CN106414244B - 共计量设备与方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于共计量液体产品和/或糊状产品的设备，包括：用于计量第一产品的第一计量单元(41)；用于计量第二产品(P2)的第二计量单元(42)；喷嘴(B)，其包括由所述第一计量单元(41)供应并且通向第一孔口(11)的第一导管(1)、由所述第二计量单元(42)供应并且通向第二孔口(21)的第二导管(2)以及通向第三孔口(31)的第三导管(3)，所述设备经过配置使得所述第三导管(3)由所述第一计量单元(41)和所述第二计量单元(42)供应，以使所述第一产品和所述第二产品的混合物由所述第三孔口(31)排放。本发明还涉及相关的计量方法。

Description

共计量设备与方法

本发明涉及用于计量液体产品和/或糊状产品、尤其是食物产品的设备和方法。

更具体地讲，本发明涉及计量数种液体产品和/或糊状产品以便用这些产品填充容器的领域。称为“共计量”的技术包括同时挤出数种产品以便用这些产品填充容器。

共计量的一般原理是，将通过两个或更多个计量单元生产的数种产品供应给所谓的共计量喷嘴。计量单元(例如)包括活塞泵系统。喷嘴用于以有组织的方式将特定剂量的产品排放到容器中。

在食物产品领域里，在容器(通常为透明容器)中对两种或更多种产品进行共计量越来越多地用于赋予产品一定形状以及诱人新颖的视觉外观。该技术(例如)常用于填充乳制品容器。一般来讲，该方法越来越多地用于包装在透明容器中的新鲜乳制甜点。

共计量(例如)使得为最终产品(例如容器中的甜点)提供色彩鲜明、对比明显的视觉外观成为可能。共计量产品之间的质地差异还可为消费者提供新的味觉体验。将不同的产品相继引入容器有可能获得对比鲜明的视觉外观和质地。然而随后，不同产品的层只是简单地在水平方向上互相叠加，这并未赋予最终产品创新的视觉外观。可通过在共计量期间同时引入数种产品来解决这个问题。

共计量的一般原理公开在文档US 3,267,971中。在该文档中，所用喷嘴的形状是特定于人们希望获得的设计(从容器外部看到的最终外观)的。最简单的设计是一系列垂直条状物。

其他的已知设备能提供特定设计，尤其是在通过喷嘴所包括的数个导管分配产品时。因此，喷嘴通常包括导管，导管通向至少与共计量产品数量(通常为两个)一样多的孔口。可持续地、循序地或交替地供应这些导管。因此，文档FR 2,708,563提供了一种共计量设备，其包括具有多个导管和孔口的喷嘴。

为了赋予最终产品有吸引力的或有独创性的外观，已知需在数种产品的共计量过程中使喷嘴和被填充的容器之间形成相对垂直和/或旋转的运动。因此，可将喷嘴和/或容器设置为处于运动中。这样有可能获得具有某种独创性的图案，例如Z字形或以双螺旋状互相叠加的产品。

然而，该技术存在一些技术难点。一般来讲，共计量产品的数量不应多于两个，在极少数的例外情况下为三个。实际上，将数种产品计量到容器中涉及为包装线供应数种不同的产品，并且需要使用特定于这些产品中每一种的计量和分布系统。计量单元的数量越多，工业上管理与它们的并置有关的庞大体积的难度越高，并且机器的整体设计和生产成本越高。这就是虽然一些机器配备有两个计量单元，但配备有三个单元的机器却非常少的原因。某些包装机器中可用的空间也是有限的，并且不允许并列设置多个计量单元和喷嘴保持器工具。

本发明力求获得用于共计量的设备和方法，使得在包括较少数量的计量单元的包装线上获得包含至少三种视觉外观或质地高度差异化的产品的最终产品成为可能。

因此，本发明涉及用于共计量液体产品和/或糊状产品的设备，包括：

-用于计量第一产品的第一计量单元；

-用于计量第二产品的第二计量单元；

-喷嘴，其包括由第一计量单元供应并且通向第一孔口的第一导管和由第二计量单元供应并且通向第二孔口的第二导管。

在根据本发明的这种设备中，喷嘴包括通向第三孔口的第三导管，该设备经过配置使得第三导管由第一计量单元和第二计量单元供应，以使得第一产品和第二产品的混合物由所述第三孔口排放。

因此，第一产品和第二产品的混合物呈现为第三产品，与第一产品和第二产品分开，尤其是在所述第一产品和第二产品的颜色、形状和/或质地大不相同时。因此，可使用该设备获得的最终产品呈现为包括至少三种视觉外观或质地明显不同的产品。

根据一个实施方案，该设备包括第三计量单元，所述第三计量单元连接至喷嘴的第四导管，所述第四导管在第四孔口附近开口。然后，喷嘴可有利地包括连接至第五孔口的第五导管，该设备经过配置使得第五导管由第三计量单元和第一计量单元供应。喷嘴还可有利地包括连接至第六孔口的第六导管，该设备经过配置使得第六导管由第三计量单元和第二计量单元供应。

