CC BY
61
Обеспечение качества мойки бутылок
М. Вёлер
«Финктек ГмбХ») Германия) В.И. Николашкин
ООО «Браумастер» (Москва)
Мойка бутылок считается особенно сложной проблемой в процессе обеспечения гигиены пивобезалкогольного производства. Поэтому важно, чтобы производственник обладал точными знаниями в этой области и мог ее контролировать. В данной статье авторы рассматривают оптимизированный режим работы бутылкомо-ечных машин и дают свои рекомендации по текущему контролю бутылко-моечной машины, особенно вымытых бутылок.
Если рассматривать разработки в области мойки бутылок за последние годы, то в этом направлении сделано очень много.
Уровень техники — тенденции в машинной мойке бутылок
На основе новых материалов для изготовления бутылок, таких, как ПЭТ или ПЭН, производители оборудования вынуждены произвести конструктивные изменения, так как эти типы бутылок, с одной стороны, из-за значительно меньшей массы по сравнению со стеклянными должны быть зафиксированы на направляющей при шприцевании в зонах ополаскивания, а с другой — для неко-
РИЧКТЕС
торых сортов полимеров мойка возможна лишь при невысоких температурах. Перенос моющих растворов в бутылко-моечных машинах также был значительно снижен благодаря применению новых конструктивных решений и материалов при изготовлении бутылочных гнезд.
Изменения в составе применяемых клеев и этикеток могут привести к различному характеру работы бутылкомо-ечных машин. Поэтому все поставщики моющих средств стараются соответствовать требованиям рынка благодаря постоянному внедрению новых разработок. Истирание стеклянных бутылок всегда необходимо рассматривать во взаимосвязи между механическим и химическим истиранием, при этом нужно соблюдать и контролировать соответствующие ориентировочные значения для условий мойки. В этом случае решающее значение имеет корректно установленное содержание NaOH в моющих щелочных растворах. Типичная проблема при машинной мойке бутылок — серый налет на бутылках. Систематическое исследование показывает, что благодаря сотрудничеству между производством, эксплуатирующим производственные мощности, производителями оборудования и моющих и дезинфицирующих средств проблемные моменты
ОГРАНИЧЕНИЕ ЭКОНОМИИ ВОДЫ В БММ
Из-за термических проблем Из-за остатков в бутылках
КОНТРОЛЬ: ЧИСТОТА БУТЫЛОК:
оптический (галогеновый свет); оптически чистые;
микробиологический; *— микробиологически безупречные;
исследование промывочной воды на: без остатков.
волокна;
щелочность и значение рН;
поверхностное напряжение;
растворенный кислород;
неионные ПАВ;
специфическая аналитика остатков,
например, на неионные ПАВ
(Паль и Вёлер, 1999).
Рис. 1. Влияние экономии воды при мойке бутылок [7]
могут быть найдены и устранены при проведении соответствующих мероприятий.
Фильтрация щелочей усиливает моющее действие, поскольку из системы отфильтровываются посторонние вещества и моющая щелочь очищается. Здесь до сегодняшнего дня лучшим методом считается ультрафильтрация. Возможные конструктивные мероприятия на участке шприцевания водой могут привести к значительной экономии воды.
В бутылкомоечных машинах можно оптимизировать энергозатраты и механические аспекты мойки. При снижении переноса моющих растворов и лучшем изолировании уменьшаются энергопотери. В результате снижения переноса моющих растворов уменьшается их остаточное содержание в бутылках, поскольку оно напрямую зависит от концентрации моющих средств в ваннах. Благодаря умелому проведению шприцевания достигается лучший результат мойки. Воду, как дорогой ресурс, можно расходовать экономнее с помощью оптимально отрегулированного тактового шприцевания и применения форсунок с внутренним диаметром 3,5 мм, которые при давлении впрыска 0,8 бар показывают лучшие результаты. Было бы оптимально ввести разбрызгивающую форсунку непосредственно в бутылку, что, однако, конструктивно трудно реализовать при высоких значениях протока жидкости.
