基于EP 缸的灌裝殺菌VTEM 設備及應用淺析

（凱麒斯智能裝備有限公司，江蘇 宿遷223700)

1 概述

在幾十年時間內，以德國灌裝設備巨頭為代表的部分行業巨頭馳騁全球液體包裝領域，以美國新星為代表的中國的行業新星，為響應中國制造2025 建成“智”造強國而不斷努力。“全球領先的液體包裝解決方案供應商”的初衷和夢想一直都是新美星所堅持的。在這條道路上，新美國之星始終伴隨著德國費斯托這個全球自動化合作伙伴，并且他們都堅持著同樣的客戶價值觀。盡管道路十分的困難并且還有很多的挑戰，但仍將會攜手打造領先的智能液體灌裝滅菌設備，不斷創造這一段行業的標桿。而我公司與中國農業大學等單位協作，共同承擔“液體飲料無菌灌裝系統關鍵技術研究”的研究課題，我公司的重點研究方向為“灌裝設備及環境無菌技術研究”，以下將對基于EP缸的灌裝殺菌VTEM設備及應用進行重點探討。

2 國內無菌灌裝技術裝備的研究進展

在包裝技術領域中，液體食品無菌灌裝技術是很有發展前景的，新的無菌灌裝機、無菌包裝產品不斷推陳出新，新包裝材料也是屢見不鮮，國內眾多企業都在這一領域開展了研究工作。

1990 年，航空部工藝研究所開發出大袋無菌灌裝系統，表征著我國正式進入自主研發無菌包裝技術時代。此后，廣東遠東食品包裝機械公司開發出2500CPH 磚型紙塑無菌包裝機、上海張堰輕工又開發出UHT 殺菌奶的無菌灌裝設備，并且整套設備具有完全自主知識產權，并具有設備聯鎖功能。2001 年美星順峰與廣東樂百氏共同開發出36000BPH PRT 瓶無菌灌裝設備，在此之后，合肥中辰、樂惠集團也紛紛投入到這一領域的研發中，并且始終保持著相對嚴謹的研發氣氛。

無菌灌裝設備的開發與研制，首先應該考慮的是有效提升設備各組件的設計與制造精度，保證設備運行的可靠性和精準性，使機器運轉能夠達到無菌灌裝的要求，而不應該進入到營造無菌區的誤區。此外，還需要注重其他影響因素，比如使用無菌水、無菌劑，制備無菌空氣以及及時對無菌室進行消毒燈。無菌灌裝設備的性能直接能夠體現該制造企業的現代化、自動化程度，決定該制造企業的核心競爭力。相信隨著國家支持力度的加大，企業投入資金的提升，我國在液體食品無菌灌裝技術設備的研發方面勢必能更上一個臺階，國產液體食品制造水平也能得到相應的提升。

3 無菌環境

食品安全的至關重要的內容之一，就是確保飲料食品不受污染。隨著經濟全球化，各類食品也走上了國際路線，各國對食品的監管也隨之越來越嚴格。因此需要滿足灌裝過程中設備清洗環節的安全才是整個灌裝的重中之重，尤其是要保證常壓灌裝機、真空灌裝機、壓力灌裝機等灌裝設備完全并徹底地清潔滅菌。

在進行灌裝的過程中，為了能夠最大限度的減少可能發生的細菌污染以及包裝材料的物流環節，越來越多的企業開始應該制瓶與灌裝聯線的生產方式，通過這種方式，不僅更加衛生，而且還能有效的節省成本。灌裝前對整個灌裝設備的清洗，尤其是對灌裝設備內部各零部件如灌裝閥等的清洗是十分必要的，同時也是為保證灌裝產品符合安全標準的重要內容之一。清潔假杯只能在CIP 清潔程序后取出，然后進入下一個填充程序，在整個灌裝機清洗的過程中，對于清潔假杯的組裝及拆卸，成為整個環節中占用時間較多的一項。所以新星設備制造商不斷改進的目標，不僅是最大可能的將清洗的效率進行提高，更重要的是要在高效的清洗的條件下，還可以將清洗之后的清洗質量提高，將灌裝清洗設備的各項性能進行提高，從而降低對所需人力的成本，最終達到提升商品利潤的目的。

