I. QUÁ TRÌNH ĐỊNH LUỢNG-CHIẾT RÓT SẢN PHẨM LỎNG
Định lượng sản phẩm lỏng là chiết một thể tích nhất định sản phẩm lỏng và rót vào trong chai, bình, lọ, v.v.. Định lượng sản phẩm lỏng bằng máy được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành sản xuất thực phẩm. Khi định lượng bằng máy thì cải thiện được điều kiện vệ sinh, đảm bảo được năng suất cao và định lượng sản phẩm một cách chính xác.
Máy định lượng chiết rót sản phẩm lỏng thường được áp dụng cho những trường hợp yêu cầu năng suất cao, hoặc các yêu cầu nghiêm ngặt về vệ sinh thực phẩm. Tùy theo tính chất của chất lỏng, các máy chiết rót sẽ khác nhau ở các bộ phận làm việc chính, các cơ cấu rót.
Trong công nghiệp thực phẩm, máy định lượng-chiết rót sản phẩm lỏng đựơc áp dụng cho nước giải khát, nuớc trái cây, bia, rượu, nước giải khát có ga, sữa, mứt, các loại dung dịch thực phẩm cô đặc, v.v..
Các phương pháp định lượng chủ yếu gồm có:
– Định lượng bằng bình định mức: chất lỏng được định lượng chính xác nhờ bình định mức trước khi rót vào chai.
– Định lượng bằng chiết tới mức cố định: chất lỏng được chiết tới mức cố định trong chai bằng cách chiết đầy, sau đó lấy khối thể tích bù trừ ra khỏi chai; khi đó mức lỏng trong chai sẽ sụt xuống một khoảng như nhau bất kể thể tích của các chai có bằng nhau hay không. Ngoài ra còn sử dụng ống thông hơi, chất lỏng đựoc chiết tới khi ngập miệng ống thông hơi sẽ dứng lại. Phương pháp nầy có độ chính xác không cao, tuỳ thuộc độ đồng đều của chai.
– Định lượng bằng cách chiết theo thời gian: cho chất lỏng chảy vào chai trong khoảng thời gian xác định, có thể xem như thể tích chất lỏng chảy là không đổi. phương pháp nầy chỉ áp dụng cho các sản phẩm có giá tri thấp, không yêu cầu độ chính xác định lượng.
Trong ba phương pháp định lượng cơ bản: theo bình định mức, định lượng theo mức và định lượng theo thời gian chảy thì phổ biến nhất đối với sản phẩm lỏng là hai phương pháp đầu.
Có 3 phương pháp chiết sản phẩm:
– Phương pháp rót áp suất thường: chất lỏng tự chảy vào trong chai do chênh lệch về độ
cao thủy tĩnh. Tốc độ chảy chậm nên chỉ thích hợp với các chất lỏng ít nhớt.
– Phương pháp rót chân không: Nối chai với một hệ thống hút chân không, chất lỏng sẽ chảy vào trong chai do chênh áp giữa thùng chứa và áp suất trong chai. Lượng chất lỏng chảy vào chai thông thường cũng được áp dụng phương pháp bù trừ hoặc chiết đầy chai.
– Phương pháp rót đẳng áp: Phương pháp này được áp dụng cho các sản phẩm có gas như bia, nước ngọt.Trong khi rót, áp suất trong chai lớn hơn áp suất khí quyển nhằm tránh không cho ga (khí CO2) thoát khỏi chất lỏng. Với phương pháp rót đẳng áp thông thường, người ta nạp khí CO2 vào trong chai cho đến khi áp suất trong chai bằng áp suất trong bình chứa, sau đó cho sản phẩm từ bình chứa chảy vào trong chai nhờ chênh lệch độ cao.Máy định lượng-chiết rót sản phẩm lỏng gồm nhiều cơ cấu rót, mỗi cơ cấu rót được bố trí chiết cho 1 chai. Các cơ cấu rót có thể được bố trí thẳng hàng, làm việc cùng lúc (máy chiết có cơ cấu chiết thẳng) hoặc bố trí trên bàn quay, làm việc tuần tự (máy chiết bàn quay)
II. CÁC CƠ CẤU CỦA MÁY CHIẾT RÓT
1 Cơ cấu rót kiểu van
Cơ cấu rót kiểu van là một trong các cơ cấu đơn giản nhất, nó gồm có bình lường có chia vạch, van ba ngã, ống thông hơi có thể dịch chuyển lên xuống được, ống nối để nạp đầy bình lường và ống để rót thể tích đã đinh lượng vào bao bì chứa.
Thể tích chất lỏng đi vào trong bình lường phụ thuộc vào vị trí đầu bên dưới của ống thông
.
Cơ cấu rót kiểu van
Ở vị trí nạp, nút van ba ngã xoay nối ống dẫn chất lỏng trong bình chứa chảy vào bình lường, đẩy không khí trong bình ra qua ống thông hơi. Khi đầu dưới của ống ngập dưới mực chất lỏng thì không khí không thoát ra được nữa, chất lỏng dâng lên cao hơn miệng ống một đoạn nhỏ, rồi dừng lại. Khoảng dâng cao hơn miệng ống thông hơi phụ thuộc vào mực chất lỏng ở trong thùng chứa. Khi đó áp suất không khí trong bình bị nén tới áp suất bằng với áp suất chất lỏng có độ sâu tính từ mặt thoáng trong thùng chứa và mặt thoáng trong bình lường, chất lỏng không chảy vào bình lường được nũa. Chất lỏng trong ống thông hơi sẽ dâng lên và theo quy tắc bình thông nhau đến bằng mực chất lỏng ở trong thùng chứa.
