Ополаскивающие машины, предназначенные для внутренней и наружной обработки новых бутылок, могут быть классифицированы по числу ступеней обработки (одноступенчатые, двухступенчатые и т. д.), принципу обработки (с продувкой сжатым и стерильным воздухом или стерилизируюшим газом, паром; ополаскиванием холодной или горячей водой, фасуемой продукцией — с последующим возвратом ее после фильтрования; последовательной обработкой моющим раствором и водой, водой и диоксидом серы, водой и озонированием, моющим раствором, горячей водой и паром и т.д. в различных сочетаниях), по числу ополаскивающих и продувочных устройств (с 10. 12, 16, 20, 24, 28, 32. 44, 60, 80, 100 и 120 устройствами), по степени механизации процесса, производительности и др.
Ополаскивающие машины выпускаются в различном исполнении: а — индивидуальные; б — в блоке с фасовочной и укупорочной машинами: в — в виде моноблока, включающего перечисленные машины.
Ополаскиватель обычно состоит из станины с приводом, нижней и верхней каруселей с носителями (зажимными устройствами), шнека, загрузочной и разгрузочной звездочек, направляющих поворотного устройства, системы для подачи ополаскивающих жидкостей и воздушной системы, пульта управления.
Ополаскивающая машина работает следующим образом. Бутылки по транспортеру поступают к шнеку-делителю, расставляются с постоянным шагом и загрузочной звездочкой подводятся к захватывающему зажиму, который надежно и быстро фиксирует бутылку за горлышко. При дальнейшем вращении карусели происходит переворачивание бутылки на 180° при помощи захвата, скользящего по криволинейной направляющей. Далее следует промывка (продувка сжатым воздухом или стерилизация моющим раствором, ополаскивание водопроводной водой, стекание жидкости).
После окончания фазы очистки, бутылки снова переворачиваются на 180° и при помощи разгрузочной звездочки выводятся на транспортер линии и направляются к фасовочно-укупорочной машине.
Исполнение машины с 24 носителями (зажимами) обеспечивает производительность от 2 до 10 тыс. бут./ч.
1 – опорожнение бутылок; 2 – первое предварительное шприцевание; 3 – второе предварительное шприцевание; 4 – щелочное шприцевание; 5 – первая щелочная ванна; 6 – вторая щелочная ванна; 7 – рекуперация горячей водой; 8 – шприцевание горячей водой; 9 – подача холодной воды в ополаскивающую ванну; 10 – подача воды для предварительного шприцевания; 11 – ванна с горячей водой, 12 – ванна с холодной водой, 13 – окончательное шприцевание свежей водой.
Благодаря обширной системе трубопроводов и емкостей стоки воды после шприцевания собираются и перекачиваются насосами обратно. Часть отработавших стоков используется для подогрева ванн для отмочки, в которых грязные бутылки отмокают, прежде чем идти на щелочную обработку.
Содержимое щелочных ванн также постоянно циркулирует под действием циркуляционных насосов с объемом подачи в 100 — 150 м3/час и удерживается в пределах заданной температуры с помощью терморегулятора. Но зачастую может потребоваться повторное использование стоков воды после шприцевания, так как эти стоки не загрязнены. Если же имеет место постоянный нагрев через предыдущую щелочную ванну, то эту теплоту также нужно отбирать. Это осуществляется тем, что посредством пластинчатого теплообменника избыточная теплота из сектора щелочного шприцевания переносится к первой щелочной погружной ванне. Поскольку на последующих стадиях происходит шприцевание водой с понижающейся температурой, то здесь отработанная щелочь может быть использована повторно.
Шприцевание бутылок
После мойки в отмочных ваннах бутылки во всех машинах проходят зоны шприцевания, в которых шприцеванием с понижающейся температурой основательно моется внутренняя часть бутылки для удаления остатков щелочи и других веществ. Для этого, однако, необходимо, чтобы охвачены были как боковые стенки бутылки, так и донышко с его особенно трудноотмываемым ободком, что достигается путем впрыска очень сильной струи.