根据本发明的设备可有利地包括静态混合器，该静态混合器被配置成使来自两个计量单元的产品的混合物均质化。

该静态混合器可整合到喷嘴中。换句话讲，喷嘴可包括一个或多个静态混合器。

通过将最大数量的功能集合到喷嘴中，例如共计量产品的混合和均质化，可获得非常紧凑的设备。此外，已有的生产线可很容易地经调整获得根据本发明的一个实施方案的设备。

优选地，该设备包括用于循序地供应喷嘴导管中的至少一个的装置。

特别地，每个计量单元可各自包括活塞泵或偏心转子型泵。

设备可包括容器保持器和适于使喷嘴和容器保持器之间形成相对运动的装置。这类相对运动任选地与喷嘴导管的循序供应结合，使得能够形成有吸引力的或有独创性的图案。

喷嘴可以是可移动的。容器保持器可以是可移动的。喷嘴和容器保持器两者均可以是可移动的。在此，移动性的概念应在一固定参考平面内进行理解，所述固定参考平面与相对于地面固定的设备的元件相关联。

本发明还涉及用于共计量液体产品和/或糊状产品的方法，包括以下步骤：

-将第一产品和第二产品提供至共计量设备；

-通过共计量设备的包括数个孔口的喷嘴将上述产品同时和/或循序地排放进容器，其中第一产品通过喷嘴的第一孔口排放，第二产品通过喷嘴的第二孔口排放，而第一产品和第二产品的混合物通过喷嘴的第三孔口排放。

该方法还可包括在排放所述混合物前使第一产品和第二产品的混合物均质化的步骤。

因此，在共计量方法结束时，可获得由此呈现为包括至少三种视觉外观或质地明显不同的产品的最终产品。

最后，本发明涉及可通过对液体产品和/或糊状产品实施共计量方法而获得的产品。

本发明的其他特点和优点还将在以下描述中呈现，以下描述在共计量的一般背景下描述本发明。

在作为非限制性实施例提供的附图中：

-图1以图解的方式示出了本领域现有技术已知的具有数个孔口的喷嘴的截面图；

-图2以图解的方式示出了来自图1的具有孔口的喷嘴的面；

-图3以图解的方式示出了使用采用图1和图2中所示喷嘴的共计量设备可获得的最终产品；

-图4以图解的方式示出了具有根据本领域现有技术已知的一个实施方案的喷嘴孔口的面；

-图5以图解的方式示出了使用采用图4中所示喷嘴的共计量设备可获得的最终产品；

-图6以图解的方式示出了根据本发明的一个实施方案的共计量设备；

-图7以图解的方式示出了带有根据本发明的一个实施方案的喷嘴孔口的面；

-图8和图9以图解的方式示出了使用采用图7中所示喷嘴的共计量设备可分别获得的两种最终产品；

-图10以图解的方式示出了根据本发明的一个实施方案的具有数个孔口的喷嘴的第一剖视图；

-图11以图解的方式示出了具有图10中所示喷嘴孔口的面，并协助定义了图10中所示的剖视图；

-图12以图解的方式根据第二剖视图示出了图10和图11中所示的喷嘴；

-图13以图解的方式示出了具有图10、图11和图12中所示喷嘴孔口的面，并协助定义了图12中所示的剖视图；

-图14和图15以图解的方式示出了使用采用图10至图13中所示喷嘴的共计量设备可分别获得的两种最终产品；

-图16以图解的方式示出了带有根据本发明的一个具体实施方案的喷嘴孔口的面。

-图17至图26示出了数种置于透明容器中的最终产品的视觉外观示例，这些最终产品可通过共计量对比鲜明的产品获得。

图1(沿图2中可见的平面AA的剖视图)以图解的方式示出本领域现有技术已知的具有数个孔口11、21的喷嘴B，该喷嘴用于排放两种液体或糊状产品，使它们可包装在容器中。通常可在容器中完成包装，所述容器可为透明的或半透明的。

图2以图解的方式示出图1中所示喷嘴的一个面，数个导管在该面上开口形成喷嘴的孔口12、22。

通向第一孔口11的第一导管1旨在分配第一糊状或液体产品P1。通向第二孔口21的第二导管2旨在分配第二糊状或液体产品P2。

第一产品P1和第二产品P2可相对于彼此形成高度鲜明的对比。举例来说，这种对比可由产品P1和P2的一个或多个感官特征例如颜色、味道、质地、粘度、膨胀度造成。在任何情况下，第一产品P1和第二产品P2都互不相同。优选地，第一产品P1和第二产品P2为食物产品，例如用于乳制甜点的制备物。

作为非限制性实施例，第一产品P1和第二产品P2互不相同，并且选自：

-主要基于水果的制备物，例如果泥、糖煮水果、果蓉或糖浆；

-任选地经调味的乳制品制备物，例如酸奶、新鲜奶酪、奶渣、奶油；

-糊状制备物，例如巧克力布丁、香草布丁、焦糖、巧克力慕斯、果胶。

非限制性地举例来说，要计量的这两种产品可以是巧克力布丁和香草布丁、红色果蓉和新鲜奶酪、或者白色乳制慕斯和焦糖果蓉。

图3以图解的方式示出了最终产品，即在容器(通常为透明容器)中共计量数种糊状或液体产品所得的产品，如可使用采用图1和图2中所示喷嘴的共计量设备来获得。图3中示出的示例对应于最终产品可具有的最简单的外观，即将第一产品P1和第二产品P2以相同的量并列分布在容器中。第一孔口11和第二孔口21在此处显示为具有圆形嘴部。然而，可根据产品所需的最终外观考虑任何嘴部形状。

