CN102633222A - 无氧灌装方法及一种无氧灌装机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无氧灌装方法及一种无氧灌装机。本发明无氧灌装方法是指在密闭无氧的环境条件下，除去液体中的溶解氧、将定量的液体灌入无氧的包装容器并封口的一种液体包装方法。本发明的无氧灌装机包括机架、无氧气体发生器、密闭腔室，在密闭腔室内设置有储液箱、灌装机、封口机、转盘。本发明使得包装容器无氧、包装盖无氧、被灌装液体中的溶解氧能在循环除氧和灌装过程中解吸并被去除、在无氧的环境中完成灌装和封口，灌装产品的氧气含量可以有效控制。

Description

无氧灌装方法及一种无氧灌装机

技术领域

本发明涉及一种无氧灌装方法及一种无氧灌装机，属于液体灌装领域，尤其是易于氧化液体产品的灌装及封口。

背景技术

油脂氧化是一个常见问题，不仅影响人们的身体健康，而且影响工业产品的质量，为了解决氧化问题，人们发明了许多灌装方法，例如真空灌装、充氮灌装、在液体产品中加入脱氧剂等方法。但这些方法的除氧效果都是有限的，不能满足人们对高质量油脂产品的需求。除了油脂以外，还有许多产品存在氧化的问题，例如果汁、蜂蜜、茶饮料等等，因此深入解决氧化问题一直以来是灌装领域要解决的技术难题之一。

真空灌装不能完全解决真空残氧问题及封口时带入的氧气问题。目前使用的灌装设备中，真空灌装是解决灌装氧化的一个手段之一，但真空灌装的除氧效果有限，例如目前普遍使用的真空泵极限绝对压强最小只能达到133Pa，并不能完全除去包装容器中存留的残余氧气，也难以避免灌装过程中氧气的侵入。即是完成了真空灌装，对灌装后产品的封口也存在不可避免的氧气混入问题。所以导致目前真空灌装在食用油等易于氧化的液体产品中很少有应用。另外真空灌装还存在压力过低时油品易于挥发、包装容器容易破碎等问题。

添加剂脱氧方法不仅受到来自消费者的市场抵制，而且除氧能力有限。在食用油中添加脱氧剂的除氧方法对消费者会产生不利影响，例如目前常用的化学添加剂TBHQ，虽然可以达到一定的抑制氧化的目的，但其对人体健康的影响是不容置疑的，因此多国标准中都规定了限量使用的比例，超过这个比例即是违法。另一方面，对添加剂的限量使用与氧气的无孔不入本来就是一对矛盾，很难对用量做出合理的规定。有时会发生脱氧剂耗完后又直接涉及到食用油的氧化问题。所以说脱氧剂除氧不仅受到添加量的限制，更因为会影响到人们的身体健康而受到市场的冷落。

充氮灌装难以清除液体产品中的溶解氧，而且除氧不彻底。除了脱氧剂除氧和真空灌装除氧外，还有一种目前常用的灌装除氧方法就是充氮灌装，但充氮灌装的效果一直受到质疑：充氮灌装要求用纯净度很高的氮气，纯度越高，成本越高，为了降低成本，许多厂家采用高含氧量的氮气，除氧能力不足，使得产品极易受到氧化而变质；充氮灌装方法只能对灌装完毕残留在容器上方的空气除氧，而用吹扫的方式根本不能达到彻底去除氧气的目的，据有关资料报道，机器充氮包装并封口的情况下，在包装容器内最少仍然残留2%以上的氧气，如果用人工包装并封口，则最少要残留6%左右的氧气。这些氧气的存在，为包装产品的初始氧化提供了条件，也为以后的链式氧化埋下了隐患。另外，充氮灌装方法对已经溶解在液体中的氧气没有任何清除的功能，无论是在灌装过程中，还是在储液箱中，其中的溶解氧都会被完全带入到包装容器中，这些也为产品氧化埋下了隐患。 

目前油脂最好的抗氧化方法是添加天然抗氧化剂，例如某些食用油中添加的VE、茶多酚，具有一定的抗氧化性，但这种抗氧化能力是非常有限的，在氧气的作用下，很快就会耗光，继而使得食用油产生氧化问题。并且天然抗氧化剂本身具有延缓衰老、预防心脏病和癌症等多种疾病的功效，如果能将这种有效成分保留并留给消费者，则能使抗氧化产品真正起到保护人们健康的作用。许久以来，在企业的诱导下，人们认为自身具有抗氧化性能的产品就是健康的食品，造成了很大的误区，事实是只有天然抗氧化剂在体内发挥功效才对人体有作用，那些在体外已经被部分或者全部氧化过的天然抗氧化剂，虽然在一定程度上可以对产品进行抗氧化保护，但对人体不仅没有一点好处，而且其生成物还会对人们的身体健康带来新的问题。目前存在的几种灌装方法也都不能完全解决这个问题。