К шприцеванию предъявляется ряд условий и требований:
горлышко бутылки имеет небольшой внутренний диаметр (у большинства типов бутылок он составляет всего примерно 16 мм);
если требуется добиться надежной внутренней мойки, то на различные части дна бутылки следует направлять сильную струю, для чего должно быть точно согласовано движение бутылки с работой головки шприца;
объем струи, поступающей в бутылку, должен быть таким, чтобы при впрыске большего объема жидкости бутылка «не захлебывалась» бы в области горлышка, в противном случае вытекающая вода будет препятствовать струе впрыска и мойка не сможет быть достаточно эффективной.
Осуществляется шприцевание таким образом, что вращающийся вал с насадками движется синхронно с каждым рядом бутылок.
Вал с насадками имеет отверстия для пропуска струи и, следуя точно за медленным движением бутылки, направляет струю на стенки и дно бутылки в различных направлениях и под различными углами.
Насадки размещены на вращающемся валу с радиальным смещением в 90° без осевого смещения. При вращении вала в одном направлении струя действует в постоянно меняющемся направлении, промывая всю бутылку и не допуская прилипания остатков этикеток. Давление впрыска составляет примерно ризб = 2,0-2,5 бар, диаметр отверстий при непрерывном шприцевании — от 2,0 до 4,0 мм. Этот диаметр не должен изменяться, так как от него зависит моющий эффект впрыскиваемой струи. При этом она должна быть направлена так, чтобы вода из бутылки все же могла вытекать; в противном случае внутри бутылки возникнет бурление и эффект мойки ухудшится. Поэтому работают преимущественно с периодическим шприцеванием, давая возможность воде вытечь.
При высоких температурах в бутылкомоечной машине начинается декарбонизация воды, которая, если этому не воспрепятствовать, в конце концов приводит к закупориванию форсунок. Поэтому в моющий щелочной раствор добавляют средство, предотвращающее образование камня, которое должно защитить от отложений камня насадки, бутылки, а также все элементы машины.
Чтобы избежать перенесения микроорганизмов, в воду для холодного шприцевания добавляется обычно допустимое количество двуокиси хлора (< 0,4 мг СlО2 г/л). Установка хлорирования должна быть размещена за пределами машины.
Этикетоотборники
В горячей щелочной ванне отклеиваются все этикетки и фольга. Отклеивание должно происходить целиком, этикетки не должны распадаться на волокна. Однако чем дольше остаются этикетки в горячей щелочной ванне, тем больше возрастает опасность их расслоения на волокна и распада (превращения в пульпу). Поэтому необходимо как можно быстрее удалить этикетки.
Главное условие для этого — обеспечение хорошей циркуляции щелочи под воздействием насоса соответствующей мощности. За счет этой циркуляции подхватываются отклеившиеся этикетки и отделяются при помощи съемного сита. В крупных бутылкомоечных машинах зачастую применяют полимерные ленточные фильтры или сетки из нержавеющей стали, позволяющие удалять этикетки непрерывно.
В двухсторонних машинах в этикетоотборниках применяют лопастные насосы с большой производительностью (до 3000 м3/час). Удаленные этикетки содержат еще очень много щелочи, которую можно повторно использовать. Кроме того, мокрые этикетки не так легко утилизировать. Поэтому мокрые этикетки отпрессовывают дополнительно в этикеточном прессе, который размещается под этикетоотборником.
В прессе при помощи гидравлического цилиндра с силой давления 12 бар из этикеток удаляется примерно 80% жидкости; при этом объем их массы уменьшается на 50-75%. Отжатые этикетки, поступая в слегка расширяющуюся коническую трубу, дополнительно подсыхают, а затем сбрасываются в предназначенный для них контейнер.