一般来讲，在共计量领域中，为避免容器中的不同产品混合，并且使共计量产品以所需方式分布在容器中，有必要了解某些技术。

当然，人员应良好地掌握不同糊状或液体产品的计量和分配体积，此外首先还必须良好地掌握在计量构件中以及通过喷嘴孔口排入容器时的这些不同产品流。

例如，这些产品的排放速度必须受到控制并降低，以避免产品混合。

工业机器应用的计量时间也构成了主要限制。实际上，为了更高的生产率，所有计量操作都必须按照短循环来完成，所述短循环通常短于两秒，或甚至小于一秒。

计量机械化也是主要的工业限制，因为计量设备通常在所谓的多通道生产线上使用，即，在该生产线上，数个容器被同时填充。在这类工业计量生产线上，通常同时计量10至24个容器(或更多)。因此，计量设备必须是紧凑的，以便在生产线上于容器上方并列设置与将要填充的容器数量相等的设备。

当然，可获得比图3中示出的外观更有独创性的外观，并且本领域现有技术已知多种装置和方法进行此工作。例如，喷嘴B可以不是具有两个孔口，而具有更多数量的孔口，如图4所示。实际上，喷嘴B被配置为每个孔口排放第一产品P1或第二产品P2。因此，喷嘴中有通向一组第一孔口11的一组第一导管1、以及通向一组第二孔口21的一组第二导管2。

根据本领域现有技术已知的实施方案和图4所示，喷嘴B包括排成圆形的八个孔口，使得旨在排出产品P1的一个孔口位于与之直接相邻而旨在排出第二产品P2的两个孔口之间，并且反之亦然。

能够使用图4中所示喷嘴获得的最终产品在透明容器中的外观示于图5中。第一产品P1和第二产品P2被分布到与喷嘴孔口数量相同的垂直区段部分中。在此时的情况下，在此处示出的例子中，由于产品被每个孔口以相等的量排放，因此容器中的最终产品具有四个由第一产品P1组成的区段部分、以及与这些部分循环交替的四个由第二产品P2组成的区段部分。

还可以已知的方式，通过在产品填充期间旋转容器来获得螺旋形堆叠的产品。

图6以图解的方式示出了根据本发明的一个实施方案对液体产品和/或糊状产品进行共计量的设备。

该设备包括第一计量单元31和第二计量单元32。第一计量单元41和第二计量单元42使得可将精确量的产品引入容器5中并精确控制产品流。

最常用于控制产品流的计量装置的部件是正泵。最合适的泵是基于活塞原理的泵。活塞的行程决定了要计量的体积，动态轴向推进速度决定了动态吸入和排出。事实上，推进和吸入速度的控制非常重要。排放速度使得可管理出口处的产品流，并且吸入速度允许校正用产品对活塞室的填塞，这保证了对每个循环引入剂量的适当调控。然而，吸入速度必须受到控制和调整，以避免破坏计量的产品。

还可使用其他类型的泵。所谓的正推泵尤其合适。正泵的工作原理是增加腔室容积后再减少腔室容积。在正泵中，以下是特别熟知的：凸轮泵、正弦泵、隔膜泵、螺旋泵。通常，可使用偏心转子型正泵。通常参考莫诺泵(Moineau-type pump)。这些泵特别适于计量填充的(包括固体颗粒)和/或高粘度产品。在正泵中，所谓的凸轮泵或蠕动泵也可顺利地用于共计量。

在根据本发明的设备中，第一计量单元31被配置为计量第一产品P1。因此，该设备使得第一计量单元41供应第一产品P1成为可能。第二计量单元42被配置为计量第二产品P2。因此，该设备允许第二计量单元32供应第二产品P2。

该设备包括用于排放产品的喷嘴B。该喷嘴包括第一导管1和第二导管2，这些导管分别由第一计量单元41供应第一产品P1，由第二计量单元42供应第二产品P2。在本发明中，喷嘴包括第三导管3。第一导管1开口通向喷嘴B的第一孔口11，第二导管2开口通向喷嘴B的第二孔口21，第三导管开口通向喷嘴的第三孔口31。

第三导管3由第一计量设备41和第二计量设备42供应，使得第三孔口排放第一产品P1和第二产品P2的混合物M3。因为第一产品P1和第二产品P2以不同的颜色和/或差异明显的质地形成了高度鲜明的对比，所以混合物M3的明暗、颜色和/或质地可与第一产品P1和第二产品P2显著不同，严格说来给人以其涉及第三产品的印象。

混合物M3可以是均质的，也可以是第一产品P1和第二产品P2的部分混合物。第一产品P1和第二产品P2的比例可以经过调整，以获得所需的混合物M3的外观或质地。

设备可用于支持第一产品P1和第二产品P2的适当混合。可使用静态混合器6。其通常可安装在第三导管3中，或安装在位于第三导管上游的由第一计量单元41和第二计量单元42供应的管道中。

图6中描述的设备使得可获得外观如图8中以图解方式所示的最终产品。第一产品P1、第二产品P2和混合物M3被分布到三个垂直区段部分中。

通过在喷嘴B和容器5之间形成相对运动，可获得更具独创性或吸引力的外观。例如，在图6所示的设备中，在通过计量设备填充容器时，利用旋转保持器使容器旋转。这使得可获得外观如图9中以图解方式所示(即具有以三重螺旋堆叠的产品)的最终产品。

