Bài giảng chương 6: Các máy để rửa bao bì sản phẩm lỏng

81 CHƯƠNG 6. CÁC MÁY ðỂ RỬA BAO BÌ SẢN PHẨM LỎNG 1. Mục ñích và phạm vi ứng dụng. - Phần lớn các sản phẩm thực phẩm dạng lỏng và có vị ñều ñược chứa trong bao bì thủy tinh như : Nước quả, nước khoáng, nước ngọt, sữa, rượu vang, rượu mùi, bia v.v.... - Bao bì thủy tinh chủ yếu ñược sử dụng nhiều lần. Vì vậy các máy ñể rửa bao bì sản phẩm lỏng nhằm mục ñích: + Rửa tất cả các cặn bẩn như ñường, ñạm, axit hữu cơ, các chất khoáng v.v.... bám ở bề mặt bên trong bao bì, ở ñáy và thành chai, các vật lạ khác như nhựa, nút chai, bụi v.v... + Rửa tất cả các chất bẩn bám ở mặt ngoài bao bì và nhãn chai. + Nâng cao chất lượng sản phẩm và kéo dài thời gian bảo quản (bởi vì những yếu tố nào phụ thuộc rất nhiều vào yếu tố bao bì sạch) 2. Khái niệm chung về máy rửa chai. 2.1. Nguyên lý chung của máy rửa chai. - Dựa vào tác dụng của những môi trường rửa ñặc biệt. - Dựa vào tác dụng nhiệt. 2.2. Tác dụng của môi trường . 2.2.1. Một số môi trường rửa chai thông dụng - NaOH nồng ñộ 1,5 - 3% : Là dung dịch rửa ñược sử dụng phổ biến nhất. - Các môi trường khác : Bảng 6.1 Bảng 6.1: Các môi trường dùng ñể rửa chai. Kiềm Hàm lượng chung, % Hàm lượng hoạt tính, Na2O, % Hàm lượng kiềm hoạt tính, Na2O, % pH của dung dịch 1% Xút ăn da 76,4 75 97 13,5 Metasilicat Natri 29,6 24,9 84 12,5 TrinatriPhotphat 27,3 7,7 32 12 Xút nung 56,2 28,1 50 11,4 2.2.2. Tác dụng hoá lý của môi trường rửa : - Hòa tan cặn: Dung dịch tác dụng hóa học lên cặn bẩn (ví dụ: Xà phòng hóa chất béo trên thành chai) - Làm nở cặn khô (Vì ở trạng thái bở tơi rửa dễ dàng hơn) - Làm sát trùng. 2.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng ñến hiệu quả rửa sạch của dung dịch - Nhiệt ñộ - Nồng ñộ 82 - Thời gian tác dụng. 2.3. Các bộ phận chính của máy rửa chai: - Bộ phận nhúng nước - Bộ phận rửa - Bộ phận tráng sạch. 2.4 ðặc ñiểm của quá trình rửa bao bì thuỷ tinh và kim loại - ðối với bao bì kim loại. .Bền với nhiệt; có thể tiệt trùng bằng hơi nóng ñến 90 - 1000C .Không bền với dung dịch rửa hóa học - ðối với bao bì thủy tinh: .ðộ bền nhiệt nhỏ: Chênh lệch nhiệt ñộ từ công ñoạn này sang công ñoạn khác không ñược quá 25 -300C ñể tránh vỡ chai . .Bền vững ñối với môi trường hoá học: Môi trường kiềm lẫn môi trường axit. 3. Các giai ñoạn chủ yếu của quá trình rửa chai : 3.1. Giai ñoạn thấm nước: Mục ñích: + Làm lớp cặn bẩn nở mềm ra, làm giảm ñộ bền cơ học. + Làm yếu liên kết của lớp bẩn với thành bao bì. + Làm hòa tan một số thành phần của lớp chất bẩn với dung dịch rửa. 3.2. Giai ñoạn rửa : 3.2.1. Mục ñích . + Lấy triệt ñể lớp cặn bẩn còn lại trên bề mặt dung dịch. + Tách cặn bẩn ñó ra khỏi chai. 3.2.2. Phương pháp rửa : + Bằng dụng cụ cơ học: Bằng bàn chải quay trong chai. Ưu ñiểm: - Cho phép tách ñược cặn bẩn ở thành bên trong và ñáy chai. - Có thể sạch ñược những chai quá bẩn và cặn quá khô Khuyết ñiểm: - Bàn chải mau hư hỏng - Chất bẩn có thể chuyển từ chai này sang chai khác qua bàn chải - Không tách ñược triệt ñể những sợi bàn chải còn sót lại. - Khó thiết kế lắp ñặt trong máy + Bằng tia chất lỏng : Sử dụng tia chất lỏng từ miệng phun của ống bơm phun vào trong chai. Ưu ñiểm: 83 - Chất lỏng ñược tách khỏi thành chai và ñược tia chất lỏng rửa mang ra ngoài dễ dàng . - Thiết kế lắp ñặt ñơn giản, dễ dàng. Hình 6.1. Rửa chai bằng cơ khí a) bằng bàn chải quay kim loại b) bằng ống bơm 3.3. Giai ñoạn tráng sạch. Mục ñích : + Rửa sạch và tách hết tất cả cặn lắng của dung dịch rửa. + Làm nguội chai sạch. 4. Phân loại máy rửa chai : 4.1. Theo năng suất: - Năng suất nhỏ : 1000 - 3000 chai/ h. - Năng suất trung bình : 5000 - 8000 chai/ h. - Năng suất lớn : 10000 - 24000 chai/ h. 4.2. Theo phương pháp rửa: - Bằng ống bơm - Dùng nước bơm - Bằng chổi quét. 4.3. Theo ñặc ñiểm cấu tạo ñộng học : - Xích có số lượng bể ngâm khác nhau. - Một bể không có xích 84 - Bàn quay - Thùng quay làm việc liên tục 4.4. Theo phương pháp vận chuyển chai. - Máy loại xách - Máy loại thùng quay 5. Cấu tạo và nguyên tắc làm việc của thiết bị : 5.1. Máy rửa chai loại xách : (Hình 6.2a) Trong máy xách thì bộ phận chuyển chai bằng xích là cơ cấu vận chuyển chủ yếu mang chai từ bể này sang bể khác và từ một bộ phận ống bơm này sang một bộ phận ống bơm khác; nó là hai xách vô tận mang một nhóm giá ñể chai (gồm nhiều hàng lỗ). Số lỗ ở trong giá có thể khác nhau phụ thuộc vào cấu tạo và năng suất máy. Các giá ñựng phải thỏa mãn các yêu cầu sau: 1. ðủ bền và làm nhẹ ñến mức có thể ñược, không bị hư hỏng trong trường hợp bị chèn chai hay chèn những mảnh vụn giữa các giá và tấm ñịnh hướng; 2. Tia dung dịch rửa ở trong ống bơm ra phải có lối ñi tự do vào phía trong chai và bề mặt bên ngoài chai phải ñược rửa nhiều nhất. 3. Trong thời gian bơm ở bên trong, ñòi hỏi phải ñịnh tâm chính xác miệng chai ñối với ống bơm; Ở trong máy thùng quay, cơ cấu chủ yếu ñể vận chuyển chai ở bên trong máy là thùng quay hình trụ có lỗ ñể chai. 5.1.1. Cấu tạo: 1. Bàn chứa chai 3,4 . Bể ngâm 2,6 : Băng chuyền . 5. Các ống bơm nước hoặc dung dịch kiềm 5.1.2. Nguyên tắc làm việc: Chai bẩn ñược ñưa vào ñể trên bàn chứa 1, từ ñó chai ñược tự ñộng chất vào lỗ của giá lắp trên xách vô tận của băng chuyền 2. Sau ñó ñược rửa sạch sơ bộ bằng nước bơm rồi ñược nhúng vào bể 3 ñể thấm ướt bằng nước nóng hay dung dịch kiềm. Sau ñó chai ñược ñưa vào bể 4 ñể ngâm ướt ở 65-750C và khi ra nó ñược rửa phía bên ngoài bằng tia dung dịch kiềm. Ở ñoạn bên trên