Удаление стеклобоя
Всегда существует возможность, что отдельные бутылки до или во время обработки разобьются, и осколки будут скапливаются в нижней части машины. Поскольку осколки стекла имеют очень высокую твердость и при застревании могут повредить машину, некоторые бутылкомоечные машины оснащаются устройством, в котором бутылки проводятся над относительно крупноячеистой решеткой, через которую стеклобой проваливается и затем выгружается отдельно от других отходов цеха.
Вытяжка испарений
В головной части машины происходит охлаждение. При переходе температуры ниже точки росы пары в машине оседают и в виде капель или конденсата могут попасть в вымытые бутылки, неся с собой нежелательные примеси. Эту угрозу можно устранить путем устройства вытяжки испарений на стороне разгрузки. Проблему конденсации на холодных поверхностях можно нейтрализовать путем обогрева поверхностей машины в критических точках.
Отвод водорода
Если в бутылкомоечную машину загружается много бутылок с алюминиевой фольгой, то в процессе мойки выделяется гремучий газ, который может привести к взрыву.
Алюминий обладает амфотерными свойствами, то есть он может вступать в реакции и как металл, и как неметалл, и в щелочном растворе начинается образование алюмината натрия, при котором высвобождается водород. При соединении с кислородом воздуха может образоваться гремучий газ:
2А1 + 6NaOH + 6Н20 => 2Na3[Al(OH)6 ]+ + ЗН2.
Чтобы защитить машину от взрывоопасного образования гремучего газа, образующийся водород нужно откачать и выпустить наружу с помощью вытяжных вентиляторов.
Во многих странах уже отказались от применения алюминиевой фольги, поэтому эта опасность устранена, но в общем случае следует учитывать информацию о применяющейся в стране фольге.
Дезинфекция головной части машины
Имеется также возможность оснастить бутылкомоечную машину устройством для мойки и дезинфекции всей проблематичной головной части машины, обеспечив тем самым эффективную дезинфекцию даже самых труднодоступных участков. Дезинфекцию можно осуществлять холодным способом или паром.
Видео по теме:
бутылки, этикетки, горячей, можно, шприцевания, части, воды, щелочной, мойки, машину, также, под, впрыска, примерно, очень, диаметр, щелочную, стоки
Бутылки транспортируются через всю машину рядами в носителях, то есть в гнездах бутылочных кассет с помощью конвейера.
Бутылочная кассета со вставляемыми пластмассовыми гнездами для бутылок
Это движение бутылконосителей от одного шприца к другому может быть:
ритмично-прерывистым
непрерывным.
В обоих случаях речь идет о времени ритма работы такта, то есть времени передвижения от одной станции до другой, за которое происходит вход и выход одной кассеты. Оно обычно составляет 3-4 секунды и определяет производительность бутылкомоечной машины. В зависимости от производительности бутылкомоечная машина может иметь от 200 до 600 кассет с количеством бутылок в ряду от 16 (у очень малых машин) до 40 бутылок (у более крупных). Эти кассеты представляют собой прочную стальную конструкцию и выполнены так, чтобы они не прогибались ни на входе, ни на выходе, ни в секторе шприцевания или удаления этикеток. В кассетах укреплены гнезда для бутылок, изготовленные из пластмассы или в исполнении сталь/пластмасса, в которых транспортируются бутылки. Выбор пластмассы в качестве материала обусловлен тем, что иначе бутылки будут тереться о жесткий металл и повреждаться. Кроме того, бутылки в этих гнездах самоцентрируются, что очень важно для шприцевания.
Бутылки рядами в кассетах с гнездами проходят все станции машины и покидают свои гнезда только при выходе на стороне разгрузки.
Если исходить из времени ритма работы 4 с, то при условии одной бутылки в ряду должно будет вымыто
Время ритма зависит от типоразмера бутылки. Здесь действует правило: чем больше бутылка, тем медленнее ритм работы машины.
Кроме того, следует принимать в расчет повышенное захватывание массы щелочного раствора.