针对液体产品的氧化问题，发明新的无氧灌装方法及无氧灌装机是必要的。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种无氧灌装方法及无氧灌装机。

无氧灌装方法是指在密闭无氧的环境条件下，除去液体中的溶解氧、将定量的液体灌入无氧的包装容器并封口的一种液体包装方法。

利用本方法发明的一种无氧灌装机，可以在密闭无氧的环境条件下，对液体产品进行无氧灌装，并能清除液体产品中的溶解氧。灌装工艺包括对待灌装容器、储液箱、密闭无氧环境等同步除氧；除去液体中的溶解氧；无氧灌装；无氧封口等四个主要工序。

灌装对象可以有多种，例如食用油、易于氧化变质的工业用油、易于氧化变质的果汁等等。

本发明的无氧定义为：对密闭空间内的氧气，利用无氧气体发生器进行循环去除，直至氧气含量低于空气在133Pa时的氧气含量（276PPM），且气体中的成分比例已经不是空气的组成比例。无氧密闭空间内的气体压力可以是正压、负压或者常压。目前本设备可以达到的最低含氧量小于1PPM。本例中的无氧概念与传统真空包装除氧的概念无关，也与充氮灌装的除氧概念无关。

一种无氧灌装机，包括机架、无氧气体发生器、密闭腔室，在密闭腔室内设置有储液箱、灌装机、封口机、转盘。机架用于固定无氧气体发生器，无氧气体发生器设置在机架上，在无氧气体发生器上方固定装有密闭腔室，无氧气体发生器通过管路与密闭腔室连通。

密闭腔室的正前开有一对手套孔，手套孔上装有丁基橡胶手套，供人工灌装封口时使用，丁基橡胶手套可活动区构成操作区；密闭腔室的背面设置有密闭门，密闭腔室的顶部正对操作区开有玻璃观察窗，顶部的一个角上还装有液体进口管路，液体进口管路与密闭腔室内顶部的花洒连接。

花洒正对密闭腔室内的储液箱设置，储液箱的出口与灌装机的进液口连接，灌装机的出液口正对待灌装容器设置，所述的待灌装容器安置在转盘上。

所述的封口机、灌装机处于操作区内。

一种无氧灌装方法包括以下步骤：

（1）同步除氧：将空的储液箱、阻氧性良好的待灌装容器放入密闭腔室内，同时对储液箱、待灌装容器、密闭腔室进行除氧，直至氧气含量低于276PPM；

（2）清除溶解氧：将待灌装液体输送入储液箱，在输送过程中除去待灌液体中的溶解氧，使液体溶解氧的含量降低到原含量的8%以下；

（3）无氧灌装：在无氧的密闭腔室内完成无氧灌装，灌装过程中，储液箱空间压强及含氧量与包装容器所处空间压强及含氧量相同；

（4）无氧封口：在无氧环境中完成封口工序，包装后的产品处于无氧状态。

本发明的有益效果：包装容器无氧、包装盖无氧、被灌装液体中的溶解氧能在循环除氧和灌装过程中解吸并被去除、在无氧的环境中完成灌装和封口，灌装产品的氧气含量可以有效控制。

本发明的一种无氧灌装机是按照本发明的无氧灌装方法而设计的一种新型无氧灌装机，利用该机，可以对液体产品例如食用油等实现无氧定量灌装，使得产品免于受到氧气的影响。 由于灌装和操作都在密闭腔室内完成，所以能保证产品的卫生。该灌装机由密闭腔室和气体发生器两大部分组成，在密闭腔室内装有电动转盘、封口机、储液箱、灌装机等，在密闭腔室上还装有玻璃观察窗、气密性良好的操作手套、密闭门、液体进口管路、气体进口管路和出口管路等；无氧气体发生器采用两级除氧装置，为密闭腔室提供无氧的气体。气体发生器及密闭腔室装在机架上。利用本发明的灌装机灌装的产品，在封口后的留存残余气体中，氧气含量可以达到低于1PPM的程度。

根据需要，本发明的灌装机也可以采用不同的灌装封口工艺，即在无氧密闭腔室外完成液体的计量和灌装，将灌装好的产品批量放入密闭腔室内，经过除氧后完成包装封口工艺。这对那些液体中不含溶解氧的产品，可以提高灌装效率。

附图说明

图1为本发明主视图；

图2为本发明俯视图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

本发明的方法是根据灌装全程阻断氧气参与而阻止氧化发生的原理提出的无氧灌装方法。主要工序有，

（1）同步批量除氧：将空的储液箱、阻氧性良好（其目的是为了在长时间的储存期内氧气不能透过包装材料进入容器内部，免于产品在储存期内被氧化）的批量待灌装容器、相应的容器盖（如果需要时）等放入密闭腔室内，密闭后同时对储液箱、待灌装容器、密闭腔室进行除氧，直至氧气含量低于276PPM；

