The current state and development of beer packaging line
邹业平

The author gave his opinions about the related markets, technical state, equipment level and development of beer packaging line.
一、相关市场
啤酒包装机械属于一种单一行业性专用设备，中国啤酒包装机械的主要市场在东南亚、非洲、俄罗斯等发展中国家。而国际市场基本被德国的克朗斯及KHS等公司所垄断。
10年前，我国曾经出口柬埔寨一条20,000瓶/时啤酒生产线，出口越南多条8,000瓶/时及12,000瓶/时啤酒生产线。由于当时国内的啤酒机械制造厂家的综合实力不足，没有积极主动地继续开拓国际市场，长期以来放弃了东南亚市场。只注重国内市场的发展。1986年以前，我国中高端啤酒包装设备市场基本上被德国的H&K、SEN、克朗斯等公司垄断，国内只能生产低端产品——8,000瓶/时以下的啤酒灌装生产线，且技术上同国外先进产品相比差距很大。1986年，原轻工业部中国轻工业机械总公司通过技贸结合的方式，从德国KHS公司引进了20,000瓶/时啤酒生产线，1993年又从KHS公司引进了具有当代技术水平的36,000瓶/时啤酒瓶装生产线，通过引进技术、消化吸收，使国内加工工艺和技术发生了跳跃式的发展。从此，国产啤酒包装设备市场份额稳步上升。尤其在近几年，国产设备在国内占有率快速增长，粗略估计，现在国内啤酒生产企业新购国产啤酒设备的比例已达90%左右。选用的进口设备主要是一些瓶箱检测设备、灌装纯生啤酒用的电子阀灌装机及少量高速贴标机。最近，从青岛啤酒、燕京啤酒、华润啤酒、金威啤酒、哈尔滨啤酒、金狮啤酒等各大啤酒集团所采购的啤酒包装生产线的情况看，除了瓶、箱检测设备及个别灌装机外，几乎均为国产设备；更有代表性的是全外资国际名牌的喜力亚太啤酒集团也首次在中国采购了广东轻工机械二厂有限公司制造的40,000瓶/时及20,000瓶/时2条瓶装啤酒灌装生产线。
二、相关技术
现阶段国内设计的单条啤酒瓶装生产线的生产能力只能达到48,000瓶/时（640ml）。国内已能生产的单条啤酒瓶装生产线最大生产能力达到40,000瓶/时，而德国目前已经达到了70,000瓶/时的水平，与之相比我们仍有很大差距。但从现有中低速整线设备技术指标来看，国内的技术水平已基本接近进口设备，国产啤酒包装生产线整线效率可达85%～90%，已接近国外同类设备水平，但部分单机效率与进口的相比还存在一定的差距，可以通过增加输瓶系统的储瓶量及有针对性地配置生产能力略大的个别单机的方法弥补这一差距。
国产洗瓶机的洗净率可达99%，与进口设备相比有过之而无不及。因为国内的洗瓶机是根据国内的回收瓶源情况设计生产的，其碱液的浸泡时间基本上在10分钟以上，洗回收瓶没什么问题,而国外的洗瓶机设计基准在8分钟左右，国产灌装机灌装液位精度已达到±4mm，如经特殊设计可达到98%以上，增氧量可控制在0.04ppm以下，压盖合格率达到99.9%以上，这些指标基本上达到了进口设备的水平，这说明国内的设计及加工工艺水平已取得相当大的进步。
杀菌机其核心技术在于杀菌PU值的控制。国产杀菌机由于采用了PU值模糊逻辑系统自动控制PU值，在高温区及保温区还采用了自动补冷水降温装置，使PU值控制精度及临时停机PU值增加的最大值达到了进口同类设备水平。
三、相关设备
1．装卸箱机
目前国产装卸箱机的主要类型有：四连杆结构和平移式结构,属间歇式装箱、卸箱，单机产能目前只能达到每小时50,000多瓶；国外除了有以上两种以外，还有一种回转式连续装、卸箱机，其单机产能可达国产设备2倍以上。另外，在国内，为了提高国产装、卸箱机的装、卸箱产量，目前使用最多的是四连杆式装、卸箱机，它的特点是技术成熟，结构简单、实用且成本低。最近，有些用户开始使用平移式装、卸箱机，其特点是水平方向与垂直方向动作分离可调，对装纸箱有一定优势。
