啤酒巴氏杀菌工序的过程控制.doc

1、啤 酒 巴 氏 杀 菌 工 序 的 过 程 控 制福建省燕京惠泉啤酒股份有限公司 马胜平 362100【摘 要】杀菌机的杀菌效果与PU值密切相关，同时也受到被杀菌对象的客观条件限制。不同包装材料和包装形式决定了如何去更好地对杀菌机的温度时间参数进行设置，并影响着对生产过程工序稳定性的有效把握。【关键词】 杀菌机 过程控制 PU值隧道式巴氏杀菌设备是保证啤酒保质期、提高啤酒生物稳定性的可靠和简便的方法，但在实际应用中就存在一些认识上的误区而造成产品的风险。在此就杀菌机的使用问题谈一谈心得体会。巴氏杀菌机的工作原理是温度控制仪将设定的PU值转化为各温区水槽的实际控制温度曲线，通过对温度的检测精确控

2、制各温区的温度变化，主传动电机带动上下两层输瓶链网将瓶装啤酒依次经过三个温区的逐级升温预热、两个温区的杀菌和三个温区的逐级降温冷却过程，达到将啤酒杀菌又冷却至室温以保持风味特性的目的。其工艺流程与设备示意简图如下：工艺流程图进瓶 自来水 第一温区 第二温区 第三温区 第四温区第五温区 喷淋 加热第六温区第七温区第八温区 蒸汽供应 出瓶设备结构示意图一般情况下，采取的工艺要求是：1、设定PU值：1822PU（依据实际的灌装现场卫生控制水平和PU值检测情况确定，其设定的基本指导思想是在最大限度保证啤酒的微生物安全的前提下的最低值，由于涉及到各温区的温度分配问题，所以需要对整个升降温过程进行精细的跟

3、踪检测）；2、实测PU值：1225PU（附加对灌装设备卫生的监管控制，因为在PU计的行走路线上如果由于卫生问题导致喷淋嘴堵塞，则会直接影响到酒体温度的合理升降；另外将控制范围扩大的原因主要是为生产过程中不可避免的故障问题而导致的停机情况考虑，具体的后面都将详述；低限值的控制存在两个方面的考虑，一个是正常蛇定值控制下的实际检测值为12，另一个是限制车间在生产过程中不得因线效率的原因提高设备的运行速度）；3、各温区显示温度：设定值1.0报警，设定值2.0停机（主要是控制蒸汽加热与水冷却时对温度的影响程度，相对来说对一温区的控制可以稍微放松一些）；4、各温区实际温度：显示值0.5（主要是控制温度探头

4、的合理检测误差范围）；5、各温区水温差值：15（一般来说影响不大，因为对瓶及酒体的加热是一个缓慢过程，并且各温区是连续的，存在有接合部，所以没有相对剧烈的温差变化）；6、出瓶酒温：38（受季节影响较大，一般地说冬季温度比较低时可以控制在35以下）；7、喷冲情况：及时清理过滤网、疏通喷嘴，防止喷嘴堵塞或喷淋水未散开（主要是为了保证设备的正常运行，因为在上述条件基本具备时，喷冲情况的好坏就是影响到杀菌效果的根本性因素）；8、停止运行2分钟后四、五温区开始逐级进行补水降温（如第二点中所阐述，当设备整条生产线上的各工序设备机台，不可避免地出现故障时，如果不能进行最有效快捷的排除，那么影响杀菌强度就会成

5、为必然，但如何将影响控制到最低则是需要认真考虑分析的关键）；采取的操作要求是：1、开机前，关闭全部水箱门和水箱内的放液阀，确保不漏水，检查两侧面机体门是否关好，检查顶盖板是否都盖上；2、打开供水总阀和第一、二、三、五、六号水箱的供水阀门，向各水箱内加水；3、打开压缩空气进气阀门，排空减压阀中的水使空气压力控制在0.30.1Mpa；4、打开电控柜上的总电源开关，此时自动温控系统的触摸屏显示出画面和默认的设定PU值；5、观察设备的溢流管，当有水流出时，启动第一（第一温区）和第十水箱（第八温区）的水泵，当溢流管再次有水流出时，启动第二（第二温区）和第九水箱（第七温区）的水泵；6、依上一步操作，直到所