（2）清除液体中的溶解氧：将待灌装液体输送入储液箱，在输送过程中除去待灌液体中的溶解氧，使液体溶解氧的含量降低到原含量的8%以下（最终溶解氧含量不高于276PPM的一个数量级）；

（3）无氧灌装：在无氧的密闭腔室内完成无氧灌装，灌装过程中，储液箱空间压强及含氧量与包装容器所处空间压强及含氧量相同；

（4）无氧封口：在无氧环境中完成封口工序。包装后的产品处于无氧状态的包装容器中。无氧概念是指低于空气在133 Pa时的氧气含量。

无氧密闭腔室的建立，是靠无氧气体发生器产生的无氧气体循环除掉密闭环境中的氧气，灌装时确保密闭腔室中的氧气含量低于空气在133Pa时的氧气含量。 

如图1所示，是本发明的一种无氧灌装机的主视示意图，图2是其俯视示意图。机架1上安装了无氧气体发生器2和密闭腔室14；无氧气体发生器上连接有双向的气体管路3，气体管路与密闭腔室相连接，以满足循环除氧的需要；手套安装板4与密闭腔室密闭连接，用螺栓紧固，手套安装板上装有与其密闭的手套安装法兰7，手套密闭套装在法兰上（图中手套未示），手套安装板可以整体拆下，以方便密闭腔室内的装置在修理时进出；密闭腔室内装有工序转盘5，转盘上放置待灌装容器6和灌装后的产品；灌装机8装在密闭腔室内，其作用是将储液箱9内的液体定量后灌装到待灌装容器内，根据需要，也可以将灌装机置于密闭腔室外，只需将灌装机的吸液管和灌装管与密闭腔室密闭连接即可；封口机12置于密闭腔室内，以保证封口时无氧操作，根据产品特点及包装要求，封口机可以是旋盖式的，也可以是热封式等，本设计采用电磁式封口机；液体进口阀门11安装在密闭腔室上，将待灌装液体密闭送入储液箱中，在储液箱上方的进液口上装有花洒10，以分散液体，利于除氧；密闭门13安装在密闭腔室上，该门在除氧、灌装和封口过程中处于密闭状态，只在物品进出时才打开，每日需要清洗的储液箱也从该密闭门进出；玻璃观察窗15通过密封结构装在密闭腔室顶部，方便操作人员操作时观察；电源接线柱16通过绝缘和气密结构装在密闭腔室壁上，以便将电源引入腔室内。

灌装机和封口机都设计成可拆卸式的，根据灌装产品及封口要求，可选用不同型号的封口机和灌装机。密闭门、储液箱、封口机、灌装机等的相对位置，可以根据需要进行调换。

无氧灌装机灌装及封口工艺流程如下：

①准备

开始工作以前，应查看各气路是否通畅和气密性良好，查看液体进口是否通畅和密封性良好，查看电路是否畅通和气密性良好，查看玻璃观察窗、手套安装部位、密闭门等是否密封良好。

查看无氧气体发生器中的除氧剂是否需要更换，更换后要保证密封良好。查看其中各阀门是否工作正常，如有漏气，应立即更换。

检查各压力表及各指示仪是否工作正常。

打开无氧气体发生器电源开关，对除氧剂升温预热，一般情况下，预热20分钟后可以正常提供无氧气体。

②储液箱及包装物归位 

清空储液箱中残余物，将储液箱放置到密闭腔室中；

将待灌装容器按序放置到电动转盘盘面上，将盘面放满为止，按照待灌装容器的量，将等量的包装盖等封口材料一并放入。关上密闭门，并保证密封良好。 

③同步批量除氧 

用真空泵对密闭腔室抽真空，以物理方法除去腔室中90%以上的氧气；

打开密闭腔室与无氧气体发生器的阀门，让无氧气体发生器产生的无氧气体循环通过密闭腔室，带走其中的氧气，循环十五分钟后，用氧气测定仪测量密闭腔室内的氧气含量，当达到需要的氧气含量低于276PPM指标后，关小循环气阀门，即实现了同时对储液箱、包装容器、密闭腔室等进行除氧。

