Пивное дело 3/2003. Тема номера: РОЗЛИВ.


Содержание

Особенности розлива

Специфика розлива

Оборудование для розлива в стеклобутылку

Особенности использования оборотной стеклобутылки

Особенности приемки новой стеклобутылки (Данные любезно предоставлены издательством «Профессия»)

Розлив пива в алюминиевую банку

Розлив в кеги

Розлив в ПЭТ

Классификация оборудования для розлива в ПЭТ и стеклобутылку

Классификация оборудования для розлива в кеги

Производители оборудования для розлива в ПЭТ и стеклобутылку

Производители оборудования для розлива в кеги

Сколько стоит оборудование?

Особенности заключения контракта

Особенности розлива

Главное условие розлива — не ухудшить качество пива. Прежде всего, это касается сохранения уровня СО2 в напитке и соблюдения микробиологической дисциплины. Последнее особенно важно при розливе в ПЭТ-тару. Пиво в ней пастеризовать невозможно, а это значит, что ликвидировать «микробиологические огрехи» задним числом, после розлива, уже не получится.

Поскольку, как уже было сказано выше, важной задачей розлива является максимальное сохранение уровня СО2 в пиве, наполненные бутылки следует как можно быстрее укупорить. Исходя из этих соображений, конструкторы объединили разливочные и укупорочные автоматы в единый моноблок. Следует сказать, что основные принципы его работы не зависят от типа используемой тары. Более того, моноблок с помощью компьютера или вручную может настраиваться (и перенастраиваться) на определенные параметры или вид тары (последнее, конечно, касается ПЭТ и стеклобутылки).

Основным элементом моноблока является так называемая карусель, состоящая из загрузочных, промежуточных и разгрузочных звездочек, перемещающих бутылки или банки. По специальным трубопроводам в моноблок подводятся углекислый газ, пиво, сжатый воздух, пар и т.д. Поскольку основную часть автомата составляет вращающаяся вокруг своей оси «карусель», подводка производится через ее центральную часть, по сути дела — через ось. Чтобы избежать протечек и смешивания, тут устанавливаются особо износостойкие уплотнители и уплотнения.

Обязательными моментами современного розлива пива являются:

1. Использование повышенного давления*

Пиво всегда разливают с использованием повышенного давления, чтобы не происходило потери СО2 и излишнего пенообразования (пена, которая образуется при атмосферном давлении, просто не даст заполнить бутылку). При этом используется принцип изобарности.**

* Использование пониженного давления для создания относительного вакуума в стеклобутылке, в результате чего в нее «засасывается» напиток, в пивоварении невозможно. Вакуумный розлив существенно ускоряет процесс, но может использоваться только для спокойных, непенящихся напитков. Вакуумизация используется только при удаления из бутылки кислорода для замещения его СО2 , и то не для всех видов тары. Вакуумировать ПЭТ-бутылку невозможно — она просто «схлопнется».

** Изобарный процесс — процесс, проходящий при одном и том же, неизменном давлении.

В бутылку предварительно накачивается СО2 до уровня, когда давление газа в бутылке сравняется с давлением газовой среды в пиве. По достижению этого момента пиво пениться не будет и его быстро «выдавливают» в бутылку. Во время процесса давление в пиве и бутылке сохраняется на одном уровне.

2. Контроль уровня пива

Пиво, разливаемое в бутылку или банку, обычно контролируется по уровню с помощью специальной газоотводной трубки.

Естественно, что на точность такого розлива в стеклотару напрямую влияет то, насколько одинаковы диаметр, высота и толщина стенок бутылки — одинаковое количество пива будет содержаться только в абсолютно одинаковых единицах тары. В педантичной Европе проблем с идентичностью бутылок не возникает, в СНГ возможны некоторые колебания в параметрах стеклянной оборотной тары. По заверению немецких экспертов отклонения тут недопустимы. Гигантские масштабы розлива в стеклобутылку должны приводить в конечном итоге к колебаниям по переливу или недоливу — а это обман либо пивовара, либо покупателя. При этом стоит учитывать, что европейцы подспудно представляют себе, что если у одной пивной бутылки, к примеру, получились более толстые стенки, то точно такой будет вся партия. Но у нас реально встречаются отклонения как в одну, так и в другую сторону, что в известной степени «уравновешивает» колебания параметров.

