CN103382015B - 产品的灌装方法及灌装装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种产品的灌装方法及灌装装置，包含以下步骤：在充入气体或气体混合物之前或之后，冷却待灌装的产品；将待灌装的产品装入灌装容器中；装入待灌装产品后加热已灌装的灌装容器，其中冷却和加热至少部分地由一个热泵实现。在连续生产时，基本上对灌装的容器冷却而提取的100%的热量供应给了加热装置。和当前工艺相比，这显著降低了能量需求。

Description

产品的灌装方法及灌装装置

技术领域

本发明涉及产品的灌装，例如含气体或气体混合物产品的灌装，特别是在相对较低的温度下，将含二氧化碳的饮料向尺寸固定的容器内灌装。产品或产品的（基本）成分在灌装前要进行冷却。

背景技术

特定产品在灌装入容器内前冷却。如果果汁受过热处理，在灌装前就需要冷却。含气体或气体混合物的产品，如含二氧化碳的产品，在较低的灌装温度下，相对于较高的灌装温度，可更快地装入灌装容器内。因此，在灌装器内可达到更高的流速。为了使要灌装的含二氧化碳产品获得相对较低的温度，有必要在灌装器上游处冷却产品。所需的能量由制冷设备产生。按照目前的工艺水平，从产品中提取的热量耗散到了环境中。

然而，在灌装温度较低的产品/饮料时，例如装入罐、PET瓶或玻璃瓶时，由于产品温度和露点温度之间的温度梯度，可能产生冷凝水。在包装这些灌装容器时，此冷凝水可能引发问题。例如，冷凝水可能浸湿包装箱，或当用膜包裹容器时产生污染。特别是在产品温度低于露点温度、空气湿度较高的国家，因此，采用加热设备来加热已灌装的容器，以避免冷凝。例如，这些加热设备可用蒸汽加热。

因此，根据目前的工艺水平，一方面，对灌装产品的冷却有很高的能量需求，另一方面，加热灌装的容器也有很高的能量需求。本发明旨在降低这种较高的能量需求。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供了一种产品灌装方法。

该方法包括以下步骤：

冷却待灌装的产品；将待灌装的产品装入灌装容器内；装入待灌装产品后加热已灌装的灌装容器；其中，冷却和加热至少部分地由一个热泵（一个而且是同一个）实现。冷却过程可以在混合前或混合后进行。

本文中和以下提及的待灌装产品同样也指最后灌装的产品的基本成分（例如糖浆、水等）。

特别是，该方法可用于灌装含气体或气体混合物的产品（例如含二氧化碳的产品），这种情况下，包括以下步骤：

在充入气体或气体混合物之前或之后，冷却待灌装产品；

将要灌装的含有气体或气体混合物的产品装入灌装容器中；

在装入要灌装的含有气体或气体混合物的产品后，加热已灌装的灌装容器；其特征是：

冷却和加热至少部分地由一个热泵（一个而且是同一个）来实现。特别的，冷却可以在气体或气体混合物充入之前或之后进行。

灌装可连续进行，也可分批进行。待灌装的产品可以是饮料，具体是含二氧化碳的饮料。灌装容器可以是适合灌装的容器，如玻璃瓶、塑料瓶、饮料纸盒或饮料罐。

根据目前的生产条件，由于损失（热传输、热传导、热对流）和/或散耗，在加热灌装容器步骤中，必须添加热量。因此，按照进一步的发展，该灌装方法还包括通过附加加热设备对灌装容器进行补偿加热，特别是采用热源（如蒸汽、热水、太阳能）。但是，附加的加热设备所需要的额外的能量仅为当前工艺采用的加热设备所需能量的一小部分，当前工艺采用的加热设备与冷却灌装产品的冷却设备分别运行。

