1、可口可乐汽水现调机 PLC 改进设计第 1 页 共 27 页摘要近年来国内市场上出现了一种碳酸饮料现调机，该设备最初由可口可乐公司和百事可乐公司引进。现调机属于一体化汽水机，一机同时完成水处理、制冷、加气、糖浆和碳酸水混合等工作，现饮现调，配方调整方便，制作的碳酸饮料含气足、新鲜、冰凉，一机设有多套饮料管路，可同时制作风味不同的饮料。现调机体积小，移动方便，非常适合冷饮店，酒店饭馆及街头商业零售。关键字：碳酸饮料现调机 结构 工作原理 改进设计可口可乐汽水现调机 PLC 改进设计第 2 页 共 27 页第 1 章 绪论炎炎夏日,当人们在户外大汗淋漓之后,有什么比来一瓶冰镇的碳酸饮料更让你感觉畅
2、快呢?碳酸饮料是英国化学家及牧师卜利士力（joseph Priestly, 1733-1804）发明的，他比较为人所知的是发现氧气。碳酸饮料其实只是一瓶二氧化碳的水溶液（另外有糖和香料)，把大约 23 大气压的二氧化碳密封在糖水里，就会有部份的二氧化碳气体溶解在水中，二氧化碳在水中就 形成碳酸，碳酸饮料给人的那种刺激味道就是因为碳酸的缘故。碳酸饮料就是二氧化碳气体的水溶液，工厂里制造碳酸饮料时，是通过加压的方法，增大二氧化碳的溶解度，让较多的二氧化碳溶解在水里。喝碳酸饮料时，二氧化碳随碳酸饮料进入肠胃。但肠胃不能吸收二氧化碳，胃里的温度又比碳酸饮料高，二氧化碳的溶解度减小，便从口腔中蜂拥而出。
3、所以喝完碳酸饮料后，常要打“嗝” 。打“嗝”时还会感到鼻子发酸，这是因为二氧化碳气遇到鼻粘膜生成碳酸，碳酸对鼻子产生了刺激作用。二氧化碳气从体内排出时，可以带走一些热量，因此喝碳酸饮料能解热消渴。二氧化碳对胃壁有刺激作用，能加快胃液分泌，帮助消化。盛夏酷暑，人们都喜欢饮用冰镇碳酸饮料。这个仅是因为冰镇碳酸饮料温度较低，喝起来更觉清凉爽口，还因为冰镇碳酸饮料温度低，溶有较多的二氧化碳。打开瓶盖时，跑掉的二氧化碳较少，喝进肚里能跑出更多的二氧化碳，带走更多的热量。1.1 碳酸饮料的发展自从 18 世纪卜利士力发明了碳酸饮料之后，也仅仅纯粹把它当作是一项科学发现而已并没有引起多大的重视，所以人门也无
4、从得知这一发明，当然也就谈不上饮用了，在相当长一段时间里碳酸饮料一直是实验室里的产物。其实按照现在的定义当时还不能将他的发明称之为碳酸饮料，严格的说是碳酸水（英文：Carbonated water） ，亦称苏打水）更为恰当。卜利士力在发明了碳酸水多年后将他的这一成果告之了好友 皇家科学院的约瑟夫费恩斯(Joseph Fiennes)，他对次到是表示出了相当的兴趣。在他在约克郡工作时，走访了当地的一家啤酒场，将一碗水放啤酒桶之上的一个地方。之后，二氧化碳和氮两种气体便覆盖住发酵啤酒桶上的水碗。当时，人们多是用二氧化碳和氮来灭鼠。约瑟夫普利斯特里意想不到，水加入了气体之后更有宜人的口感，人们这才意
5、识到碳酸水可以饮用，而且口感相当好，后来人们试着在碳酸水中了糖、香精之类的东西，这就形成了真正意义上的碳酸饮料。碳酸饮料问世后受到了人们极大的欢迎并得到了很大的推广，上至宫廷宴会下到街头酒馆都可以见到它的影子，随后碳酸饮料开始流行于全世界，19 世纪碳酸饮料在美国受到人们的热爱，因为不是酒精饮料，适合任何年龄段的人士，因此大为畅销。这样我们就不得不提到一款世界上可口可乐汽水现调机 PLC 改进设计第 3 页 共 27 页最早出现的知名碳酸饮料 可乐。可乐是由美国的一位名叫约翰彭伯顿的药剂师发明的。他期望创造出一种能提神、解乏、治头痛的药用混合饮料。彭伯顿调制的“可卡可拉“ ，起初是不含气体的，
6、饮用时兑上凉水，只是由于一次偶然的意外，才变成了碳酸饮料，助手一不小心加入了碳酸水（H2CO3） ， 。刚开始源于美国，现在流传于世界各地。但是，可乐中含有咖啡因，是一种对人体有害的物质，但是还有益处，可乐中含有二氧化碳大家都是知道的，二氧化碳到了人体里再打嗝出来的时候就会把人体的热量带走，可以散热。如今，可乐已成为一种风靡世界的碳酸性饮料1.2 碳酸饮料在当今生活中的意义经过了三个多世纪的演变，碳酸饮料已成为了一款为全世界人们所喜爱的饮料，如果说咖啡 茶这些在人们生活中不可缺少的饮料还存在区域性的差异，不能真正得到普及的话，那么碳酸饮料完全不存在这样的问题，它的存在不受地域的限制，在世界上任