Загрузка бутылок в машину и их выгрузка
Загрузка бутылок происходит при помощи комбинированной системы вращающихся кулачков, осуществляющих вращательные и колебательные движения. При этом сгруппированные рядами бутылки бережно опрокидываются и при помощи вращающегося механизма загрузки кулачкового типа вводятся в находящиеся в горизонтальном положении носители. Вывод бутылок из машины после мойки происходит аналогично при медленном вращении механизма выгрузки, свободно опускающего и ставящего бутылки на отводящий конвейер.
Привод машины
Кассета с бутылками непрерывно медленно движется через машину при помощи трехфазного тормозного электродвигателя с электронным частотным регулированием или механическим регулирующим редуктором. Станции приводов работают синхронно посредством валов с кривошипом и червячных редукторов.
В крупных машинах привод станций осуществляется отдельным редуктором, который синхронизируется центральным частотным преобразователем. Приводные станции располагаются в самых верхних точках, так как там действует сила тяжести цепей. Если бы тяжелые кассеты с бутылками приводились в движение только с одной стороны, то они очень быстро перекосились бы. Во избежание этого противоположно расположенные звездочки соединены между собой износоустойчивыми пустотелыми валами, которые приводятся в действие централизованно. При этом моющий щелочной раствор благодаря дренажным камерам на станциях привода защищен от попадания смазки подшипников, а подшипники — от попадания щелочи. Кассеты соединены с обеих сторон со звеньями цепи.
Другой тип конструкции представляют собой двухсторонние бутылкомоечные машины, у которых ввод и вывод бутылок расположены на противоположных сторонах. В большинстве случаев в них производится такая же интенсивная обработка бутылок при помощи больших щелочных ванн с вертикально расположенными погружными петлями. Машины могут иметь до 6 щелочных погружений; время погружения — 6-8 мин. В случае необходимости оно может быть увеличено до 25 мин.
1 — опорожнение бутылок; 2 — первое предварительное шприцевание; 3 — второе предварительное шприцевание; 4 — щелочное шприцевание; 5 — первая щелочная ванна; 6 — вторая щелочная ванна; 7 — рекуперация горячей водой; 8 — шприцевание горячей водой; 9 — подача холодной воды в ополаскивающую ванну; 10 — подача воды для предварительного шприцевания; 11 — ванна с горячей водой, 12 — ванна с холодной водой, 13 — окончательное шприцевание свежей водой.
После входа бутылок в машину они движутся вверх и освобождаются от остатков содержимого (1). Это очень важно, так как бывшие в употреблении бутылки могут содержать: испортившиеся остатки напитков, иногда в большом количестве; остатки других жидкостей, для хранения которых использовалась бутылка. Добавление этих веществ к воде для отмочки означает ненужное ее загрязнение.
Сильно загрязненные сточные воды должны направляться непосредственно в установку для обработки сточных вод.
У изображенной на рисунке двухсторонней машины сначала происходит предварительное шприцевание (2, 3) горячей водой, а затем в погружной щелочной ванне — первая отмочка и дальнейший нагрев бутылок до 50-60 °С.
В следующих двух (5 и 6) или трех щелочных ваннах бутылки основательно отмачивают при различных температурах, а затем шприцуют. Длительная и интенсивная обработка щелочным раствором гарантирует основательную мойку, эффективность которой дополнительно усиливается вследствие того, что щелочь находится в постоянном движении и удаляются этикетки.
В первой щелочной ванне (5) температура составляет 80-85 °С.
Во второй щелочной ванне (6) температура иногда поддерживается пониже — около 65-70 °С.
Вынужденная с точки зрения конструкции большая высота этих двусторонних машин требует в конце машины поворотных петель, которые сначала используются для погружения в ванну горячей воды (11), затем в ванну с холодной водой (12), окончательного шприцевания (13) и выгрузки из машины.