Со стороны пользователя желательным было бы снижение расхода чистой воды при мойке бутылок. Результаты снижения расхода воды отражены на рис.1. Очевидно, что воду нельзя просто так убрать из процесса мойки бутылок, поскольку она служит основным компонентом моющего раствора и отвечает за температурный режим оборудования. Простое снижение расхода воды не представляется возможным, здесь необходимо учитывать весь комплекс мойки бутылок и возможные последствия для объекта мойки. С предлагаемыми далее механизмами контроля подобная оптимизация с учетом специфики оборудования становится возможной.
Указанная на рис. 1 ссылка на специфическую аналитику остатков графически изображена на рис. 2. Существует граничное значение содержания остаточных ПАВ в вымытых многоразовых бутылках. Превышение данной величины приводит к таким известным негативным последствиям для розлитого продукта, как изменение вкуса или разрушение пены. Для достижения предельного значения необходимо установленное количество чистой воды для каждого вида оборудования на мойку одной
ПИВО " НАПИТКИ
4•2005
г
о
и о \ Требуемое минимальное
количество пресной воды
Расход чистой воды, V / мл
Рис. 2. Остаточное содержание ПАВ в вымытой бутылке в зависимости от
расхода чистой воды
бутылки. Для того чтобы обнаружить встречающиеся в вымытых бутылках незначительные количества ПАВ в ppb-ди-апазоне, нужна соответствующая аналитика. Известно, что проводимого для этого измерения напряжения граничных поверхностей недостаточно. Все мероприятия по оптимизации в принципе основаны на математической функции, показанной на рис. 2 (ход как 1/x). При этом неважно, какая величина оптимизации отображена на абсциссе и какая целевая величина — на ординате (например, количество серых бутылок). Граничное значение должно определяться пользователем с учетом специфики оборудования, на котором будет проводиться оптимизация работы .
Только оптимальная работа бутыл-комоечной машины, которая достигается посредством точной аналитики и знания процессов мойки, обеспечивает чистоту вымытой бутылки в соответствии с законодательными и производственными нормами. Требования к вымытой бутылке хорошо известны. Бутылка должна быть нейтральной по запаху, свободной от микроорганизмов, чистой от всех этикеток и химикатов и охлажденной в соответствии с температурой розлива.
Основы мойки
Расширенный зиннерский круг наглядно демонстрирует ответственные за процесс машинной мойки бутылок параметры: температуру, время, механику, химию и тип материала/бутылки, приведен на рис. 3. Моющий эффект можно отобразить как производную от пяти отдельных параметров, поэтому для достижения хорошего моющего эффекта все параметры должны оказывать свое воздействие.
Помимо температуры время мойки также едва ли поддается варьированию, поскольку мойка бутылок, с одной стороны, внедрена в общую систему блока розлива в бутылки с последующими машинами, такими, как разливочная машина и этикетировочный автомат, а с другой — должно быть соблюдено определенное минимальное время для уничтожения мокроорганизмов.
Если в качестве моющего средства использовать только воду, бутылки не будут чистыми. Для поддержки действия каустика в моющих щелочах при мойке оборотных бутылок может производиться дозировка присадок к мягким щелочам, а если необходимо — в зоны шприцевания и в водные зоны. Присадки подбирают в зависимости от специфики оборудования и цели мойки. Постановку задач для моющих средств можно определить следующим образом:
ускоренное проникновение в поверхность загрязнений и отделение этикеток (специально при дисперсионном оклеивании) в щелочных зонах;
повышенная невосприимчивость моющих щелочей к загрязнениям;
непрерывная стабилизация жесткости воды, поэтому отсутствие отложений на частях машин, таких, как цепи и пр.;
уменьшение коррозии стекла и коррозионного растрескивания (истирания и помутнения) у стеклянных/ПЭН- и ПЭТ-бутылок;
отсутствие образования пены; экологическая совместимость. Все моющие средства и пеногасите-ли содержат ПАВ, которые собираются преимущественно на граничных поверхностях. В вымытой бутылке всегда остается остаток жидкости после процесса мойки. Но возможную опасность для продукта вследствие своей активности на граничных поверхностях представляют лишь ПАВ, которые используют как добавки и пеногасители.
