مهندسی فرآیند تولید نوشابه

فروش فرآیند تولید نوشابه

سیستم اجرایی و مدیریتی اغلب کارخانه ها از چهار بخش اصلی تولید، کنترل کیفی، فروش و خدمات مختص به هر بخش تشکیل شده است. ساختار بخش تولید کارخانه های نوشابه سازی معمولا شامل تصفیه خانه، شربت سازی، تولید گاز (CO₂) و خط تولید و در برخی موارد تولید بطری PET قرار دارد و بخش کنترل کیفی که در هر مرحله وظایف خود را انجام می دهد مواد سازنده نوشابه شامل آب، شکر، عصار، مواد نگهدارنده و گاز کربنیک (گاز CO₂) می باشد. آب مصرفی کارخانه از چاه تامین می گردد که پس از پمپاژ به به واحد تصفیه خانه در آنجا تصفیه و به واحد های دیگر کارخانه انتقال پیدا می کند.

مشخصات فنی مهندسی فرآیند خط تولید نوشابه

بخش های مختلف کارخانه نوشابه سازی

واحد تصفیه خانه
واحد شربت سازی
واحد تولید گاز
واحد تولید بطری PET
خطوط تولید نوشابه
آزمایشگاه کنترل کیفی

واحد تصفیه خانه

در تصفیه خانه، آب برای دو کاربرد مختلف در کارخانه تصفیه می شود:

تصفیه آب از نظر فیزیکی که در این بخش سختی آب را پایین آورده یعنی به اصطلاح آب را گچ گیری می کنند و تقریبا ضدعفونی هم می کنند که این نوع آب را برای شستشوی بطری های نوشابه به کار می برند.
تصفیه آب از نظر شیمیایی و باکتر یولوژیکی است که برای تولید مایع نوشابه مورد استفاده قرار می گیرد.

تصفیه آب

اولین اقدام انجام گرفته بعد از استخراج، ضد عفونی کردن آب است آب مورد استفاده از مخازن با دبی مشخص و از طریق لوله ها به یک کلریناتور متصل است و وارد مخازن کلر زنی و ذخیره می گردد و از این مخزن توسط پمپ هایی به تصفیه آب می رود برای فرستادن آب از این مخزن به خط تولید از پمپ های استیل استفاده می شود و برای استفاده از آب های غیر آشامیدنی از پمپ های چدنی استفاده می گردد.

تصفیه توسط اسمز معکوس

در سیستم اسمز معکوس ابتدا آب وارد یک فیلتر شنی می شود که در آن لایه های شن روی هم قرار گرفته اند و عمل فیلتراسیون را انجام می دهند. سپس توسط پمپ، آب را به تانک دومی ارسال و سپس به بخش RO انتقال می یابد. عبور آب از یک محیط رقیق تر به یک محیط غلیظ تر از خلال یک غشای نیمه تر را اسمز می نامند و برای انجام عمل معکوس یعنی ورود آب از یک محیط غلیظ تر به یک محیط رقیق تر، بایستی انرژی مصرف کرد این انرژی توسط پمپ RO تامین می شود. آب تصفیه شده توسط پمپ ها به مخازن ذخیره ارسال می گرد تا هنگام نیاز مجددا پمپ شده تا با عبور از لامپ UV برای بخش های مختلف خط تولید و کارخانه ارسال گردد.

تهیه گاز CO2

تولید گاز در کارخانه تولید نوشابه اهمیت زیادی دارد، زیرا مصرف گاز در نوشابه ها امری ضروری است. حالت کف کننده و طعم سوزاننده در نوشابه های گاز دار مربوط به وجود گاز دی اکسید کربن در آنها می باشد. این گاز با تزریق در نوشابه علاوه بر ایجاد طعم به دلیل ایجاد محیط اسیدی به عنوان یک نگهدارنده نیز تلقی می گردد.
حلالیت گاز کربنیک در اثر کاهش درجه حرارت افزایش می یابد، میزان گاز به کاربرده شده بر حسب نوع و طعم دهنده متفاوت می باشد.
نکته : در فشار یک اتمسفر مقدار گاز حل شده در آب فقط به درجه حرارت بستگی دارد.

سیستم تهیه گاز دی اکسید کربن

گاز از سوزاندن گازوئیل توسط بویلرها حاصل می گردد. گاز حاصله وارد سه برج که به ترتیب برج آب برای شستشو گاز ها (به صورت جریان ناهم سو) و برج دوم برای جمع آوری گاز های سمی و برج منو اتیل (MEA) برای جذب گاز های CO می باشد. گاز CO وارد کپسول پرمنگنات می گردد، بعد از رله شدن و مایع شدن توسط آب وارد مخازن ذخیره می گردد.

