CN104244742B - 巴氏灭菌设备 - Google Patents

Abstract

一种用于对灌装有容物例如液体容物的容器进行巴氏灭菌的巴氏灭菌器，该巴氏灭菌器具有用于在传送方向上穿过多个区域地移动容器的巴氏灭菌器内的传送元件，所述区域在所述传送方向上彼此相继设置，且在所述区域中向容器施加不同处理温度的液体处理媒介，其中在形成预加热区域的区域组中，所述处理温度以梯级方式在传送方向上逐区域地升高，并且在至少一个形成巴氏灭菌区域的相继区域中，所述处理温度至少对应于巴氏灭菌温度，以及在充当冷却区域的进一步区域中，所述处理温度以梯级方式在传送方向上逐区域地降低，其中巴氏灭菌器内传送元件的传送速度能够被改变，其中巴氏灭菌器内传送元件的传送速度能够被连续地控制或调节。

Description

巴氏灭菌设备

技术领域

本发明涉及根据权利要求前序部分的一种巴氏灭菌设备或一种巴氏灭菌器。

背景技术

用于对液体容物例如填装在容器如瓶内的液体容物进行巴氏灭菌的巴氏灭菌器已经知晓为具有多种设计并且例如大体上包括由传送带形成的传送元件等，通过该传送元件将待巴氏灭菌的容器在传动方向上移动穿过巴氏灭菌器的彼此顺次设置且彼此间隔的多个区域。在所述区域中，容器被施加以已升温或已加热的水形式的液体处理媒介。由在传送方向上位于容器进入处之后的第一组区域组成的区域在这种情况中充当升温区域，在该区域中，为了改善容器的升温，处理媒介温度以梯级方式逐区域地增加。在传送方向上位于随后的一组区域充当实际巴氏灭菌区域，在该组区域中容器被施加以加热至巴氏灭菌温度的液体处理媒介(水)。在传送方向上位于随后的另一组区域充当冷却区域，在该组区域中处理媒介温度逐步下降。在各个区域中、以及特别在充当巴氏灭菌区域的区域中的处理温度曲线以这样的方式被调整：考虑传送元件的传送速度、即考虑容器的经留或处理持续时间特别是在巴氏灭菌区域内的经留或处理持续时间，使得每个容器以适当的方式被巴氏灭菌，即要求的巴氏灭菌单元施加至每一个容器。处理温度曲线不仅以使得能够保证容器被足够地巴氏灭菌这样的方式被调整，还以避免会破坏容物口感的过度巴氏灭菌这样的方式被调整。

所有已知的巴氏灭菌器以这样的方式设计：在这些巴氏灭菌器的操作中，它们的传送元件(巴氏灭菌器内部传送元件)的传送速度、以及因此容器在巴氏灭菌器中特别是在巴氏灭菌区域以及别的处理区域中的处理和经留时间是恒定的或大致恒定的。

通常，单个巴氏灭菌器为整体系统的构成部件，在该系统中，例如对容器进行灌装、封口、巴氏灭菌以及装备或贴标。

整体系统位于巴氏灭菌器上游的部件中的、如灌装机中的故障或甚至任何可能的性能降低(每单位时间处理的容器数目)通常导致产品缺陷，即在巴氏灭菌器部中的容器的缺陷。

整体系统位于巴氏灭菌器下游的部分中的如一个或多个贴标机或打包系统中的故障或甚至任何可能的性能降低会频频导致产品堵塞，该堵塞从故障点向外延伸，并能够延伸到巴氏灭菌器内。