Токсичность применяемых для мойки бутылок пеногасителей незначительна и ею можно пренебречь. Однако они могут привести к изменению вкуса и, прежде всего, к ухудшению пивной пены. В лабораторных опытах проводили проверку стабильности пены в зависимости от вида и количества ПАВ. С помощью оптического измерительного инструмента определяли количество ПАВ, при котором наступает значительное уменьшение пены в различных сортах пива. В таблице отображены данные о количестве ПАВ, которые приводят к 10%-ному ухудшению пивной пены в трех сортах пива. Исследовали два типовых пенога-сителя, применяемых при мойке бутылок, и готовый концентрат активного вещества. Поскольку при установленных значениях речь идет о незначительных количествах, срочно требуется избирательный учет ПАВ. Эти значения частично ниже, чем значения найденных в вымытых бутылках остатков. Однако до сих пор до конца неизвестно, какое количество ПАВ переходит в продукт.
Вещество
10%-ное ухудшение пены пива, ррЬ
Пильзенское Альт Кёльш
Пеногаситель А 32,6 40,12 25,08
Пеногаситель Б 31,5 50,16 20,06
Концентрат
активного 140 125 100
вещества
Рис. 3. Расширенный зиннерский круг
Каустик и карбонат натрия приводят к химической коррозии стекла. Используемые ранее моющие средства усиливали этот эффект. Новые разработки в области технологии моющих средств щадят поверхность стекла и заботятся о том, чтобы структура поверхности оставалась очень гладкой, что уменьшает площадь поверхности, а потому и остаток ПАВ будет меньше. В идеальном случае можно было бы вообще полностью избежать коррозии стекла посредством кислотной мойки. Однако применение кислотной мойки на имеющемся оборудовании невозможно, а
Рис. 4. ПАВ при мойке бутылок
на новом оборудовании — слишком дорого, поскольку необходимо использовать специальные виды стали. Решающее значение имет также правильный выбор мест дозировки присадок к моющим средствам для обеспечения оптимального перемешивания. Ошибки здесь могут привести к высоким потерям моющих средств. Поэтому необходим систематический контроль. Проводимые на сегодняшний момент анализы концентратов активных веществ с помощью ионоселективных электродов, к сожалению, часто показывают очень сильные расхождения с реальными значениями. Для ПАВ, применяемых в качестве пеногасителей, предлагается измерять напряжение граничных поверхностей в режиме реального времени, которое может быть состыковано с дозировкой.
Однако измерение напряжения граничных поверхностей не допускает избирательного количественного анализа данных на основе количества ПАВ в матрице моющих щелочей (рис. 4). ПАВ нельзя просто ставить в соответствие с моющим средством, эти поверхностно-активные вещества имеют различное происхождение.
Остаточное содержание моющих средств в вымытых емкостях необходимо свести к абсолютному минимуму при биологически безупречной мойке. Это может происходить посредством контроля режима работы моечного оборудования, поскольку остаточное содержание моющих средств в вымытой бутылке зависит от рабочего состояния оборудования. Повышенная дозировка моющих средств приводит к высокому содержанию их остатков в бутылке.
Производственные эксперименты
Различные требования к процессу мойки в бутылкомоечной машине пре-
дусматривают для каждого участка дозировки применение присадок, оптимизированных по составу как в качественном, так и в количественном отношении.
На показательной односторонней бу-тылкомоечной машине «Лаватек» фирмы Krones (Нойтраублинг) с дополнительной фильтрацией щелочи (ультрафильтрацией) фирмы SET (Дилленбург) применяется показанная на рис.5 концепция мойки фирмы Finktec (Хамм). Активные вещества присадок глюкон и фосфоновые кислоты (ФТ-230 ФРГ), а также неионные ПАВ (ФТ-22 ФРГ) усиливают в основной щелочи ее моющую эффективность, например, для улучшенного отделения этикеток. В зонах теплой воды (ЗТВ) можно нейтрализовать перенос щелочи. Выпадения в осадок пигментных загрязнений (алюминат/ оксигидрат алюминия, оксиды железа и пр.) можно целенаправленно избежать с помощью добавления минеральной кислоты с ингибирующим действием (ФТ-219 ФРГ) при одновременной регулировке рН. Для стабилизации жестко-
сти воды производится дозировка фос-фоновых/поликарбоновых кислот (ФТ-23 ФРГ) в зонах холодной воды (ЗХВ). Дезинфекция в ЗХВ может производиться, например, двуокисью хлора. Цель мойки данной концепции — избежание серых бутылок и обеспечение оптимального функционирования бутылкомоеч-ной машины.
