Liste complète des machines pour l'usine de production de bouteilles PET de boissons gazéifiées
La construction d'une usine de production de bouteilles PET de boissons gazeuses est fondamentalement différente de la construction d'une ligne de bouteilles d'eau plate, et la liste des machines est le premier endroit où cette différence devient visible. Une boisson gazeuse contient entre 3,5 et 4,5 volumes de dioxyde de carbone dissous, ce qui signifie que la bouteille finie doit contenir une pression interne pouvant atteindre 5 à 6 bar lorsque le produit se réchauffe à 38 degrés Celsius pendant le transport ou le stockage en entrepôt. Chaque machine en aval du bac de résine est dimensionnée en fonction de ce seul fait physique : la préforme est plus lourde, les ratios d'étirement sont plus serrés, la pression de soufflage est plus élevée, la géométrie de la base est un pétaloïde à cinq pieds au lieu d'un profil plat ou de champagne, le remplissage doit fonctionner sous contre-pression plutôt que par gravité, et la section d'emballage doit gérer un conteneur qui tente constamment de se dilater. Machine YuDary, une usine Wanplas ayant plus de vingt ans d'expérience dédiée aux machines de moulage par soufflage de bouteilles PET, exporte dans plus de soixante pays et détient plus de vingt brevets dans le domaine du moulage par soufflage à réchauffement et à étirement, et la liste d'équipement ci-dessous reflète la configuration réelle de ces lignes dans le domaine plutôt que dans une liste de catalogue générique.
L'usine est mieux comprise comme six blocs interconnectés : traitement de l'eau, préparation du sirop, carbonatation et approvisionnement en dioxyde de carbone, soufflage des bouteilles, remplissage isobarique et bouchage, ainsi que l'emballage en aval. Chaque bloc possède sa propre machine critique et son propre ensemble d'unités auxiliaires qui déterminent silencieusement si le chiffre de production annoncé est atteint. Les investisseurs budgétisent souvent soigneusement la machine de soufflage et le remplisseur, puis découvrent qu'un compresseur à haute pression sous-dimensionné, un refroidisseur sans assez de capacité de réserve pour une température ambiante d'été de 40 degrés Celsius ou un désaérateur incapable de réduire suffisamment l'oxygène dissous entraînera la limitation de l'usine à soixante pour cent de la production nominale. Les sections qui suivent parcourent chaque machine dans l'ordre, indiquent la logique de dimensionnement et les fenêtres de paramètres qu'un ingénieur doit spécifier pour chaque machine, et identifient les endroits où une petite modification de spécification entraîne une grande variation de la qualité des bouteilles, de la consommation d'énergie ou du temps de changement.
Pourquoi les bouteilles gazéifiées changent les spécifications de chaque machine
La résistance à la pression dans une bouteille en PET n'est pas créée par l'ajout de matière ; elle est créée par l'orientation. Lorsque un préform préchauffé est étiré axialement par la tige d'étirage et ensuite dilate circulairement par de l'air à haute pression, les chaînes de polymères amorces s'alignent dans une structure biaxialement orientée avec une cristallinité induite par la contrainte, et c'est cette paroi orientée qui résiste à la déformation. Pour l'eau plate, le ratio d'étirage plan, c'est-à-dire le ratio axial multiplié par le ratio de circonférence, est généralement maintenu entre 8 et 10. Pour les boissons gazéifiées, le même calcul est poussé entre 10 et 14, avec un ratio axial d'environ 2,5 à 3,0 et un ratio de circonférence de 3,5 à 4,5, car le degré d'orientation plus élevé est ce qui procure une résistance à la fissuration par stress et une faible déformation volumique. Pour atteindre ces chiffres, il faut un préform conçu spécifiquement pour la bouteille plutôt qu'un préform à usage général, et il faut une combinaison de four et de moule capable de maintenir étroitement la fenêtre de température du corps, généralement comprise entre 95 et 115 degrés Celsius mesurés sur la surface du préform à la sortie de la zone d'égalisation, avec la finition du col refroidie activement afin que le filet et la bague de support restent stables dimensionnellement.
La sélection de la résine suit la même logique. Les applications gazéifiées exigent généralement du PET de qualité de bouteille, dont la viscosité intrinsèque varie de 0,80 à 0,84 décilitres par gramme, ce qui est plus élevé que la plage de 0,76 à 0,80 habituelle pour l'eau, car les chaînes plus longues améliorent la résistance de fusion lors de l'injection de la préforme et améliorent la résistance à la déformation dans le récipient fini. La masse en grammes de la préforme augmente également de façon marquée. Une bouteille d'eau plate de 500 millilitres peut être produite à 12 à 15 grammes, alors que le même volume dans une version gazéifiée nécessite 22 à 28 grammes ; une bouteille de 1,5 litre se situe généralement entre 38 et 45 grammes, et une bouteille de 2 litres entre 48 et 54 grammes. La finition du col est presque toujours un profil de 28 millimètres pour les bouteilles gazéifiées, soit la version conventionnelle plus haute, soit la version courte qui permet d'économiser environ un gramme de résine par bouteille, et les deux doivent être adaptées par le capteur, le chargeur de bouchons et l'insert de col du moule à soufflage. Si les préformes sont moulées par injection en interne plutôt que d'être achetées, ajoutez un sécheur déshumidifiant capable de maintenir la teneur en eau de la résine inférieure à 50 parties par million à une température de 160 à 170 degrés Celsius avec un temps de séjour de quatre à six heures, car la dégradation hydrolytique pendant l'injection réduit de façon permanente la viscosité intrinsèque et, par conséquent, les performances en pression de chaque bouteille produite, ce qui entraîne un changement.