По отношению к алюминиевой банке и ПЭТ-бутылке подобных проблем, как правило, не возникает. Исключением являются отдельные случаи использования тары нестандартных размеров. В этом случае используется метод дозирования по объему разлитого пива.

При розливе пива в кеги используется метод дозирования по объему. С учетом того, что в кег заливается уже не 0,5, а тридцать-пятьдесят литров, этот метод является довольно точным.

3. Использование холодного розлива

Розлив при повышенной температуре (горячий либо теплый) для пива не используется по причине повышенного пенообразования. Пивовары предпочитают использовать холодный розлив, при котором бутылка охлаждается до уровня пива (чем меньше разница температур, тем меньше образуется пены).

4. Удаление из бутылки атмосферного кислорода

Кислород удаляется перед розливом в нее пива. Для этого стеклобутылки вакуумируются и продуваются СО2 (иногда в качестве антиоксиданта в бутылку добавляется аскорбиновая кислота). К ПЭТ бутылкам эта операция, естетственно, неприменима (исключая жесткие многоразовые ПЭТ-бутылки, которые в нашем Отечестве не применяются).

Чтобы максимально удалить перед розливом кислород из бутылки, из нее сначала откачивают воздух (вакуумируют), потом — наполняют углекислым газом и еще раз вакуумируют. Надо сказать, что сегодня делаются довольно успешные попытки заменить СО2 более недорогим перегретым водяным паром — он к тому же еще и стерилизует бутылку, убивая оставшуюся микрофлору.

Чтобы избавиться от воздуха (а соответственно — кислорода), который остается над пивом в заполненной бутылке, прибегают к различного рода ухищрениям. Наиболее современным способом является метод «впрыскивания воды под высоким давлением». Он заключается в том, что в заполненную бутылку в ничтожном количестве (несколько сотых миллилитра) впрыскивается тончайшая струйка горячей деаэрированной воды. Пиво мгновенно вспенивается и образовавшаяся пена вытесняет атмосферный воздух, после чего бутылка укупоривается.

Если говорить о новшествах, в последнее время достаточно обычным стал принцип «закручивания» струи пива таким образом, чтобы напиток стекал по стенкам тары (при розливе в ПЭТ и стеклобутылку) или «разбиения» единой струи на множество мелких, также сориентированных по стенкам (при розливе в алюминиевую банку). Это помогает ускорить розлив, избегая при этом повышенного пенообразования.

Специфика розлива

Линия розлива является наиболее большим по объему и дорогостоящим механизмом на пивзаводе (тут надо учесть необходимое для ее работы вспомогательное оборудование — конвейеры и т. п.). В линию входит разнообразное оборудование и узлы, которые приходится тщательно согласовывать между собой по скорости и производительности — только так можно добиться максимальной конечной продуктивности.

Существенную роль играет то, как расположено в цеху оборудование. На сегодня признанными являются такие варианты компоновки машин линии розлива в цеху:

1. По прямой линии (практически не встречается, так как при этом нерационально используется производственная площадь, такая линия машин получается излишне длинной);

2. «Гребенкой» (машины выстраиваются боком по отношению друг к другу на некотором расстоянии одна от одной — как зубья гребенки, между собой они соединяются с помощью накопительных зон, такой вариант довольно распространен);

3. По кругу, «ареной» (менее распространен, хотя позволяет добавочно сэкономить производственные площади).

Также необходимо учитывать человеческий фактор. Между механизмами должно оставаться достаточно простора для того, чтобы там мог быстро пройти человек (например, для оперативного вмешательства в производственный процесс), и, конечно же, для того, чтобы обеспечить ремонтнику свободный доступ к узлам оборудования. Эти проходы не должны располагаться под конвейерами или проходить над ними.

Эффективность линии оценивается по самому ненадежному узлу или наиболее медленной машине — они способны тормозить работу намного более производительных и надежных частей производственной цепочки. Большое количество узлов неизбежно приводит к увеличению сбоев и отклонениям от графика работы. Сюда относятся мелкие поломки оборудования, неполадки и сбои в случае попадания на линию дефектной тары, время, потраченное на ремонт и устранение сбоев. Все это снижает общую эффективность оборудования. По данным доктора, инженера Т. Рэдлера и профессора Х. Вайссера (кафедра пивоваренного оборудования и техники упаковки продуктов питания ТУ Мюнхена во Фрайзинг-Вайенштефане), коэффициент использования оборудования на европейских пивоваренных заводах зачастую не превышает 70-85% от возможного (при этом, правда, необходимо принять во внимание, что на европейских пивоварнях используется оборудование, обладающее большими возможностями и резервами, чем то, которое находится на наших заводах).