可在不脱离本发明的范围的情况下设计图6中所示设备的许多替代形式。通常，喷嘴B可具有三个以上的导管和三个以上的孔口。因此，图11中示出的喷嘴本身具有八个孔口，在此时的情况下，两个第一孔口11用于排放第一产品P1，四个第二孔口21用于排放第二产品P2，并且两个第三孔口31用于排放混合物M3。此外，可考虑本发明的数个替代形式，特别是关于如何创建第三导管3以及为第三导管供应产品。为使组件更紧凑，以便能够轻松适应已有的仅具有两个计量单元的生产线，可直接在喷嘴B的第三导管3中形成混合物M3。

因此，图10以图解剖视图的方式示出了根据本发明的一个实施方案的具有数个孔口11,21,31(在此时的情况中为八个孔口)的喷嘴。图10实际示出了沿着图11中所示区段部分A-A'的两个剖面平面，以便在同一幅图中示出通过第一导管1的剖面平面和通过第三导管3的剖面平面。

图12以图解剖视图的方式，沿着由图13中的区段部分C-C'限定的两个剖面平面示出了与图10和图11中所示喷嘴相同的喷嘴。由此，同一幅图中示出了通过第一导管1的剖面平面和通过第二导管2的剖面平面。

图10至图13示出的喷嘴在喷嘴的两个不同阶层被供应由第一计量单元41提供的第一产品P1和由第二计量单元42提供的第二产品P2。每个阶层包括外围凹槽，即第一外围凹槽71和第二外围凹槽72。每个第一导管、第二导管或第三导管分别通过第一外围凹槽71、第二外围凹槽72或第一外围凹槽71和第二外围凹槽72中每一者中的分接头来供应。

使用如图10至图13中所示的喷嘴可获得具有图14中以图解方式所示外观的最终产品。第一产品P1、第二产品P2和混合物M3被分配在与喷嘴孔口数量相同的多个垂直区段部分，并且区段部分的分布由喷嘴B孔口的分布限定。

通过喷嘴B和容器5之间的相对旋转运动，可获得外观为图15中所示的最终产品。第一产品P1、第二产品P2和混合物M3根据喷嘴B孔口的分布以螺旋形式堆叠。

根据本发明的另一个实施方案，设备可包括用于计量第三产品的第三计量单元。如图16中所示，除用于排放第一产品P1的第一孔口11、用于排放第二产品P2的第二孔口、用于排放混合物M3的第三孔口31之外，包括多个孔口的喷嘴B还具有用于排放第三产品的第四孔口81。然后，第三产品在设备的开口通向第四孔口81的第四导管中循环。

根据本发明的多个实施方案，可对第一产品、第二产品和第三产品进行多种组合，以获得尽可能多的具有独特明暗、颜色和/或质地的混合物。当共计量设备包括三个计量单元，每个计量单元被供应不同的产品时，喷嘴B可提供多达七种具有不同的明暗、颜色和/或质地的产品(或混合物)：1)第一产品P1；2)第二产品P2；3)第三产品P3；4)第一产品P1和第二产品P2的混合物M3；5)第一产品P1和第三产品P3组成的另一种混合物；6)第二产品P2和第三产品P3组成的另一种混合物；7)由这三种产品组成的另一种混合物。

在图16所示的示例中，该设备可提供六种产品或混合物：除上述喷嘴孔口之外，该喷嘴还具有第五孔口81和第六孔口82，此处示出的示例中，该设备被配置成通过第五孔口81排出第一产品P1和第三产品P3的混合物，并通过第六孔口82排出第二产品P2和第三产品P3的混合物。

在这类设备配置中，旨在排出数种产品的混合物的喷嘴的每个导管可配备有混合装置，例如静态混合器。

该设备还可包括针对至少一个导管的连续供应装置(未示出)。换句话讲，该设备可包括用于突然地或逐渐地停止和继续某些导管的供应，从而突然地或逐渐地停止和继续经由一个所述连续供应装置供应的导管中的任何一个或多个进行的产品或混合物供应的装置。连续供应装置可(例如)包括用于驱动恰当的计量单元的装置。这些装置还可包括或可替代地包括分配阀，例如电磁阀，用于在共计量期间中断给定导管内的产品(或混合物)流。

因此，本发明通常使在被提供用于只计量两种产品并只装配有两个计量单元的包装线上获得在视觉上(或在质地上)呈现为包括三种产品的最终产品成为可能。

因此，本发明适用于制造多种产品，尤其是食物产品。例如，使用香草布丁和黑巧克力布丁可获得看起来像包括三种独立产品即香草布丁、牛奶巧克力布丁和黑巧克力布丁的最终产品。同样地，使用白色奶酪和红色水果果蓉可获得看起来像包括白色奶酪、草莓奶酪并使用红色果蓉线条装饰为大理石纹的最终产品。白色乳制慕斯和焦糖有可能获得显示为并列设置的白色慕斯和栗色焦糖慕斯，并且这两种慕斯都装饰了深焦糖色条纹的最终产品。

如此开发的本发明使利用相对简单的设备获得本领域仍然未知的外貌多样性成为可能。将本发明与计量或共计量液体产品或糊状产品这一领域中的某些方法或技术诀窍相结合，便可获得各式各样新颖的或有吸引力的外貌。下文描述了某些必须掌握的参数，另外，图17至图27示出了掌握这些参数后可获得的最终产品的各种外貌或图案。