2．洗瓶机
国产洗瓶机现有主要机型为：单端浸泡式洗瓶机、双端浸泡式洗瓶机。
国外现有主要机型为：单端、双端浸泡式及塑料瓶、玻璃瓶两用连续除标新型洗瓶机。
塑料、玻璃瓶两用连续除标新型洗瓶机对国内来讲还是空白。它的最大特点就是标纸与瓶子分离，短时间就可清除出去，大大减少了标纸对碱液的污染，并且克服标纸被纤维化的问题。
目前国内使用的洗瓶机还是单端型式占多数，它的特点是技术成熟、适应性强、成本低、节能。但最近有越来越多的用户选择使用双端洗瓶机，这主要是受到国外潮流的影响。在发达国家中，由于在法律上要求垃圾及回收物分类，如果使用单端洗瓶机排出来的废标纸与碎玻璃是无法分离的，相反，双端洗瓶机排出来的废标纸是不带碎玻璃的，而且通过压干机把废标压干，可进行回收。因此，国外使用双端洗瓶机逐步成为主流。
目前，国产常用洗瓶机单机生产能力都小于48,000瓶/时，与国外相比，相差较大。其主要影响因素：
(1) 运输问题，由于公路、铁路上的隧道、桥梁、收费站的高度、宽度设计相对落后，限制了大型设备的运输；
(2) 制造工艺问题。
3．灌装机
灌装机是包装线上最关键的机种。目前国内使用的有普通型与卫生型两类灌装机。普通型用在灌装经杀菌的熟啤，是使用最多、最普遍的灌装机。卫生型灌装机是最近几年随着纯生啤酒的产生而发展起来的，其特点是采用开放式结构，可进行自动清洗，在灌装过程中能避免对啤酒的二次污染。
现在，普通型灌装机市场已逐步被国产设备占领，使用进口的已经很少。因为其技术已经很接近。在纯生啤酒生产线使用的卫生型灌装机方面，进口设备还占有一定的市场份额，但随着国内的技术不断发展与成熟，进口卫生型灌装机数量呈下降趋势，取而代之的是国产设备，卫生型灌装机市场竞争相当激烈，目前已经处在白热化状态。
国产卫生型灌装机走过了一条曲折的发展道路，开始是仿造德国KHS的卫生型电子阀灌装机，但由于其关键的液位检测控制系统难度很大，技术上难以攻破，灌装液位精度一直不理想。广东轻工机械二厂有限公司对该项目进行了深入研究，转换思路，经过不断努力，终于在2004年研究开发出具有自主知识产权和核心技术的新一代卫生型机械阀纯生啤酒灌装机，并在2004年北京中国国际啤酒、饮料制造技术及设备展览会上展出，获得了市场的广泛认同。目前该产品已售出7台，投入使用的有5台。从客户使用情况反映，各项指标均达到要求，尤其从实测的微生物指标来看，完全能够满足纯生啤酒的生产要求。此项目的成功，为中国开辟了一条低成本纯生啤酒灌装的新路，对啤酒行业来说意义重大。
纯生啤酒机械阀灌装机与纯生啤酒电子阀灌装机又有什么相同与不同之处呢？第一，相同的地方就是设计理念是一样的，采用易清洗卫生型开放式结构设计，如：悬臂式托瓶气缸、一体式导瓶星轮、易清洗的不锈钢导瓶组件、倾斜式操作平台、可进行多方位清洗的开放式压盖头、防止油污染的自润滑压盖系统、易清洗的磁吸式拌盖装置、卫生型悬挂式传动系统、可控制全方位内清洗的阀阵系统，外部自动清洗装置等。第二，不同的地方是灌装阀。国产灌装机采用的是机械阀型式，特点是：其内部结构是在传统基础上经过改良优化。比如阀芯改为一体化结构、虹吸梳齿罩结构改良、改进了阀内其它零件的工艺结构，使阀内零部件光洁度大大提高并改进了密封件。这样既秉承了传统阀的结构简单、稳定性好的优点，又减少了卫生死角，易清洗。进口的电子阀特点是：阀的开、闭动作由电磁阀控制，并通过多个气动小活塞来执行动作，通过电子探针系统来控制液阀的开阀来实现灌装液位的控制，具有易清洗，液位精度高，灌装量调节方便的优点。但其控制及结构复杂，成本高。国产纯生啤酒灌装机内清洗CIP工艺参考了日本的形式，其特点是：有效的清洗时间长，清洗比较彻底，一般都需要3小时。进口设备的清洗一般需要2小时。