В главной моющей щелочи в течение пробного периода с октября 2003 г. по сентябрь 2004 г. средняя измеренная концентрация NaOH составила 2,4 %, соды — 1 % и алюминия — 0,3 %. Концентрат активного вещества ФТ-230 ФРГ, который дозировался в главную моющую щелочь, а также пеногаситель ФТ-22 ФРГ, дозировка которого проводилась отдельно, определяют с помощью специальных методов анализа фирмы Fiпktec. Полученные величины концентрации на участках главной и остаточной щелочей, а также диапазоны заданного значения регулируемой концентрации отражены на рис.6 и 7.
На рисунках ясно виден перенос из щелочи 1 в остаточную щелочь. В течение всего пробного периода продолжительностью 1 год заданная концентрация соблюдалась (за исключением некоторых резко выпадающих значений), а вследствие точного контроля оборудования в пробный период преимущественно сокращалась. Концентрацию пенога-сителя с начала марта пришлось слегка поднять, так как на предприятии применяли новый клей, имевший сильную тенденцию к вспениванию. При постоянно контролируемой концентрации обеспечивается надежный режим работы с оптимальным результатом мойки. По фильтрации щелочи, применяемой для приготовления щелочи, устанавливают следующие значения: компоненты щелочи — каустик, карбонат натрия и алюминий, беспрепятственно проходят через ультрафильтрацию. Присадка ФТ-230 ФРГ также не удаляется из моющего раствора при фильтрации. Только пе-
А А А А А А A AAA
Концентрат активного вещества (ФТ-230 ФРГ) Пеногаситель (ФТ-22 ФРГ)
Рис. 5. Концепция дозировки и приготовление щелочи посредством циркуляции
ПИ
шшитсиу 4 •
2005
• 1
■ 0,05
21.10.2003 10.12.2003 10.01.2004 18.02.2004 11.03.2004 27.04.2004 16.05.2004
Дни отбора проб 1 — щелочь 1 ФТ-230 ФРГ; 2 — остаточная щелочь ФТ-230 ФРГ
Рис. 6. Концентрация ФТ-230 ФРГ в щелочи 1 и остаточной щелочи 2
2
0
200
150
100
50
д
л Л, Л^
21.10.2003 10.12.2003
10.01.2004 18.02.2004 11.03.2004 27.04.2004 16.05.2004
Дни отбора проб
1 — щелочь 1 ФТ-230 ФРГ; 2 — остаточная щелочь ФТ-230 ФРГ
Рис. 7. Концентрация ФТ-22 ФРГ в щелочи 1 и остаточной щелочи 2
250
1
2
0
ногаситель ФТ-22 ФРГ удерживается примерно на 40 %, что по сравнению с публикуемыми в специальной литературе значениями порядка 60 % служит хорошим показателем. Значение химической потребности в кислороде снижается в среднем на 65 %. При этих значениях следует принимать во внимание, что они зависят от типа фильтрации и применяемого фильтрационного материала. На основании применяемой системы мойки и используемой химии, выборочной фильтрации щелочи и механической оптимизации оборудования бу-тылкомоечная машина работает к полному удовлетворению пользователя. Серые бутылки исключены, а принцип действия фильтрации во взаимосвязи с оптимально подобранными моющими средствами снижает затраты на мойку (временны е и финансовые) в БММ и приводит к более высокой производительности.
