茶链魔方:模块工厂,一键解锁世界级即饮茶2025-12-29

       茶饮料加工线整线:拆包-除尘-除铁、10m³逆流提取、7k/12k rpm双离心、2效TVR+MVR、25+5MPa均质、121°C UHT、PET 36k与1t无菌袋双灌,模块预装即插即用;18月实现设计-制造-安装-调试闭环,OEE≥86%,能耗0.35 MWh/t,水<1m³/t,CO₂↓0.3t/t,VR培训+VPN孪生,一键拥有世界级茶工厂。


      一、设计阶段(0-3 个月)——功能模块预定义  

1. 原料与配方模块库  

   - 绿茶/乌龙茶/红茶基础参数(茶多酚、咖啡因、多糖)→ 决定提取温度-时间-水比矩阵;  

   - 果味/奶味/气泡添加模块 → 在线糖酸仪 ±0.1 °Brix,自动生成“数字配方”。  


2. 三维模块布置  

   - SolidWorks + PDMS 碰撞检查 → 模块间距 1.2 m 维护通道,平台荷载 5 kN/m²;  

   - 双效 TVR + MVR 浓缩模块:蒸汽 0.25 kg/kg H₂O,比单效节电 18 %;冷凝水 100 % 回用于前段清洗。  



       二、制造与 FAT(3-8 个月)——模块级设备制造  

| 功能模块 | 核心单机 & 参数 | 本优制造标准 |


| A. 茶叶拆包与前处理 | ① 500 kg 吨袋拆包站 (除尘风量 1800 m³/h) ② 0.5 T 电磁除铁器 ≥ 12000 G | 304L 镜面抛光 Ra≤0.6 µm;FAT 连续 2 h 无粉尘泄漏 |

| B. 逆流提取模块 | ③ 10 m³ 提取罐×3 (φ1800×H3200) 316L 夹套 0.3 MPa;④ 变频螺旋推进器 0.5-2 rpm;⑤ 0.2 µm 在线过滤器 | 茶多酚得率 ≥32 %,温度±1 °C,连续 4 h 无故障 |

| C. 离心澄清模块 | ⑥ 三相卧螺离心机 7 000 rpm;⑦ 碟式精分 12 000 rpm;⑧ 0.1 µm 除菌过滤器 | 浊度 ≤1 NTU,固渣含水 ≤55 %,焊缝射线 10 % |

| D. 浓缩模块 | ⑨ 2-effect 降膜 TVR 蒸发器 5 t H₂O h⁻¹;⑩ MVR 离心压缩机 160 kW,ΔT=8 °C | 蒸汽单耗 0.25 kg/kg H₂O,FAT 真空 45 mbar 无液击 |

| E. 调配均质模块 | ⑪ 5 kL 调配罐×2 316L;⑫ 高剪切乳化机 1500 rpm;⑬ 两级均质 25+5 MPa | 粒径 D90 ≤ 0.5 µm,果味分层指数 <2 % |

| F. 热杀菌模块 | ⑭ 管式巴氏 98 °C/30 s (热回收 92 %);⑮ UHT 套管 121 °C/30 s | 保持茶多酚损失 <3 %,ΔT 端差 ≤2 °C |

| G. 无菌灌装模块 | ⑯ PET 热灌装 36 000 pph 38 mm 口;⑰ 1 t 无菌袋-in-drum 6 t h⁻¹;⑱ 过氧化氢闪蒸浓度 35 % 干法灭菌 | 包材损耗 <0.5 %,O₂ <0.5 % 头空间 |

| H. CIP 与回收模块 | ⑲ 5-tank CIP (酸/碱/水/回收/冲洗);⑳ 碱回收膜 0.5 µm;㉑ 0.8 MW 生物气热电撬 | 碱液节省 28 %,CIP 覆盖率 ≥95 % |

每撬块工厂预接线、预测试,整体 FAT 通过率 > 98 %,现场仅 6 处法兰对接 → 安装周期由 40 天缩短至 16 天。



      三、安装阶段(8-14 个月)——模块就位与连接  

1. 基础建设  

   - 提取罐 12 m 高空组对,预埋 4 × M42 锚板;蒸发器分段吊装,一次就位误差 < 2 mm。  

2. 管路装配  

   - 316L 卫生管全自动氩弧焊,内窥镜 Ra ≤ 0.8 µm;保温 PIR 现场发泡,热损 < 40 W m⁻²。  

3. 电气与仪表  

   - 主配电 630 A / 50 Hz,EtherCAT + AS-i 总线,阀门 96 只,节省电缆 25 %;在线pH、电导、流量全部 4-20 mA 双通道冗余。



       四、调试与验证(14-16 个月)——模块功能验证  

1. 冷调  

   - 水循环 4 h:流量计±0.5 % F.S.、温度±0.2 °C、电导±1 % 校准;CIP 酸碱曲线与 PLC 模型 R² > 0.98。  

2. 热调  

   - 梯度升温 60 → 121 °C,每段 30 min,检查膨胀补偿;MVR 叶轮 50 %-75 %-100 % 阶梯,无液击、振动 < 2.8 mm/s。  

3. 产品验证  

   - 72 h 连续运行:茶多酚得率 32 %±1 %,浊度 ≤ 1 NTU,花青素 ΔE < 1;PET 热灌装 36 000 pph,包材损耗 0.5 %,商业无菌合格率 99.8 %。



       五、交付与培训(16-18 个月)——模块移交  

1. 双语(中/英)操作员培训 120 人·时;VR 故障模拟 20 场景,考核通过率 > 90 %。  

2. 备件包 + 数字孪生:12 月常规备件 + VPN 网关;预测性维护模型触发精度 92 %,MTTR ↓ 30 %。  


       结果:18 个月“设计-制造-安装-调试”完整闭环,工厂 OEE ≥ 86 %,a-septic 故障 < 0.2 %,能耗 0.35 MWh/t 茶汤,水耗 < 1.0 m³/t,CO₂-e↓ 0.3 t/t——从茶叶到“即饮茶”,上海本优机械一站式交钥匙,助您轻松拥有世界级茶饮料工厂 。