內蒙古科技大學
過程控制課程設計說明書
題目：啤酒灌裝瓶內氣壓控制系統設計
學生姓名：
學號：專業：
班級：指導教師：
2023年月日
目錄摘要 2
第一章啤酒灌裝工藝簡介 3
1.1啤酒灌裝基本原則及要求 3
1.3灌裝系統的工藝要求及注意事項 4
第二章啤酒瓶內氣壓自動控制設計 9
2.1灌裝機的結構與組成 9
2.2灌裝流程簡介 10
2.3啤酒瓶內氣壓自動控制系統 10
2.4 閥門開閉形式、控制器正反作用及調節規律 11
2.5控制系統克服干擾的功能分析 12
設計體會與心得 14
參考文獻 15
啤酒灌裝是整個啤酒生產流程中最重要的環節之一，啤酒灌裝是指將發酵完的啤酒，用專用的裝置裝進合適的包裝容器中，以適合市場**、方便消費者飲用的一種包裝方法。啤酒灌裝要盡可能保持啤酒原有的風味，並使其具有一定的保質期。由於co2是保證啤酒獨特口味和泡沫效能的關鍵，並且啤酒與空氣和陽光接觸容易發生氧化，從而影響啤酒的風味穩定和保質期。
而在灌裝過程中，啤酒瓶內的壓力控制顯得尤為重要，壓力控制得當可以保證啤酒的口感，同時可以防止二次汙染。
關鍵詞： 啤酒灌裝； 單迴路控制系統； 壓力感測器； pid調節
啤酒包裝時啤酒生產過程中比較繁瑣的過程，是啤酒生產最後乙個環節，包裝質量的好壞對成品啤酒的質量和產品銷售有較大影響。過濾好的啤酒從清酒罐分別裝入瓶、罐或桶中，經過壓蓋、生物穩定處理、貼標、裝箱成為成品啤酒或直接作為成品啤酒**。一般把經過巴氏滅菌處理的啤酒稱為熟啤酒，把未經巴氏滅菌的啤酒稱為鮮啤酒。
若不經過巴氏滅菌，但經過無菌過濾、 無菌灌裝等處理的啤酒則稱為純生啤酒（或生啤酒）。
1．啤酒包裝過程中必須遵守以下基本原則：
(1)包裝過程中必須盡可能減少接觸氧，啤酒吸入極少量的氧也會對啤酒質量帶來很大影響，包裝過程中吸氧量不要超過0.02～0.04mg/l。
(2)儘量減少酒中二氧化碳的損失，以保證啤酒較好的殺口力和泡沫效能。 (3)嚴格無菌操作，防止啤酒汙染，確保啤酒符合衛生要求。
2．對包裝容器的質量要求：
(1)能承受一定的壓力。包裝熟啤酒的容器應承受1.76mpa 以上的壓力，包裝生啤酒的容器應承受0.294mpa 以上的壓力。
(2)便於密封。
(3)能耐一定的酸度，不能含有與啤酒發生反應的鹼性物質。
(4)一般具有較強的遮光性，避免光對啤酒質量的影響。一般選擇綠色、棕色玻璃瓶或塑料容器， 或採用金屬容器。若採用四氫異構化酒花浸膏代替全酒花或顆粒酒化，也可使用無色玻璃瓶包裝。
1.2啤酒灌裝的形式與方法
啤酒灌裝的形式與方法啤酒灌裝的形式有瓶裝（玻璃、聚酯塑料）、罐（聽）裝、桶裝等，其中國內瓶裝熟啤酒所佔比例最大，近年來瓶裝純生啤酒的生產量逐步增大，旺季桶裝啤酒的銷售形勢也比較樂觀。 啤酒灌裝的方法分加壓灌裝法、抽真空充co2 灌裝法、二次抽真空灌裝、co2 抗壓灌裝法、熱灌裝法、無菌灌裝法等。最常用的是一次或二次抽真空、充 co2 的灌裝法，預抽真空充 co2 的灌裝方法可以減少溶解氧的含量，對產品的質量影響較小。
此外，由於純生啤酒的興起，無菌灌裝受到重視。
（1）瓶裝熟啤酒灌裝工藝流程：如圖1.1。
圖1.1 灌裝工藝流程圖
1．空瓶的洗滌
新舊瓶都必須洗滌，**的舊瓶必須經過挑選，剔除油汙瓶、缺口瓶、裂紋瓶等。新瓶隻經 75℃（±3℃）的高溫高壓熱水沖洗或用1%鹼液噴系，除去油煙；**瓶有不同程度的汙染，應掌握好洗滌劑配方，加強清洗殺菌。洗滌劑要求無毒性。
