量身定制的流程设备

饮料生产线的小批量、灵活、低耗生产

发布时间:2012-04-12
“生产线的运行,精确地体现了我们在技术交流过程中所传递的信息。”法国饮料生产商——L’Abeille公司的执行董事如此评价克朗斯公司为该公司所提供的设备、技术及服务。

“生产线的运行,精确地体现了我们在技术交流过程中所传递的信息。”法国饮料生产商——L’Abeille公司的执行董事如此评价克朗斯公司为该公司所提供的设备、技术及服务。

在生产线搭建之初,法国L’Abeille公司对此条生产线提出了非常严格而苛刻的要求,他们要求此条生产线的生产可适应很小的生产批量、丰富的产品品种、频繁的产品转换、最短的转换时间、最低的生产损耗,并需要在不添加防腐剂的前提下灌装高果汁含量、高酸或低酸的清凉饮料。上述这一切目标要求,均在借助了个性化设计的克朗斯成套流程设备、由Contipure瓶坯杀菌设备和小隔离间构成的吹瓶灌装组合设备以及多样化的干区设备的前提下,成功地得以实现。

法国L’Abeille公司的生产工厂位于法国西部卢瓦尔河大区的绍莱,该工厂距离大西洋海岸仅一小时车程。该公司成立于1876年,在当时只是一家规模很小的家族企业,主要产品为蜜蜂牌柠檬水。这种传统柠檬水的灌装、生产一直持续到了今天,只是其产量还不到L’Abeille公司总产量的1%。

在20世纪50年代至60年代间,法国L’Abeille公司才发展成了一家工业化企业。接下来,L’Abeille公司被一家英国啤酒集团收购,后来又被转手至一家养老基金进行管理。2009 年,法国LSDH集团——一个法国混合果汁饮料市场中的主导商业品牌及企业——又收购了L’Abeille公司,这主要源于法国L’Abeille公司恰好符合该公司对并购伙伴产品线构成的具体要求。

当前,法国L’Abeille公司同样专注于为超市(不包括折扣店)进行自有商业品牌的生产,并且在该领域中、特别是在碳酸柠檬水和可乐饮料这两类细分产品领域中、占据了大约60%的市场份额。在法国饮料消费市场中,商业品牌的碳酸柠檬水始终占据了整体三分之一的市场份额,而可乐饮料大约只占据了10%。除了可乐和碳酸柠檬水产品,L’Abeille公司还生产果汁饮料、能量饮料、生态柠檬水、汤力水以及糖浆产品,其产品包括了大约300种不同的产品和450种最小库存单位(SKU)。为了满足生产需要,法国L’Abeille公司共应用了四套生产能力较小的PET包装瓶灌装/包装设备、一套桶装设备,以及一条生产廉价浓缩糖浆产品的玻璃瓶生产线。

不含防腐剂、低酸高果汁含量的饮料产品

2010年,也就是法国LSDH集团完成其针对法国L’Abeille公司的收购的一年之后,法国L’Abeille公司决定增加一套PET包装瓶灌装、包装生产设备。法国L’Abeille公司的负责人Jean-Claude Olivier先生解释道:“我们的强项在于,我们专注于碳酸软饮料的生产,注重生产的灵活性,以及我们在产品配方方面的创新能力。很重要的一点在于,德国克朗斯公司所提供的这条全新的生产线能够灌装不添加防腐剂的碳酸饮料,另一方面它也能够灌装果汁含量为15%~100%的低酸、高果汁含量的饮料。当然,产品同样也不必添加防腐剂。我们认为,天然的产品是饮料行业在未来的、主要的发展趋势。消费者已经开始惧怕隐藏在食品和饮料中的、不明的化学成分,因为或许在10年之后,这些成分会被证实有害人体健康。当前,我们希望彻底放弃使用防腐剂和所有非天然的、人为添加的添加剂,并且已经在所有的产品中应用了天然的香精和天然的色素,因此我们希望我们的设备也能够生产出天然的饮料。法国L’Abeille公司是碳酸清凉饮料贴牌生产的市场主导企业之一,现在我们也希望公司能够成为碳酸天然饮料自主生产的市场主导企业。”

高度灵活的流程设备

法国L’Abeille公司与德国克朗斯公司所签订的合同中的一项特殊的技术挑战便是合理地配置流程设备以及将其智能化地连接到灌装、包装设备。法国L’Abeille公司提出的、比较苛刻的技术要求为产品品种多、生产批量小(最低的生产批量只有1万瓶,平均的生产批量为3万瓶,由此导致了频繁的生产转换)。对此,法国L’Abeille公司必须缩短生产转换时间,同时将产品损耗降至最低。法国L’Abeille公司还面临着一个重要的任务,那便是降低水、蒸汽、二氧化碳和制冷剂等运行材料的消耗量。

此外,法国L’Abeille公司还需要按照不同的方式生产大量不同类型的产品。一方面,法国L’Abeille公司直接灌装饮料成品,另一方面,他们还要在设备中将糖浆与水进行混合,填充二氧化碳气体并完成瞬时杀菌工艺,以完成果汁饮料或碳酸柠檬水的生产。此外,法国L’Abeille公司还需要能够将果汁浓缩汁送入混合罐,自己配合生产糖浆,然后添加其它产品配料组分,并最终将这些原料进行混合以及完成二氧化碳气体的充填。法国L’Abeille公司总计需要三种不同的饮料生产方式。