thì xích chuyển ñộngtheo hướng ngược lại, chai ñược bơm bằng dung dịch kiềm, bằng nước nóng và nước lạnh từ các ống 5. Chai sạch ñược ñưa lên băng chuyền ngang 6 5.2. Máy loại thùng quay : (Hình 6.2b) 5.1.1. Cấu tạo: 1,6. Bàn chứa chai 2,4,5 : Các thùng quay 3: Các ống bơm dung dịch rửa. 5.2.2. Nguyên tắc làm việc: Máy thùng quay có ba hay bốn thùng quay nhúng trong bể chưa dung dịch rửa. Chai bẩn ñưa vào bàn 1 rồi vào lỗ bên trong của thùng ñầu tiên 2 và ñược hạ xuống khi quay thùng xuống phía dưới vào bể ñể ngâm sơ bộ. 85 Ở trong bể ra, những chai ở phần bên trên của thùng ñược ống bơm 3 bơm rử và sau ñó tháo ra trên bàn dọc lưu ñộng, bàn này chuyển chúng vào thùng thứ 2 số 4 và ñược chất vào các lỗ của thùng. Chai ñược rửa và bơm nhưng ở nhiệt ñộ cao hơn và cũng như ở trên, lại chuyển vào các thùng thứ 3 số 5, ở ñây chúng ñược nhúng vào nước lạnh. Chai sạch ñược ñưa lên bàn 6 và chuyển ra băng tải. Hình 6.2. Các máy rửa chai a) loại xách b) loại thùng quay ðể ñảm bảo chất lượng rửa, các chai bẩn phải chịu tác dụng hóa học của dung dịch rửa nóng và tác dụng cơ học của tia chất lỏng khi phối hợp tốt nhất công ñoạn thấm ướt và bơm trong một khoảng thời gian xác ñịnh. Chỉ tiêu tổng cộng của những công ñoạn ấy là thời gian rửa có ích. Trong các máy hiện ñại thời gian rửa có ích chung từ 5 ñến 8 phút. 86 5.3. Máy rửa chai dùng cho nhà máy sữa: (Hình 6.3) 5.3.1. Cấu tạo: 1,10 : ðĩa xích 2,5,7,9 : Ống bơm nước và dung dịch 11. Máng ñưa dung dịch kiềm. 3,4,6,8. Máng tưới 12. Thiết bị gia nhiệt 17,18. Cơ cấu dỡ liệu 13. ðĩa giảm chấn 14. Dụng cụ nạp chai 15. ðộng cơ 16. Bàn nạp chai di ñộng Hình 7.3. Máy rửa chai Iudeck năng suất 1200chai/h dùng cho nhà máy sữa 5.3.2. Nguyên tắc làm việc: Chai bẩn ñưa lên bàn 16 dẫn ñộng từ ñộng cơ 15, nhờ dụng cụ nạp chai 14, chai ñược chất lêngias của băng tải chính, cưa 18 chai một dãy. ðể tránh vỡ chai khi chúng trượt vào ñầu giá thì ñầu chai tựa vào ñĩa giảm chấn 13 có vành cao su. Nguyên công rửa thứ nhất là thấm ướt và sơ bộ ñun nóng chai ở trong thùng có nước ấm nhiệt ñộ 380. Thời gian thấm ướt ñầu tiên khoảng 1 phút. Khi các giá chuyển ñộng qua bể thứ nhất, chai tựa ñáy lên thanh ñịnh hướng uốn cong theo ñộ cong của xích. Khi giá từ bể thứ nhất ra, nước ở trong chai chảy ra giá uốn quanh ñĩa xích và ñi vào bể thứ hai; ở ñấy, chai ñược thấm ướt trong dung dịch kiềm, tăng nhiệt ñến 630. ðó là một trong những nguyên công rửa cơ bản trong máy kéo dài gần 3 phút. Dung dịch chảy ra hết khi chai ñi quanh ñĩa xích 10; trong khi ñó dung dịch nóng chảy ngược vào bể, còn chai thì ñược bơm súc rửa bên trong và bên ngoài ban ñầu bằng dung dịch kiềm, sau là nước. Do luôn ñun nóng chai và giá trong bể thứ hai ,ñể giữ nhiệt ñộ cần phải ñun nóng theo chu kỳ. 87 ðun nóng dung dịch trong thùng bằng thiết bị ống chùm ñun nóng bằng hơi 12. Dung dịch kiềm ở trong thùng hao dần ñi do bám vào giá và chai; ñưa kiềm vào trong thùng dùng máng 11. Các chai ở nhánh trên của băng tải cắm ñầu xuống phía dưới, chúng ñược ống bơm 7 và 9 bơm vào bên trong 8 lần và ñược máng 6 và 8 tưới phía ngài bằng dung dịch kiềm ở nhiệt ñộ 49 - 500. Dung dịch chảy vào thùng thứ ba từ ñó, sau khi lọc nó lại ñược cấp bằng bơm vào trong ống bơm và máng. Sau ñó thì chai ñược bơm 4 lần từ ống 5 và tưới từ máng 4 bằng nước ấm tuần hoàn ñể làm nguội sơ bộ ñến 26 - 270 C và rửa bằng dung dịch kiềm, cuối cùng thì chai ñược súc tráng và kết thúc làm nguội bằng nước mát ở ống dẫn nước qua hai lầm bơm từ ống 2 và máng 3. Chai rửa và làm nguội xong thì ñi quanh ñĩa xích 1 và ñược ñỡ từ giá lên cơ cấu dỡ liệu 17 rồi chuyển lên băng tải ngang. Thời gian chung của các công ñoạn rửa, nghĩa là thời gian rửa có ích khoảng 5 phút khi năng suất bình thường 12.000 chai/ h. ðặc ñiểm căn bản của các máy này là sử dụng ñược một phần nhiệt thừa của nước ñã dùng từ thùng thứ 4. Lượng nhiệt thừa này thu ñược trong hệ thống tuần hoàn của nước ấm do nước lạnh trong ống dẫn nước chảy liên tục vào trong thùng ñó. Thường thường lượng nhiệt dư ñó hòa lẫn vào trong kênh dẫn và mất mát ñi nhiều nhiệt ở trong ñó, vì nhiệt ñộ nước ở trong bình thứ 4 khoảng 300 và hòa lẫn khoảng 6000 lít nước trong 1 giờ. Trong máy này nước ñã dùng từ bình thứ 4 ñi vào bình thứ nhất, cấp một phần nhiệt vào chai và giá nguội. Như vậy ở ñây sử dụng nhiệt thứ cấp, nhờ ñó mà giảm ñược lượng hơi dùng ñể rửa chai. 5.4. Máy rửa chai dùng cho nhà máy rượu mùi: (Hình 6.4) 5.4.1. Cấu tạo 1,2,3,4. Bể ngâm 5. Xích vô tận 5.4.2. Nguyên tắc làm việc Máy có vỏ thép, phân chia bên trong bằng những vách ngăn ra làm 4 phần, hình thành một bể nằm ngang bên dưới 1 và ba bể ñứng 2, 3, 4. Hai xích vô tận 5 ñi qua bể tạo nên một băng chuyền xích mang theo những giá ñựng chai, mỗi giá có thể ñặt 12 hay 14 chai dung tích từ 0,25 ñến 0,5 lít. Năng suất máy với loại giá 12 lỗ là 6200 chai, còn với loại 14 lỗ là 7200 chai trong 1 giờ. Bể dưới thấp dùng ñể nhúng ướt bên trong chai. Ở cuối bể 1 có ñặt bộ phận vứt bỏ nhãn hiệu; ở nhánh xích ñi lên có bộ phận bơm trung gian, rửa bên ngoài trước khi ñưa chúng vào trong bể dung dịch kiềm; những nhãn hiệu bong ra chảy theo dòng nước từ bể dưới vào bộ phận vứt bỏ nhãn hiệu. 88 Tiến hành rửa chai trong bể 2 và 3 bằng dung dịch kiềm, còn trong bể 4 là nước. ðể giữ nhiệt ñộ cần thiết trong bể ñặt các cụm ống hơi tăng nhiệt trên các thành ngang ñứng của bể chứa. Dung dịch kiềm và nước sạch ñưa vào trong chai qua vòi phun của