La liste complète des machines en un coup d'œil
Le tableau ci-dessous regroupe la centrale dans ses six blocs fonctionnels avec les machines centrales dans chacun d'eux. Il est délibérément compact ; les paragraphes qui suivent développent chaque bloc avec des chiffres de dimensionnement, des fenêtres de paramètres et les unités auxiliaires qui ne figurent pas dans un résumé mais doivent apparaître dans un bon de commande. Lisez la liste comme une chaîne de dépendances plutôt qu'une liste de courses, car l'ordre compte : la qualité de l'eau fixe le plafond sur la qualité du produit, la précision du sirop fixe le plafond sur la cohérence du Brix, la température de carbonation fixe le plafond sur les volumes de gaz atteignables, l'orientation de la bouteille fixe le plafond sur la durée de conservation, et la contre-pression du remplissage fixe le plafond sur la vitesse de ligne.
| Block | Machines principales | [N] Fonction |
|---|---|---|
| Salle d'eau | Filtre multimédia, filtre à charbon, adoucisseur, osmose inverse, unité ultraviolette | Produire de l'eau de processus traitée |
| Salle de sirop | Dissolveur de sucre, échangeur de chaleur à plaques, double filtre, cuve de dosage | Préparer et conserver le sirop fini |
| Carbonatation | Désaérateur, mélangeur en ligne, carbonateur, vaporisateur de dioxyde de carbone | Mélanger et charger le gaz |
| Souffler | Chargeur de préformes, machine de moulage par soufflage à réchauffement, refroidisseur, compresseur à haute pression | Former des bouteilles à pression nominale |
| Remplissage | Remplisseur isobarique, capteur, chargeur de bouchons et stérilisateur | Remplir et sceller sous pression |
| Emballage | Réchauffeur de bouteilles, étiqueteur, codeur, inspecteur, emballage sous film, palettiseur | Finition, inspection et palettisation |
Deux machines sont absentes de ce sommaire de manière intentionnelle. La première est la machine d'injection de préformes avec son moule de préformes, son refroidisseur et son séchoir, qui figure dans la liste uniquement si l'usine choisit de fabriquer des préformes plutôt que de les acheter ; la plupart des nouvelles usines de boissons gazéifiées achètent des préformes pendant les deux ou trois premières années car l'injection de préformes est une discipline distincte avec ses propres économies d'outils et son propre fardeau de contrôle de la qualité. La deuxième est le système de nettoyage sur place, qui n'est pas facultatif du tout mais qui sert la salle d'eau, la salle de sirop, le pont de carbonation et le remplisseur simultanément et ne se trouve donc pas dans un seul bloc. Une ligne de boissons gazéifiées a également besoin d'un rinceur d'air de bouteilles vides plutôt qu'un rinceur d'eau complet dans de nombreuses configurations, car les bouteilles soufflées arrivant directement de la machine de soufflage par le biais d'un convoyeur d'air fermé sont beaucoup plus propres que les bouteilles qui ont été stockées et transportées.
Traitement de l'eau et la salle du sirop
L'eau de processus pour une boisson gazeuse doit être plus que potable. L'alcalinité résiduelle neutralise l'acide dans la boisson et modifie le profil gustatif, le chlore et la chloramine attaquent les composés aromatiques, le fer et le manganèse provoquent une décoloration, et tout solide en suspension devient un site de nucléation qui fait que le produit mousse de façon incontrôlable au moment du remplissage. Un train conventionnel commence par un filtre à sable multimédia pour éliminer les particules de plus de 20 micromètres, passe à un filtre à charbon actif avec un temps de contact en lit vide d'au moins dix minutes pour éliminer le chlore libre et les substances organiques, puis à un adoucisseur ou à une unité d'osmose inverse en fonction de la dureté de l'eau brute et du total des solides dissous, et se termine par un cartouche de microfiltration de 0,2 micromètre et un stérilisateur ultraviolet d'une puissance de 30 millijoules par centimètre carré. L'alcalinité inférieure à 50 parties par million en carbonate de calcium et le total des solides dissous compris entre 50 et 250 parties par million sont des cibles typiques pour les produits gazeux. Dimensionnez le train pour au moins 1,3 fois la demande de ligne de pointe, car une ligne de 12 000 bouteilles par heure qui utilise des bouteilles de 500 millilitres consomme environ 6 mètres cubes d'eau de produit par heure, plus la demande de rinçage et de nettoyage sur place, et une salle d'eau fonctionnant à son limite absolue n'a plus de capacité pour les cycles de régénération dont elle a besoin.