Урегулировать работу линии в целом и самортизировать сбои в работе отдельных ее частей можно с помощью такого, казалось бы, несложного приема, как оптимальная расстановка оборудования в разливочном цеху с учетом необходимой резервной мощности каждого участка и создания буферных (компенсаторных или накопительных) зон. Задача таких зон — компенсировать, сглаживать сбои отдельных узлов таким образом, чтобы их возможные остановки не влияли на работу линии. В буферных зонах, расположенных между отдельными участками, сосредотачивается определенное количество бутылок, банок или кегов. С их помощью непродолжительный сбой одного механизма не скажется на работе следующего — он продолжит работу на таре, находящейся в накопительном участке.

Таким образом, становится очевидным, что величина буферной емкости напрямую влияет на коэффициент использования оборудования. По данным Т. Рэдлера и Х. Вайссера, минимальная емкость компенсаторной зоны должна быть равна средней продолжительности сбоев находящего перед ней механизма, но не должна превышать этой величины более, чем в два раза (излишне большая зона становится экономически невыгодной). В среднем, емкость накопительной зоны составляет от 60 до 120 секунд.

При розливе в стеклобутылку наиболее емкой является зона между разливочной и этикетировочной машинами. Конвейеры, бутылкомоечная и этикетировочная машины, механизмы по укладке и выемке бутылок должны иметь запас скорости, то есть работать при необходимости с производительностью в 1,1 — 1,5 раза более высокой, чем блок розлива. Это также позволяет компенсировать возможные заминки и кратковременные отклонения в работе отдельных узлов линии.

При розливе в кеги производительность пакеторасформировывающих и пакетоформирующих машин должна примерно в 1,3 — 1,4 раза превышать производительность разливочного оборудования.

В том, что касается кегов, сегодня существуют две общепризнанных системы компоновки оборудования — последовательная (мойка и розлив объединены в едином моноблоке) и круговая (мойка и розлив осуществляются отдельными машинами). Система круговой компоновки используется при проектировании высокопроизводительных линий на 500 и больше кег в час, так как позволяет сократить производственную площадь, необходимую для установки оборудования.

Заметно влияют на коэффициент использования линии розлива и транспортеры. По словам специалистов, наиболее эффективными и надежными на сегодня являются конструкции с шарнирной цепью, полностью выполненные из материалов, не подвергающихся коррозии.

Оборудование для розлива в стеклобутылку

По современным нормам нормальное время наполнения одной бутылки составляет около 5-6 секунд. Сократить его пока не представляется возможным. Тем не менее, производительность оборудования повышается регулярно. Делается это, в основном, за счет розлива во все большее количество бутылок одновременно. Для этого увеличивается количество гнезд в звездочках, а значит — их диаметр (это, кстати, объясняет, почему пивная евробутылка меньшего диаметра, чем отечественного стандарта — чем больше диаметр бутылки, тем шире гнездо под нее, тем меньше наливных клапанов можно расположить на одной звездочке). В результате у высокопроизводительного оборудования на сто тысяч бутылок в час диаметр карусели составляет около шести с половиной метров, а количество наполняющих клапанов в машинах для розлива в стеклобутылку может доходить до 200 штук. С технической точки зрения диаметр можно увеличить и еще, но тут уже возникает проблема с транспортировкой подобного оборудования на пивоваренный завод.

Еще одним параметром, от которого напрямую зависит скорость наполнения стеклобутылки, является диаметр наливной трубки. Но все возможности его увеличения на сегодня исчерпаны системой, которую пивовары называют «короткой трубкой». В действительности наливной трубки в ней уже совсем нет — закрученная струя пива направляется по стенкам бутылки без трубки, что дает возможность использовать в качестве максимально широкой трубки наполнения само горлышко бутылки.*

* Разумеется, из полезного диаметра такой «трубки-горлышка» приходится вычитать площадь, занимаемую газоотводной (воздушной) трубкой. С помощью этой трубки, в которой расположен высокочувствительный датчик, по достижению в бутылке определенного уровня пива поток жидкости перекрывается.