就整机成本而言，一次性购买进口的纯生啤酒电子阀灌装机成本要比国产的纯生啤酒机械阀灌装机价格高3倍，每年维修进口灌装机的成本比国产灌装机要相应高8倍。因为进口的电子阀灌装机的易损件价格昂贵，而且灌装阀内的易损件需要定期更换，零件国产化难度很高。相对而言，国内纯生啤酒机械灌装阀比较简单，维护成本低，比普通灌装机成本稍高一些。
4．杀菌机
目前，国内杀菌机常用类型有步移式及链网式两种，步移式杀菌机几年前在市场上一直占主流地位。目前有逐步被链网式杀菌机取代的趋势。步移式杀菌机销售份额已经很小，这两种杀菌机制造成本相差不大，由于链网式杀菌机调整好后一般情况下不易损坏，平时不需要特别的维护，维护工作量要比步移式的小得多。所以上述所说的趋势变化是用户理性选择的结果。
在杀菌PU值控制方面，国产设备已经采用了具有模糊逻辑运算功能的控制系统进行PU值自动控制，而且还在高温及保温区配置了冷水添加降温系统，使得PU值控制精度得到很大提高，而且大大地减少了因为堵瓶停机造成的PU值非正常增加的现象。
四、发展方向
1．节能
随着国内外能源日趋紧张，可用资源随着时间的推移不断减少。煤、油、电、水价格不断攀升，节能既是摆在每一个行业面前的重要任务，也是未来技术发展的方向。
生产线系统节能
⑴啤酒包装生产线是一个消耗水、电、汽比较多的系统。部分生产用水循环利用，作为杀菌机及洗瓶机碱槽用水，这点国内有个别厂家已经在考虑。
⑵洗瓶机的溢流热水可作为洗箱机用水。现在国内外少数厂家已经采用。
⑶加热器的蒸汽冷凝水集中回收，返送给锅炉作为蒸发用水，这点国外已普遍采用。
⑷加强回收瓶管理，改善回收瓶存放条件，从而降低洗瓶机的碱耗及水耗。
2．节能型设备研究开发
前几年，国外开发出一种节能型杀菌机，其耗水量比普通杀菌机要少一半，国外已经推广使用。在国内有两个厂家使用这种进口杀菌机，效果很好。现在国内的设备厂家也正在研究开发这种设备。相信今后随着技术的不断进步，会开发出更多、更好的节能型国产啤酒设备。
从去年开始，大多数厂家采购都倾向于选择36,000瓶/时和40,000瓶/时啤酒灌装生产线。从市场销售情况看，36,000瓶/时和40,000瓶/时啤酒灌装生产线的销售量已经超过24,000瓶/时啤酒灌装生产线，购买20,000瓶/时啤酒灌装生产线的厂家更少。这是一个理性的趋势，今后还会朝着这个方向发展。因为，中国的人才成本不断攀升，厂房所用的土地及建筑用材价格不断提升。除此之外，国内的技术及制造水平也不断提高，36,000瓶/时和40,000瓶/时啤酒灌装生产线技术已相对成熟，国内的瓶、箱等产品的质量也相应提高，所以这种选择是必然的，今后的下一个发展目标是48,000瓶/时、56,000瓶/时啤酒灌装生产线。
3．快速更换
由于市场的需要，啤酒的包装向多样化方向发展，以前常用的640ml、360ml的瓶装规格已经满足不了市场的竞争需要，现在一家啤酒厂就有10多种包装形式。作为设备厂家也必须适应市场的需要，一条啤酒包装生产线同时应满足多种包装规格的要求，这样就给我们带来了一个新课题，就是解决在更换瓶种、箱种时，相关包装设备的附件以最短的时间完成更换，减少非生产时间，这种技术我们称之为快速更换。这种技术在国外被视为是很重要的，而且发展得很快。相比之下，以前国内对这种技术重视不够，现在国内设备厂家已经开始认识到这一点，研发工作正在起步。
4．人性化设计
要保证一条包装生产线或者一台机器良好运行，除了其本身的质量外，还有一个重要因素，那就是操作者。我们设计者搞开发研究时除了要考虑机器本身，也应该考虑提供给操作者一个舒适、方便的操作环境。这样才能把操作者的主观能动性调动起来，实现机器效率最大化。在这方面的研究国内要比先进国家落后很多，有待我们今后进一步研究和解决。

作者：广东轻工机械二厂有限公司总工程师