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食品饮料超高速包装输送链润滑剂研究与应用

作者:原创   发布时间: 2018/8/17 13:02:20

本文针对食品饮料超高速包装线特点及技术难题,进行了超高速包装线输送链润滑剂配方研制及应用开发的阐述。

1试验材料与方法1.1试验材料与仪器购自广东微生物研究所;玫瑰红钠琼脂培养基(RoseBengalAgarn)购自广东环凯微生物科技有限公司;脂肪胺、冰醋酸、聚乙二醇、脂肪醇醚、三氯羟基二苯醚、季铵盐、乙醇、封端脂肪醇聚氧乙烯醚、有机硅和聚醚,均为市售工业级化工原料。

GM4型摩擦系数测定仪(广州标际包装设备有限公司);LDZX-30KBS型高压蒸气灭菌锅(上海申安医疗器械厂);HH~2型恒温水浴锅(金坛市富华仪器有限公司);FA1104型电子分析天平(上海民桥精密仪器有限公司);DRP-)082型电热恒温培养箱(上海森信实验仪器有限公司);SW-C-5型超净工作台(上海锦屏仪器有限公司);2151型标准型罗氏泡仪(上海银泽仪器设备有限公司);在线全自动摩擦拉力时时监测系统(自制)。

1.2试验方法1.2.1配方设计根据食品饮料超高速包装线运行特点,配方设计考虑到:(1)润滑性能,输送链润滑以边界润滑为主,通过润滑成分在界面吸附形成单分子膜,达到减磨减阻作用,实现润滑;(2)抑菌性能,食品饮料生产车间环境高温高湿,存在包装破损溢2流物等条件下,微生物极易滋生,特别是无菌冷灌装生产线,对微生物控制提出严峻挑战,因此抑菌性能成为输送链润滑剂主要性能之一;(3)泡性能,快速运行输送链使润滑液产生大量泡,泡带入包装箱能使纸箱强度下降破损或霉变、粘附啤酒瓶底或瓶壁,自动光检机则误判为污垢、溢流于车间,引起地面湿滑产生安全隐患等;(4)水溶性好。润滑系统是采用润滑剂和生产用水瞬时稀释至200 ~500倍,连续喷淋冲洗传送带,由于喷淋喷嘴直径只有。

2~0.4mm,必须保证稀释后完全溶解,在硬水中不生成沉淀,否则,长期使用积累下来的不溶物或水垢将会堵塞喷淋器,甚至会堵塞管路,造成集中润滑系统瘫痪;(5)润滑残液不污染环境。因此本研制配方选用脂肪胺、冰醋酸、聚乙二醇、脂肪醇醚、三氯羟基二苯醚、季铵盐、乙醇、封端脂肪醇聚氧乙烯醚、有机硅和聚醚进行筛选复配。

1.2.2润滑性能的筛选复配试验选用脂肪胺、冰醋酸、聚乙二醇和脂肪醇醚为因素,按正交试验表(表1、表2)进行配制链条润滑剂,将链条润滑剂:水为1:500进行稀释后添加于两接触面间,用摩擦系数测定仪测定两摩擦面间的摩擦系数,进行润滑性能配方优化,摩擦系数越小则润滑效果越优异13. 1.2.3抑菌性能试验试验以1.2.2优选配方为基础配方,选用三氯羟基二苯醚、季铵盐和乙醇为因素,按正交试验表(表3、表4)进行配制链条润滑剂。取直径为80mm的无菌试片放入活浓度约为200 300cfu/mL孢子悬液中浸泡5min,取出室温风干,放入链条润滑剂:水为1:500进行稀释的润滑液中,放置120min,取出放入培养皿中注入培养基,在25°C培养72h,计数存活菌数,同时进行阳性对照,计算抑菌率。并测定其摩擦系数,以抑菌率和摩擦系数为判定依据,进行抑菌性能配方优化。

抑菌率对照组菌数-试验组菌数100抑率=对照组平均活菌数X100 1.2.4泡性能试验试验以1.2.3优选配方为基础配方,选用封端脂肪醇聚氧乙烯醚、聚醚和有机硅为因素,按正交试验表(表3、表4)进行配方制链条润滑剂。称取链条润滑剂10g,用蒸馏水溶解,转移至1000mL容量瓶中,并稀释到刻度,摇匀。再将溶液置于20±0.5C恒温水浴30min后,按GB/T13173?2009洗衣粉中第11章的规定进行。以泡高度(1%水溶液,2min)为判定依据,进行无泡配方优化。