Надежность отдельных машин линии розлива оценке всех сбоев (вызванных оборудованием и посторонних)

Пакеторасформировывающая машина ……………………………………… 93%

Машина для выемки бутылок из ящиков ………………………………….. 94%

Машина для сортировки бутылок ……………………………………….. 98%

Бутылкомоечная машина ………………………………………………. 94,5%

Бракераж (машина розлива) …………………………………………… 95%

Этикетировочная машина ……………………………………………… 95%

Машина для укладки бутылок в ящики …………………………………… 93%

Пакетоформирующая машина ……………………………………………. 93,5%

Данные любезно предоставлены профессором Хорстом Ваиссером

( ТУ Мюнхена во Фрайзинг-Вайенштефане).

Поскольку бутылки надо транспортировать не только тихо и бережно, но и быстро, существенную проблему для цеха розлива составляет шум. Чтобы максимально снизить его уровень, некоторые части разливочно-укупорочного блока (в частности — направляющие планки и отдельные шестерни) изготавливаются не из металла, а из специального износоустойчивого пластика. А для того, чтобы перемещение бутылок происходило быстро и бережно, все передачи блока и звездочки тщательно согласовывают и синхронизируют между собой.

До 50-х годов в пивоварении повсеместно использовалось оборудование, работающее на принципе «коркового розлива» (свое название он получил от «коркового крана», открывающего канал попеременно для воздуха и пива). В корковом кране пиво соприкасалось с пружинами и другими внутренними движущимися деталями, что негативно влияло на стойкость напитка. Дабы уйти от этого, конструкторы заменили движущиеся детали крана мембранным клапаном, который и используется сегодня. Когда с одной стороны клапана подается сжатый воздух, эластичная мембрана выгибается в другую сторону и перекрывает ток жидкости. При этом пиво соприкасается только с гладкой пластиковой мембраной, хорошо поддающейся очистке и не создающей проблем с соблюдением микробиологической дисциплины.

К числу более поздних новшеств относятся электронные системы «чуткого наполнения», несколько сокращающие время розлива и снижающие потери (с помощью специальных датчиков компьютер управляет скоростью струи пива, снижая ее по мере заполнения бутылки).

Технологически процесс розлива пива в оборотную стеклобутылку делится на следующие фазы:

1. Подача пустых бутылок по конвейеру на бутылкомоечную машину

2. Переворачивание стеклобутылок кверху донышком для удаления остатков содержимого

3. Мойка в двух погружных ваннах, шприцевание горячей водой, многократная обработка в щелочной ванне, во время которой удаляются мельчайшие частички грязи и этикетка и многократное шприцевание при постепенно снижающейся температуре

4. Подача бутылок на инспекционную машину

5. Транспортировка тары в машину розлива

6. Последовательная вакуумизация и наполнение бутылок СО2 для устранения из них кислорода

7. Наполнение банок пастеризованным пивом (как вариант — последующая пастеризация пива проходит уже в запечатанной бутылке)

8. Укупорка бутылки кроненпробкой

9. Нанесение этикетки с информацией о дате розлива и сроке употребления

10. Упаковка бутылок в ящики

Особенности использования оборотной стеклобутылки

Многие отечественные пивоварни отдают приоритет использованию оборотной тары, которая является уже «опробованной», а значит — надежной. Тара с низкой термостойкостью, неоднородной толщиной стенок, посторонними включениями и свилями, разрушается еще во время первого розлива. Соответственно, бутылки, побывавшие в обороте, «уже проверены» перепадами температур и механическим воздействием, прошли своеобразный «естественный отбор». Неудивительно, что общая доля оборотных пивных бутылок, ежегодно используемых на российском рынке, по различным оценкам достигает (или даже превышает) 3,2 миллиарда. По словам одних специалистов, оборотная тара удовлетворяет немногим более 40% общей потребности рынка в бутылке, по мнению других — доля ее использования достигает 75%.