7、何一家商店都可以看到它的踪影，亚洲、非洲、美洲也都可以看见孩子们饮用碳酸饮料时的欢笑。人们对于碳酸饮料似乎有着不同寻常的喜爱，它在人们的日常生活中也扮演了一个重要的角色。大街上碳酸饮料的广告总是在比较显眼的位置，人们也习惯了在众多场合下来饮用碳酸饮料，体验碳酸饮料给自己带来的轻松感觉。在今后的时间里，碳酸饮料不会在人们的视线里褪去，而是将会继续扮演它不可获缺的角色。可口可乐汽水现调机 PLC 改进设计第 4 页 共 27 页第 2 章 碳酸饮料的介绍2.1 组成部分碳酸饮料的式样繁多，口味也日趋多样化，但是主要的配料都是大同小异。起初人们只是在碳酸水（H2CO3）的基础上，在里面加了糖或是柠檬
8、这样便制成了早期的碳酸饮料。在此后的时间里，人们不断改进碳酸饮料的配料,时至今日, 主要有以下这些:碳酸水是溶入了二氧化碳的水。溶入二氧化碳的过程叫做碳酸化。碳酸的化学分子式是 H2CO3。碳酸水都是由被加压的二氧化碳通过水做成。加压之压力比标准大气压力更强，使其增加溶解度，令更多二氧化碳溶入。当瓶盖打开，压力被释放，气体形成泡沫出来，如此形成独特泡影。碳酸水的制造工艺通常为细化二氧化碳气体，将中空表面多微孔的细化头置入水下部，在一定的温度和压力下，二氧化碳气进入细化头并从细化头表面微孔中以微小气泡形式进入水中，随着压力的增加，二氧化碳气的溶解量逐渐增多，直至在定压下达到由下至上饱合状态。白砂
9、糖糖是用甘蔗或甜菜等植物加工而成的一种调味品，其主要成分是蔗糖。广东、福建、台湾等省和东北地区是我国主要产糖区。糖是重要的调味品，能增加菜肴的甜味及鲜味，增添制品的色泽，为制作菜肴特别是甜菜品种的主要调味原料。白砂糖是食糖中质量最好的一种。其颗粒为结晶状，均匀，颜色洁白，甜味纯正，甜度稍低于红糖。烹调中常用。绵白糖为粉末状，适合于烹调之用，甜度与白砂糖差不多。绵白糖有精制绵白糖和土法制的绵白糖两种。前者色泽洁白，晶粒细软，质量较好；后者色泽微黄稍暗，质量较差。白砂糖和绵白糖只是结晶体大小不同，砂糖的结晶颗粒大，含水分很少，而绵白糖的结晶颗粒小，含水分较多。柠檬酸中文名称： 柠檬酸 英文名称：
10、citric acid 分子式： C6H8O7 可口可乐汽水现调机 PLC 改进设计第 5 页 共 27 页理化特性外观与性状： 白色结晶粉末，无臭。熔点( )： 153 沸点( )： (分解) 相对密度(水=1) ： 1.6650 熔点( )： 100 引燃温度()： 1010(粉末) 爆炸上限%(V/V)： 8.0(65) 溶解性： 溶于水、乙醇、乙醚，不溶于苯，微溶于氯仿。 主要用途： 用于香料或作为饮料的酸化剂，在食品和医学上用作多价螯合剂，也是化学中间体。 健康危害： 具刺激作用。在工业使用中，接触者可能引起湿疹。 燃爆危险： 本品可燃，具刺激性。 危险特性： 粉体与空气可形成爆炸性
11、混合物。遇明火、高热或与氧化剂接触，有引起燃烧爆炸的危险。 苯甲酸钠苯甲酸钠 Sodium benzoate 又称 :安息香酸钠。 产品规格分为工业级与食品级 分子式:C7H5NaO2 性状:白色颗粒或结晶性粉末。无气味, 有甜涩味。用途:化学分析用试剂;用于医药工业和植物遗传研究 。苯甲酸又称为安息香酸，故苯甲酸钠又称安息香酸钠。苯甲酸在常温下难溶于水，在空气（特别是热空气）中微挥发，有吸湿性，大约常温下 0.34g/100ml；但溶于热水；也溶于乙醇、氯仿和非挥发性油。苯甲酸和苯甲酸钠的性状和防腐性能相近。苯甲酸钠大多为白色颗粒，无臭或微带安息香气味，味微甜，有收敛性；易溶于水（常温）53
12、.0g/100ml 左右，PH 在 8 左右；苯甲酸钠也是酸性防腐剂，在碱性介质中无杀菌、抑菌作用；其防腐最佳 PH 是 2.5-4.0，在 PH5.0 时5%的溶液杀菌效果也不是很好。苯甲酸钠亲油性较大，易穿透细胞膜进入细胞体内，干扰细胞膜的通透性，抑制细胞膜对氨基酸的吸收；进入细胞体内电离酸化细胞内的碱储，并抑制细胞的呼吸酶系的活性，阻止乙酰辅酶 A 缩合反应，从而起到食品防腐的目的。果葡萄浆果葡萄浆是用淀粉为主要原料，经用酶液化、糖化得葡萄糖液，再经脱色、过滤、离交精制后，用固定化异构酶将一部分葡萄糖转度成果糖而得。香料这里所指的香料为食用香料。维生素 C维生素 C 又叫抗坏血酸，是一种