2．裝酒
裝酒時必須做到嚴格無菌，儘量減少酒損失，防止二氧化碳損失，避免酒液與空氣接觸而氧化。灌裝閥要潔淨、具有良好的密封性，防止酒液產生渦流和湧酒現象。灌裝機結構主要由機座、驅動裝置、清酒暫貯槽、公升降裝置和灌裝機構等組成。
瓶裝灌裝機一般採用迴轉式結構，最多可裝有200個灌裝閥。空瓶由傳送帶送入灌裝機，通過分瓶裝置將瓶按一定間隔分開，並經輸入星輪轉到可公升降的托盤上，最後在灌裝機下方定位裝酒，灌裝後經托盤降下被送出機器。
（1）啤酒灌裝機的使用效能為：
①灌裝機每小時灌裝啤酒的數量稱為公稱生產能力。一般灌裝機標準系列有每台每小時 24000、36000、48000 和60000 瓶，國外可達150000 瓶。每小時60000 瓶的灌裝機其注酒閥數可達140～150 個。
②裝酒液位精度合格率：國內液位差≤12mm，2～3 萬瓶/h 精度合格率為 93%；國外液位差± 3mm，精度合格率為80%；液位差±5mm, 精度合格率為98%。
③灌裝損失率≤0.8%。
④灌裝 co2 損失率≤1.0g/l。增氧量 0.02mg/l，必須保證瓶頸空氣體積在 2ml/瓶以下，要求控制在0.5～1ml/瓶。
⑤破瓶率應≤0.7%。
(2)主要工藝要求
①啤酒應在等壓條件下灌裝，酒溫要低，一般-1～2℃下。盡量避免啤酒 co2 的散失和酒液溢流。
②酒閥密封效能要好，酒管暢通。瓶託風壓要足，保持在0.25～0.32mpa，長管閥的酒管口距瓶底1.5～3.0cm。
③灌裝後用0.2～0.4mpa 的清酒或co2 激泡，使瓶頸空氣排出。
④裝酒容量為（640ml±10ml），（355±5ml），保持液面高度一致，並保留4%～5%的運動空間。
⑤灌裝過程中不能將灌不滿的瓶酒用人工充滿，嚴禁手接近瓶口。 此外要求，co2 質量分數控制在0.45%～0.
55%之間；溶解氧含量小於0.3mg/l;其他指標符合 gb4927 標準的要求。灌裝機貯酒缸要用co2 或氮氣背壓，壓力控制在0.
06～0.08mpa；採用兩次抽真空充co2 等壓灌裝；採用滴水引沫等措施排除瓶頸空氣。要注意環境衛生和無菌操作。
過濾完的啤酒應在低溫、背壓0.06～0.08mpa，然後靜置14～18h 後再灌裝。
灌裝必須在恆溫、恆壓、恆速下進行，儘量減少酒液中co2 的損失。灌裝時造成的次酒要經過除氧、除菌、富集co2 後才能**。
（3）裝酒操作
①裝酒前要首先對裝酒機進行清洗和殺菌。如停機 24h 以上，應用 60～65~c、2%的鹼水清洗 20～30min，然後用無菌砂濾水沖洗乾淨。同時，對貯酒缸(或槽)要預先用二氧化碳背壓，然後緩慢平穩地將啤酒由清酒罐送至裝酒機的酒缸內，保持缸內2/3 高度的啤酒液位。
②裝酒過程中要控制酒缸內液位、壓力和裝酒速度保持平穩運轉。
③裝酒後，可採用機械敲擊、超聲波起沫、或利用高壓噴射裝置，通過向瓶內噴射少量的啤酒、 無菌水或二氧化碳，引泡激沫而將瓶頸空氣排除，然後壓蓋。
④裝瓶故障及其排除 a 瓶內液面過高：原因是酒閥密封橡膠圈失效，卸壓閥、真空閥洩漏，回氣管太短或彎曲。 b 瓶子灌不滿：
原因是氣閥門開啟調節不當，託瓶氣壓不足，瓶門破損，氣閥、酒閥開度太小。 c 灌裝噴湧：原因是酒溫過高、二氧化碳含量過高、背壓與酒壓不穩定、瓶託風壓過大等。
另外，酒閥漏氣，酒閥氣閥未關閉，卸壓時間短或卸壓凸輪磨損以及瓶子不乾淨。 d 灌酒時不下酒：原因是等壓彈簧失靈，回氣管堵塞，酒閥粘黏。