这些参数涉及考虑计量产品的特征、计量设备的设计(无论是否从总体架构方面考虑)、选择何种计量技术，或者喷嘴的设计、如何控制计量设备，以及在计量期间如何控制喷嘴和所填充容器的相对位置。

还必须正确考虑要计量的产品的流变特性。实际上，要计量的产品的粘度或流变学行为的差异增加了共计量的难度。有必要考虑许多流变学参数：产品可能是粘稠的或液态的、粘性的或滑的、起泡沫的或不起泡沫的，等等。虽然两种流变学行为相同的半粘性产品较容易共计量，但对于极易流动的产品和粘性更高的产品来说，或在把密度很高的产品计量加入非常轻灵的慕斯中时，情况变得更复杂。在某些情况下，密度差异可有利地用于分离两种产品。例如将焦糖计量加入胶状乳时，正是这样的情况，此时焦糖快速沉淀到容器底部。

要控制推动速度和抽吸速度，简单的气动活塞或简单的电动机不是最理想的选择。优选的是利用自动数字系统和伺服电动机系统来实现机动化。利用这种机动化，能够管理泵中运动元件(通常为活塞的运动轴)的加速度和运动时间，使这些参数适应计量产品的特征，因而获得符合期望的产品流。利用自动机实现的这种机动化和对这种机动化的管理，还能实现每个计量单元同步。在推动两种粘度显著不同的产品时，适宜的是(例如)提前推动粘度较大的产品，以使两种产品同时从喷嘴口离开。

让与每种产品质量相关的活塞实现独立机动化是有利的。

进给阀的打开和关闭时间，以及从计量单元和喷嘴排放将有利地通过每个计量单元对产品的推动来独立驱动。

由于大量的参数被集成到控制器中，因此优选的是通常为每位生产操作者开发清晰明确的工序，并提供保护装置和撤消装置来调节计量设备。这便能够重复可靠地获得所需的共计量结果。

然而，之前的计量设备通常(例如)经由共用的驱动杆对一系列活塞计量单元实施单个机动化。这些设备的一个缺点是控制各种活塞排放体积的能力很差。实际上，活塞计量单元抽吸的体积对压力差敏感，即便是产品分配系统中常观察到的最小压力差。但在使用单个驱动杆的情况下，独立地调节特定计量单元，而不改变对其他计量单元的调整是不可能的。可使用附加的系统来解决这个问题。例如，可增添机械部件来允许额外调节活塞的行程。根据另一个系统，由给定计量单元计量的产品经历的压力损失得到调整，以便补偿压力差对计量的影响。

共计量产品过程中要控制的重要方面之一是计量产品或混合物的流速。影响该方面的关键参数之一是对直径、形状、截面、所用的软管和导管以及喷嘴孔口的选择。于是，该方面本质上涉及通过计算正确的通道截面来调节流速。通过调节流速，便能够避免利用过大的加速度来剪切产品(这可导致产品变性)，而且在一些情况下，能够在排放过程中给予计量产品或混合物有利于其在容器内定向的能量。此外，为避免混合不同的共计量产品，希望产品各自的离开速度保持相对接近。确保产品保持层流态也很重要。通常情况下，超过0.5m/s的速度最常导致容器底部出现冲击，以及引起流体混合的流体运动。就工业用共计量方法来说，0.5m/s至0.25m/s的速度通常构成合理的流速。

申请人还注意到，修改产品流的动力学参数(速度、加速度)导致最终产品呈现各种各样的视觉外貌。

另外，对产品流的控制经常由于压力损失过大而被打乱。这些压力降通常取决于正确掌握设备中计量喷嘴上游适当位置处的技术设计。恰当地选择管和软管的直径非常重要，而且应依据各种产品的粘度来选择这些直径。减少压力降源头即L形弯头、阀和其他装置或配置的数量，也是恰当的做法。

每个共计量产品所经历的不同压力降可导致产品不能同时到达喷嘴出口。故难以正确把握离开的产品流。

计量或共计量设备的每个计量单元通常被供给将由料斗计量的产品。供应计量设备各个部件的料斗内的产品水平高度变化可能对产品流的规律性造成负面影响。有规律地供应产品以维持料斗内产品的恒定水平高度，是获得良好产品流规律性的积极因素。

另外，良好掌握相同料斗内的压力，有助于在计量或共计量方法的其余步骤提供更好的一致性。通常借助在料斗内建立空气超压来产生压力并维持恒定压力的设备，可用来正确地控制料斗内的压力。在对可压缩产品(例如充气产品和泡沫)实施计量或共计量时，这种做法特别有用，意义也越明显。

计量单元上游的压力损失构成重要的一个方面。实际上，由于料斗和计量构件(例如，活塞泵)之间的导管设计不当(直径不足，存在多个L形弯头)，而造成压力损失过大，这可能对下游获得的结果产生负面影响，因此对计量质量造成负面影响。在包括数个计量单元(每个计量单元都提供喷嘴)的系统中，计量单元上游的压力损失差别导致每个计量单元计量的体积出现差异。某些设备能够减少这种差异，或平衡压力损失。另外，也可配置设备，使计量单元(典型地是活塞计量单元)将计量的产品直接拖进料斗。

计量单元下游的压力损失构成重要的另一个方面。实际上，这种压力损失可能打乱产品的正常流动。计量构件和计量喷嘴之间的分布必须倾向于产生尽可能小的压力损失。压力损失尤其与计量单元和排放喷嘴之间的距离相关，该距离由计量设备的总体架构决定。为了限制计量单元和喷嘴之间的压力损失，一种简单的解决方法包括：将计量单元定位在喷嘴和容器的垂直上方，使其尽可能靠近喷嘴和容器。因此，该设备的整体紧凑性很重要。