La salle de sirop transforme le sucre, l'acide, le goût et la couleur en un concentré stable à une teneur en Brix contrôlée. La dissolution à chaud à 80 à 85 degrés Celsius, suivie d'un refroidissement par un échangeur de chaleur à plaques à 20 à 25 degrés Celsius, est le choix prudent car elle inverse une fraction contrôlée de la sucrose et réduit le risque microbiologique, tandis que la dissolution à froid avec un mélangeur à haute agitation économise de l'énergie et convient aux usines utilisant du sucre liquide ou des édulcorants à haute intensité. Une salle complète comprend un réservoir de dissolution du sucre avec agitateur, un échangeur de chaleur à plaques, un filtre à double sac ou à bougie, au moins deux réservoirs de dosage de manière à ce qu'un puisse être mélangé tandis que l'autre alimente la ligne, un réservoir de stockage du sirop fini dimensionné pour une à deux heures de production et des pompes de dosage avec mesure en ligne de la teneur en Brix et de la conductivité. L'exactitude est plus importante que la capacité ici : une déviation de 0,1 degré Brix dans la boisson finale est détectable par des panels qualifiés et peut pousser un produit en dehors de ses valeurs nutritionnelles déclarées, donc les pompes de dosage et le mélangeur qui suivent doivent être spécifiés en tenant compte de la répétabilité plutôt que de la capacité de traitement.
Carbonatation, mélange et approvisionnement en dioxyde de carbone
La solubilité du dioxyde de carbone dans l'eau augmente lorsque la température chute et que la pression augmente, c'est pourquoi chaque skid de carbonatation est également un problème de réfrigération. Le produit est généralement refroidi à 2 à 6 degrés Celsius avant l'injection de gaz, car à 4 degrés Celsius et 4 bars, l'eau peut contenir environ 4 volumes de gaz en solution stable, alors qu'à 20 degrés Celsius, la même pression ne retient que la moitié de cette quantité. L'oxygène dissous concurrence l'espace physique et destabilise la carbonatation, c'est pourquoi un vide ou un déaerateur en colonne qui retire l'oxygène dissous à moins de 0,5 partie par million se trouve en amont du point d'injection de gaz. L'arrangement moderne est un mélangeur en ligne qui mesure le volume d'eau traitée et de sirop par voie volumétrique par rapport à une mesure de débit ou de flux magnétique, vérifie le Brix résultant en ligne, puis injecte du dioxyde de carbone par l'intermédiaire d'un diffuseur ou d'une colonne garnie, le tout dans un skid avec son propre panneau de commande. Le carbonateur par lots plus ancien, avec un réservoir de prémix séparé, est toujours parfaitement opérationnel pour les lignes inférieures à 6 000 bouteilles par heure et coûte moins cher à acheter, mais il est plus lent à changer de produit et moins précis sur le Brix.
L'approvisionnement en gaz est lui-même un élément de la liste des machines que les nouvelles installations sous-estiment souvent. Le dioxyde de carbone de qualité alimentaire à 99,9 % de pureté est livré sous forme liquide et stocké dans un réservoir isolé à environ 18 à 20 bar, puis converti en gaz par un vaporisateur ambiant ou électrique, à la vitesse de débit demandée par le carbonateur, suivi d'une station de régulation de la pression et d'un filtre à gaz final. La consommation varie entre 5 et 7 kilogrammes par 1 000 litres de produit carboné fini, une fois les pertes de ventilation, le purgeage contre pression du remplissage et le déplacement nettoyé sur place pris en compte, ce qui est significativement supérieur au chiffre de dissolution théorique seul. Le sous-dimensionnement du vaporisateur produit un symptôme qui ressemble à un défaut de carbonation, mais qui est en réalité un défaut d'approvisionnement : les volumes de gaz diminuent lorsque la ligne fonctionne à pleine vitesse pendant plus de vingt minutes, et l'opérateur ajuste les points de réglage du carbonateur au lieu de la ligne de congélation sur le vaporisateur.
Formage par soufflage : la machine centrale de l'usine
La machine de moulage par soufflage à réchauffement et étirement, qui fonctionne selon un processus à deux étapes, est le lieu où une préforme achetée ou fabriquée en interne devient un récipient sous pression. Les préformes sont élevées par un chargeur à bac, séparées et orientées par un sélecteur rotatif ou à rouleaux, suspendues à une chaîne de support par leurs anneaux de support, et transportées à travers un four infrarouge construit à partir de banques de lampes à quartz disposées en zones, la préforme tournant en permanence pour que la chaleur se répartisse uniformément autour de la circonférence. La distribution de la puissance des lampes sur les zones est l'outil principal pour former le profil de température axial, et c'est ce qui permet à une préforme carbonatée à paroi épaisse d'atteindre une température uniforme du corps sans surchauffer sa peau extérieure. YuDa réduit la distance entre les lampes de chauffage et la surface de la préforme à 38,1 millimètres, ce qui augmente l'efficacité de la radiation et réduit la consommation d'électricité de l'ovale de plus de trente pour cent par rapport aux ovales à grande distance conventionnels ; étant donné que l'ovale représente généralement entre soixante et soixante-dix pour cent de la consommation totale d'énergie du bloc de soufflage, cette seule décision de conception domine la ligne d'énergie du budget d'exploitation. Les plaques de refroidissement du cou et l'air forcé maintiennent la finition sous la température à laquelle le filet se déforme, et une section d'égalisation après le dernier banc de lampes permet à la chaleur de se propager vers l'intérieur afin que la paroi soit uniforme dans toute sa épaisseur plutôt que simplement chaude à la surface.
