作者：林岩 林淑敏 鲍鹏 王娇
中国食品发酵工业研究院有限公司
华润雪花啤酒（辽宁）有限公司
[摘要] 啤酒灌酒机正常运转时，由于故障导致突然停机，卡在灌酒机至压盖机中间段已完成灌装但未压盖的数瓶酒，统称为故障停机高氧酒。该酒是指暴露时间过长，导致空气混入，从而引起的总氧和微生物超标酒，根据灌酒机型号不同，数量一般在14~20瓶之间。
通过设定停滞时间，及后期数据统计分析，建立故障停机酒总氧与停滞时间之间的关系，用以判定自动化剔除的合理时间。
[关键词] 啤酒灌装 总氧 定阀质量控制 故障停机
正文：成品啤酒85%的总氧是在灌装过程产生。啤酒的总氧包括瓶颈空气中带来的气相氧以及溶解在啤酒酒体（液体）内的液相氧。啤酒总氧含量影响着啤酒的质量和口味。其中气相氧居主导地位，是引起啤酒后期老化的最主要因素[1]。 成品啤酒瓶颈空气常见来源有以下几方面: 1)空瓶抽真空残留的空气； 2)灌装机酒缸备压气体带入的氧气； 3)激沫未排除的空气； 4)酒瓶脱离灌酒阀后在压盖时压入的空气； 5)输酒管道和灌装机系统中的残留空气； 6)系统密封性差导致空气的入侵。[2]
除以上六种情况之外，啤酒在灌装过程中常会由于突发情况造成灌酒机停机，且灌酒机出瓶星轮至压盖机之间存在未及时压盖啤酒的情况。啤酒生产线灌酒机异常停机的常见原因有：1)下盖系统卡盖造成灌酒机带酒停机；2)压盖机出口堵瓶造成灌酒机带酒停机；3)设备故障急停造成的灌酒机带酒停机。
故障停机酒瓶颈上端泡沫破裂消失，泡沫液位下降，空气中的氧进入瓶颈内，导致瓶中氧含量升高，从而造成高氧酒（大于40ppb）产生。此时为减少停机期间高氧酒对整体产品质量的影响，提高整体产品新鲜度控制水平。通常要求灌装机操作人员在出现异常时将灌装机出口至压盖机入口的酒全部人工检出，但此种操作全凭操作人员在设备恢复运行后判定捡出。在停机时间较短，瓶颈泡沫下降不明显时易出现误检风险，为此如何快速准确检出因故障停机造成的异常啤酒成为提升产品整体一致性的关键。
啤酒灌装定阀质量控制系统能够能准确监测注酒阀阀号，对相应的阀号样品取样，便于检测灌注情况，方便统计每个酒阀的运行情况。该系统对灌装系统异常停机造成的高氧酒自动识别并精准剔除，实现对每一个灌注头的运转情况进行监控，有效降低了包装不合格品产生的风险。
本研究考察了啤酒灌装系统在故障停机时待压盖啤酒不同时间、不同位置的总氧差异。借助啤酒灌装定阀质量控制系统。
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测试部分
1.1 灌装系统故障模拟及总氧测定实验
在灌装系统正常运行的条件下，人为模拟故障停机，停机时保证灌装机到压盖机之间槽轮内酒瓶排列整齐，清点数量，将目标啤酒瓶采用橡皮筋全部进行标记（17瓶）。分别检测停机3s、5s、10s、30s时1-17号及前后3瓶不同位置总氧的含量，每个位置及时间点平行3次取平均值。如图1.1所示。
图1.1 啤酒灌装系统灌酒机故障停机示意图
（图中1号样已经进入压盖系统，但尚未完成压盖，导致少量空气进入瓶颈之中；2-16样瓶口暴露在空气中，空气会进入瓶颈之中；17号瓶酒此时灌装结束，托瓶气缸下行，即将进入出瓶星轮，瓶口对中系统密封已稍有脱离，有可能导致空气进入瓶颈之中）
1.2 灌装定阀质量控制系统高氧酒自动剔除功能性验证试验
啤酒灌装定阀质量控制系统中的传感器感知流水线停止运转，系统程序自动记录故障停机的首瓶对应阀号，由于灌装机阀位数量是固定的，当设备重新运行时间间隔大于停滞时间（3秒），将应剔除瓶位对应阀号写入剔除列表。利用自研高速剔除器，实现精准剔除。
高氧酒自动识别与精准剔除的原理框如图1.2所示：
图1.2控制原理图
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结果与讨论：
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灌装系统停机后啤酒总氧含量随时间变化的实验
2.1.1故障停机酒（示例线为17瓶）总氧变化情况：
图2 停机3s时不同位置总氧含量 图3 停机5s时不同位置总氧含量
图4 停机10s时不同位置总氧含量 图5 停机30s时不同位置总氧含量
图6 停机后平均总氧随时间变化趋势
由图1-4可知带酒停机时间在3秒时，未压盖瓶装酒总氧平均值为34ppb，小于40ppb，合格率100%，对总氧指标基本无影响。带酒停机时间超过5秒（包括5秒）时总氧平均值大于40ppb，高于标准，对整体总氧产生影响。
结论：带酒停机时间越长，瓶装酒总氧越高。3秒为停滞上线，超时应予以剔除。
2.1.2灌酒机带酒停机产生的17瓶异常酒之外总氧检测
表1、 1号瓶之前3瓶及17号瓶之后3瓶啤酒总氧情况
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1号瓶之前第1瓶 |
1号瓶之前第2瓶 |
1号瓶之前第3瓶 |
17号瓶之后第1瓶 |
17号瓶之后第2瓶 |
17号瓶之后第3瓶 |
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停机3秒总氧值/ppb |
37 |
39 |
38 |
32 |
34 |
34 |
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停机5秒总氧值/ppb |
38 |
43 |
33 |
34 |
34 |
33 |
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停机10秒总氧值/ppb |
40 |
40 |
38 |
35 |
30 |
36 |
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停机30秒总氧值/ppb |
36 |
36 |
42 |
37 |
31 |
34 |
结论：不同带酒停机时间，1号之前3瓶酒总氧平均值均符合标准40ppb，无需检出。17号之后3瓶酒总氧平均值均符合标准40ppb，无需检出。
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高氧酒自动剔除功能性验证试验
表2 不同编号自动剔除结果
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剔除灌装头编号 |
目标剔除次数 |
准确剔除次数 |
未剔除次数 |
剔错次数 |
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1-17号 |
100 |
100 |
0 |
0 |
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1号前3个 |
50 |
50 |
0 |
0 |
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17号后3个 |
50 |
50 |
0 |
0 |
结论：通过试验结果可以确定定阀质量控制系统对不同灌装头的适应性良好，同时经过试验可见剔除过程中无一错踢，剔除精度满足要求。
3 讨论
经过以上系列测试，并引入灌装定阀质量控制系统，可解决故障停机高氧酒混入合格酒的隐患。针对激泡前后，故障停机酒未作对比，原因为：激泡装置位置多为可调，无法确定该点锁对应阀号。此外未激泡酒在设备恢复后激泡对总氧的影响比较复杂，且以上测试数据不支持激泡能够有效减少空气混入带来的危害，建议全部剔除超时后的故障停机酒。
参考文献
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罗伟,郑奕鹏.啤酒总氧组成分析及影响因素[J].酿酒,2003(01):85-86.
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你韩龙.啤酒灌装过程中瓶颈空气的控制[J].啤酒科技,2008(06):35-36+38.