در خط تولید گاز کربنیک ابتدا در یک بویلر گاز و یا گازوئیل سوزانده می شوند. مشعل و دیگی که بدین منظور استفاده شده است به گونه ایی طراحی شده است که هوای لازم و کافی برای احتراق کامل سوخت تزریقی به مشعل، را تامین می کند.در این روش آب و گازکربنیک و گاز های دیگر هم تولید می گردد.

پس از سوزاندن گاز طبیعی یا گازوئیل، دود خروجی از دودکش بویلر به قسمت پایین ستون یا برج بلندی که بخش عمده آن از قطعات سرامیکی خاصی پر شده هدایت می شود. در این برج که برج شستشو نامیده می شود با پاشش آب از قسمت فوقانی برج بر روی سرامیک ها، دودی که از پایین به سمت بالا در حرکت است ضمن خنک شدن، بخشی از ناخالصی های قابل حل را از دست می دهد. خروجی مخلوطی از گاز های مختلف از جمله گاز کربنیک است.

در مرحله بعد، گاز های خروجی از «برج شستشو» به قسمت پایین برج دیگری وارد می شود. در این برج كه به نام «برج جذب» شناخته می شود، با استفاده از ماده ای كه خاصیت جذب CO2 را دارد، جداسازی گاز كربنیك از مخلوط گاز های مختلف صورت می گیرد. ماده جاذب گاز كربنیك نام دارد كه محلول آن با غلظتی مشخص از قسمت فوقاتی «برج جذب» روی سرامیكهای داخل ستون پاشیده می شود.

برج جداسازی با بویلر در ارتباط بوده لذا MEA ورودی به آن در مجاورت شعله بویلر حرارت دیده و در اثر این گرمایش گاز كربنیك از MEA جدا می شود و با خروج از قسمت فوقانی «برج جداسازی» از یك مبدل حرارتی عبور می كند تا خنك شده و در عین حال بخشی از رطوبت همراه آن به صورت كندانس جدا شود.

در مرحله بعدی، گاز تولیدی وارد «كمپرسور گاز كربنیک» می شود تا فشار آن به حدود 16 بار افزایش یابد. در ادامه گاز كربنیک تولیدی از «ستون خشک كن» عبور می كند تا ضمن دفع رطوبت، نقطه شبنم گاز به حدود 60- درجه سانتیگراد برسد. بعد از «ستون خشك كن»، گاز كربنیك از «ستون كربن فعال» عبور می كند تا بو و برخی ناخالصی های گاز حذف شود.

آخرین مرحله در فرایند تولید گاز كربنیک، تبدیل گاز كربنیک تولیدی از حالت گاز به مایع است. عمل تقطیر گاز كربنیک در مبدل حرارتی یا كندانسوری مرتبط با یك كمپرسور آمونیاكی یا فرئونی صورت می گیرد و دمای آن تا حدود 30- درجه سانتیگراد پایین آورده می شود تا به مایع تبدیل گردد. در این مرحله گاز های غیرقابل تقطیر همراه گاز كربنیک جدا شده و نهایتاً گاز كربنیک مایع با خلوص 99/99% در مخزن ذخیره می شود.

عصاره خانه
شیرین کننده های مورد استفاده در صنعت نوشابه سازی

شیرین کننده های طبیعی
شیرین کننده های مصنوعی
شیرین کننده های مشابه مصنوعی

مراحل تهیه شربت اولیه

مواد اولیه شربت، آب قابل شرب و شکر دانه ای می باشد، پس از اختلاط مواد به نسبت های مشخص و همچنین اضافه کردن بنزوات سدیم که به عنوان نگهدارنده استفاده می شود بوسیله همزن های موجود با هم مخلوط می شوند و کار همزن ها تا زمانی ادامه دارد که شکر به طور کامل در آب حل شود. به دلیل وجود ناخالصی ها و انواع آلودگی میکروبی محلول آب و شکر می بایست از فیلتر عبور نماید. پمپ های مورد استفاده انتقال شکر از نوع پمپ های پیستونی می باشند.

انواع فیلتر

فیلتر لنزا

برای فیلتر کردن مواد زائد از محلول از این فیلتر استفاده می گردد. درون این فیلتر تعداد زیادی المان قرار دارد و جهت حرکت جریان شربت از قسمت درونی المان ها بر جدار بیرونی آنها می باشد.