另外,法国L’Abeille公司产品的加热处理也分为多种方式。VarioAsept瞬时杀菌设备配备了壳管式换热器,可以对产品进行严格的无菌处理,也可以处理含果肉的饮料。如果无需被杀菌,产品还能通过旁路绕过瞬时杀菌设备。但是,即便是针对二氧化碳气体含量较高的清凉型饮料,许多客户也要求对此类产品进行瞬时杀菌。VarioAsept瞬时杀菌设备便能满足这种需求。

克朗斯公司还提供了EvoGuard系列的所有蝶阀产品,这些产品全部由克朗斯公司在其位于诺依施特劳宾的工厂内制造,基本上全部为标准部件,可以以智能方式相互组合并连接至灌装机。由于法国L’Abeille公司每小时生产速度为1.8万瓶的生产线需要非常灵活地运行,克朗斯公司的流程部门从项目执行的初始阶段便介入并完成了收集用户要求、报价制定、完成设备配置等工作。由于法国L’Abeille公司实施的是JIT灌装方式,该公司的一个生产批次提供给这家超市,而另外一个生产批次则提供给另外一家超市。法国L’Abeille公司的生产和灌装计划提前一个星期才能制订,时间比较紧张。为了更加经济、有效地应用设备,法国L’Abeille公司实现有效生产的前提条件是更短的生产准备时间、更快的产品转换速度,以及最低的产品损耗量。

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缩短准备时间,加快产品转换流程

法国饮料界生产翘楚企业——L’Abeille公司在其饮料生产线上所应用的流程设备包括:

■VarioClean CIP清洗设备;

■VarioDos卫生中心,用于为吹瓶、灌装组合机制备和添加清洗剂和杀菌剂;

■ VarioStore糖浆储罐,包括两个容积为25立方的存储罐;

■Contiflow30混比单元;

■ VarioAsept J,组成部分包括介质接口、壳管式换热器和容积为30立方的无菌存储罐。

对于所有类型的生产线而言,数据追溯都是最基本的前提条件,新的PET灌装、包装设备也是如此。法国L’Abeille公司为生产数据检测配置了生产线记录系统(LOS)、Inkjet喷码系统(用于灌装数据的归类及分析)以及托盘贴标装置。

最低的产品损耗

通过个性化的定制式设计,德国克朗斯公司为法国L’Abeille公司的产品损耗量确保了非常优秀的技术指标:折算成糖浆损耗量,法国L’Abeille公司整套流程设备和灌装设备在一个灌装批次内的损耗不超过60千克(考虑到了整套设备的启动和停机状况)。

产品损耗取决于生产流程、灌装工艺(比如热灌装、无菌冷灌装、标准灌装等),企业所应用的组件(比如板式换热器或壳管式换热器,以及储罐数量等因素),以及设备的规格、设备每小时的生产能力、设备的布置形式等多种因素。在上述这些方面,克朗斯公司施加了决定性的影响,例如将管路配置贴近地面铺设并保持轻微的坡度,以避免较长的管路以及由此导致的管路高架和阶梯变化所引发的、产品与水的混合状况。缩短路径也是重要的前提,同时克朗斯公司还要保证操作人员能够自由走动。克朗斯公司还在适当的工位安装了相应的检测设备,以方便生产企业随时监控产品的流动状态,从而激活下一步的后续流程。在VarioAsept瞬时杀菌设备的介质接口区域,克朗斯公司采用了最新设计的储罐,该储罐可以将启动和停机过程中的产品混合概率降至最低限度。

为了实现快速的生产转换,一些清洗和杀菌流程必须能够独立、有效地运行,只有这样才可确保一些不再使用的设备组件被有效地清洁并为后续的生产做出充分的准备,而在此期间正在使用的流程组件仍可处于正常的生产进程中。

降低介质消耗

基于在流程领域中的丰富的技术经验,加上可与自身的灌装设备配套应用,克朗斯公司有能力为其所交付的设备进行全方位的优化,并为法国L’Abeille公司确保了更大的生产灵活性、更高的可支配性以及最佳的技术指标,而这正是用户所需要的技术优势。因此,法国L’Abeille公司将流程设备和灌装设备的整体合同均交付给了克朗斯公司,克朗斯公司也对重要技术指标(例如产品损耗、生产转换时间,以及水、电、蒸汽、二氧化碳气体和制冷量的消耗量等)的实现提供了担保。

为了降低介质消耗,克朗斯公司为全部的清洗和杀菌流程制订了介质消耗量随时间变化的曲线,据此再现精准的流程,以避免蒸汽等介质出现消耗峰值,并且还可以预先确定清洗和杀菌设备所需的供水和供汽能力。此外,克朗斯公司还设定了特殊的工艺流程,将二氧化碳的损耗降到了最低限度。优化介质消耗的多项措施不仅改善了法国L’Abeille公司生产线运行的经济性,还为其工艺的可持续发展提供了有力的支持和保障。快速转换、灵活可靠、最低产品损耗、珍惜资源——虽然法国L’Abeille公司对技术的要求是复杂而严格的,但正如最终结果所显示的那样,上述这些技术需求均已被满足。