3．壓蓋
灌裝好的啤酒應盡快壓蓋（壓蓋時瓶頸部分不能有空氣）。玻璃瓶裝啤酒一般用皇冠蓋封瓶， 皇冠蓋具有21 個尖角，這些尖角在壓蓋時經擠壓靠攏而使瓶密封。瓶內蓋中的pvc 塑料膜起到密封墊作用。
壓蓋機與灌裝機都採用聯體安裝，並由同一驅動裝置驅動以保證同步執行。壓蓋機也是迴轉式機器，由於壓蓋機組件比灌裝機少的多，壓蓋的速度比灌裝速度快。
4．殺菌
為保證較長的啤酒儲存期，常採用巴氏殺菌的方法進行滅菌以保證高的生物穩定性。
5．貼標
啤酒的商標直接影響到啤酒的外觀質量，工藝要求使用的商標必須與產品一致，生產日期必須表示清楚。商標應整齊美觀，不能歪斜，不脫落，無缺陷。粘合劑要求呈ph 中性，初粘性好， 瞬間粘度適宜，啤酒存放時不能掉標，遇水受潮不能脫標、發霉、變質，不能含有害物質及散發有害氣體。
貼標機有直通式真空轉鼓貼標機和迴轉式貼標機等型別。貼標後經人工或機械包裝（熱收縮膜包裝、塑料箱或紙箱包裝），即可銷售。 貼標機貼表過程包括：
上膠、取標、夾標、貼標、轉位刷標5 個機械動作和瓶子定位、進瓶、 壓瓶、標盒前移、壓標、出瓶6 個輔助動作。
（2）灌裝注意事項
1.要保證潔淨
（1）包裝容器的潔淨所使用的包裝容器必須經過清洗和嚴格檢查，不能使包裝後的啤酒汙染。
（2）灌裝裝置的潔淨對灌裝裝置尤其是灌裝機的酒閥、酒槽要進行刷洗和滅菌，灌酒結束後每班應走水，加入消毒液殺菌，每週要對酒閥、酒槽、酒管進行刷洗和滅菌，凡與啤酒接觸的部分都不能有積垢、酒石和雜菌，灌酒裝置最好與其它裝置隔絕，灌裝機的潤滑部分與灌酒部分應防止交叉汙染，輸送帶的潤滑要用專用的肥皂水或潤滑油。
（3）管道的潔淨一切管道尤其是與啤酒直接或間接接觸的管道，都要保持潔淨，每天要走水，每週要刷洗，每次要滅菌。
（4）壓縮空氣或 co2 的潔淨用於加壓的壓縮空氣或co2都要進行淨化，對無油空壓機送出的壓縮空氣要進行脫臭、乾燥或氣水分離，要經常清理空氣過濾器，及時更換脫臭過濾介質，排除氣水分離器中的積水。對co2要經過淨化、乾燥處理，保證co2 純度達99.5%以上。
（5）環境的潔淨保持灌酒間環境的清潔衛生，每班進行清潔、滅菌。
2．防止氧的進入
啤酒灌裝過程中氧的進入對啤酒質量的危害很大，減少氧的進入和降低氧化作用具有重要意義。
（1）適當降低灌裝壓力或適當提高灌裝溫度，減少氧的溶解。要求採用淨化的co2 作抗壓氣源，或用抽真空充co2 的方法進行灌裝。
（2）加強對瓶頸空氣的排除。啤酒灌裝後，壓蓋之前採用對瓶敲擊、噴射高壓水或co2、滴入啤酒或超聲波振盪等，使瓶內啤酒釋放出co2 形成細密的泡沫向上湧出瓶口，以排除瓶頸空氣，該操作成為激沫或竄沫。
（3）灌裝機盡可能靠近清酒罐，以降低酒輸送中的空氣壓力，或採用幫浦送的辦法，減少氧的溶解。
（4）灌裝前要用水充滿管道和灌裝機酒槽，排除其中的空氣，再以酒頂水，減少酒與空氣的接觸。
（5）清酒中新增抗氧化劑如維生素c（或其鈉鹽）、亞硫酸氫鹽等。
3．低溫灌裝
低溫灌裝是啤酒灌裝的基本要求。啤酒溫度低時co2不易散失，泡沫產生量少，利於啤酒的灌裝。
（1）啤酒灌裝溫度在2℃作用，不要超過4℃，溫度高應降溫後再灌裝。
（2）每次灌裝前（尤其在氣溫高時），應使用 1～2℃的水將輸酒管道和灌裝機酒槽溫度降下來。
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