13、水溶性维生素。英文名称：Vitamin C ，Ascorbic Acid性质分子式：C6H8O6；分子量：176.12u；CAS 号：50-81-7；酸性，在溶液中会氧化分解。可口可乐汽水现调机 PLC 改进设计第 6 页 共 27 页物理性质外观：无色晶体；熔点：190 - 192；沸点：（无）维生素性质溶解性：水溶性维生素；推荐摄入量：每日 60 毫克；最高摄入量：引起腹泻之量；缺乏症状：坏血病；过量症状：腹泻；主要食物来源：柑桔类水果、蔬菜等咖啡因咖啡因(Caffeine )是从茶叶、咖啡果中提炼出来的一种生物碱，适度地使用有祛除疲劳、兴奋神经的作用，临床上用于治疗神经衰弱和昏迷复苏。但
14、是，大剂量或长期使用也会对人体造成损害。分子式：C8H10N4O2 物理性质：白色粉末或六角棱柱状结晶, 熔点 238。磷酸这里所说的为食品添加剂磷酸。分子式：H3PO4用 途：用作食品饮料中的澄清剂，酸味剂食品添加剂磷酸应符合下表要求（GB3149-92）项目 指标色度/ 黑曾 20.0磷酸(H3PO4)含量，% 85.0砷（As ）含量， % 0.0001氟化物（以 F 计）含量，% 0.001重金属（以 Pb 计）含量， % 0.001氯化物（以 Cl 计）含量，% 0.0005硫酸盐( 以 SO4 计) 含量，% 0.005易氧化物( 以 H3PO3 计)含量，% 0.012可口可乐汽
15、水现调机 PLC 改进设计第 7 页 共 27 页第 3 章 可口可乐饮料产品3.1 可口可乐饮料简介可口可乐公司是全球最大的饮料公司。除全球最有价值品牌可口可乐外，可口可乐公司还生产全球前 5 大饮料中的另外 3 个，包括健怡可口可乐、雪碧和芬达，以及大量其他种类的饮料，包括无糖饮料、水、果汁和果味饮料、茶、咖啡和运动饮料等。通过全球最大的分销系统，200 多个国家的消费者每日享用超过 13 亿杯可口可乐产品。可口可乐（中国）饮料有限公司概况 可口可乐是中国最著名的国际品牌之一，在中国软饮料市场上占主导地位，系列产品在中国市场上是最受欢迎的软饮料。目前可口可乐公司在中国市场有超过 50 种不
16、同饮料，令消费者在各种场合都有丰富选择可以怡神解渴。可口可乐积极推进本地化进程，目前所有中国可口可乐装瓶厂使用的浓缩液均在上海制造，98 的原材料在中国当地采购，每年费用达 8 亿美元。可口可乐系统自 1979 年重返中国至今已在中国投资达 12 亿美元。到 2005 年，在中国内地已建有 29 家装瓶公司及 35 家厂房。目前中国每年人均饮用可口可乐公司产品数量为 20 瓶 (每瓶 8 盎司或 237毫升) 。目前可口可乐中国系统员工已超过 30,000 人，99的员工为中国本地员工。可口可乐中国系统在中国已经捐资超过 5,000 万人民币，支持了众多全国性和地区性社会公益事业。可口可乐公司
17、推出的碳酸性饮料风靡全世界，与百事公司一直是行业内的竞争对手。现在市场上可口可乐公司销售的碳酸饮料饮料主要有以下几款：雪碧；芬达；健怡可口可乐；醒目以上系列产品在市场上都有着可观的销量，深受消费者青睐。3.2 碳酸饮料现调机在商场和一些快餐店中，都可以看见碳酸饮料现调机的身影。什么是现调饮料？现调饮料是通过一台机器（包括制冷系统） ，分配出的高质量碳酸饮料，这台机器就称为现调机，犹如一个小型碳酸饮料厂一样。现调饮料生产过程：A：自来水过滤后，进入碳化器与二氧化碳气体混合成为碳酸水。可口可乐汽水现调机 PLC 改进设计第 8 页 共 27 页B：碳酸水与糖浆通过独立的管道进入现调机内冷却。C：碳