6、有水箱的水泵启动，当溢流管再次有水流出时，关闭注入水箱的阀门，将进水压力调整为0.10.2Mpa；7、依次打开通向各加热器的截止阀和旁路上的截止阀，缓慢打开蒸汽管道总阀和进行加温；8、观察自动温控系统触摸屏上显示的数据，当各温区水温的显示值PV与设定值SV相当时，关闭各蒸汽旁路截止阀，并使蒸汽压力保持在0.50.1Mpa；9、由自动温控系统通过气动薄膜阀自动控制各温区温度；10、当各温区水温达到控制要求时，启动上下主传动和进出输送带，投入生产；11、生产过程中应随时注意各温区的温度变化情况，并每隔1小时记录各温区温度一次，另外每班应不定期用温度计对各温区水温进行手动测量，以核对温度显示情况；1

7、2、班中应及时清洗各水箱的过滤网，以防堵塞；13、生产过程中，若发现设备有异常情况，应立即启动故障应急预案进行处理，并做好相关记录；14、生产结束后，关闭蒸汽总阀、各水泵开关、总水阀，切断电源总开关，10分钟后关闭压缩空气截止阀。15、杀菌机每个润滑点，每50小时进行一次润滑，按规定换油；16、每天保养：及时清洗泵的过滤网，检查喷嘴是否堵塞和脱落；17、每周保养：清洗设备内外，清理喷水管，检查链网是否完整，检查热交换器积垢情况；18、每月保养：检查泵的紧密性，检查热交换器和蹦的积垢情况，检查气动仪表及开关是否漏气；19、按生产设备的使用和维护保养规程进行日常保养，做好设备表面和周围环境的卫生；

8、20、每季度用1.5%左右浓度的回收碱液对杀菌机进行加热除垢和杀菌，运行时手动控制各温区温度在6575、时间为30分钟，完毕后排空，用清水冲洗至pH值9（注，试验证明，此状态的水即使存在挂壁情况也不会对瓶子外观和贴标效果产生影响）；21、每年用1%左右浓度的磷酸进行除垢，运行时手动控制各温区温度在8095、时间为60分钟，完毕后排空，用清水冲洗至pH值6。为应对在生产中常见的设备结构或运行故障与工艺控制偏差，制定应急预案，以保证对发生的简单事故的及时和有效处理1、PU值过高，应检查设备运行是否顺畅、停机补水程序运行是否正常或者第四、五温区温度是否过高，进行及时的调整处理，并及时上报质控员和班组

9、、车间管理人员；不能及时排除故障的应先通知前道停止灌装，将所有灌装后的酒杀菌完毕后进行维修，直到正常运行后可以开始生产。2、PU值过低，应检查第四、五温区温度是否过低（蒸汽压力过低或阀门故障等）、喷淋压力是否过低、喷嘴是否堵塞，进行及时的调整处理，并及时上报质控员和班组、车间管理人员；不能及时排除故障的应先停机进行维修，直到正常运行后可以开始生产。3、出瓶酒温过高，应检查降温区的温度是否正常、喷淋情况是否正常，进行及时的调整处理。从单条包装生产线的一般控制情况来看，存在上述的简单故障和工艺控制偏差，但对几条包装生产线的杀菌机运行过程进行深入分析发现，包装瓶型的不同对过程参数的设置影响很大。如下

10、图一所示的各种包装瓶型，依次为350ml易拉罐、500ml玻璃瓶装、620ml玻璃瓶装、330ml玻璃瓶装（在此不对每种瓶的个体差异进行考察）图一 不同的包装瓶型按照巴氏杀菌的冷核控制理论，上述各种瓶型的不同（高度、瓶径与外形以及材质）决定了冷核所处位置的差异性，即冷核距离瓶嘴和外壁的长短差异，也就决定了采用相同控制程序（加热和冷却水温相同）的话，冷核受到加热和冷却的速度和最高温度的不同。如上述500毫升玻璃瓶，其高度为230毫米、直径为70毫米，冷核位置在距瓶底约37毫米处（依据PU值测定仪配送的温度探头进行计算，下同）；620毫升玻璃瓶，其高度为290毫米、直径为72毫米，冷核位置在距瓶底

11、46毫米处；330毫升玻璃瓶，其高度为207毫米、直径为60毫米，冷核位置在距瓶底33毫米处；但最容易导致认识不清而引起判断错误的是350毫升易拉罐，其高度为123毫米、直径为64毫米，但冷核位置与前面三种不同，原因在于易拉罐为倒置杀菌（为了对封口效果不良的罐体进行剔除而采取的措施），直筒型的外形决定了在加热时受到的水流的冲击与一般玻璃瓶不同，虽然有铝制罐体的良好导热性，但其底部的凹槽（测定容积为12.1毫升，见下图二）是热水加热及冷水降温的缓冲区，影响传热的效果并决定冷核位置的差别，按我们的估算应该在距底部5毫米即接近底面处（即拉环面，中间凸起、四周凹进，其测定容积为8.8毫升），而且由于罐

