 3.61 б) має такі конструктивні особливості. До складу фасувального пристрою входять три відділені одна від іншої камери. Контакт між ними виключений, а зв’язок їх із тарою здійснюється за рахунок роботи запірної арматури (клапани, крани). Камера А призначена для знаходження в ній продукції, Б — для газу, що утворює протитиск в тарі, В — для зворотного газу під час наповнення тари рідиною.

На рис. 3.62 наведені схеми характерних етапів операції фасування рідини однокамерним пристроєм і розташування основних його елементів. На етапі І здійснюється подача газу в пляшку для створення в

Рис. 3.63. Схеми характерних етапів роботи трикамерних фасувальних пристроїв

ній тиску, потрібного для фасування продукції. Етап II характеризується переміщенням рідини в пляшку (так як тиск в надрідинному просторі витратного резервуару і в пляшці однаковий, то переміщення рідини здійснюється за рахунок сил гравітації, і швидкість її переміщення буде залежати від висоти стовпа рідини в резервуарі). Так як площа поперечного перерізу повітряної трубки значно менша площі каналу переміщення рідини, газ із пляшки виходить повільно, що створює умови спокійного, плавного наповнення тари. На етапі III припиняється переміщення рідини в тару, а на етапі IV — скидання надлишкового тиску в надрідинному просторі тари та кінцеве формування величини дози продукції. Важливо також відмітити, що фасування здійснюється без рідинної трубки (в процесі проектних розрахунків приймають як фасування короткою трубкою).

На рис. 3.63 наведені схеми характерних етапів роботи трикамерного фасувального пристрою. При цьому особливе значення має спів­відношення цієї системи з довжиною трубки для фасування.

На етапі І газ поступає з камери Б в пляшку для створення тиску; на етапі II — в пляшку починає переміщатися з камери А продукція, а газ із пляшки — в камеру В. При цьому невеликий перепад тиску забезпечує повільне переміщення продукції в пляшку. Таке переміщення завершається тоді, коли рівень рідини в пляшці на 10-20 мм вище, ніж нижній кінець рідинної трубки. На етапі III здійснюється фаза швидкого фасування (під’єднується додатковий канал відведення газу в
камеру В). В результаті цього перепад тиску збільшується і тим самим швидкість переміщення продукції значно збільшується. Таке фасування здійснюється до моменту, коли рівень продукції буде сягати рівня розташування газового каналу на трубці фасування. За цих умов клапан в каналі потоку продукції переміститься доверху і фасування завершиться (егап IV). Цей етап також характеризується скиданням надлишкового тиску в надрідинному просторі тари і кінцевому формуванні величини дози продукції.