節能型混比機技術

潘冬梅 鄭長發

混比機將糖漿、水、CO2等原料精確配比以符合消費者口味，是碳酸飲料生產線的關鍵設備。中辰輕機的DBF流量計混比機在影響糖、水、CO2消耗的節點上采用新技術，提升了飲料企業節能降耗能力，有助于建設資源節約型、環境友好型社會。

一、糖漿低排放技術

此前，人工在PLC 操控界面輸入客戶的原糖漿濃度值BX1 (糖度濃度簡稱糖度,我國采用白利度BX 標值)及最終飲料成品的糖度BX2，PLC 系統按輸入的兩個值進行計算出混合比。生產時，依據水作為基準量，按照混合比泵入所需要的糖漿。

生產初始時，因管道中清洗殘留水的存在，糖漿間引過來的糖漿被稀釋，而小于BX1，并不斷提升直至達到糖漿間的輸出濃度。在此過程中，需要進行管道排放，并不斷進行人工檢測，造成糖漿浪費，如果糖漿間距離比較遠的話，損失更大。

新技術采用在線糖度檢測及輸出模塊系統，實時在線獲取管道中原糖漿的糖度值并轉換成模擬量信號，該信號被送至混比機PLC，系統利用實時獲取的原料糖度值數據進行運算及操控，并最終實現糖和水的精確配比。

新技術方案采用具有在線糖度檢測及信號輸出模塊的流量測量系統,并對原控制系統加以優化設計,由靜態糖度數值計算控制優化為動態實時糖度數值計算控制。避免了原糖濃度被稀釋，不得不排放的局面， 實現了輸料管道原糖漿濃度的即時測量及信號轉換與傳輸，混比機PLC系統利用實時糖度數據進行配比運算及控制，解決了糖漿和水配比環節中特別是生產頭尾環節中糖漿的高能耗問題。且實現了全程精確的水、糖配比。

系統由實時糖度測量及傳感單元4-1、糖漿緩沖罐7、流量傳感器4、PLC 控制單元9、管道及閥門等組成，明顯提升了糖漿的利用率，尤其是頻繁轉換品種時。也降低了混比機對來料原糖漿濃度精度及穩定度的要求，一定的波動范圍內都可以實現精確的混比。

二、“液環式真空泵循環供水”技術

除了產品用水，混比機水消耗主要用于泵機封潤滑及液環式真空泵運行，又以后者為主。

液環式真空泵用于混比機脫氣環節。脫氣是碳酸飲料配比中重要的一環,就是將氧和其它氣體從水中分離出來。比較徹底的脫氣可以防止成品飲料的氧化，同時可提高后序CO2的吸收率。所以，充分發揮泵工作效能對混比結果至關重要。

在混比機脫氣的整個過程中，作為真空泵工作介質的新鮮水（按真空泵最佳抽氣溫度，定義15℃的水為新鮮水）須源源不斷的提供給泵腔，一般真空泵這部分水直接排掉，沒有重復利用。

新技術方案結合氣液分離器和結構緊湊的小型釬焊式板式換熱器，實現循環利用真空泵工作液。

初始工作時，工作介質（水）經6（進液閥）和3（釬焊式板式換熱器）進入泵腔，真空泵啟動并開始吸氣，吸入的氣體被壓縮后排出，在這個過程中，因混比機脫氣罐內被抽吸的氣體中含有大量水分，采用氣液分離器可以將所含水介質分離開，氣體沿氣液分離器頂部被排出，分離出的水則下沉留下并繼續作為工作液進入泵腔。

我們知道，液環式真空泵的吸氣能力跟吸氣的溫度、氣體干燥程度和工作液溫度等因素息息相關。工作液越新鮮，即越接近溫度15℃，其水耗量也相對越低，其自身的吸氣能力也越能得到充分利用。根據資料[2]

15℃時，水的飽和蒸氣壓為 17.056hPa（mbar）

20℃時，水的飽和蒸氣壓為23.390hPa（mbar）

30℃時，水的飽和蒸氣壓為42.442hPa（mbar）

40℃時，水的飽和蒸氣壓為73.745hPa（mbar）

數據顯示，隨溫度的升高水的飽和蒸氣壓也在升高，可通俗理解為水中氣液兩相中氣的組份也越多。當工作液溫度升至40℃時，泵自身的抽氣能力會被嚴重自我消耗，較大比重的工作液由液相變為氣相，需消耗泵自身的吸氣能力吸入這部分水蒸汽并經壓縮后排出。由于在泵正常工作中，吸入氣體壓縮并排出的過程中會產生熱量，這使得工作液溫度會提高。所以為了循環利用工作液，此方案中采用小巧型釬焊式板式換熱器將循環水溫度降下來，以保證泵的正常工作。降溫冷媒介質可單獨引入，或根據實際情況利用前序半成品飲料降溫回流后的冷媒介質。安裝在氣液分離器上的溫度傳感器，發出信號通過調節閥控制冷媒的進出，以保證工作液維持在合適的溫度。

至此，通過采用氣液分離器使得原本隨氣體排出的水分得以保留并繼續被利用；并通過采用小巧型釬焊式換熱器使得氣體在壓縮過程中產生的熱量導致的工作液溫度上升問題得以解決，在保證真空泵性能的條件下，實現工作液的循環利用。

除了上述解決方案，還可以考慮使用風冷式真空泵。風冷式真空泵與上述方案最大的區別在于：給工作液的降溫的冷媒介質采用的是空氣而非液體冷媒介質，這實際上進一步節約了能源。但缺點也顯而易見，就是目前價格較貴，抬升了混比機的整體價格。