特别是在后者情况下，由于堵塞延伸在巴氏灭菌器内并且这导致巴氏灭菌器内部的传送元件必须被关闭，因此破坏容物的过度巴氏灭菌的风险增加。

即使指示过的或新出现的产品缺陷或产品堵塞如通过控制整个系统的上级控制装置已经被尽早地、空间上和/或时间上地予以发现，但是对于已有的巴氏灭菌器而言在最终分析中能够执行的唯一反应只是停止向巴氏灭菌器进一步输入容器或使得巴氏灭菌器空载运行，以便随后矫正生产故障等。没有更多的容器移动经过巴氏灭菌器或它的区域，并且巴氏灭菌器的驱动装置被关闭。巴氏灭菌器的这种停机停顿还引起高能量消耗和高水消耗(当停机时的冷量或重启时的用于升温的热量等)。

为了减少所提及的缺点，能够对于生产中断和/或生产故障做出的反应的巴氏灭菌器已经被提出(DE102010020429A1，DE19908035B4)，但是该巴氏灭菌器本质上仅仅通过打开和/或关闭巴氏灭菌器内的传送元件和/或通过在不同情况下控制允许进入区域的数量以同处理媒介或液体相符来对生产中断和/或生产故障做出反应。这些对于生产中断和/或生产扰动非常粗糙的调节方式可通过系统控制装置或通过设置在整体系统的传送器上和/或巴氏灭菌器下游的堵塞开关来执行。然而，已有的巴氏灭菌器并没有针对巴氏灭菌器内传送元件的传送速度实际改变或调整而被设计，其中所述实际改变或调整与整体系统的即时操作状态相适应或者根据整体系统的即时操作状态而变化，所述实际改变或调整特别是在大范围内或甚至在非常大的范围内的改变或调整。

发明内容

本发明的目的在于提供一种即使在正在进行的生产中也具有高运行可靠性而没有生产停止或停机的巴氏灭菌设备、即巴氏灭菌器，该巴氏灭菌设备、即巴氏灭菌器将会允许以整体系统的即时操作状态为函数地连续或动态地调整容器在巴氏灭菌器内的经留时间，并且尤其不具有巴氏灭菌不足或过度灭菌的风险。为实现该目标，根据权利要求1设置巴氏灭菌器。

根据本发明的巴氏灭菌器的特别特征在于这样一个事实：该巴氏灭菌器内传送元件的传送速度以及因而容器在巴氏灭菌器内的经留时间是无级可控制或调节的，特别是根据整体系统的即时操作状态而动态地调整，并且还特别地根据整体系统的沿容器传送方向位于巴氏灭菌器上游和/或下游的那些区域的操作状态而调整。巴氏灭菌器内传送元件的传送速度或巴氏灭菌器自身的调节和/或控制在大范围内例如在额定传送速度的0％和130％之间、以及优选地在该传送速度的20％与120％之间能够为无级的。

为了保持巴氏灭菌所要求的条件，即为了避免巴氏灭菌不足或过度巴氏灭菌，本发明进一步提供有：至少在巴氏灭菌器的一些区域中，以及特别是在巴氏灭菌器的额定标称操作中充当巴氏灭菌区域的区域中，以作为巴氏灭菌器内传送元件的传送速度的函数并且特别与传送速度的改变同向地对处理温度进行改变。如果传送速度增加，那么至少在一个区域内增加该区域的处理温度，即增加施加至容器的液体处理媒介的温度。如果传送速度降低，那么至少在一个区域内降低处理温度，即施加至容器的液体处理媒介的温度。这个处理温度的调整优选地发生在于巴氏灭菌器标称额定运行下形成巴氏灭菌区域中的区域中。通过处理温度的控制和/或调节，即使在巴氏灭菌器内传送元件不同传送速度的情况下仍可建立明确且可重复的状况。本发明在基于这样的认识：巴氏灭菌单元必须在容器处于巴氏灭菌区域内的(相应存在的并取决于巴氏灭菌器内传送元件的传送速度的)时间段或经留时间内被施用，这对于巴氏灭菌器内传送元件的较高传送速度以及与此相关的容器较短经留时间的情况而言通过提高处理温度和/或增加具有高处理温度的区域数量来实现；并且相反地对于巴氏灭菌器的较低传送速度以及因此容器经留时间增加的情况通过降低处理温度和/或减少具有高处理温度的区域的数量来实现。

通过传送速度的动态调节以及对处理温度的适应性调节，根据本发明的巴氏灭菌器能够根据不断变化的状况或整体系统的操作状态而调节，特别以这样的方式：巴氏灭菌器就其性能或巴氏灭菌器内传送元件的传送速度而言作为整体系统的可调节或可控制部分地遵循整体系统的性能和/或生产速度。

“处理温度”在本发明中的含义指的是在各种情况下在巴氏灭菌器内的相关区域中施加至容器的液体处理媒介的温度，例如用作处理媒介的水的温度。

“巴氏灭菌器的传送速度”在下文中还意味着巴氏灭菌器内传送元件的传送速度。

“巴氏灭菌区域”在本发明中含义为巴氏灭菌器的这样的区域，在所述区域内，容器经受加热至巴氏灭菌温度例如大约60℃-75℃之间的温度和例如大约61.4℃的温度的处理媒介。

“巴氏灭菌器的标称额定操作”在本发明中的含义指的是巴氏灭菌器的这样的操作状态，在所述操作状态下，容器在以所述额定操作对应的标称传送速度移动经过巴氏灭菌器，并且在这种情况中，区域中的、特别是巴氏灭菌区域中的处理温度被调整，以使得要求数量的升温单元或巴氏灭菌单元施加至处于标称传送速度的每个容器，由此实现要求的巴氏灭菌而避免过度巴氏灭菌。

表述“大致”或“大约”在本发明中的含义为在各种情况下精确值的±10％优选为±5％的偏差，和/或对功能没有关键影响的变化形式的偏差。

本发明进一步的实施方式、优点和应用可能性还能够从下述实施方式的说明和从附图中得出。在本文中，所有说明的和/或以附图形式展示的单个或按照期望组合的特征原则上都为本发明目的，而与权利要求中将它们的概括或对它们所做的参考无关。权利要求书的内容也构成说明书的组成部分。

附图说明

在下文中基于附图借助示范性实施方式对本发明予以更详细地说明。这些附图为：

图1为对瓶形式的容器灌注液体容物的系统的示意性功能图，该系统集成有多级式巴氏灭菌器；

图2-4分别以温度-时间图的方式示出了容器以针对巴氏灭菌器不同的传送速度穿过巴氏灭菌器的各区域时的温度曲线。

具体实施方式

在图1中大体上由附图标记1表示的系统例如用于向瓶形式的容器2灌装液体容物，从而随后进行封口、巴氏灭菌和装备即例如贴标或对已灌装的容器2贴标。具体来说，系统例如包括将容器2导入系统1的拆包器3、用于清洁和/或消毒容器2的清洗机4、用于对容器2灌装和封口的灌装封口机5、巴氏灭菌设备(即用于对容器2以及相应地对容器2内灌装的容物进行巴氏灭菌的巴氏灭菌器6)、贴标机7、以及使得已灌装、封口和贴标的容器2成为包裹单元或较大容器的打包器8。上述所提及设备或机器在传送方向A指示的顺序上依次彼此连接，容器2在该方向上并且利用合适传送器或传送元件移动穿过所述系统。

系统1的具体特征包括巴氏灭菌器6的结构。巴氏灭菌器6允许对容器2移动经过巴氏灭菌器6的传送速度予以动态或适配地调节，并且由此允许对容器2在巴氏灭菌器6内的处理持续时间予以动态且适配地调整。巴氏灭菌器6还允许与处理持续时间相适配地特别以系统1的操作状态函数的方式地对巴氏灭菌器的处理区域的处理温度予以类似的动态调节或控制。

巴氏灭菌器6的传送速度、和处理持续时间和处理温度或巴氏灭菌器6的温度分布的分别的控制和/或调节在这种情况中以关键系统部件或易堵塞(bottleneck)部件的操作状态为函数地、例如以灌装封口机5的操作状态为函数地实施。巴氏灭菌器6的传送速度、以及相应地处理持续时间和处理温度的控制和/或调节以这样的方式进行：使得每个容器2被充分地巴氏灭菌，即每个容器充分遭遇所需的灭菌单元，但过度灭菌得以避免地巴氏灭菌。