thùng bơm; thùng này ñặt trên hai trục của ñĩa xích phía trên và quay cùng với trục. Dung dịch kiềm ñưa vào trong thùng quay bằng một bơm ñặc biệt, còn nước thì do áp suất của mạng ống thành phố. Tiến hành bơm rửa chai lần cuối nhờ một khung nâng lên có hai dãy ống bơm ñưa hẳn vào trong chai. ðồng thời trên ñoạn này tưới nước bên ngoài chai. Ưu ñiểm của máy là : 1/ Dùng nước ñể làm vệ sinh và hâm nóng chai sơ bộ nhờ chuẩn bị như thế mà ta có thể tiến hành rửa chai bằng dung dịch kiềm ở nhiệt ñộ cao trong hai bể; ngoài ra không bị rơi nhiều chất bẩn, keo dính nhãn hiệu và cặn lắng của sản phẩm vào dung dịch kiềm, vì vậy giữ ñược hoạt tính và ñộ sạch của dung dịch không cần phải thay luôn. 2/ Súc rửa chai trung gian kể từ bể nước muối cuối cùng tới khi bơm nước ñể tạo ñược sự chênh lệch nhiệt ñộ phụ; biện pháp ñó phối hợp chuẩn bị nhiệt cho chai, cho phép nâng cao ñược chế ñộ nhiệt ñộ rửa chai. Bàn dỡ chai ñã cơ khí hoá, nạp và dỡ chai tiến hành ở cùng một phía ñể dễ dàng bảo quản máy và cải tiến ñiều kiện lao ñộng. Hình 6.4. Máy rửa chai GAB cải tiến, năng suất 7200chai/giờ, dùng cho nhà máy rượu mùi 89 5.5. Máy rửa chai dùng cho các nhà máy bia không có cồn Trên hình 6.5 cho biết cấu tạo của máy rửa chai M-6 dùng ñể rửa chai ở các nhà máy bia không có cồn. Sự khác nhau về nguyên tắc của máy này với các máy khác là ở chỗ: Các giá chai dịch chuyển ở trong máy không phải là trên xích mà ñược ñẩy bằng cơ cấu ñặc biệt trên các con lăn ñịnh hướng. Hình 6.5 .Máy rửa chai M-6, năng suất 6.600 chai/h, dùng cho các nhà máy bia không cồn ðể ñảm bảo khoảng cách chính xác giữa các giá, trên các giá ñều có các tấm ñịnh cỡ khoảng cách. Các chai ñược xếp thủ công lên bàn chứa nhỏ, tự ñộng chuyển vào bàn chứa chai, bàn này ñưa chai vào giá của băng tải chính. Các giá làm bằng thép tấm và có 20 lỗ ñể chai. ðẩy giá ñi bằng những cựa gắn trên tay gạt - ñẩy. Chai ñược bơm rửa bơm trong bên ngoài bằng nước thải trong 8,5 giây; sau nhúng chúng vào trong bể dung dịch kiềm có nhiệt 50-550; từ ñó chai ñược truyền lên nhánh ñường phía trên và chuyển ñộng theo hướng ngược lại, ñược bơm và súc rửa bằng dung dịch kiềm, sau lại bằng nước ấm và nước ở ñường ống dẫn nước. ðể loại bỏ nhãn hiệu khỏi dung dịch kiềm, ở trong ngăn, người ta ñặt vào cuối máy 1 lưới lọc. Bộ phận xếp và dỡ chai có khoá khí nén ñể ngăn ngừa vỡ, mẻ chai, ñó là một ưu ñiểm của máy. Trên hình 6.6 cho sơ ñồ máy MM-3 trên băng tải nạp chai có bộ phận ñể tăng nhiệt sơ bộ cho chai. ðiều ñó cho phép nâng cao nhiệt ñộ rửa lên tối ña từ 55 ñến 750, ñồng thời rút ngắn khuôn khổ kích thước máy. Máy này hiện nay ñược chế tạo hàng loạt. 90 Hình 6.6. Máy rửa chai MM-3 năng suất 3000/h dùng cho nhà máy bia không cồn