Контроль процесса
Процессом, эффективность которого зависит одновременно от механики, химии, времени, температуры и материала бутылок, можно контролируемо управлять только тогда, когда имеется действенный механизм контроля. Цель всех усилий по оптимизации — чистая бутылка без осадка при минимальных затратах и щадящем отношении к окружающей среде. Большинству пользователей неизвестно, какие в точности процессы происходят в моющих машинах, и они полагаются на поставщиков. Однако именно корректная настройка моющих машин поможет предприятию, эксплуатирующему производственные мощности, при знании всех процессов снизить производственные затраты и обеспечить оптимальную мойку бутылки с минимально возможным осадком моющих средств в бутылке.
Важно предоставить пользователю инструмент, который поможет ему лучше понять применяемые моющие машины и моющие средства, а также позволит заново открыть весь комплекс бу-тылкомоечной машины и лучше понять происходящие в ней процессы.
Только оптимальный режим работы бутылкомоечной машины, который достигается благодаря точному контролю и знанию процессов мойки, обеспечивает чистоту вымытой бутылки в соответствии с предписанными законом и производством величинами. Возможный порядок действий по контролю бутылкомо-ечной машины приводится ниже, при этом различаются параметры машин, которые часто получают простым считыванием с измерительных приборов, и аналитические параметры, которые должны обрабатываться вручную.
Параметры машин: расход №ОН; расход моющих средств; расход воды; число вымытых и наполненных бутылок; сорт бутылок; проводимость щелочи; температура ванн; КПД оборудования; значение рН в водных зонах; концентрация дезинфицирующих средств в зоне холодной воды (например, измерительный зонд при сборе двуокиси хлора); непрерывное измерение напряжения граничных поверхностей в щелочи (по выбору может применяться для автоматической дозировки пеногасителя).
Аналитика: содержание ЫаОИ; содержание алюминия; содержание Ыа£О3 концентрация моющих средств; напряжение граничных поверхностей пробных бутылок; измерение пены разлитого пива по Нибему; остаточное содержание ПАВ в бутылках.
Насколько важно хорошее документирование этих параметров, выясняется, к сожалению, часто только в случае ущерба. Однако в этом случае можно быстро выяснить причину. Все параметры, если их контролируют достаточно оперативно, могут указать на нестабиль-
ное состояние бутылкомоечной машины и привести к быстрому улучшению системы. Важно снимать по возможности все параметры, так как они находятся в прямой взаимосвязи друг с другом в зин-нерском круге, и часто только благодаря их правильной интерпретации, как, например, показано в [3], достигается оптимизация оборудования. Хотелось бы еще раз особо остановиться на измерении напряжения граничных поверхностей в вымытых бутылках. Для того чтобы получить здесь сравниваемые и воспроизводимые результаты, нужно соблюдать следующий порядок действий: отбор проб на всех участках выпуска бутылок; хорошее укупоривание бутылок на столе выпуска бутылок; вращение бутылок, заполненных дистиллированной водой на 1/10 своего объема, вокруг продольной оси в течение 1 мин; определение значения напряжения граничных поверхностей.
Большее число проб обеспечивает большую надежность. Решение по итогам дискуссии о нижнем предельном допустимом значении напряжения граничных поверхностей следует принимать на каждом предприятии самостоятельно. Расход воды находится в прямом соотношении со значением напряжения граничных поверхностей. Слишком сильная экономия воды сразу отразится, например, на величине измерений. Если же одновременно проверять пену в пиве, то можно получить граничное значение в диапазоне 55-60 мН/м. Более низкие значения неприемлемы, и в этом случае должна последовать точная проверка оборудования! В этой связи еще раз следует отметить, что определение напряжения граничных поверхностей — это лишь метод контроля, ни в коей мере не позволяющий выносить суждения количественного характера. Надежные результаты здесь можно получить только с помощью избирательного анализа. В измерении химической
потребности в кислороде и неионных ПАВ в промывочной воде после вымытых бутылок с помощью кюветных тестов в качестве рутинных анализов для контроля бутылкомоечной машины нет необходимости. Важно также упомянуть проверку моющего действия бутыл-комоечной машины с помощью стандартной загрязненной бутылки, в результате чего можно быстро проверить изменения на оборудовании.