特别地，对巴氏灭菌器6处理温度以传送速度为函数的控制以这样的方式执行：容器所遭遇到的巴氏灭菌单元在整个处理过程中被一起计算，并且由此例如通过考虑仍可用的处理持续时间来决定需要的处理温度。

进一步地，巴氏灭菌器6的控制以这样的方式执行：在传送方向A上位于巴氏灭菌器6下游的系统部件(如贴标区域7和/或打包器8)中发生容器阻塞的情况下，则容器2经过巴氏灭菌器6或其处理区域的传送速度相应地被减小，并且处理持续时间由此增加，并伴随着在巴氏灭菌器6数个区域中以相同方向降低处理温度，以及由此同时改变温度分布。在巴氏灭菌器6中和/或在系统1的位于巴氏灭菌器6下游的部分中出现容器间距的情况下，则增加巴氏灭菌器6的传送速度，伴随着在巴氏灭菌器6的一些区域中的处理温度的同时增加以及相应的巴氏灭菌器6内的温度分布的同时改变。这样，例如，巴氏灭菌器6的传送速度能够在标称传送速度的20％至120％的范围内进行调节，而这不会向巴氏灭菌过程施加以负面作用。在这种情况中，总是确保所有要求的巴氏灭菌条件被保持，并且每个容器2遭受了要求数目的巴氏灭菌单元。

在图2中，虚线10代表在巴氏灭菌器6的总共11个处理区域中的处理温度及其曲线，即这些区域中的液体处理媒介(水)的温度，其中所述容器2在这些区域内遭受到所述液体处理媒介(水)、并且具体地以与标称传送速度的100％对应的巴氏灭菌器的传送速度遭受到所述液体处理媒介(水)。图2中的线11再现了一种温度走向，这种温度走向呈现出相应的容器2的所谓的“冷点”。术语“冷点”应理解为容器内部的点，其中这个点位于容器的水平中轴线上，并且在这种情况中与容器底座具有10mm的间隔，并且其中容器2利用它的容器底座直立在巴氏灭菌器6的传送元件或传送带上。

虚线12再现了由相应的容器2或容器内部代表容器温度的点所呈现的温度曲线。这个点位于容器的水平中轴线上并且设置在灌装到容器内的容物灌装高度H的三分之一高度处。曲线13示出了相应的容器2在处理过程中所遭受的巴氏灭菌单元的增加。

如从图2的线10可见，处理温度在区域1–4中以梯级方式增加，直至大约61.4℃的巴氏灭菌温度，然后在区域4-6中保持恒定，并且在区域9-11中再一次以梯级方式下降，并且特别地例如降至初始温度，如大约24℃的初始温度。

如曲线11和12所示，在处理区域1-5中发生容器2的逐步升温，其中容器温度最早在区域6内就达到61.4℃的巴氏灭菌温度。对于处理温度，区域1-3形成预处理或升温区域。区域4-8为处于61.4℃处理温度的区域、即巴氏灭菌区域，以及区域9-11为冷却区域。

如曲线13所示，容器2的巴氏灭菌大致发生在区域5-8中并且在区域9-11中结束，即容器2至此已经遭受了必要数目的巴氏灭菌单元。

进而，图3采用虚线10针对以下情况示出了各个处理区域中的处理温度曲线，即巴氏灭菌器6的降低后的传送速度仅仅达到标称传送速度的50％，也就是说处理持续时间相对于图2明显更长。如图所示，处理温度在区域1-7中梯级方式增加，并且在区域7中首次达到61.4℃的巴氏灭菌温度。在区域7和8中处理温度在巴氏灭菌温度处保持恒定。区域7和8在这种处理状况下为巴氏灭菌区域。区域9-11再一次形成冷却区域，在这些冷却区域中处理温度以梯级方式降至初始温度，例如降至大约20℃的初始温度。