根据热泵的构造，在灌装产品冷却过程中产生的多余热量可能对热泵的功能有不利影响。因此，在冷却过程中被热泵吸收的部分热量用于其它工艺，或由冷却装置耗散。

此外，冷却待灌装产品的冷却介质和/或加热灌装容器的加热介质临时存储于缓冲储罐中。本发明提供了一个或多个缓冲储罐，用来存储这些介质。

冷却和加热过程通过多个至少部分串联和/或至少部分并联运行的热泵来完成。这些热泵用来冷却要灌装的、含二氧化碳的产品，并在灌装后，加热已灌装的灌装容器。

同样，上述目的也可用将产品装入灌装容器的灌装装置来实现，包括：

一台用于将产品装入灌装容器的灌装器；至少一台用于在灌装器上游冷却灌装产品并在灌装器下游加热已灌装的灌装容器的热泵。灌装容器可以是如玻璃瓶、塑料瓶、饮料纸盒或饮料罐。产品可以是含气体或气体混合物的产品，例如如含二氧化碳的产品。

灌装器用于将含气体或气体混合物的饮料，如含二氧化碳的饮料，装入适合灌装的容器，如玻璃瓶、塑料瓶、饮料纸盒或饮料罐。

该装置进一步包括一个用来临时存储冷却灌装产品的冷却介质的缓冲储罐和/或一个用来临时存储加热灌装容器的加热介质的缓冲储罐。

按照进一步的发展，该装置还包括一附加加热设备，用于对已灌装的灌装容器进行补偿加热，特别是采用蒸汽发生器、热源（如蒸汽、热水、太阳能）。

按照另一项进一步的发展，该装置还包括一冷却设备，用于耗散热泵在灌装产品冷却过程中吸收的部分热量或将其提供给其他加工步骤。

在所有上述描述的如本发明所述的方法和如本发明所述装置的例子中，热泵可以依靠电力运行，也可用燃油发动机或燃气发动机运行。

同样，该装置还提供了多个至少部分串联和/或至少部分并联运行的热泵，用来冷却待灌装的产品，并在灌装后加热已灌装的灌装容器。

通过本发明所述的热泵，热量从待灌装产品中提取出来，产品冷却，然后热泵在加热设备中利用提取的热量来加热已灌装的灌装容器。因此，热泵取代当前工艺中采用的冷却设备，该冷却设备将从灌装产品中提取的热量耗散到环境中，而不利用它。在热泵中，采用适合的加热方法，热量可以卡诺循环的方式从灌装产品中提出，所提取的热量通过另外一种合适的加热方法供应给灌装容器。在连续生产时，基本上对灌装容器冷却而提取的100%的热量供应给了加热装置。和当前工艺相比，这显著降低了能量需求。

附图说明

图1为本发明装置实施例的结构图；

图中：1、加工单元，2、灌装器，3、加热装置，4、热泵，5、冷却装置，6、缓冲储罐，10、产品进料器，11、混合器，12、其它工序单元/机器。

具体实施方式

如本发明所述的方法的实施例将在下文中参考图形来描述。描述的所有实施例在所有情况下仅被视为说明性的、非限制性的，并且所述特征的各种组合均包括在本发明中。

如图1所示，在灌装器2上游加工单元1处，从连续供给或批量供给的含气体或气体混合物的产品流（如含二氧化碳的柠檬水）中提取热量。加工单元1包括产品进料器（如缓冲罐）10、混合器11，在混合器中，将二氧化碳（或其它气体混合物）添加到从产品进料器10供给的产品中，以及产品所需的其它工序单元/机器12。工序单元12的顺序根据具体产品可能有所变动。灌装器2中的待灌装产品通过一种或多种传热装置冷却（图中未显示）。在灌装器2将待灌装产品装入灌装容器后，如塑料瓶，灌装容器被传送至加热装置3处。加热装置3包括多个不同温度（温度区）的腔室（包括传热装置），由一个或多个传热装置加热的一个或多个热源供热。特别是，它也包括一个腔室，在其中用热蒸汽或其他热源（热水、太阳能）加热已灌装的容器。通常，不同的腔室由不同的数个热源供热。