18、酸水与糖浆经搅拌棒混合，通过分配阀释放，成为冰冻的碳酸饮料。糖浆/水 比例 1：5 1 加仑（美制）=3.75 公升 1 盎司=29.6 毫升一桶（5 加仑/18 公升）的糖浆可生产 16 箱瓶装（10 盎司）碳酸饮料。因此现调机具有空间小、简易方便、效率高等优点。3.3 现调机工作原理现调机系统构造并不十分复杂，有以下几个部分组成：过滤器机器所用的水源一般均为市政自来水，而自来水是不能直接饮用的，因此就需要过滤器。过滤器需要要清除自来水中一定的杂质，因此内置了纤维滤芯，也同时需要消除水中的气味，这就需要用到活性碳滤芯，所以过滤器内选用了纤维与活性炭合一的滤芯净水过滤器二氧化碳（CO2 ）气瓶
19、CO2 气瓶是整个系统中至关重要的一部分，它能否正常工作是直接影响到碳酸饮料质量好坏的。CO2 气瓶是与现调机配套使用的，一般常温下瓶内压力为 5070 公斤（7501000 帕斯卡） ，正常工作时间最高压力为 1800 帕斯卡。气瓶上的减压阀是用来调节压力的，以次来调节碳酸水中CO2 含量，另外 CO2 气瓶也与糖浆桶相连， CO2 含量过高或过低都将会使碳酸饮料变味，含气量不足。另外气瓶上的减压阀的指示表也分初级表和二级表，两者外观相同。初级表是直接与气瓶相连，最低进入压力为 500 帕斯卡。二级表是接受由初级表减压后而来的压力，最高进入压力为300 帕斯卡。可口可乐汽水现调机 PLC 改
20、进设计第 9 页 共 27 页糖浆桶糖浆是指将制作碳酸饮料做需的相关配料（除碳酸水）全部压缩制作好，每款饮料都有相应的糖浆桶，只需要与碳酸水按比例混合，就制出了饮料。冷冻系统现调机内有一个贮存冰块的冰库。压缩机提供了致冷能量造成了冰库，冰库也受一个温控器控制，当外部温度一定时，会相应的启动或停止压缩机工作。冰库的保存同时结合了压缩机的制冷能力，两者构成了机器的总冷却能力。冷冻(循环 )系统主要组件：压缩机、冷凝器、毛细管、蒸发器机器内的为小型压缩机。冷凝器压缩机毛细管蒸发器可口可乐汽水现调机 PLC 改进设计第 10 页 共 27 页第 4 章 现调机 PLC 改进设计4.1 PLC 概况可编
21、程控制器（PROGRAMMABLE CONTROLLER，简称 PC）是以计算机技术为核心的通用工业自动化装置。可编程控制器的产生和发展与继电器有很大的关系。可编程控制器是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。与个人计算机的 PC 相区别，用 PLC 表示。可编程控制器有两种基本的工作状态，即运行（RUN）状态与停止(STOP)状态，其中运行状态是执行应用程序的状态，停止状态一般用于程序的编制与修改。在运行状态，可编程控制器通过执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能。PLC 是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通讯技术而形成的一代新型工
22、业控制装置，目的是用来取代继电器、执行逻辑、记时、计数等顺序控制功能，建立柔性的程控系统。国际电工委员会（IEC）颁布了对 PLC 的规定：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。PLC 具有通用性强、使用方便、系统的设计、安装、调试工作量小、维护方便、体积小、能耗低、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、操作方便等特点。另外模拟量控制、联网通信等功能模块的引入，给 PLC 的应用带来了方便。可以预料：在工业控制领域中，可编程控制器在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、交通运输等各行各业。目前可编程控制器的用途大致可以归纳为开关量的逻辑控制、运动控制、过程控制、数据处理、通信联网、在计算机集成制造系统中的应用。可见 PLC 控制技术的应用必将形成世界潮流PLC 程序既有生产厂家的系统程序，又有用户自己开发的应用程序，系统程序提供运行平台，同时，还为 PLC 程序可靠运行及信息与信息转换进行必要的公共处理。用户程序由用户按控制要