如曲线11和12所示，在巴氏灭菌器6的这个操作状态中，容器2的恒定升温在区域1–6中进行，即区域1-6在这个操作状态中充当升温区域，其中容器温度实际上仅在区域8中首次达到61.4℃的巴氏灭菌温度。

图4示出了巴氏灭菌器6的增加的传送速度情况下的处理温度曲线，其中所述巴氏灭菌器6的增加的传送速等于标称传送速度的120％。如虚线10所示，处理温度在区域1-4中以梯级方式增加，并且特别地使得区域4中的处理温度高于61.4℃的巴氏灭菌温度。在区域5和6中以梯级方式实现处理温度的下降，降至在区域6-8中保持恒定的61.5℃的巴氏灭菌温度，然后。在区域9-11中以梯级方式将处理温度降低至初始温度，例如降至大约27℃的初始温度。

如曲线11和12的走向所示，容器2的温度在区域1–5中升高，并且在区域6中达到61.5℃的灭菌温度，然后该温度在区域6-8中保持恒定。在区域9-11中，再一次进行容器2的降温。如曲线13所示，巴氏灭菌单元对于容器2的作用在提高的巴氏灭菌器6传送速度的情况下早在区域4结束处就已经开始，并且在区域5结束处已经达到显著值。

上述说明已经表明，利用对巴氏灭菌器6的传送速度的动态调节或控制，不仅巴氏灭菌器6不同区域的处理温度以与传送速度的变化同方向地变化，而且各区域的功能也这样地产生改变。

因此，根据图2，在标称巴氏灭菌器6的传送速度下，总共5个区域即区域4–6用于对容器2施加61.4℃的巴氏灭菌温度。对于传送速度降低至标称传送速度的50％的情况，容器2仅仅在两个区域即区域7和8被施加以61.4℃的巴氏灭菌温度。在速度增加至额定传送速度的120％的情况下，容器2在区域6-8基础上甚至在区域4和5中也被施加以高于61.5℃的巴氏灭菌温度。由于区域4和5中处理温度的增加，容器2的升温被加快，以使得容器2的巴氏灭菌已经早在区域5中就已经开始，如曲线13的走向所示。

图2-4的比较进一步表明：处理温度或相应的处理温度走向相对于巴氏灭菌器6的传送速度的调整大致在这样的区域中进行，即示出的实施方式中在区域4-7中进行，在这些区域中，处理温度在标称传送速度(图2)的情况下等于61.4℃巴氏灭菌温度，由此这些区域在额定传送速度的情况下形成巴氏灭菌区域。在之前的升温区域、即示出的实施方式中在区域1-3中，没有相对于已经改变的巴氏灭菌器6传送速度对处理温度进行实质改变或调整。

充当冷却区域的区域9-11中的处理温度基本上与要求的排出温度、即容器2从巴氏灭菌器6排出时所要求的温度对应，所述处理温度被调整成总是以可能的最低冷量消耗的方式确保相应的排出或初始温度。具体而言，对于所示的实施例而言，充当冷却区域的区域9-11中的处理温度的走向以这样的方式选取：使得该处理温度独立于巴氏灭菌器6的传送速度地以相同梯级的方式或以大致相同梯级的方式降低至巴氏灭菌器6的出口。由于充当冷却区域的区域数目为巴氏灭菌器传送速度的函数，由此为了容器2达到一致的初始温度，考虑传送速度和容器2在巴氏灭菌器6出口处期望或要求的温度，有目的地在区域9-11中调整温度和/或施加至容器2的处理媒介的量。

由于巴氏灭菌器6的传送速度降低，可获得更多的时间以用于在热处理之后冷却容器2，由此使得区域9-11中进行的这些冷却过程能够被更精确和更高效地设置。由于处理液体在容器2上的作用时间延长，因此初始或排出温度能够获得更小的温度梯度，从而实现了大量能量的节约。