根据本发明，灌装产品的冷却和灌装容器的加热是通过热泵4实现的，灌装产品冷却过程中产生的热用来加热灌装容器，如在上述的加热装置3的一个腔室中。热泵可连续工作也可分批工作。

如果灌装产品的冷却产生太多的热量，将损害热泵的最有效的使用，部分热量可用于其它工艺，或由相应的冷却装置5耗散。

同样，还提供了至少部分串联和/或部分并联的多个热泵。串联热泵的各个步骤由单个热泵运行，或额外的由其它加热/冷却装置运行。

如图1所示，加工单元1的各个子单元可通过缓冲储罐6与灌装器2的每个上游处相连接。它们也可以旁路模式运行。缓冲储罐6也可设置于灌装器2的下游侧。所需的温度廓线可选择性地从在各自的缓冲储罐6中堆积成层的气流，和/或流入并流出传热装置的加热/冷却介质的混合操作获得。

Claims (17)

1.产品灌装方法，包含以下步骤：冷却待灌装的产品；将待灌装的产品装入灌装容器内；装入待灌装产品后加热已灌装的灌装容器；其特征是：冷却和加热至少部分地由一个热泵实现，该热泵从待灌装产品中提取热量并在加热设备中利用提取的热量来加热已灌装的灌装容器。

2.根据权利要求1所述的产品灌装方法，其特征是：待灌装产品为含气体或气体混合物的产品。

3.根据权利要求1或2所述的产品灌装方法，其特征是：待灌装产品为饮料，和/或灌装容器为适合灌装的容器。

4.根据权利要求1所述的产品灌装方法，其特征是：加热过程还通过附加的加热设备来完成。

5.根据权利要求1所述的产品灌装方法，其特征是：加热过程还通过一蒸汽发生器，热水或太阳能来完成。

6.根据权利要求1所述的产品灌装方法，其特征是：在冷却过程中被热泵吸收的部分热量用于其它工艺，或由冷却装置耗散。

7.根据权利要求1所述的产品灌装方法，其特征是：冷却待灌装产品的冷却介质和/或加热灌装容器的加热介质临时存储于缓冲储罐中。

8.根据权利要求1所述的产品灌装方法，其特征是：冷却和加热过程通过多个至少部分串联和/或至少部分并联运行的热泵来完成。

9.将产品装入灌装容器的灌装装置，其特征是：包括一台用于将产品装入灌装容器的灌装器；

至少一台用于在灌装器上游冷却待灌装产品并在灌装器下游利用从待灌装产品中提取的热量加热已灌装的灌装容器的热泵。

10.根据权利要求9所述的灌装装置，其特征是：产品为含气体或气体混合物的产品。

11.根据权利要求10所述的灌装装置，其特征是：灌装器用于将含气体或气体混合物的饮料装入适合灌装的容器。

12.根据权利要求9所述的灌装装置，其特征是：还包括一个用来临时存储冷却待灌装产品的冷却介质的缓冲储罐，和/或一个用来临时存储加热灌装容器的加热介质的缓冲储罐。

13.根据权利要求9所述的灌装装置，其特征是：还包括一附加加热设备，用于对已灌装的灌装容器进行补偿加热。

14.根据权利要求9所述的灌装装置，其特征是：还包括一附加加热设备，用于对已灌装的灌装容器采用蒸汽发生器，热水或太阳能进行补偿加热。

15.根据权利要求9所述的灌装装置，其特征是：还包括一冷却设备，用于耗散在冷却过程中被热泵吸收的部分热量或将其提供给其他加工步骤。

16.根据权利要求9所述的灌装装置，其特征是：所述热泵可以依靠电力运行，也可用燃油发动机或燃气发动机运行。

17.根据权利要求9所述的灌装装置，其特征是：还包括多个至少部分串联和/或至少部分并联运行的热泵。