Оптимально оборотную бутылку можно использовать три-четыре раза, но об этом сегодня говорить не приходится. Официально говорят о двенадцати-четырнадцатикратном обороте, но реально в сезон бутылка может обернуться и двадцать, и тридцать раз. Это приводит к разрушению или деформированию венчика бутылки, что напрямую влияет на качество укупорки, а, соответственно — на срок хранения пива.

Кроме сколов и свилей на венчике бутылки откровенным браком считаются несмываемые загрязнения. У новой стеклотары отечественного производства необходимо обращать пристальное внимание на соблюдение геометрии формы бутылки (влияет на ориентацию горлышка при розливе), выступающие или острые швы бутылки (к примеру, «передавленный венчик», при котором острый шов на венчике пробивает прокладку кронен-пробки и приводит к разгерметизации бутылки), а также — неточное совмещение частей бутылки (например, так называемый «порожек» на венчике — несовпадение частей бутылки по высоте — делает невозможной качественную укупорку).

При использовании оборотной бутылки неизбежно приходится решать проблему ее качественной обработки. Часть бутылок отбраковывается на этапе мойки по причине того, что некоторые виды загрязнений и мусора внутри бутылки удалить не удается. Учитывая то, что на проверку чистоты каждой бутылки затрачивается очень немного времени (его величина зависит от производительности линии розлива), тщательный контроль качества становится очень сложным делом.*

* Разумеется, из полезного диаметра такой «трубки-горлышка» приходится вычитать площадь, занимаемую газоотводной (воздушной) трубкой. С помощью этой трубки, в которой расположен высокочувствительный датчик, по достижению в бутылке определенного уровня пива поток жидкости перекрывается.

Особенности приемки новой стеклобутылки (Данные любезно предоставлены издательством «Профессия»)

Партией считают количество бутылок одного типа, оформленное одним документом, содержащим:

3) товарный знак и/или наименование предприятия-изготовителя;

4) условное обозначение бутылки;

5) цвет стекла;

6) количество бутылок в партии;

7) дату отправки;

8) штамп отдела технического контроля;

9) национальный знак соответствия.

Для контроля бутылок по всем показателям качества из разных мест партии отбирают выборку в количестве 0,5%, но не менее 150 шт. Бутылки со сколами и бой в выборку для контроля по качеству не включают. По показателям внешнего вида контролируют всю выборку.

Партию принимают, если количество дефектных бутылок в первой выборке по каждому показателю меньше или равно приемочному числу.

По показателю: прилипов стекла браковочное число 1,

— по сквозным просечкам и сколам приемочное 1, браковочное 2;

— по острым швам, инородным включениям, открытым пузырям приемочное число 2, браковочное 3;

— по пузырям, шлирам, свилям, поверхностным посечкам приемочное 6, браковочное 7;

— по складкам, потертостям и несмываемым загрязнениям приемочное 10, браковочное 11.

Партию бракуют, если количество дефектных бутылок хотя бы по одному из показателей равно или больше браковочного числа при одноступенчатом контроле или больше браковочного числа при двухступенчатом контроле.

Для других показателей приемку и браковку осуществляют в соответствии с нижеприведенной таблицей.

Если количество дефектных бутылок по какому-либо показателю в первой выборке при двухступенчатом контроле равно браковочному числу, то отбирают вторую выборку по этому показателю.

Партию принимают, если суммарное количество дефектных бутылок первой и второй выборок меньше или равно приемочному числу, и бракуют, если суммарное количество дефектных бутылок равно браковочному числу или больше браковочного числа хотя бы по одному из показателей.

Если показатели водостойкости не соответствуют требованиям, то партию бракуют, независимо от результатов контроля по остальным показателям.

Для сертификационных испытаний из разных мест партии отбирают выборку образцов в количестве 80 бутылок. По показателям внешнего вида контролируют всю выборку образцов.

Если количество образцов с дефектами по какому-либо показателю в первой выборке и двухступенчатом контроле равно браковочному числу, то отбирают вторую выборку этому показателю.

Выборку образцов изделий считают соответствующей требованиям безопасности, если суммарное число образцов с дефектами первой и второй выборки меньше или равно приемочному числу второй выборки.

Выборку образцов изделий считают не соответствующей требованиям, если:

1) при одноступенчатом контроле количество образцов с дефектами хотя бы по одному показателей равно или больше браковочного числа;

2) если при двухступенчатом контроле суммарное количество образцов с дефектами равно или больше браковочного числа второй выборки хотя бы по одному из показателей;

3) если показатели водостойкости образцов не соответствуют требованиям.

