近年來(lái)，多技術(shù)融合成為一種趨勢(shì)，機(jī)電一體化、自動(dòng)化、智能化以及炙手可熱的工業(yè)4.0和智能制造，都是多技術(shù)融合的成果。這一趨勢(shì)隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步而愈演愈烈。如今，人們提到技術(shù)創(chuàng)新也早已超出了本領(lǐng)域的范疇。在食品飲料行業(yè)，有研究表明，技術(shù)創(chuàng)新甚至有80%來(lái)自于領(lǐng)域外，反而關(guān)于飲料配方等方面的基礎(chǔ)創(chuàng)新十分有限。因此，在“食品飲料工程峰會(huì)”（FES）上，杭州娃哈哈集團(tuán)有限公司設(shè)備部部長(zhǎng)邵金榮先生也主要分享了與自動(dòng)化和過(guò)程控制相關(guān)的技術(shù)創(chuàng)新。
臭氧濃度的在線監(jiān)控
近幾年，在飲料品類中飲用水的占比大幅上升。殺菌是飲用水生產(chǎn)中不可避免的工藝環(huán)節(jié)，目前多采用臭氧殺菌。但我國(guó)天然水資源中溴化物含量較高，溴化物在臭氧的強(qiáng)氧化作用下會(huì)產(chǎn)生溴酸鹽。溴酸鹽是一種2B級(jí)潛在致癌物。那么該如何控制水飲料中溴酸鹽的含量呢？
人們做了很多嘗試，如降低原水中的溴化物和微生物含量、控制溴酸鹽形成過(guò)程、降低PH抑制溴酸鹽過(guò)渡態(tài)HOBr/OBr形成或者消除產(chǎn)生的溴酸鹽等。但這些方法存在種種弊端，無(wú)法在現(xiàn)代化的大規(guī)模生產(chǎn)中實(shí)施。而通過(guò)調(diào)節(jié)添加的臭氧濃度來(lái)控制溴酸鹽的產(chǎn)量則是一種易于實(shí)施且行之有效的方法。
為了更準(zhǔn)確控制臭氧濃度，可將傳統(tǒng)非在線臭氧濃度測(cè)量升級(jí)為在線控制，直接由臭氧檢測(cè)儀檢測(cè)臭氧混和塔的臭氧濃度，并通過(guò)4-20ma的信號(hào)傳輸?shù)絇LC上。PLC比較實(shí)際檢測(cè)數(shù)值與設(shè)定數(shù)值，通過(guò)PID計(jì)算輸出4-20ma的信號(hào)傳輸給臭氧發(fā)生器，臭氧發(fā)生器通過(guò)調(diào)節(jié)臭氧輸出量控制臭氧添加量，從而實(shí)現(xiàn)混和塔料液的臭氧濃度控制。此閉環(huán)控制，能定時(shí)采集臭氧濃度，使臭氧濃度在產(chǎn)生極小偏差時(shí)就被修正，以保障整個(gè)系統(tǒng)臭氧濃度的穩(wěn)定性。
ECA電解水技術(shù)在CIP中的應(yīng)用
傳統(tǒng)熱化學(xué)CIP系統(tǒng)有很多問題為人們?cè)嵅?，如主要作用為清洗，消毒作用弱；清洗時(shí)間長(zhǎng)；能源浪費(fèi)大；酸堿消耗大，對(duì)污水系統(tǒng)沖擊大；存在人員安全隱患。ECA電解水技術(shù)通過(guò)將工業(yè)食鹽氯化鈉電解，利用產(chǎn)生的氯離子和氫氧根離子分別替代傳統(tǒng)CIP里的酸堿液，有效解決了傳統(tǒng)CIP系統(tǒng)的問題。
氯離子對(duì)微生物的滅菌效果極好，加強(qiáng)了CIP的消毒作用。另外，ECA電解水技術(shù)能簡(jiǎn)化CIP工藝，縮短CIP時(shí)間，而且電解水工藝在常溫下即可進(jìn)行，可節(jié)約更多能源。但是進(jìn)行ECA電解時(shí)必須考慮氯離子在不同溫度下對(duì)不銹鋼的腐蝕能力。為此，娃哈哈合肥工廠設(shè)計(jì)了對(duì)氯離子濃度在線檢測(cè)并實(shí)施閉環(huán)精準(zhǔn)控制，有效避免了銹蝕風(fēng)險(xiǎn)。
非熱殺菌技術(shù)在乳業(yè)中的運(yùn)用
熱殺菌是最常用的傳統(tǒng)乳業(yè)殺菌方法。但熱殺菌會(huì)對(duì)乳品性狀產(chǎn)生不良影響，因而人們不斷尋求新的殺菌方法，以實(shí)現(xiàn)更有效且對(duì)產(chǎn)品性狀影響更小的殺菌工藝。其中膜過(guò)濾、離心除菌、蒸汽瞬間注射滅菌VTIS、超聲波殺菌、超高壓殺菌、脈沖電場(chǎng)殺菌以及UV殺菌都在不同應(yīng)用中有較好的殺菌效果。邵金榮先生主要分享了UV殺菌。
UV殺菌系統(tǒng)，即SunTyech“湍流+薄層流”紫外殺菌系統(tǒng)，不但適于透明液體殺菌，還可用于非透明的渾濁液體殺菌。但是在渾濁液體殺菌中，UV殺菌存在一定局限性：往往因?yàn)閁V在混濁液體中的穿透性差而無(wú)法起到殺菌作用。如今這一問題也被成功解決。那么娃哈哈是如何實(shí)現(xiàn)UV對(duì)牛奶的殺菌？
其設(shè)計(jì)的基本原理是，通過(guò)特殊流體通道形式設(shè)計(jì)，使液體在通道中以“湍流+薄層流”的狀態(tài)通過(guò)，使“薄層流”狀態(tài)液體充分暴露在UV的殺菌功效之下，使UV殺菌效果最大化。
飲料工業(yè)的大數(shù)據(jù)
在演講的最后，邵金榮先生和我們分享了娃哈哈對(duì)于飲料工業(yè)大數(shù)據(jù)的理解。首先通過(guò)數(shù)字化提升PAT的準(zhǔn)確性，利用后饋信號(hào)控制前饋，使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。其次，充分利用NIR技術(shù)，增加生產(chǎn)收益，控制工藝變化，并在工藝變化后快速反應(yīng)；優(yōu)化工藝，減少原材料消耗；找到生產(chǎn)中的最佳收益點(diǎn)。第三，過(guò)程數(shù)據(jù)記錄。過(guò)程數(shù)據(jù)記錄可以實(shí)時(shí)存儲(chǔ)HACCP數(shù)據(jù)；殺菌溫度、壓力等監(jiān)控、記錄和打??；流量監(jiān)控和記錄；以及CIP清洗濃度監(jiān)控、記錄和打印，對(duì)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品安全和產(chǎn)品質(zhì)量的控制都有重要意義。第四，RFID應(yīng)用。在食品飲料生產(chǎn)中，利用該技術(shù)每種原料和產(chǎn)品都可擁有自己的電子代碼，在配料防錯(cuò)以及物流管理中可起到重要作用，是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期溯源的重要手段。第五，數(shù)據(jù)互通。在大數(shù)據(jù)的環(huán)境下，工業(yè)發(fā)展、產(chǎn)品質(zhì)量才更有保障。例如產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)称钒踩髷?shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)從奶牛到產(chǎn)品覆蓋全產(chǎn)業(yè)鏈的產(chǎn)品追蹤。