1.2.5生产线应用测试在线速为48000瓶/h的生产线上进行应用测试。对输送链板和润滑液分配系统进行全面清洗后,将润滑剂添加泵吸管插入待测润滑剂中,自动运行30min,待生产线各设备正常运行后,开始测试。(1)摩擦力测试。用自制全自动润滑摩擦力测试装置连续时时监测900s,取平均值;(2)倒瓶率。在生产线正常运行下,统计120min内的倒瓶总数和总灌装瓶数,计算倒瓶率。倒瓶率=倒瓶数/总生产瓶数x100;(3)回收润滑液活菌检验。取润滑残液100mL用无菌过滤膜进行过滤,用无菌生理盐水冲洗3次后,将过滤膜贴在平板培养基上在25°c下培养72h,计数存活菌数;(4)泡情况。生产线连续稳定运行4h后,观察输送链板和润滑液回收槽中是否有泡积累或溢出。

2试验结果与讨论2.1润滑性能试验通过采用4因素3水平正交试验进行配方优化,其因素水平见表1,正交试验结果见表2.表1润滑性能因素水平水平(脂肪胺)(聚乙二醇)(冰醋酸)(脂肪醇醚)表2润滑性能正交试验结果试验号因素摩擦系数极差从表2可知,脂肪醇醚对摩擦系数的影响最大,其次是聚乙二醇和脂肪胺,冰醋酸最小。最佳的反应条件是A'zCsD,即脂肪胺2.5%,聚乙二醇3.0%,冰醋酸2. 0%和脂肪醇醚4.0%.在最佳条件下做试验,得出最终摩擦系数为0.076. 2.2抑菌性能试验通过采用3因素3水平正交试验进行配方优化,其因素水平见表3,正交试验结果见表4.从表4可知,三氯羟基二苯醚对抑菌率的影响最大,其次是季铵盐,乙醇最小,但由于三氯羟基二苯醚水中溶解度较低,水溶液具有弱阴离子特性,添加量大于0.2%时,与阳离子表面活性剂特性的脂肪胺和季铵盐产生吉抗作用,对润滑性能有一定影响;脂肪醇醚对三氯羟基二苯醚有封闭作用,通过乙醇对其解封闭。因此综合考虑抑菌率和摩擦系数,选择最佳的反应条件为A2B2C3,即脂肪胺2.5%,聚乙二醇3.0%,冰醋酸2.0%、脂肪醇醚4.0%、三氯羟基二苯醚0.2%,季铵盐0.4%和乙醇3.0%.在最佳条件下做试验,得出最终抑菌率100%和摩擦系数为0.076.表3抑菌性能因素水平水平(三氯羟基二苯醚)(季铵盐)(乙醇)表4抑菌性能正交试验结果试验号因素抑菌率摩擦系数Y极差2.3泡性能试验通过采用3因素2水平正交试验进行配方优化,正交试验结果见表5,其因素水平见表6.从表5可知,封端脂肪醇聚氧乙烯醚对泡高度的影响最大,其次是聚醚和有机硅。最佳的反应条件是A2B2C2,同时A2B1C2和A2B2C1均以满足要求,考虑到有机硅的溶解分散性能较差,因此选择A2B2C1最优配方,即脂肪胺2. 5%,聚乙二醇3.0%,冰醋酸2.0%、脂肪醇醚4.0%、三氯羟基二苯醚0.2%,季铵盐0.4%、乙醇3.0%、封端脂肪醇聚氧乙烯醚0.5%,聚醚0. 3%和有机硅0.05%.在最佳条件下做试验,得出最终泡高度0,抑菌率100%和摩擦系数为0.075. W-R塍篥低,倒瓶率在。1%到。2%阶段快速下降,而后逐渐趋缓。润滑剂浓度为。2%时,摩擦拉力为0.541N,倒瓶率为43xlO?4%,具有优异的润滑性能;润滑回收液活菌数为/lmL,具备了优异的抑菌性能;输送链板表面滑泡,润滑液回收槽没泡积累,实现无泡性能。

润滑剂浓度/%润滑性能对比分析图表5泡沫性能正交试验结果试验号因素泡沫度/mm极差表6泡沫性能因素水平水平(封端脂肪醇聚氧乙烯醚)(聚醚)(有机硅)2.4生产线应用测试在厦门某饮料厂48000瓶/h500mLPET瓶生产线上对研制链条润滑剂进行应用测试,其结果见表7.表7与国外某品牌对比测试项目名称润滑剂浓度/%摩擦拉力/N倒瓶率/x10-4%润滑回收液菌数泡沫情况无泡从表7、可知:在灌装速度为48000瓶/h的500mLPET瓶生产线上,润滑剂浓度在0. 1%~0.5%时,摩擦拉力和倒瓶率随浓度的增大而降3结束语实现了集润滑、抑菌和无泡为一体的食品饮料超高速包装生产线输送链润滑剂产品,配方为:脂肪胺2. 5%,聚乙二醇3. 0%,冰醋酸2.肪醇醚4.0%、三氯羟基二苯醚0. 2%,季铵盐0%、封端脂肪醇聚氧乙烯醚0.5%,聚醚0.3%和有机硅0.05%;在48000瓶/h生产线上,在极低润滑剂浓度(润滑剂浓度为0.2%)下,具有优异润滑性能,抑菌性能,实现无泡润滑。

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