Вывод бутылок из машины происходит пространственно отдельно от ввода их в машину и может быть дополнительно отделен от «грязной» части перегородкой. Это может быть особенно актуальным в тропических условиях. Тем не менее такое преимущество потребует дополнительной рабочей силы на двух сторонах машины, но в современных машинах необходимости в этом нет. В настоящее время оператор необходим только на стороне ввода загрязненных бутылок в машину.
Перемещение кассет с бутылками в вертикальной петле у двусторонних машин происходит не строго вертикально, а слегка наклонно по двум соображениям:
находящаяся в горизонтальном положении бутылка не наполнится до конца моющим раствором; образуются воздушные подушки, которые затруднят процесс мойки;
находящаяся в горизонтальном положении бутылка полностью не опорожнится и вследствие этого унесет с собой много моющего щелочного раствора.
У всех двусторонних машин свободная от бутылок цепь на возвратном пути всегда проходит в нижней части машины обратно на сторону загрузки.
В настоящее время используют различные конструкторские решения, а именно расположение и объем щелочных ванн, стадий шприцевания и ополаскивания, делая тем самым машину более компактной и эффективной.
Для выполнения технологических стадий мойки, в основном применяются два различных типа бутылкомоечных машин: односторонние и двухсторонние. В соответствии с производительностью всей линии проектируются машины производительностью от 10 000 до 150 000 бутылок в час.
1 — окончательное опорожнение с отдельным отводом
2 — первая отмочка
3 — вторая отмочка при температуре воды около 40ºС
4 — первое шприцевание водой при 40-50ºС
5 — предварительна щелочная ванна с температурой примерно 60ºС
6 — основная щелочная ванна с температурой 80ºС
7 — последний щелочной раствор
8 — последняя щелочная погружная ванна с температурой 60ºС
9 — первое шприцевание горячей водой при 40-45ºС
10 — второе шприцевание теплой водой 25-30ºС
11 — шприцевание холодной водой 15-20ºС
12 — шприцевание свежей водой 10-12ºС
У односторонних машин ввод бутылок в машину находится с одной стороны. Такая машина работает по следующему принципу. На 1 стадии бутылки удаляются от остатков содержимого. Поскольку бывшие в употреблении бутылки зачастую содержат остатки жидкостей или загрязнений, желательно, чтобы окончательное опорожнение происходило до мойки внутренней поверхности бутылки. Вытекающие остатки напитков несут очень высокую биологическую нагрузку и должны быть по возможности направлены на специальную анаэробную обработку.
Затем бутылки последовательно проходят две погружных ванны (2 и 3), в которых загрязнения растворяются. После этого бутылки нагреваются снаружи и внутри до 40ºС и после перевертывания шприцуются водой от 40 до 50ºС (4).
В следующей щелочной ванне (5) происходит дальнейшее нагревание до 60ºС и продолжается растворение частичек загрязнений. Для предварительного ополаскивания применяется исключительно использованная вода от горячего шприцевания промытых бутылок. Вода в погружных ваннах все больше остывает (особенно в холодное время года), поэтому, кроме предварительной отмочки, проводят так же и предварительный нагрев бутылок и благодаря постепенному повышению температуры исключается образование напряжений в стекле.
Затем происходит самая длинная и самая интенсивная обработка бутылок внутри и снаружи при многократном прохождении через щелочную ванну (6), которое для стеклянных бутылок многоразового использования происходит в течении до 10 мин. при 80ºС. За это время должна раствориться любая форма загрязнений.
Если бутылкомоечная машина оснащена более чем двумя щелочными ваннами, то второй раствор щелочи зачастую имеет более низкую температуру (65-70ºС), а так же более низкую концентрацию (0,6 до 0,8% NaOH), так как определенная часть горячей щелочи постоянно выносится. Поскольку щелочной раствор постоянно охлаждается вновь поступающими бутылками, его постоянная температура поддерживается путем перекачивания мощного циркуляционного насоса через поточный нагреватель.