فیلتر پرس

این فیلتر مجهز به کاغذ صافی مخصوصی از جنس پنبه نسوز است با عبور از این کاغذ های صافی شربت تصفیه می گردد در فیلتر پرسی، از سوپرسل نیز می توان استفاده نمود. سوپر سل به وسیله پمپ به درون فیلتر فرستاده می شود و مانند فیلتر لنزا روی صفحات را می گیرد.

پمپ فیلتر پرس

پمپ فیلتر پرس برای انتقال و تبدیل دوغاب به کیک در فیلتر پرس به کار می رود. انواع پمپ های مورد استفاده در فیلتر پرس عبارتند از: پمپ سانتریفیوژ، پمپ دیافراگنی، پمپ دنده ای، مونو پمپ، پمپ شلنگی.پمپ های اندازه گیری
پمپ فیلتر پرس با توجه به ویسکوزیته سیال ورودی به فیلتر پرس، میزان ذرات جامد ورودی به دستگاه فیلتر پرس، میزان فشار مورد نیاز پمپ کردن دوغاب به دستگاه فیلتر پرس و دبی مورد نیاز برای فیلتراسیون در دستگاه فیلتر پرس مشخص می گردد.

نحوه تهیه عصاره نهایی

عصاره اولیه شامل اسانس و اسید خوراکی و دیگر مواد مورد مصرف می باشد که پس ار مخلوط کردن آنها با یکدیگر و زمان استراحت 24 ساعته آماده می گردد. پس از گذشت این زمان عصاره نهایی توسط لوله های رابط به قسمت فلومیکس برای اختلاط با آب تصفیه شده و تولید نوشابه فرستاده می شود.

قسمت تخلیه جعبه ها

تخلیه کننده جعبه ها دستگاهی است به نام انکسر که بطری ها را از جعبه ها جدا کرده و آنها را بر روی نوار نقاله قرار داده و به قسمت بطری شوی هدایت می شود. فینگر های این دستگاه ها به نحوی عمل می نمایند که وقتی جعبه ها روی نوار نقاله قرار می گیرند که فینگر ها بطری ها را از سر بطری محکم می گیرد و بلند می کنند و وقتی که بطری ها به نوار نقاله دوم می رسند فینگر ها آزاد شده و بطری ها روی نوار نقاله قرار می گیرند.

بطری شوی

این دستگاه برای از بین بردن میکروارگانیسم ها ضد عفونی کردن، شستن بطری ها و خارج نمودن مواد زائد از داخل آنها بکار می رود و دارای چندین مخزن است که بطری ها توسط زنجیر حامل به طور منظم وارد مخازن می گردند در هر مرحله بخشی از اعمال لازم جهت ضد عفونی روی آنها انجام می گیرد در اثر بالا بردن میزان PH در این مخزن ها که غلظت آن حالت نزولی دارد کلیه میکروارگانسیم ها نابود می گردند.

فلو میکس FLOO MIX

عصاره نهایی توسط پمپ مخصوص به قسمت فلو میکس فرستاده می شود و در این قسمت اختلاط عصاره نهایی و آب تصفیه شده خنک به نسبت مشخص انجام می گیرد فلومکس دارای سه محفظه است 1. برای ورود و تجمع عصاره نهایی، 2. محفظه دیگر برای تجمع آب خنک و 3. برای اختلاط آب و عصاره نهایی می باشد دمای سرد کردن آب و نوشابه در کربوکولر بالا بردن قابلیت جذب گاز توسط نوشابه است. فلومیکس دارای دو پمپ برای عصاره نهایی و آب است این پمپ ها سطح آب و عصاره را در یک میزان مشخص نگه می دارد. آب و عصاره در محفظه مخلوط شده و برای تزریق گاز به سمت کربوکولر روانه می شوند.

آینه بان خالی

ممکن است که شیشه ها دارای مواد زائد درون خود باشند و یا اینکه معیوب و شکسته باشند که جهت ارائه به بازار مصرف مناسب نیستند. بطری ها با عبور از قسمت آینه بانی که شامل محفظه ایست با شیشه سفیدرنگ که دورن آن چند لامپ فلور سنت روشن می باشد که توسط اپراتور بازبینی می گردد. هنگامی که بطری ها از مقابل محفظه عبور می کنند اگر دارای عیبی باشند مشخص و توسط آینه بان از خط خارج می گردند. وظیفه دیگر آینه بان، خارج ساختن بطری های متعلق به شرکت های دیگر است.