但是，这种解决方法难以与可移动喷嘴相容。此外，这种计量单元位于容器上方的配置也使所谓“卫生”机器的设计变得复杂。

实际上，在这些超洁净的包装机(其中出于卫生原因而使用层流)中，优选的是，将计量单元的运动部件偏移到包装封装件(包括容器的灌装线)外部。因此，往往把计量活塞设置在包装封装件外部，以便腾出位置与待包装容器垂直的空间。只有喷嘴保持在包装封装件内，并由柔性和/或刚性的管道连接到计量单元。这在计量单元与喷嘴之间产生了显著的压力损失。

计量单元的上游和下游残余的压力也是影响参数，掌握这些参数很重要。如果计量单元下游的压力高，那么在装载产品(用待计量的产品填充)的过程中有产品回流到计量室内。该现象使原本准确知道的实际抽吸体积偏离预期，此时抽吸体积通常与泵的排放量不符。为了最大限度减轻这种现象，可为该设备装配分离阀系统，该系统在计量阶段(抽吸或排放)期间，将计量室从上游或下游紧连该计量室的区域隔离。旋转滑阀类型的阀可用于实现这一目的。

一般情况下，计量单元下游不紧接使用计量阀的计量设备和喷嘴偏移的计量设备相对不规则且相对不精确。采用这种配置时，计量结束时产品的死空间(即位于计量单元和喷嘴关闭阀之间的残留体积)通常比产品已排放和计量的剂量大得多。

在下列情况下，计量单元下游的残余压力愈发明显：快速完成计量，产品是粘稠和粘性的，产品是可压缩的，管道的下游长度很长。如果这些参数中的一个(或这些参数的组合)引起高残余压力，那么在计量推动操作结束后，有必要在最短的时间内恢复压力平衡。这种现象不利于在喷嘴孔口的出口处干净地切断产品，因此可能出现滴流和垂流。例如，拿计量慕斯来说，在排放操作期间被动态压缩的慕斯倾向于在两个计量周期之间，在把计量单元连接到排放喷嘴的管内膨胀。

此外，粘稠、粘性的产品或体积增大超过限度的产品(被称为超限产品，例如打发的奶油)的料流很难干净地中断，尤其在喷嘴孔口的出口处。例如可能发生产品在计量后膨胀、在重力作用下形成垂流。

有几种技术可用于避免这种泄漏并迅速抵消喷嘴孔口中的任何压力。

这些技术中的一种包括将关闭阀定位在与排放孔口相同的水平高度，借此切断产品排放。因此，在关闭阀与排放孔口之间的回路中并不存在或者说实际上没有死空间(即残留空间)。

如果喷嘴设有多个排放孔口，则这种有关适合用喷嘴将单一产品注入单个孔口的设备的简单解决方法将难以实现。

有些阀系统被配置成允许同时关闭数个排放孔口。在平板膜、球形膜、复杂机加工门、旋转板和所谓“滑动”系统中，通常存在这种情况。

使应用这种系统特别复杂的因素可能有：这些运动部件应当容易清洁，这些运动部件的磨损、密封问题，以及垂直于待填充容器添加这些阀所造成的庞大体积。

一种避免垂流的技术包括在计量结束时重新抽吸产品。这通过在计量周期结束时，在排放孔口中制造轻微负压来实现。可例如通过为该回路配备位于喷嘴上游的两个(例如所谓“套管”膜型)隔膜阀，而制出这种略微更低的压力。为了制造这种略微更低的压力，需同时关闭这两个阀，接着重新打开下游最远处(最靠近排放孔口)的阀。作为替代，可由特定的产品出口制造这种真空，所述特定的产品出口通过打开而使回路中的压力能够再次平衡，引起喷嘴排放孔口上游的压力下降。

密封构件在双气动系统辅助下闭合也可产生这种略微更低的压力，这两个气动构件之一在完全闭合后造成密封构件略微向后返回。还可使用设计恰当的旋转关闭门，在计量刚好完成之后就获得重新抽吸产品的效果。在使用正旋转泵的计量系统中，泵短暂向后返回也可允许这种重新抽吸。最后，在由伺服电动机实现活塞机动化的系统中，凭借简单地对活塞轴的运动进行适当编程，就可完成这种“重新抽吸”。

在共计量数种产品的过程中，除了产品在喷嘴孔口的出口处的排放速度之外，向容器的下落高度也是为避免产品混合、继而在容器内得到规则外观需要考虑的重要参数。

在共计量产品的过程中，相对产品的表面恒定保持喷嘴的位置(高度)，就有可能形成规则的线条。要实现这一点，可在使用预成形容器的包装线上使用将容器抬升的系统，或者可在机器上使用喷嘴的垂直位移系统。换句话说，要么让容器相对喷嘴移动，要么让喷嘴相对容器移动，从而使产品保持基本上恒定的下落高度。如果所使用包装机是通常被称作“成型填充密封型”的类型(也就是将被填充的容器成型再将其密封的机器，特别是通常所说的“横向成型填充密封”机器)，则尤其适合装配用于移动喷嘴的系统。因此，下落高度是获得最终产品的一个重要参数，其如图3、图5、图8和图14中所示，沿所谓垂直方向计量，或以夸特(quarter)为单位计量。