Dans la station de soufflage, la préforme est serrée, la tige d'étirement descend sous contrôle servo, l'air de soufflage préventif à une pression de 8 à 12 bar commence l'expansion radiale alors que la tige est encore en mouvement, et l'air de soufflage final à une pression de 35 à 40 bar termine la formation et presse la paroi contre la surface du moule. Les bouteilles gazéifiées se situent dans la partie supérieure de cette plage de pression car la base pétaloïde a besoin d'une pression élevée pour former ses pieds complètement et pour éviter les bandes fines entre eux. L'eau de refroidissement du moule à une température de 8 à 12 degrés Celsius circule dans les demi-moulages tandis que le moule de base est souvent maintenu à deux à quatre degrés plus froid, car la base est la région la plus épaisse et la plus lente à cristalliser et également la région où les défaillances de fissuration par stress commencent. YuDa applique un système de liaison à came qui combine l'ouverture du moule, le verrouillage du moule et l'élévation du moule de base en un seul mouvement coordonné entraîné par un système servo à haute vitesse, ce qui réduit le temps mort entre les cycles et améliore la reproductibilité de la force de serrage ; un agencement de machine modulaire permet ensuite de réaliser rapidement les changements de moule et la maintenance, ce qui est important sur une ligne de bouteilles gazéifiées produisant trois ou quatre formats. Un circuit de récupération de l'air de soufflage qui capture les effluents de la soufflage finale et les renvoie au réseau à basse pression ou à l'étape de soufflage préventif réduit la consommation d'air à haute pression de trente à quarante pour cent et se rembourse plus rapidement que presque toute autre option sur la machine.
| Configuration YuDa FGX | Cavités | Production (BPH) | Volume maximal |
|---|---|---|---|
| FGX haute vitesse | 3 | 8,000 – 9,000 | 600 ml |
| FGX haute vitesse | 4 | 10,000 – 12,000 | 600 ml |
| FGX haute vitesse | 5 | 12,500 – 15,000 | 600 ml |
| FGX haute vitesse | 6 | 15,000 | 500 ml |
| FGX format large | 4 | 7,000 – 8,000 | 2,000 ml |
La série FGX est la plateforme à haute vitesse, couvrant 8 000 à 15 000 bouteilles par heure avec une vitesse de 2 500 à 3 000 bouteilles par heure pour un seul moule, et elle est le match naturel pour une usine de boissons gazeuses qui remplit des formats de 330 à 600 millilitres à des volumes de distribution nationaux. Notez comment la rangée de grands formats se comporte différemment : une bouteille gazeuse de 2 litres a besoin d'une plus grande longueur, de plus d'air et de plus de temps de refroidissement dans le moule, de sorte que la vitesse par cavité chute à environ 1 800 à 2 000 bouteilles par heure et la façon pratique d'atteindre une production élevée sur les grands formats consiste à utiliser plus de cavités plutôt qu'à accélérer les cycles. La puissance installée pour le bloc de soufflage varie de 120 kilowatts sur une machine à trois cavités à 260 kilowatts sur une machine à six cavités, avec l'ovale dominant ; la consommation réelle est normalement de 55 à 70 % de la puissance installée une fois que les fours atteignent l'état stable, car les lampes modulent leur puissance après le réchauffement. La surveillance à distance est standard, de sorte que les ingénieurs du siège chinois peuvent lire les données du contrôleur programmable logique à partir d'un appareil mobile et renvoyer l'analyse des anomalies au site du client avant que le dysfonctionnement en développement ne devienne une interruption de service.
| Configuration standard YuDa | Cavités | Production (BPH) | Volume maximal |
|---|---|---|---|
| Entièrement automatique | 1 | 1,000 – 1,500 | 2,000 ml |
| Entièrement automatique | 2 | 2,000 – 3,000 | 2,000 ml |
| Entièrement automatique | 4 | 4,000 – 5,000 | 600 ml |
| Entièrement automatique | 6 | 6,000 – 7,000 | 600 ml |
| semi-automatique | 2 | 800 – 1,200 | 2,000 ml |
La gamme de vitesse standard entièrement automatique, de 1 000 à 7 000 bouteilles par heure, adopte la même architecture de chauffage et de serrage que la plateforme à grande vitesse, mais avec un four plus court et moins de stations, ce qui en fait le choix approprié pour les marques gazéifiées régionales, pour les usines qui exécutent de nombreux lots de petite taille et pour les lignes secondaires dédiées aux bouteilles de grande taille. La série semi-automatique réduit considérablement les coûts d'acquisition en séparant le chauffage et le soufflage en deux étapes nécessitant l'intervention d'un opérateur, et elle reste un point d'entrée raisonnable pour une entreprise en démarrage qui souhaite prouver un produit gazéifié sur le marché avant d'investir dans une ligne entièrement automatique, à condition que l'opérateur comprenne que la cohérence dépend de la discipline de la manipulation manuelle. Pour les usines où la surface est la contrainte principale, YuDa construit également un bloc de soufflage-remplissage-capsulage linéaire et une machine de soufflage-remplissage-capsulage de bouteilles qui forme la bouteille, la remplit et applique le bouchon à l'intérieur d'un seul local ; pour les produits gazéifiés, le bloc combiné est mieux adapté à des volumes de gaz plus faibles et à des formats plus petits, tandis que les boissons à haute teneur en gaz, comme le cola, à des volumes nationaux sont mieux servies par une machine de soufflage séparée alimentant un remplisseur isobarique par un convoyeur d'air.