当在规定的时间内发现含氧量难以降低到规定的工作值时，应该停机查找原因，待排除障碍后方可继续生产。查找步骤如下：

A、查看除氧剂是否已消耗完毕，应及时添加新的除氧剂。

B、在排除除氧剂的原因后，查看密闭门是否漏气，查看密封条是否因变形失去密闭性能，必要时更换。

C、检测手套连接处是否漏气，必要时更换。

D、检测其他密封部位是否漏气，及时给以解决。

④清除液体中的溶解氧

将待灌装液体输送入储液箱并清除溶解氧。根据亨利定律，溶解在液体内的溶解氧会从氧分压比较高的液体中逐渐进入氧分压几乎为零的密闭腔室空间，为了除去这部分氧气，在储液箱上方安装有花洒样喷头，液体在密闭腔室内被雾化，其中的溶解氧被析出，进入到密闭空间中，使液体溶解氧的含量降低到原含量的8%以下（最终溶解氧含量不高于276PPM液体进口管路11安装在密闭腔室上，将待灌装液体密闭送入储液箱中的一个数量级），直至注入液体达到本次灌装所需要的总量。析出的溶解氧被循环气带走。

⑤无氧灌装

在无氧的密闭腔室内完成无氧灌装，灌装过程中，储液箱空间压强及含氧量与待灌装容器所处空间压强及含氧量相同。

将包装容器口对准灌装机灌装口，拨动灌装机开关，灌装开始，灌装完毕后，灌装机自动停止，等待下一瓶灌装。

⑥无氧封口

在无氧环境中完成封口工序。

每一瓶灌装完毕，及时用封口机进行封口，以提高操作效率，封口完毕，将灌装后的产品按序放置在转盘上，完成一个灌装流程，接着进行下一容器的灌装。

⑦结束

灌装和封口全部完成后，先关闭循环气阀，接着关闭循环泵，再打开密闭门，按序取出灌装并封口后的包装品，在取出包装品的同时，将下一次要灌装的包装容器等顺序放入，接下来按照以上步骤操作即可。

下班时应先关闭无氧气体发生器电源开关，接着关闭气体循环开关，然后关闭密闭箱体内的灌装机和封口机的电源，最后关闭总电源。

本灌装机基本参数：

整机：

电源电压：交流，220V；

总 功 率：2500千瓦；

生 产 率：200pcs/h    （1人操作、包装容器容量为500Ml）；

整机尺寸：1620*1300*1500MM（根据企业要求，尺寸可灵活调整）；

箱体材料：304不锈钢。

操作手套：

氧气透过率<20 ml/m²、0.1Mpa、24h、23℃、65%RH；   

水蒸气透过率<5g/m²、0.1Mpa、24h、23℃、90%RH。 

无氧气体发生器：

    输出气体含氧量<276PPM；

    除氧方式：双级除氧；

    控温方式：自动。

转盘：

转动方式：手动、电动两用；

直径：1200MM。

灌装机：

计量方式：容积式；

计量误差：1.5%；

最大流量：2*2000ML/MIN；

功    率：80W；

电源电压：交流，220V。

封口机：

封口原理：电磁感应式；

功    率：0.8-1.2千瓦，可调；

工作频率：30KHz(±5%)；

电源电压：交流，220V。

密封材料：

    结构形式：复合；

    材料组成：硅橡胶及PVDC薄膜、丁基橡胶。

Claims (2)

1. 一种无氧灌装机，包括机架、无氧气体发生器、密闭腔室，在密闭腔室内设置有储液箱、灌装机、封口机、转盘，其特征在于：机架用于固定无氧气体发生器，无氧气体发生器设置在机架上，在无氧气体发生器上方固定装有密闭腔室，无氧气体发生器通过管路与密闭腔室连通；

密闭腔室的正前开有一对手套孔，手套孔上装有丁基橡胶手套，供人工灌装封口时使用，丁基橡胶手套可活动区构成操作区；密闭腔室的侧面设置有密闭门，密闭腔室的顶部正对操作区开有玻璃观察窗，顶部的一个角上还装有液体进口管路，液体进口管路与密闭腔室内顶部的花洒连接；

花洒正对密闭腔室内的储液箱设置，灌装机的进液口位于储液箱液面下，灌装机的出液口正对待灌装容器设置，所述的待灌装容器安置在转盘上；

所述的封口机、灌装机处于操作区内。

2.一种无氧灌装方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

（1）同步除氧：将空的储液箱、阻氧性良好的待灌装容器放入密闭腔室内，同时对储液箱、待灌装容器、密闭腔室进行除氧，直至氧气含量低于276PPM；

（2）清除溶解氧：将待灌装液体输送入储液箱，在输送过程中除去待灌液体中的溶解氧，使液体溶解氧的含量降低到原含量的8%以下；

（3）无氧灌装：在无氧的密闭腔室内完成无氧灌装，灌装过程中，储液箱空间压强及含氧量与包装容器所处空间压强及含氧量相同；

（4）无氧封口：在无氧环境中完成封口工序，包装后的产品处于无氧状态。

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