本发明至此已经基于实施方式予以说明。被理解的是，许多变化或演变能够不脱离本发明所基于的发明宗旨地做出。

附图标记列表

1 系统

2 容器

3 拆包器

4 清洗机

5 灌装封口机

6 巴氏灭菌器

7 贴标机

8 打包器

9 系统控制器

10 各个线或处理温度

11、12 容器2的温度走向

13 巴氏灭菌单元作用的走向

Claims (10)

1.一种巴氏灭菌器，该巴氏灭菌器用于对灌装有容物的容器(2)进行巴氏灭菌，在所述巴氏灭菌器内具有传送元件，用于在传送方向(A)上穿过多个区域地移动容器(2)，所述多个区域在所述传送方向上彼此相继设置，且在所述多个区域中向容器施加不同处理温度的液体处理媒介，其中在形成预加热区域的一组区域中，所述处理温度(10)以梯级方式在传送方向(A)上逐区域地升高，并且在至少一个形成巴氏灭菌区域的随后区域中，所述处理温度至少等于巴氏灭菌温度，并且在充当冷却区域的另一组区域中，所述处理温度以梯级方式在传送方向(A)上逐区域地降低，巴氏灭菌器内传送元件的传送速度能够被改变，其特征在于：巴氏灭菌器内传送元件的传送速度能够被连续地控制或调节；其中，温度控制以这样的方式设置：a)如果传送速度增加，则减少充当预加热区域的区域数目，并伴随以同时升高这些区域中的处理温度，并且增加充当巴氏灭菌区域的区域数目；或者b)如果传送速度降低，则增加用作预加热区的区域数目，并伴随以部分地降低处理温度，并且减少实施为巴氏灭菌区域的区域数目。

2.根据权利要求1所述的巴氏灭菌器，其特征在于：至少一些区域的处理温度和/或这些区域的温度走向还能够以适应巴氏灭菌器内传送元件的传送速度变化地被连续地变化，以及尽管传送速度具有变化，但是巴氏灭菌状况完全没有或大致没有发生改变。

3.根据权利要求1或2所述的巴氏灭菌器，其特征在于：巴氏灭菌器内传送元件的传送速度能够在标称传送速度的0％和130％之间地被控制或调节。

4.根据权利要求3所述的巴氏灭菌器，其特征在于：巴氏灭菌器内传送元件的传送速度能够在标称传送速度的20％和120％之间地被控制或调节。

5.根据权利要求1-2、4中任一项所述的巴氏灭菌器，其特征在于：所述巴氏灭菌器是这样一种系统的组成部分，该系统用于对容器(2)灌装和封口，并且用于在容器(2)上施加装饰结构，并且通过采用系统控制器(9)实现传送元件的传送速度的调节或控制。

6.根据权利要求1-2、4中任一项所述的巴氏灭菌器，其特征在于：温度控制以这样的方式设置：使得独立于传送速度的变化地将实施为冷却区域的区域数目保持恒定。

7.根据权利要求1-2、4中任一项所述的巴氏灭菌器，其特征在于：温度控制以这样的方式设置：在实施为冷却区域的区域中，通过考虑传送速度和容器(2)在巴氏灭菌器(6)出口处的期望或要求的温度来进行处理温度和/或施加至容器(2)上的处理媒介的量的调整。

8.根据权利要求1所述的巴氏灭菌器，其特征在于：所述容物为液体容物。

9.根据权利要求5所述的巴氏灭菌器，其特征在于：所述用于在容器(2)上施加装饰结构为对容器(2)贴标。

10.根据权利要求5所述的巴氏灭菌器，其特征在于：所述通过采用系统控制器(9)实现传送元件的传送速度的调节或控制是以系统(1)中巴氏灭菌器(6)上游的灌装或封口机(5)的操作状态为函数来进行所述调节或控制。