Для бесперебойной работы бутылко-моечных машин необходим оптимально рассчитанный расход химикатов для всех задач мойки независимо от обрабатываемого материала бутылок. Анализирование в режиме реального времени обеспечивает оптимальную дозировку моющих средств. Примером этого служит успешная дозировка пеногасителей с помощью измерения напряжения граничных поверхностей в моющих щелочах в режиме реального времени. По сравнению со стандартной дозировкой с помощью этой технологии достигается ощутимая экономия пеногасителей. Межотраслевое сотрудничество между производителем моющих средств, который между тем понимается как системный поставщик, и производителем оборудования ведет к технологическому преимуществу для пользователя.
Одна из больших проблем при машинной мойке бутылок — правильная дозировка моющих средств. Заданное производителями количество дозировки часто не может быть соблюдено пользователем, поскольку возможности контроля и часто технического преобразования дозировки недостаточны. Так, на сегодняшний день имеется лишь несколько подходящих способов точной количественной дозировки применяемых моющих средств.
Регулировку оборудования следует увязать с непрерывными измерениями, чтобы осуществлять лучшую дозировку. Дозировка, приспособленная к количеству и структуре емкостей, подвергаемых мойке, является оптимальным решением. Так, можно было бы представить себе дозировку точно требуемого количества в соответствии со степенью загрязнения бутылок путем оптического контроля бутылок перед бу-тылкомоечной машиной. Предлагается надежная концепция мойки для бутыл-комоечных машин и показывается механизм контроля, который предоставляет предпринимателю, эксплуатирующему оборудование, достоверные сведения о рабочем состоянии его оборудования и тем самым обеспечивает высокую степень надежности процесса. Если предложенные мероприятия будут претворяться в жизнь, пользователь может быть уверен, что его бутылка будет чистой.
Как вести эффективный продовольственный бизнес в России!
WORLD FOOD MOSCOW 2005
3 МЕЖДУНАРОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ
ПО ПРОДУКТАМ ПИТАНИЯ И НАПИТКАМ
В
WORLD FOOD
20-22 сентября 2005 г., Москва,
Экспоцентр на Красной Пресне
Как эффективно производить?
I Продовольственный рынок России на третьем месте в Европе: перспективы развития и роста I Повышение инвестиционной привлекательности: реструктуризация
предприятий пищевой промышленности I Как и сколько платить налогов: особенности налогообложения и государственного регулирования пищевой промышленности I Юридическая практика при решении спорных вопросов в организации производства продуктов питания
Как эффективно управлять?
I Повышение эффективности продаж через мотивацию персонала Распределительные центры: проблемы и возможности I Особенности транспортной логистики товаров со специфическими условиями хранения
Как эффективно продавать?
I Производитель и продавец в условиях растущих розничных сетей: антагонизм или возможность прибыльного сотрудничества
I Грамотный маркетинг для возврата инвестиций, вложенных в брэнд | Брэнд как механизм создания имиджа и положительного восприятия продукта
I Как создать упаковку, стимулирующую продажи. Требования к упаковке — юридические и практические аспекты
НОВЫЕ РЕШЕНИЯ НА КОНФЕРЕНЦИИ WORLD FOOD 2005
i Дискуссии и «круглые столы» с известными специалистами I Мастер-классы известных экспертов и практиков по наиболее актуальным проблемам пищевой индустрии
I Впервые в рамках конференции — день Италии (при содействии отдела по развитию торгового обмена посольства Италии (И.Ч.Е.) (Семинары с участием итальянских и российских специалистов и дегустация продукции ведущих производителей Италии)
Впервые в рамках конференции — награждение лауреатов конкурса «Новинка года» на лучший инновационный продукт, организованное в честь 75-летия журнала «Пищевая промышленность»
Ваше участие в конференции World food 2005 — это прекрасный способ узнать опыт специалистов-практиков, поделиться своим накопленным опытом и познакомиться с новыми партнерами!
Зарегистрируйтесь сегодня — и получите специальную скидку! По вопросам участия обращайтесь в Департамент конференций ITE по тел.:
+7 (095) 935-73-50 или по электронной почте: conferences@ite-expo.ru, контактное лицо — Алла Хайкина www.world-food.ru
ПИВО " НАПИТКИ
4•2005