Remplissage, bouchage et emballage en aval
Le remplissage gazéifié est un remplissage à contre-pression. Le remplisseur rotatif purge d'abord chaque bouteille avec de l'anhydride carbonique pour éliminer l'air, puis la pressurise jusqu'à la même pression que le bol du produit, généralement de 3,5 à 5 bar, de sorte que le liquide s'écoule par gravité sans sortir de solution ; ce n'est qu'après un dépressurage contrôlé que la bouteille libère sa pression excessive et se dirige vers le capteur. La température du produit à la valve est maintenue entre 2 et 6 degrés Celsius pour la même raison de solubilité évoquée précédemment, et le nombre de valves correspond à la vitesse de la ligne : une ligne de 12 000 bouteilles par heure comporte généralement 40 à 60 valves de remplissage à une vitesse de rotation modérée plutôt qu'un petit caroussel tournant rapidement, car l'agitation centrifuge d'un liquide sur-saturé provoque la mousse et le sous-remplissage. Le capteur est généralement combiné sur la même base, appliquant un bouchon en plastique de 28 millimètres à un couple de 1,4 à 2,2 newtons-mètres, alimenté depuis un élévateur à hopper par un trier de bouchons et, pour de nombreux marchés, un rinceur de bouchons ou un stérilisateur ultraviolet. L'exactitude de la hauteur de remplissage de plus ou moins 2 millimètres et la répétabilité du couple de fermeture sont les deux variables qui déclenchent le plus souvent les plaintes des consommateurs sur les produits gazéifiés, car elles se traduisent directement par des volumes de gaz perdus sur les étagères.
En aval de la capote, la section d'emballage traite un conteneur froid, humide et sous pression. Un tunnel de réchauffement des bouteilles qui vaporise de l'eau chaude recyclée et élève la température de surface à quelques degrés au-dessus du point de rosée est pratiquement obligatoire, car la condensation sur une bouteille froide empêche l'adhésif d'étiquette de coller et fait plisser le film rétractable. Après le réchauffement, la ligne est équipée d'un étiqueteur à film chaud ou d'un applicateur de manchons rétractables, d'un codeur à jet d'encre ou laser pour les informations de lot et d'expiration, et d'une station d'inspection qui vérifie le niveau de remplissage, la présence de la capote et les capots mal ajustés, ainsi que la position de l'étiquette, avec un convoyeur de rejet qui élimine les défauts sans arrêter la ligne. Un inspecteur de bouteilles vides se trouve en amont du remplisseur, et un détecteur de fuites après le bouchage est utile sur les lignes à boissons gazeuses car une fermeture marginale ne va pas immédiatement en panne. L'emballage final consiste soit en un emballage en film rétractable produisant des multipacks, soit en un emballeur de boîtes enveloppantes, soit dans les deux, suivi d'un diviseur ou d'un applicateur de poignées sur les formats grands, d'un système de convoyage avec des tables d'accumulation dimensionnées pour au moins quatre-vingt-dix secondes de production de la ligne, et d'un palettiseur à couches ou robotisé avec un film étirable. L'accumulation est l'élément peu glamour qui détermine l'efficacité réelle de l'usine : sans elle, chaque arrêt de dix secondes au niveau de l'étiqueteur se propage en arrière vers le remplisseur et en avant vers le palettiseur.