Наполненные щелочным раствором бутылки переворачивают, шприцуют, и смывают еще оставшиеся этикетки. Пустые бутылки идут дальше, а щелочной раствор стекает обратно в щелочную ванну. Во второй щелочной ванне (7, 8) бутылки еще раз обмывают снаружи, а затем шприцуют при температуре 50-55ºС, тем самым слегка их охлаждая. Стекающая жидкость и избыточная теплота щелочного шприцевания отводятся в первую щелочную ванну (5).
На следующий станциях (9, 10 и 11) бутылки подвергаются шприцеванию водой с понижающей температурой (сначала внутри и снаружи, затем еще раз внутри) для удаления остатков щелочного раствора и щелочных добавок. Далее бутылки переходят к постепенному охлаждению свежей водой при температуре 10-12ºС. Считается, что остаток капель в бутылках может составлять не больше 1 мл/бут. Во время прохождения бутылок израсходованная моющая жидкость отводится обратно в ванну отмочки, препятствуя тем самым изменению концентрации и потерям моющего средства.
Особое значение придается биологически безукоризненной чистоте воды, применяемой для шприцевания (горячей и холодной), в связи с чем для подстраховки в последнюю шприцевальную воду часто добавляют допустимые количества двуокиси хлора (С02).
Перед наполнением все бутылки многоразового использования должны быть вымыты. Целью мойки является подача бутылок: чистых, свободных от микроорганизмов, свободных от остатков прежнего содержимого. Для достижения эффективной мойки бутылок используются сочетания нескольких факторов воздействия.
Воздействие моющими средствами. Важнейшим средством мойки является без сомнения, вода, без которой вымыть бутылку невозможно. Эффективность мойки одной водой низка, поэтому ее повышают путем добавления моющих средств (как правило едкого натра).
Моющие средства являются щелочными и они обладают бактерицидным действием, особенно при высоких температурах, а так же грязерастворяющим и грязеудаляющим действием, что способствует удаления загрязнений. В целях повышения эффективности мойки и снижения стоимости к щелочному раствору примешиваются так же и добавки. Кроме того, бутылки должны приобрести слегка блестящий вид.
Воздействие высоких температур при мойке. Высокие температуры действуют на растворение грязи ускоряюще. При мойке стеклянных бутылок для достижения хорошего моющего эффекта применяют температуры от 80 до 85 °С.
Однако попадать в область таких температур бутылки должны не сразу, так как при этом может возникнуть высокое напряжение стекла и бутылки могут растрескаться. Следует избегать скачков температуры свыше 30º при нагреве и свыше 20º при охлаждении. При низкой температуре окружающей среды (при образовании льда) особое внимание следует уделять постепенности повышения и снижения температур. Замерзшие бутылки перед подачей их в бутылкомоечную машину должны оттаять.
Время воздействия. Чем дольше действует горячая моющая жидкость, тем выше эффективность мойки. Продолжительность погружения в щелочной раствор (каустик) в среднем составляет 6-7 мин, а в случае необходимости ее можно значительно увеличить. Это время определяется при проектировании машины и затем может изменится лишь в небольших пределах.
Механическое воздействие путем шприцевания. Растворение загрязнений требует существенных затрат времени на их растворение и отмочку. Это так же касается удаления этикеток, клея, для чего бутылкомоечные машины оснащаются достаточно вместительными ваннами для отмочки. Когда большая часть загрязнений растворилась, процесс мойки подкрепляется механическим воздействием струи воды при шприцевании. Большое значение придается шприцеванию при мойке внутренней части бутылки.
В бутылкомоечных машинах для достижения полного эффекта мойки осуществляются следующие технологические стадии:
— полное опорожнение бутылок;
— отмочка;
— щелочная ванна;
— щелочное шприцевание;
— промежуточное шприцевание;
— шприцевание горячей, затем холодной и свежей водой.
Основные типы конструкций бутылкомоечных машин рассмотрим в следующих статьях.
После окончания фазы очистки, бутылки снова переворачиваются на 180° и при помощи разгрузочной звездочки выводятся на транспортер линии и направляются к фасовочно-укупорочной машине.