کربو کولر

نوشابه بدون گاز وارد کربو کولر می گردد، نوشابه از بالای لوله های حاوی آمونیاک ریخته می شود. آمونیاک در حالی که از حالت مایع به گاز تبدیل می شود حرارت نوشابه را می گیرد و آن را تا حدور صفر خنک می کند (مقداری از آمونیاک که به صورت مایع باقی می ماند به تانک ذخیره آمونیاک بر می گردد و همراه با آمونیاک مایع و ورودی از سیلک انجام شد. مجددا کربو کولر فرستاده می شود) نوشابه پس از تزریق گاز به فیلر فرستاده می شود تا درون بطری ها پر شود.

سیکل آمونیاک

این سیکل برای پایین آوردن درجه حرارت نوشابه می باشد. آمونیاک به فشار حدود 350 می رسد و بعد از آن به کندانسور یا برج سرد کننده منتقل می گردد و کندانسور بین آب و آمونیاک تبادل حرارت انجام می دهد و آمونیاک مایع تشکیل می گردد. آمونیاک مایع که دارای فشار بالای 350 است بدون احتیاج به پمپ، توسط شیر های کنترل کننده که در مسیرش قرار دارد به سمت کربو کولر و مخزن آمونیاک هدایت می گردد.
آمونیاک مایع از قسمت پایین وارد کربو کولر گشته و با نوشابه به صورت غیر مستقیم تبادل حرارت انجام داده پس به گاز تبدیل می گردد و از قسمت بالای کربوکولر خارج شده و به مخزن آمونیاک وارد می گردد. گاز آمونیاک توسط شیر تنظیم کننده فشار به کمپرسور می رود.

فیلر و تشتک زن

پس از تزریق CO₂ به نوشابه در کربو کولرفلومیکس نوشابه گازدار وارد فیلر می گردد و بطری های خالی پس از نزدیک شدن به فیلتر روی فیلر قرار می گیرد این رکاب با فشار هوا کار می کند و پس از قرار گرفتن بطری روی آن به سمت بالا برده می شود. هنگام گردش فیلر و در اثر فشاری که سر بطری به شیر خودکار وارد می کند شیر بازشده و بطری با حجم معینی از نوشابه پر می گردد. بطری ها پس از پر شدن به سمت پرس های تشتک زن هدایت می شوند، تشتک ها آماده مصرف را در مخزن مخصوص به دستگاه می ریزند این تشتک ها توسط مکش هم سو گشته و با قرار گرفتن در ریلی دایره مانند به سمت پرس ها هدایت می شوند.

کیس پکر Case Packer

بعد از تشتک زن بطری ها از مقابل یک قسمت آینه بانی برای کنترل نهایی عبور کرده و به قسمت پر کننده جعبه ای نوشابه می روند سپس به وسیله دستگاه کیس پکر پر می شوند و برای فروش به خارج از شرکت منتقل می گردند.

دستگاه PET

در ابتدای خط تولید این دستگاه بطری ها وارد مخازن دستگاه می گردند. این بطری ها توسط نوار نقاله وارد خط می شوند و توسط بادی که در ابتدای خط وجود دارد و به سوی دستگاه بطری شوی هدایت می گردند. بعد از پر شدن، بطری ها وارد دستگاه درب زن می گردد و پس از انجام این عمل بطری ها وارد مرحله Label یا برچسب می گردند و Label بر روی بطری زده می شود. بعد از برچسب زدن توسط دستگاه و برروی بطری ها کد و تاریخ حک می شود.

بوستر کمپرسور تولید PET

پروسه تولید بطری PET

مواد پت در مرحله تزریق از دمای محیط تا دمای تقریبا 280 در سانتیگراد (بسته به ارتفاع محل از سطح دریا) گرم شده و ذوب می شوند و در قالب پریفرم به شکل پریفرم در می آیند. سپس پریفرم ها تا حدود 100 درجه سانتیگراد سرد می شوند.
پریفرم های قالب گیری شده توسط نازل های به صورت گیره گرفته می شوند. که این نازلها می توانند 32،24،16،12،8،4 و غیره و بر اساس میزان توانایی تولید شرکت ساخته می شوند. این پریفرم ها توسط کمپرسور باد به Air Conveyer به نازل ها هدایت می گردد و در آنجا به وسیله دستگاه بادکن با عمل Stretch-Blow تبدیل به بطری می شوند.

بطری های تولید شده به وسیله سیستم پنوماتیکی و فشار باد به خط شستشو بطری ها هدایت می گردند سپس پرشده و لیبل زده می شوند و برای شرینگ شدن روتاری مخصوص شیرینگ که به صورت سیستم پنوماتیکی کار می کند ارسال می گردند. دراین تجهیزات معمولا از الکتروموتورهای شرکت Siemens و سیستم پنوماتیک Festo استفاده می گردد.

نمونه تجهیزات کمپرسور 40 بار تولید بطری پت