Services, air comprimée et refroidissement
| Utilité | Devoir à 12 000 BPH | Note |
|---|---|---|
| Air haute pression, 40 bar | 7.0 – 8.5 Nm3/min | Descendre avec récupération d'air |
| Air basse pression, 8 bar | 2.0 – 2.5 Nm3/min | Vanne, convoyage, cappage |
| Eau glacée, 8 12 C | 90 – 110 kW | Formes et refroidissement du goulot |
| Glycol, 2 C | 150 – 200 kW | Réfrigération du produit et carbonatation |
| Alimentation, bloc de soufflage | 180 – 260 kW installed | Les fours dominent la charge |
| Dioxyde de carbone | 5 – 7 kg per 1,000 L | 99,9 pour cent de qualité de boisson |
Le système d'air à haute pression est la deuxième machine la plus coûteuse de l'usine, après la machine de soufflage et le remplisseur, et il mérite la même discipline de spécification. Un compresseur à piston sans huile ou huilé à quatre étages délivrant 40 bar est la solution standard, dimensionnée sur la base du calcul selon lequel chaque bouteille de boisson gazeuse de 500 millilitres consomme environ 25 à 30 litres d'air à haute pression une fois que l'on compte le volume mort de la machine et les pertes de valve. Spécifiez toujours un récepteur d'au moins 2 mètres cubes à la pression de travail pour absorber la pulsation du cycle de soufflage, un sécheur réfrigéré ou à déshumidification ramenant le point de rosée de la pression à au moins moins 20 degrés Celsius, et un circuit de filtration jusqu'à 0,01 micromètre avec du charbon actif sur l'étape finale, car l'air qui touche l'intérieur d'un récipient alimentaire est un milieu de contact alimentaire. Le refroidissement est divisé en deux circuits pour une bonne raison : le refroidissement du moule veut de l'eau à 8 à 12 degrés Celsius à un débit élevé et une stabilité de température modérée, tandis que le refroidissement du produit veut un circuit à glycol à environ 2 degrés Celsius, et les combiner oblige un circuit à fonctionner à la mauvaise température. Dans des conditions ambiantes supérieures à 35 degrés Celsius, ajoutez quinze à vingt pour cent à la capacité nominale du compresseur, et préférez un compresseur à eau avec une tour de refroidissement à un appareil à refroidissement par air lorsque l'eau est disponible, car l'écart d'efficacité se creuse exactement lorsque l'usine est la plus occupée.
La demande électrique totale pour une installation de carbonatation complète de 12 000 bouteilles par heure, y compris le traitement de l'eau, la salle de sirop, les refroidisseurs, les compresseurs, le soufflage, le remplissage et l'emballage, se situe généralement entre 750 et 1 000 kilowatts de capacité installée avec une consommation mesurée comprise entre 30 et 45 kilowatt-heures par 1 000 bouteilles pour les formats de 500 millilitres. Ce chiffre est le moyen honnête de comparer les options d'investissement, car une machine à un prix d'achat plus bas et à un four à large écart peut consommer suffisamment d'électricité supplémentaire pour annuler l'économie initiale dans les deux à trois ans d'une exploitation en deux services. En utilisant un indice de coût où une ligne carbonatée entièrement automatique de gamme moyenne est fixée à 100 points de base, le bloc de soufflage représente généralement 22 à 28 points, le monobloc de remplissage et de bouchage 25 à 32 points, le traitement de l'eau et le sirop 12 à 16 points, les services publics, y compris les compresseurs et les refroidisseurs, 14 à 18 points, et l'emballage ainsi que le transport le reste. L'intensité relative des coûts d'exploitation est élevée pour l'électricité, moyenne pour le dioxyde de carbone et l'eau, et faible pour les pièces de rechange sur une ligne bien entretenue, et la variable contrôlable la plus importante dans l'ensemble est la stabilité de la température des préformes.
Choisir la configuration de la machine appropriée
| Exigence | Bouteille | Machine YuDa recommandée |
|---|---|---|
| Essai de marché, coût d'entrée le plus bas | 1.5 L carbonated | Semi-automatique deux-cavités |
| 1,000 – 1,500 BPH startup | 500 ml carbonated | Entièrement automatique, une cavité |
| 3 000 BPH marque régionale | 1.5 L and 2 L | Automatique complète deux-cavités |
| 6,000 – 7,000 BPH | 500 ml carbonated | Automatique complète six-cavités |
| 10,000 – 12,000 BPH | 330 – 600 ml | FGX à quatre cavités à haute vitesse |
| Volume national de 15 000 BPH | 500 ml carbonated | FGX à cinq ou six cavités |
La sélection commence par le flacon, et non par la machine. Indiquez le volume cible, les volumes de gaz prévus, la finition du col, le poids et la longueur de la préforme, la production requise en flacons par heure, le nombre de formats à produire sur la même machine et la température ambiante de l'usine, et la configuration suit presque de manière déterministe. Deux règles pratiques permettent d'économiser de l'argent à ce stade. Premièrement, dimensionnez le machine à souffler de dix à quinze pour cent au-dessus du remplisseur plutôt que de les aligner exactement, car le convoyeur d'air entre eux agit comme un tampon et un souffleur un peu plus rapide maintient le remplisseur saturé grâce à des arrêts mineurs ; une machine à souffler fonctionnant comme le goulot d'étranglement sera poussée au-delà de sa fenêtre de cuisson confortable et la qualité des bouteilles variera. Deuxièmement, décidez la famille de formats avant de commander, car une machine optimisée pour les bouteilles de 330 à 600 millilitres et une machine optimisée pour les bouteilles de 1,5 à 2 litres se distinguent par la course de serrage du moule, la longueur de la tige d'étirement, la longueur du four et la consommation d'air, et la conversion d'une machine de petite taille pour exécuter des formats grands plus tard coûte beaucoup plus cher que la spécification d'une machine à double capacité dès le début. Lorsque une usine a vraiment besoin des deux familles à volume, deux machines dédiées surpassent presque toujours une machine de compromis en termes de production totale et de temps de changement.
