保持穩定、減少損失

 

重點摘要:

  • 高速填充時液體晃動會導致產品損失與設備汙染

  • KHS 透過模擬分析瓶型與機台參數

  • 迄今已執行約 850 次 CFD(計算流體力學)優化模擬

 

在高產能的瓶裝填充過程中,若飲料在灌裝時晃出瓶外,會使效率與衛生水準下降
KHS 透過大量精密計算防止這種情況發生。

 

物理原理:高速灌裝中的離心效應

若要在高速條件下確保低損耗的安全灌裝,必須考慮物理因素。
在瓶子於機台上旋轉與方向變換的過程中,特別是在從轉移星輪(transfer star)到封蓋系統的階段,液體內容物會受到極高的離心力作用,導致液體在瓶內晃動並濺出。

雖然每次僅可能損失幾滴,但在每小時高達 90,000 瓶的產量下,累積損失極為可觀。

此外,這也涉及衛生問題:

  • 含糖飲料若濺出,會汙染瓶口與瓶蓋區域,甚至產生黴菌。

  • 同時,機台表面也會受到汙染。

結果便是:清潔頻率與時間增加,導致寶貴的生產時間被浪費。

 

兩大參數群組

為應對這一挑戰,自 2013 年起,KHS 開發工程師 Dominik Weirich 一直進行 CFD(Computational Fluid Dynamics)模擬分析。
他指出:「隨著灌裝速度越來越高,技術逐漸逼近物理極限,因此我們在設計機台時必須考慮液體晃動問題。」

這些模擬數據構成了設計的基礎。

他解釋說:「首先,我們會觀察瓶身的幾何參數——例如瓶型、灌裝高度、瓶頸直徑的影響。
這部分與我們的 Bottles & Shapes 專家團隊密切合作,特別是在新產線專案中,
當瓶體幾何或重量被改變時,我們會同步進行評估。

其次,我們分析機台的物理參數——包括產能、機台節距、星輪直徑等。
這些機台參數可相對容易地調整,但瓶體的修改通常需要反覆試驗與更多設計步驟。」

 

模擬次數不斷增加

通常情況下,液面越接近瓶口且液體表面越大,越容易發生晃動。
這些相互作用因素需透過精確計算納入設計階段與機台報價中。

截至目前,Weirich 已執行約 850 次 CFD 模擬分析
且這一數字仍持續上升。

 

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