反之，也可利用产品下落高度的变化来获得某些外貌。通常情况下，在填充期间多次使喷嘴和容器彼此远离或彼此靠近，或多或少造成产品随机滴落。产品随后以多个倾斜层或水平层的形式排布，并例如可获得图17和图18所示的其中一种外貌。

计量期间减慢或中断喷嘴和/或容器的上升或下降运动(与产品的不连续流动相关联)，能够得到如图19所示的一种外貌，即包括在其中加入另一种产品的泡状物的产品的最终产品的外貌。采用被称为“无刷伺服”类型的机动化，极大方便了对喷嘴与容器的相对运动进行控制。

此外，将喷嘴停在容器的中间位置，便能够赋予共计量产品均匀的外貌，从而最终形成产品的表面。计量结束时，孔口出口与产品之间轻微接触，随后孔口出口朝上部位置快速升起，能够避免可抽拉成丝的产品、粘稠产品和粘性产品(例如牛奶焦糖、慕斯等)流动和出现垂流。

对于如打发奶油之类的超限产品，在计量结束时，适当地控制喷嘴相对容器(更具体地，相对容器内产品的水平高度)运动，能够获得表面呈圆顶形的最终产品。

对于液体产品，操纵下落高度就使得可能通过施加与产品下落方向相反的运动，以及通过尽可能减少下落来限制产品下落期间出现任何飞溅效果，或任何产品混合风险。这对于通过最大限度降低产品混合风险而实现液体在低粘度产品上缓缓沉积尤其重要。

另外，将控制产品的下落高度与恰当控制计量期间产品的排放动力学参数相关联，也可(例如)使得能够将第二产品放置在第一产品中的所需深度处。

而且，除了向喷头和/或容器施加垂直运动之外，还可让喷头和/或容器做旋转运动，从而赋予最终产品涡旋状或螺旋形的外貌，如图9和图15所示。

在同时计量和填充数个容器的大容量机器中，可认为数个系统执行该功能，例如，多个机械系统利用齿轮或齿形皮带来联合旋转数个容器。采用的系统可尤其类似于对工业化生产的糕点产品进行裱花这一领域已知的系统。

通过改变转速，由此调整一个计量周期内所述容器或喷嘴的转数，能够获得各式各样的螺旋外貌。大量转数尽管很难在一个计量周期内实现，但能够把共计量产品布置成近似水平的多个层。最终产品随后通常呈现如图20所示的外貌。

计量期间交替变换旋转方向就赋予产品Z字形螺旋外貌，如图21所示。

使用伺服电动机控制喷嘴相对容器旋转或升高，能够细微改变加速度，进而增加了可获得的外貌的多样性。例如，可通过在喷嘴升高期间施加变化的速度来垂直拉伸螺旋，或相反地，可通过间歇地减慢喷嘴的上升速度来形成更宽的对比区。

喷嘴排放孔口的形状、截面、数量和位置构成的这些参数全都影响产品在容器内排布的方式。

呈环形分布的孔口(考虑到喷嘴大致具有回转形状，各孔口与喷嘴中心的距离相等)通常在简单的垂直计量期间产生被分为多个区段部分的几何形状，此时产品笔直分离并从容器中心朝周边铺展。这种分布示于图3、图5和图8中。

如果共计量产品的粘度迥然不同，那么恰当的做法是让产品以这样的规律分布，并分别定位孔口，让这些孔口在离喷嘴中心不同的距离处排放每种产品。

如果共计量产品中的一种通过位于喷嘴中心的孔口排放，该产品在容器内膨胀期间倾向于把其他产品朝后推向容器边缘，得到横向条纹分布。为获得所期望的结果而需要的孔口的确切位置取决于产品的动态粘度，通常通过逐次试探来获得并加以优化。

另外，如果把其中一种产品的排放孔口截面减小，以使该产品的排放速度高于其他产品，则该产品将倾向于在容器内以Z字形或条带方式排布。

不同产品的排放孔口可以不定位在单个平面内。如果适用的话，这使得防止各种产品在计量期间和计量结束后相互接触成为可能。由于局部混合，这种接触不利于在不同产品之间获得明显的对比。

与之相反，让其中一种产品的孔口出口在第二产品的排放孔口内开口，或在其他产品的排放孔口的略上游处开口，也可能很有趣。

这导致这两种产品发生“温和的”或者说不完全的混合，产生独特的视觉效果，例如大理石纹。混合物的均匀性可用设置在所述第二产品出口导管内的挡板来调节。使用静态混合器，可提高混合物的均匀性。

被选择用来制作喷嘴的材料也很重要。喷嘴通常由不锈钢制成。也可使用一些对产品的疏水性能优于不锈钢的塑料。也可混合不同的材料来制作喷嘴。还可使用陶瓷。

为获得最终产品的其他外貌，可适时改变不同产品剂量的排放阶段，因此不同产品并非全部都完全同时被排放。因此可在开始排放第一产品之后，再开始排放第二产品。在开始排放第二产品时，第一产品覆盖容器底部。图22示出了由此获得的最终产品的一种示例性外貌。相同的原理当然也适用于对两种以上产品进行共计量。