Industries d'application et produits finaux
Les boissons gazeuses sont l'extrémité la plus exigeante d'une gamme d'applications beaucoup plus large que la même famille d'équipements. Les boissons gazeuses à base de cola et aux arômes d'agrumes, à des volumes de gaz de 3,8 à 4,2, se situent au sommet de la demande en pression, suivies des eaux gazeuses et des toniques à des volumes de 4,0 à 4,5 dans des formats plus petits, des boissons gazeuses aromatisées et des boissons énergétiques à des volumes de 2,5 à 3,5, ainsi que des boissons à base de malt ou de bière qui ajoutent des considérations de barrière contre la lumière et l'oxygène, en plus de la pression. Au-dessus de cette catégorie, les mêmes machines à souffler produisent des bouteilles d'eau plate, des bouteilles de jus et de thé pour les lignes de remplissage à chaud ou aseptiques, des contenants d'huile comestible, des bouteilles de produits laitiers et de yaourts, ainsi que des contenants pour les produits chimiques et cosmétiques quotidiens, tels que le shampoing, le détergent liquide et le toner. Le contact avec les aliments et les boissons entraîne son propre cadre de conformité plutôt que de se limiter à un cadre purement mécanique : la résine PET et les contenants finis sont généralement évalués selon la norme FDA 21 CFR 177.1630 aux États-Unis, le règlement UE 10/2011 en Europe et le GB 4806.6 en Chine, tandis que les machines elles-mêmes sont fournies avec le marquage CE et construites selon les systèmes de qualité ISO 9001. La vérification au niveau de la bouteille couvre généralement la pression de rupture, la fissuration par stress environnemental avec un trempage caustique et un test de stabilité thermique dans lequel les bouteilles sous pression sont maintenues à 38 degrés Celsius pendant 24 heures et vérifiées pour une expansion volumétrique inférieure à environ trois pour cent, sans perte de la marge de base.
La conséquence pratique pour un propriétaire d'usine est que la liste des machines doit être choisie en fonction du produit le plus large que l'usine entend vendre dans les cinq prochaines années, et non du plus étroit qu'elle lancera. Une usine qui spécifie pour l'eau plate et ajoute ensuite une ligne d'extraction gazeuse découvre que l'inventaire de préformes, l'outillage de finition du col, la conception de la valve de remplissage et souvent le compresseur à haute pression doivent tous être remplacés, alors qu'une usine qui spécifie pour les produits gazeux peut produire de l'eau plate avec le même équipement à une pression d'expansion plus faible et des préformes plus légères, sans aucun changement de matériel. Spécifier vers le haut est peu coûteux ; spécifier vers le bas ne l'est pas.
Configuration, mise en service et support après-vente
La disposition d'une ligne de boissons gazeuses suit un chemin de produit droit avec les installations utiles sur le pourtour. Une usine de 12 000 bouteilles par heure occupe généralement 800 à 1 200 mètres carrés pour la salle de production, avec la salle d'eau et la salle de sirop dans une zone séparée et finie de manière hygiénique, la salle du compresseur et du refroidisseur isolée pour le bruit et la chaleur, et la machine de soufflage positionnée de manière à ce que son convoyeur d'air atteigne le remplisseur avec une légère montée et sans changements de direction brusques. Assurez une charge de sol d'au moins 1 000 kilogrammes par mètre carré sous la machine de soufflage et le remplisseur, une hauteur claire de 4,5 à 6 mètres pour le convoyeur d'air et l'accès par le pont de chargement, une ventilation ambiante conçue pour éliminer la chaleur rejetée par le four et le compresseur, ainsi que des tranchées d'évacuation sous le remplisseur et le réchauffeur. Laissez un couloir d'entretien d'au moins 1,2 mètres sur le côté de changement de moule de la machine de soufflage ; les dispositions qui économisent de l'espace en étroite le couloir payent le prix de chaque changement de moule pendant toute la durée de vie de l'usine. La disposition des installations utiles, la distribution de l'énergie triphasée, la tuyauterie d'air comprimé en acier inoxydable ou en aluminium plutôt qu'en acier carbone, et un plan de drainage au sol doivent tous être réglés avant l'expédition des machines, c'est pourquoi les plans de disposition sont préparés en parallèle avec la fabrication plutôt qu'après la livraison.
Chaque machine YuDa est assemblée et testée avec des préformes avant de quitter l'usine, de sorte que le client reçoit des bouteilles d'échantillon soufflées et des paramètres de processus enregistrés plutôt qu'une machine qui n'a été vérifiée que sous le point de vue électrique. Wanplas soutient chaque installation avec les engagements de service du groupe partagés dans toutes ses usines : des ingénieurs sur place pour l'installation et la mise en service, la formation des opérateurs et du personnel d'entretien sur le produit et la préforme du client, 500 USD de pièces de rechange gratuites chaque année, le remplacement gratuit des pièces qui tombent en panne pendant la période de garantie, une garantie de transport et une garantie de capacité de production qui lie le contrat au chiffre de production plutôt qu'à un numéro de catalogue. La surveillance à distance permet aux ingénieurs du siège de vérifier les données du contrôleur et les tendances du processus sans se déplacer, ce qui permet de résoudre la plupart des problèmes de paramètres et de capteurs en quelques heures au lieu de quelques jours. Wanplas maintient également une politique d'usine ouverte, de sorte que les clients sont les bienvenus pour parcourir le sol d'assemblage, observer la construction de leur propre machine et exécuter une production d'essai avec leurs propres préformes et moules avant l'expédition.