12、罐之间的间隔性较小（如下图三所示），在杀菌时就相当于在罐体上方形成了一水的缓冲层，进而影响到了整个酒体的温度升降。图二 易拉罐底部凹槽图三 易拉罐阵列间隙图图四 500ML线杀菌过程各温区温度控制设定在最初的设备调试时，原配的杀菌机控制程序的设定就有考虑瓶型的影响（易拉罐只有考虑铝制罐体的良好导热性，略显不足），就产生了我们不同生产线杀菌机采用相同设定PU值时各温区温度的明显差别，如PU统一设定为20时，各杀菌机控制程序的温区设定温度如表一所示（500ML线杀菌过程各温区温度控制设定界面如图四所示）：表一 温区控制温度设定值（单位：）类别一温区二温区三温区四温区五温区六温区七温区八温区线一(3

13、30ml/350ml)0.0038.0148.0163.0061.2246.0137.510.00线二(500ml)33.540.049.064.061.247.039.532.0线三(620ml)33.541.551.566.561.249.541.033.0但一般随着使用时间的延长及软件的更新换代，各瓶型的差异性问题就好像被忽略了。往往是为了使用的方便而全都采用一套软件，比如说都使用大瓶的温度控制系统，这样一来就会造成虽然是控制值相同，但实际检测出来的结果相差较多，即对于小瓶来说存在过杀菌问题。相反，如果都使用小瓶的温度控制系统，就会造成大瓶的杀菌不足，生物稳定性得不到保证。那么在拿到一个

14、新的温度控制程序时，在正式使用之前，一定要进行各温区温度分布情况的详细分析，对照PU值测定仪记录的温度变化曲线来调整各温区的设定值，保证在每个特殊瓶型的生产线上，不会由于不同温区运行时间上的差别，造成对酒体中冷核部位检测的温度的合理升降的影响。以500ML线为例确定各温区温度设定值的过程。图五 500ML线杀菌过程温度变化曲线如上图五所示的温度变化曲线，在第一温区结束时冷核部位的酒温被提升到21左右，这是第二温区升温过程的基础，如果达不到该值则会影响到后续整个升降温度的进程，后同；第二温区结束时冷核部位的酒温被提升到30左右，第三温区结束时冷核部位的酒温被提升到38左右，第四温区结束时冷核部位

15、的酒温被提升到58左右，第五温区结束时冷核部位的酒温被提升到该温区的设定值61.2左右，第六温区结束时冷核部位的酒温被降到52左右，第七温区结束时冷核部位的酒温被降到44左右，第八温区结束时冷核部位的酒温被降到33左右。这样就基本能够保证在实际控制PU值为工艺要求的12时，设定PU值在20左右。图六 易拉罐PU值检测配套装置图七 易拉罐PU值检测时采用的两种不同大小的密封垫 作为一个相对特殊的瓶型，易拉罐与玻璃瓶存在有极大的差别（如前所述分析），而且按照目前的易拉罐杀菌机温度系统及PU值测定仪配套提供的易拉罐检测装置（如图六所示）来看，对导热性的分析还不够深入。从实际检测情况来看，在易拉罐的上

16、、下方插入温度探头及使用不同的密封垫其结果都存在有较大的差别，结果PU值分别为上方（拉环面在上）插入时较下方插入时高2左右，大密封垫较小密封垫（如图七所示大小差别）高2左右。这就说明在此温度控制问题存在有不足，也可依此判断，采用小密封垫时检测的PU值较生产过程的实际检测值存在偏高情况。用一个比较粗略的方法，采用手动检测方法测定上述各温度值即各温区结束时酒体中冷核部位的实际温度，然后绘制曲线来对实际的温度升降情况进行确认，达到合理设定各温区温度的目的。结果表明，虽然易拉罐的铝制罐体导热性较玻璃要好，但其外形足以抵消该影响，即350ML易拉罐的杀菌各温区温度控制值与330ML玻璃瓶的基本相同。备注：作者马胜平，技术二科副科长，公司中级工程师A类，论文发表于中国啤酒2007年第8期，P6467页。