如果在开始排放第二产品时停止排放第一产品，甚至可能使产品以叠层形式排布。

如果一种产品以交替方式计量，而另一种持续计量，则可获得斑点形式的外貌。斑点的形状还受喷嘴与容器之间的垂直相对运动影响。另外，第二产品还可在多个导管中交替分布，这种分布方式使得能够获得非叠加斑点，如图23和图24所示。

此外，通过逐渐减少一种排放产品的流量，同时增加第二产品的流量，产品在容器内的分布可形成棱锥形(如图25所示)，或者双棱锥、三棱锥等(如图26所示)。

前述各项技术的组合可获得外貌复杂、具有诱人几何特征的最终产品，如图27所示的最终产品。

也可使用恒温控制的喷嘴或计量单元。实际上，有些产品必须在高于其凝固点的温度进行计量。计量巧克力或某些凝胶时尤其如此。所以，有利地，计量单元和/或喷嘴经过温度调控，以防止因产品凝固或稠化而引起堵塞。在包装线停止工作时，这一点尤为重要。

此外，为保证产品处于大致均匀的温度或为避免相分离，可将产品连续再循环，以防产品停滞不流。在这种情况下，正在循环的产品中只有一部分随后被计量，另一部分(通常占大多数)则返回料斗。

如上文所述，要想掌握共计量技术，需要精确配置和控制多种相互影响的参数，因此要实现完整调节，获得所需的结果，操作可能很复杂。

通常情况下，需要调节和/或控制超过20种不同的参数，才能掌握排放共计量产品的技术、动态改变产品的下落高度，并且在必要时调整旋转运动。因此优选地，所有计量设备均采用高性能自动化以及用于各种参数的清晰读取系统，尤其是针对生产操作者。

可保存能够获得所需结果的一组参数。这样一组参数构成了配方。特别地，可将配方保存在数字存储装置内。配方可由计量或共计量设备的电子控制设备读取。在这种配方的基础上，改变一种或多种相关参数，便能够获得视觉外貌诱人的完整系列产品。

Claims (19)

1.一种用于共计量液体产品和/或糊状产品的设备，包括：

-用于计量第一产品(P1)的第一计量单元(41)；

-用于计量第二产品(P2)的第二计量单元(42)；

-喷嘴(B)，所述喷嘴包括由所述第一计量单元(41)供应并且通向第一孔口(11)的第一导管(1)和由所述第二计量单元(42)供应并且通向第二孔口(21)的第二导管(2)；

其特征在于，所述喷嘴(B)包括通向第三孔口(31)的第三导管(3)，所述设备经过配置使得所述第三导管(3)由所述第一计量单元(41)和所述第二计量单元(42)供应，以使得所述第一产品(P1)和所述第二产品(P2)的混合物(M3)由所述第三孔口(31)排放。

2.根据权利要求1所述的设备，包括第三计量单元，所述第三计量单元连接至所述喷嘴的通向第四孔口(81)的第四导管。

3.根据权利要求2所述的设备，其中所述喷嘴(B)包括连接至第五孔口(82)的第五导管，所述设备经过配置使得所述第五导管由所述第三计量单元和所述第一计量单元供应。

4.根据权利要求3所述的设备，其中所述喷嘴(B)包括连接至第六孔口(83)的第六导管，所述设备经过配置使得所述第六导管由所述第三计量单元和所述第二计量单元供应。

5.根据前述权利要求中任一项所述的设备，包括至少一个静态混合器(6)，所述静态混合器被配置成使得将来自两个计量单元的所述产品的所述混合物均质化。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，包括用于循序地供应所述喷嘴的至少一个所述导管的装置。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，包括容器保持器和适于使所述喷嘴(B)和所述容器保持器之间生成相对运动的装置。

8.根据权利要求7所述的设备，其中所述喷嘴(B)是可移动的。

9.根据权利要求7所述的设备，其中所述容器保持器是可移动的。

10.根据权利要求8所述的设备，其中所述容器保持器是可移动的。

11.一种用于共计量液体产品和/或糊状产品的方法，包括以下步骤：

-将第一产品(P1)和第二产品(P2)提供给共计量设备；

-通过所述共计量设备的包括数个孔口的喷嘴(B)将上述产品同时和/或循序地排放进容器，其中所述第一产品通过所述喷嘴(B)的第一孔口(11)排放，所述第二产品通过所述喷嘴(B)的第二孔口(21)排放，而所述第一产品和所述第二产品的混合物(M3)通过所述喷嘴(B)的第三孔口(31)排放。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括在排放所述第一产品(P1)和所述第二产品(P2)的所述混合物(M3)之前使所述混合物(M3)均质化的步骤。

13.根据权利要求11或权利要求12所述的方法，其中所述第一产品(P1)和所述第二产品(P2)是食物产品。

14.根据权利要求11或12所述的方法，其中所述第一产品(P1)和所述第二产品(P2)互不相同，并且选自：

-主要基于水果的制备物；

-乳制品制备物；

-糊状制备物。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，主要基于水果的制备物选自包括以下各项的列表：果泥、糖煮水果、果蓉或糖浆。

16.根据权利要求14所述的方法，其中，所述乳制品制备物是经调味的。

17.根据权利要求14所述的方法，其中，所述乳制品制备物选自包括以下各项的列表：发酵乳、奶油。

18.根据权利要求14所述的方法，其中，所述乳制品制备物选自包括以下各项的列表：新鲜奶酪、奶渣。

19.一种可通过实施根据权利要求11至18中任一项所述的方法而获得的产品。