Ðể tháo chất lỏng vào bao bì chứa, xoay van ba ngã tới vị trí tháo. Chất lỏng trong bình định lượng sẽ theo ống dẫn chảy xuống bao bì chứa bên dưới.
Thể tích chất lỏng trong bình có thể điều chỉnh bằng cách nâng hoặc hạ ống thông hơi xuống.Tùy theo cách quay van mà những máy dùng cơ cấu rót này thuộc loại quay tay, bán tự động và tự động. Chất lỏng chảy ra càng nhanh thì năng suất máy càng lớn2 Cơ cấu rót tới mức định trước
Cơ cấu rót tới mức định trước: giai đoạn chuẩn bị, đang rót và hoàn tất rót
3 Cơ cấu rót có bình lường và van trượt
Cơ cấu rót có bình lường và van trượt được dùng trong ngành sữa, rượu, rượu vang, và trong nhiều lãnh vực công nghiêp thực phẩm khác để rót sản phẩm thực phẩm lỏng ít nhớt.
Trong thùng rót có bình lường, đáy bình vặn chặt với van trượt. Phần bên trên của van trượt rỗng còn phần bên dưới đặc. Bên phần rỗng của van trượt có lỗ. Van trượt di chuyển lên xuống được bên trong một ống lót lắp cố định dưới đáy thùng. Ống lót có lỗ nối với ống dẫn sản phẩm vào bao bì.
Một lò xo lắp ở đáy bình chứa luôn luôn giữ cho van trượt ở vị trí thấp nhất. Khi đó miệng của bình lường nằm bên dưới mặt thoáng chât lỏng trong bình chứa. Khi nâng van trượt lên một khoảng (chu kỳ rót) thì bình lường chứa chất lỏng được đưa lên cao hơn mặt thoáng trong bình chứa, đồng thời xảy ra sự trùng khít các lỗ của van trượt và ống lót, nhờ đó chất lỏng ở trong bình lường chảy vào vào bao bì chứa. Sau khi chảy hết chất lỏng thì bình lường được hạ xuống, chất lỏng lại chảy vào đầy bình lường và chu trình làm việc sẽ lặp lại.
Lượng chất lỏng chảy vào trong bao bì bằng thể tích của bình lường, do đó khi cần thay đổi định lượng phải thay đổi bình lường khác có thể tích thích hợp.
Cơ cấu rót chính xác có bình lường-van trượt
4 Cơ cấu rót đẳng áp để rót chất lỏng có nạp khí
Ðể tránh tổn thất khi rót chất lỏng có nạp ga CO2 người ta sử dụng loại cơ cấu rót đẳng áp. Chu trình làm việc của cơ cấu rót đẳng áp gồm:
− nạp đầy khí vào bao bì, áp suất của khí bằng áp suất của chất lỏng đã nạp khí;
− mở lỗ nạp chất lỏng;
− chất lỏng chảy vào bao bì chứa không có chênh lệch áp suất mặt thoáng, chỉ chảy nhờ chênh lệch cột áp;
− nạp vào đầy bao bì đến mức chất lỏng đã định trước hoặc theo thời gian (thông thường thì không có thiết bị định lượng );
− đóng lỗ nạp chất lỏng.
Hình cơ cấu rót đẳng áp
Với qui trình nạp như vậy, sản phẩm trong chai còn giữ được hàm lượng khí
CO2 cần thiết. Thông thường quá trình rót đẳng áp được tiến hành ở nhiệt độ thấp để giảm thiểu sự thoát CO2 ra khỏi sản phẩm lỏng.5 Cơ cấu rót chân không
Trong cơ cấu rót chân không hiện nay dùng van bi hoặc van trượt. Trong thân của cơ cấu rót có hai rãnh. Một trong hai rãnh đó được nối với bơm chân không, rãnh còn lại nối với bình chứa sản phẩm.
Ở vị trí đóng, van trượt (hoặc van bi) đóng cả hai đường thông với bơm chân không và sản phẩm. Khi có chai đưa vào, van được nâng lên và quá trình rót bắt đầu. Không khí trong chai được bơm chân không hút làm áp suất giảm. Khi đó sản phẩm từ bình chứa sẽ chảy vào trong chai. Quá trình diễn ra liên tục đến khi chai được nạp đầy sản phẩm. Khi đó đường ống hút khí sẽ bị ngắt khỏi bơm chân không, bên trong chai được thông áp và sản phẩm ngừng chảy vào trong chai. Tuy nhiên sẽ có một lượng nhỏ sản phẩm bị hút theo không khí, phần sản phẩm nầy sẽ được tách ra ờ bình tách lỏng đặt trước máy hút chân không. Thông thường người ta điều chỉnh lượng sản phẩm trong chai bằng cách sử dụng ống thông áp có thể dịch chuyển được hoặc thay đổi thời gian hút chân không
Cơ cấu rót chân không được dùng để rót các sản phẩm dễ hư hỏng hoặc giảm chất lượng khi tiếp xúc với không khí, hoặc được sử dụng trong các trường hợp các sản phẩm dễ rót và yêu cầu năng suất rót lớn, thời gian rót cho một chai nhanh.
Máy chiết dạng băng chuyền thẳng Máy chiết chai kiểu bàn quay