Questions fréquentes
Une machine à bouteilles d'eau peut-elle fabriquer des bouteilles gazéifiées ?
Généralement, sans modification. Les bouteilles gazéifiées nécessitent une pression finale de soufflage de 35 à 40 bar, un moule à base pétaloïde, un four de chauffage plus long pour les préformes plus lourdes et des ratios d'étirement planaires plus élevés. Une machine spécifiée pour l'eau plate à 25 à 30 bar produira des bouteilles qui passeront un premier contrôle visuel et qui échoueront ensuite aux tests de stabilité thermique ou de fissuration par stress. Spécifiez pour le travail gazéifié et exécutez l'eau sur la même machine, jamais l'inverse.
Quelle pression de soufflage les bouteilles PET gazéifiées ont-elles besoin ?
La pré-ventilation à 8 à 12 bar et la ventilation finale à 35 à 40 bar constituent les fenêtres normales, l'extrémité supérieure étant utilisée pour les grands formats et pour les bases pétaloïdes profondes. Le compresseur à haute pression doit maintenir cette pression sous la demande pulsatoire du cycle de ventilation, c'est pourquoi un récepteur d'au moins 2 mètres cubes et un point de rosée de moins 20 degrés Celsius ou mieux font partie de la spécification plutôt que d'accessoires facultatifs.
Quelle est la masse d'une préforme gazeuse de 500 ml ?
Typiquement de 22 à 28 grammes, contre 12 à 15 grammes pour une bouteille d'eau plate de même volume. Une bouteille de 1,5 litre gazeuse pèse de 38 à 45 grammes et une bouteille de 2 litres de 48 à 54 grammes. Le léger poids en dessous de ces intervalles n'est possible qu'avec une géométrie de base optimisée, une résine à viscosité intrinsèque élevée et un contrôle strict du processus, et il doit toujours être validé par des tests de rupture et de déformation plutôt que par l'apparence.
Quelle finition de cou est adaptée aux boissons gazeuses ?
Un profil carboné de 28 millimètres est la valeur par défaut de l'industrie, disponible dans une version plus haute conventionnelle et une version courte qui permet d'économiser environ un gramme de résine par bouteille. Le choix doit être cohérent entre l'approvisionnement en préformes, les inserts de col de moule à souffler, l'alignement de la valve de remplissage, le chuck du capteur et l'approvisionnement en fermeture. Changer la finition du col plus tard est un projet d'outillage sur plusieurs machines, et non un simple remplacement de pièces.
Combien de temps dure un changement de moule ?
Sur une machine entièrement automatique modulaire, une équipe de deux personnes peut changer un ensemble de moules à quatre cavités en 45 à 90 minutes, y compris l'ajustement de la tige d'étirage, le réglage de la hauteur du moule de base et la vérification du premier article. Les changements de format qui modifient également la longueur des préformes ou la finition du col prennent plus de temps car il faut réinitialiser les profils de lampe du four et les réglages de la chaîne. Maintenir un deuxième ensemble de moules préchauffé et pré-plombé est le moyen le plus efficace de réduire le processus.
Un réchauffeur de bouteilles est-il nécessaire après le remplissage à froid ?
Oui, sur presque toutes les lignes de bouteilles gazéifiées. Le produit quitte le remplisseur à une température comprise entre 2 et 6 degrés Celsius, de sorte que de la condensation se forme sur la paroi de la bouteille immédiatement et empêche l'adhésif à base de résine chaude d'adhérer et la pellicule de rétraction de se fixer proprement. Un tunnel de réchauffement qui élève la température de surface au-dessus du point de rosée ambiant résout ces deux problèmes et réduit également le stress sur l'étanchéité de la fermeture avant le palettage.
Construisez votre ligne de bouteilles gazéifiées avec YuDa
Une usine de bouteilles PET gazéifiées est un système, et sa spécification la plus faible détermine sa production réelle. Si vous partagez le volume de bouteilles cible et les volumes de gaz, le poids en grammes des préformes et la finition du col, le nombre de bouteilles par heure, le nombre de formats que vous prévoyez d'exécuter, ainsi que la température ambiante de l'usine et la puissance disponible, les ingénieurs de YuDa vous fourniront une liste complète de machines comprenant le nombre de cavités, la configuration du four, la charge du compresseur et du condenseur, les charges d'utilité et un plan d'usine adapté à votre bâtiment. Envoyez un échantillon de bouteille ou un dessin, et l'équipe exécutera un essai de soufflage avec vos propres préformes avant la fabrication de quoi que ce soit, ou organise une visite d'usine pour observer une ligne comparable en production et inspecter la qualité de la construction de première main. Machine YuDary, une usine Wanplas, a passé plus de vingt ans à se spécialiser dans le moulage par soufflage de bouteilles PET, et c'est cette concentration qui transforme une liste de machines en une usine qui atteint ses objectifs.