以普通的80 頭灌裝機為例，EP 瓶的安裝和拆卸基本上需要兩人配合才能在1 小時內順利完成，因此就可以更大程度上節約時間，這也是極壓缸的最為核心優勢，直接幫助生產企業降低勞動成本，提高清洗效率。CIP 過程本身需要很長時間，“標準無菌清洗2.5h，裝、卸假杯子共需1h”。通過假杯缸和控制氣路的配合，可以形成伸出、回縮、旋轉等多個動作,集成度高，模塊化效果好,能實現灌裝機在線清洗,節省清洗時間。“在設計上,假杯缸小巧緊湊，結構簡單,這樣在整機設備設計上，可以設置更多的灌裝頭,為生產的高效率提供了基礎保障。同時由于結構簡單,可靠性高,可以帶來便利的后期 維護。”快慢自如液體(飲料) 不同的液體形態和物理特性 也給現代灌裝工藝帶來了挑戰。

4 調節速率

由于各類液體的粘度，濃度等的不同，灌裝時對灌裝設備的難易程度也不同。日用化學品和調味品的產品形態不同于飲料。即使同一種液體食品在氣體含量、粒徑、粘度、灌裝溫度等方面存在差異，也有必要對灌裝的材料特性進行深入研究。

為了滿足不同環節的生產要求，一直以來，新美星公司通過與菲斯托公司進行合作，將菲斯托所研發的新型創新技術運用到本公司的最新產品當中，從而極大程度上推動了本公司設備的進步與發展，如用于快、慢兩段充型的菲斯托EP 氣缸。極壓缸使新星能快速、方便地滿足各種充型物體的要求。極壓缸的優點在于灌裝設備兩級之間轉換時的灌裝的不同速度和更高的精度，通過改變灌裝速度的不同，可以使不同的物理性質的灌裝液進行灌裝時，使其速度保持相對的平穩，避免因速度過快而引起的飛濺等現象的發生，這也從根本上防止了液體灌裝時最令人頭疼的問題——液體氣泡問題，同時改進之后的設備將能夠更大程度上的適用于不同密度等的灌裝液，使我們的設備從原來單一的水灌裝擴展到醬油灌裝、醋灌裝、果汁灌裝等各種不同的灌裝類型。因為填充的速度越快，填充容量偏差就越大。為了滿足充型精度的要求，需要通過緩慢充型來提高測量精度，即提高閥門關閉瞬間的充型精度。另一方面，在充型的中間過程中，通過快速充型可以減少充型閥頭的數量。如果采用傳統的單次灌裝速度，精度偏差一般在±3～5ml 之間，但經極壓缸緩慢灌裝后，設備精度可大大提高，基本在±2ml 以內，另外，以我公司36000/BPH 灌裝設備為例，通常有60～70 個灌裝頭會隨極壓缸而帶來快速充型效率的提高，目前只有50-60 個充型頭才能達到這一充型指標，從而提高了利潤空間。

5 結論

EP 極壓缸采用不銹鋼制造，表面光滑，耐腐蝕。極壓缸具有多沖程、可調等的特點。在實際工程調試中，其微調操作簡單，重復精度高。同時，在緊急停止狀態下能快速關閉灌裝頭，即在突發情況等發生時，可以做到立刻切斷電源，停止運轉，對于絕大多數不同物理性質的灌裝液都適用。從FESTO 最初提供的鋼瓶、電磁閥、氣管、接頭等標準產品入手，在提高技術創新能力、打造無菌冷灌裝核心競爭力方面，新美星與FESTO 不斷深入合作超凈灌裝吹填旋轉設備，無論是假杯筒、極壓筒還是VTUG閥島的應用，新美星始終與費斯托合作，公司一直都在努力的提升其自身設備的完善與改進，并且更加注重創新能力，全心全意為客戶提供最為適合并且最為完善的方案。在如今這個科技化的世界，人工智能已然成為新型技術的標志性產物，這也預示著我們可以在EP 缸與VTEM技術的基礎上，進一步創造出更優的無菌灌裝技術，研究水封隔離技術和機械密封隔離技術等不同空間隔離技術的結合，探索組合式空間隔離技術的可行性。