首套小隔离间Contipure已获得无菌认证

流程设备并不是克朗斯公司所完成的全部任务,法国L’Abeille公司还应用了法国饮料市场中的首套用于瓶坯杀菌用途的组合式Contipure系统。Contipure组合系统包括了吹瓶机Contiform S10和配备了隔离间的容积式灌装机Volumetic VODM-PET,并首次实现了Contipure组合系统与小隔离间、无菌灌装机之间的组合。

Contipure组合系统位于瓶坯进料口与吹瓶机之间,利用过氧化氢气体对加热到114℃的瓶坯进行杀菌。吹瓶流程结束之后,容器瓶在被送往灌装机的过程中完成瓶底冷却,容积式灌装机配备实流灌装阀和二氧化碳装置,灌装温度为10℃。由于吹瓶机和灌装机之间为封闭系统,因此PET容器在这段输送距离上基本不会被二次污染。

与传统的非无菌灌装方式相比,Contipure组合系统可以省去冲瓶机的配置,进而降低消耗成本。同时,Contipure组合系统可以实现全面的优化,为法国L’Abeille公司确保更大的生产灵活性。与无菌灌装方式相比,此类系统的投资和运行成本较低,操作和维护也更加简单。这样,通过减少清洗剂和杀菌剂的用量以及相应地降低能耗,此类工艺又会对可持续的生产产生积极的影响。法国L’Abeille公司总计灌装从250毫升到2升的13种不同容量的瓶型。整套设备于2011年6月在无菌验收条件下通过认证,标志着流程设备和灌装设备在实际生产过程中所取得的成功。

三条干区包装线并排布置

法国L’Abeille公司利用原有的四条PET容器生产线实现了多种瓶型和包装形式的生产。对于容量为750毫升、1升、1.5升和2升的较大瓶型,法国L’Abeille公司所选用的最终的包装形式为2瓶、3瓶、6瓶和12瓶的热缩包装。该包装采用中性热缩膜或印花热缩膜,部分产品也采用松散型的包装,每个展示托盘码放50瓶或60瓶产品。对于容量为250毫升、330毫升和500毫升的PET容器,法国L’Abeille公司将首先形成4瓶、6瓶或8瓶的小规格包装,然后将3个、4个或6个小包装汇集到一个纸盒托盘上,并且采用了松散的、规格为24瓶的半包装托盘。饮料被最终码放在欧标托盘上,或两个半尺寸的托盘摆放在一个欧标托盘上。

对于所有类型的生产线而言,数据追溯都是最基本的前提条件,新的PET灌装、包装设备也是如此。法国L’Abeille公司为生产数据检测配置了生产线记录系统(LOS)、Inkjet喷码系统(用于灌装数据的归类及分析)以及托盘贴标装置。

借助克朗斯公司所提供的新型生产线,法国L’Abeille公司希望获得更为灵活、多样的包装形式。为此,作为灌装商,克朗斯公司为法国L’Abeille公司并排安装了三条干区包装线:

■ 一台Variopac ProFS热缩包装机,用于裹包2瓶、4瓶和6瓶的瓶包装;

■ 一台Variopac Pro TFS托盘盒热缩包装机,用于将Variopac ProFS热缩包装机中预先成形的小包装或

散瓶直接热缩成24瓶的托盘盒。由此,法国L’Abeille公司将总计形成三种包装形式,并利用一台Modulpal 2A码垛机堆放在欧标托盘上;

■ 利用一台Robobox预先形成堆层格式,接下来采用Modulpal 3A码垛机在半尺寸托盘上形成60瓶的展

示型半包盒。在经过薄膜缠绕后,每两个半尺寸托盘将被放置在一个欧标托盘上。

“我们购买的不是机器,而是解决方案。”

“我们从克朗斯公司处购买的不是机器,而是解决方案。在我们眼里,这就是一条用于碳酸饮料生产的、最为优化的灌装、包装无菌生产线。”法国L’Abeille公司的负责人Jean-Claude Olivier先生表示:“法国L’Abeille公司于2010年6月与克朗斯公司签订了合同。首先,这源于我们信赖克朗斯公司的技术方案;其次,这源于我们信赖克朗斯公司的项目管理能力;第三,是源于克朗斯公司具有竞争力的产品价格。” Jean-Claude Olivier先生继续表示:“在项目的进展过程中,给我们留下深刻印象的是克朗斯公司非常短的工程安装周期——只有两个月,以及顺畅的微生物和无菌认证进程(在合同签订一年之后准时完成)。此外,克朗斯公司所提供的设备非常结实,超出了操作人员的想象。我们认为,包括流程设备在内的整套设备全部由一个厂家提供,是一个非常明显的优势,否则项目将变得相当复杂并充满变数。最为重要的是,克朗斯公司的技术支持人员完美地实现了我们的期望和要求。”

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