Розлив пива в алюминиевую банку

Специфика пустых алюминиевых банок состоит в том, что они (относительно стеклобутылки) более неустойчивая к продольной нагрузке тара. Это создает необходимость особого, более «щадящего» подхода к пустой банке, в частности, во время их ополаскивания и наполнения пивом. Так, при ополаскивании банок используется специальное переворотное устройство, переворачивающее банки во время их скольжения вниз под углом около 30° (для сравнения — стеклобутылка во время аналогичной операции жестко захватывается и переворачивается).

Приходится учитывать то, что если банка будет прижиматься к разливному устройству с такой силой, как стеклобутылка, она попросту сомнется. Также банку нельзя вакуумировать — наружное атмосферное давление мгновенно сомнет ее.

Изначально для наполнения алюминиевой банки использовали, как и в случае со стеклобутылкой, длинную разливную трубку, сегодня пиво направляют тонкой пленкой по стенкам банки с помощью множества разливных трубок одновременно (в современной разливной головке их может насчитываться до 15). Это помогает сделать розлив быстрым и в то же время бережным по отношению к тонкостенной банке.

Надо заметить, что фактор кажущейся «непрочности» алюминиевой банки давно перешел из проблемных в разряд рутинных технических моментов качественной настройки оборудования для розлива. У современных образцов оборудования сколько-нибудь существенная осевая нагрузка на банку возникает только в момент непосредственно розлива, когда в банке уже возникает внутреннее давление.

Чаще всего при розливе в банку используется принцип контроля наполнения по уровню, а не по объему. Так же, как и при стеклобутылке, пиво перестает поступать в банку, когда жидкость коснется трубки для выхода газа. Принцип контроля по объему также является достаточно обычным — тут стандартно используется либо специальный дозировочный резервуар-мерка, отмеренная порция пива из которого попадает в банку или расходомер, точно контролирующий, сколько напитка через него прошло. Контроль заполненности запечатанных банок производится с помощью детектора, работающего на рентгеновском излучении.

Технологически процесс розлива пива в металлическую банку делится на следующие фазы:

1. Автоматическая распаковка поддона с банками

2. Подача пустых банок по воздушному или тросовому конвейеру на разливочную машину

3. Переворачивание банок кверху донышком и ополаскивание их горячей водой, подаваемой под высоким давлением

4. Транспортировка в закрытую секцию розлива и наполнение банок углекислым газом (СО2) для устранения из них кислорода

5. Наполнение банок пастеризованным пивом (как вариант — пастеризация пива может проводиться уже в банке)

6. Подача банок и крышек на укупорочное оборудование

7. Закатка банки*

8. Нанесение на банку информации о дате розлива и сроке употребления

9. Упаковка банок по 24 штуки в одну упаковку

* За рубежом на этой стадии в пивную банку также может вкладываться специальное устройство — «виджет» («widget»), представляющее собой пластиковую капсулу с азотом. Пока банка не вскрыта, внутреннее давление в ней высокое и азот из капсулы не выходит. При вскрытии банки давление падает и активно выходящий из микродырочек в капсуле азот добавочно вспенивает пиво.
Еще одна функция виджета — препятствовать излишней карбонизации пива (азот — инертный газ, создающий нужное давление в банке, но не смешивающийся с пивом).
Виджеты довольно широко используются во многих европейских странах, но на территории РФ у них врядли есть перспектива. Применение виджета добавочно удорожает банку, а наш потребитель в большинстве своем не готов платить больше только за то, чтобы пиво лучше пенилось или было менее «газированным».
В прочие напитки также может добавляться азот, но чаще всего по другой причине. Стабильная форма алюминиевой банки поддерживается ее внутренним высоким давлением (по аналогу футбольного мяча). Если давление невелико — она легко деформируется. Поэтому в «спокойные» (негазированные) напитки добавляется капля сжиженного азота, помогающая достигнуть нужной степени внутреннего давления.

Розлив в кеги

При создании оборудования для мойки и наполнения кегов, конструкторы изначально отталкивались от существовавших ранее машин, использовавшихся при работе с деревянными бочонками. Естественно, при этом остались неиспользованными громадные резервы для ускорения и оптими