CN107624100A - 用于将液体消耗品包装在包装件中的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适于将液体消耗品包装在包装件中的装置。所述装置包括进料器、数字印刷系统(4)、灭菌系统(8)和包装机(9)，所述进料器提供具有第一侧(6)和第二侧(7)的制备的包装材料，第二侧(7)适于与消耗品接触，所述数字印刷系统(4)连接到进料器并且适于将至少一种颜色印刷到制备的包装材料的第一侧(6)的至少一部分上，所述灭菌系统(8)具有低压电子束设备(12)，低压电子束设备(12)适于在包装材料的第一侧和第二侧(6,7)上发射电子束，所述包装机(9)连接到数字印刷系统(4)的出料器并且适于从制备的包装材料提供包装件，包装件填充有消耗品。本发明还涉及一种将液体消耗品包装在包装件中的方法。
Description
技术领域
本发明涉及适于将液体消耗品包装在包装件中的装置，以及将液体消耗品包装在包装件中的方法。
背景技术
在用于包装食品内容物的包装工业中，包装通常由多层材料制成，例如，基于纸盒的多层材料，其被折叠并密封成放置食品内容物的包装。在包装过程中，重要的是保持与食品接触的所述材料清洁以保证食品质量不受影响。包装材料的与食品直接接触的内侧面必须是卫生的，并且包括包装材料在内的整个组合的迁移性能必须符合食品安全标准。对于一些基于纸盒的包装的食品包装机来说，诸如复杂的多层包装材料之类的包装材料，以具有包装材料的大卷形式提供，其中每个卷或卷筒包含用于大量包装件(通常为数千个包装件)的包装材料。
具有包装材料的大卷筒根据装入包装中的食品进行预先印刷。就卷筒而言，必须确保从印刷油墨组分到食品接触层上的潜在转移符合食品安全要求。
然而，使用预先印刷的卷筒会使产品的小体积包装的生产成本很高，使得难以对包装进行单独的设计，因为复杂的多层材料必须预先制造，并使其几乎不可能做最后一刻的设计适应/改变。在制造过程中，除了其他步骤之外，材料被印刷并且在印刷物的顶部上设有最终的聚合物层。添加到预印材料的唯一印刷物通常是在包装由灌装机填充食品之前或之后添加的有效日期。
包装材料的食品安全合规要求全面控制化学药剂迁移的风险。当包装上存在的化学制剂转移并因此在包装中所包含的产品中被发现时，发生迁移。
其中，可以通过移除或减少已知其性质或特性呈现风险的物质，以及通过积极管理和控制可能发生迁移的条件来管理迁移。例如，由于灭菌系统的特殊特性，可能发生迁移。
在目前的无菌灌装机中，灭菌系统基于使用处于液体或气体形式的合适浓度和温度的过氧化氢，在某些情况下与紫外电磁辐射相结合使用。最常见的灭菌系统实现方式之一是通过过氧化氢浴，其中完整的包装材料(其内表面和外表面)暴露于过氧化氢并与其接触。过氧化氢的侵袭性与暴露条件(浓度，温度和持续时间)相结合，显示出明显的迁移风险。
存在于包装材料上并且更具体地在其任何暴露表面上的物质(即化学剂)可能转移到过氧化氢浴并且从那里转移到所述材料的内表面(即将与包装产品接触的表面)。还存在的风险是通过化学反应或随后腐蚀进入所述浴中而形成新的物质。另一个风险是，包装材料外表面上存在的物质的浓度以及转移到过氧化氢浴中的物质的浓度或者通过与所述浴发生反应而产生的物质的浓度随时间增加。这种浓度变化可能会增加到达到食品安全合规关键阈值的水平。
因此，需要一种改进的包装装置，其允许定制包装的印刷或在每个包装上具有独特印刷的包装，而不需要订购大量的预先印刷的包装材料。
发明内容
本发明的目的是改进现有技术以解决上述问题，并提供一种将液体消耗品包装在具有定制印刷物的包装件中而不污染所述液体消耗品的装置。
根据本发明的第一方面，这些和其他目的通过适于将液体消耗品包装在包装件中的装置来实现。该装置包括进料器(infeed)、数字印刷系统、灭菌系统和包装机，所述进料器提供具有第一侧和第二侧的制备的包装材料，所述第二侧适于与所述消耗品接触，所述数字印刷系统连接到所述进料器并适于将至少一种颜色印刷到所述制备的包装材料的第一侧的至少一部分，所述灭菌系统具有适于在所述包装材料的所述第一侧和/或所述第二侧上发射电子束的低压电子束设备，所述包装机连接到所述数字印刷系统的出料器(outfeed)并且适于从所述制备的包装材料提供包装件，所述包装件填充有所述消耗品。目前最常见的灭菌系统之一是使用过氧化氢浴，其中整个制备的包装材料暴露于过氧化物。存在于所述制备的包装材料的第一侧上的物质(例如化学试剂)可能被转移到过氧化氢浴并从那里转移到所述制备的包装材料的第二侧(即将与液体消耗品接触的表面)。还存在的风险是通过化学反应或随后腐蚀进入过氧化物浴中形成新物质。通过使用根据本发明的装置，可以从灭菌过程中去除过氧化氢浴。替代地，使用低压电子束设备用于在所述制备的包装材料的所述第一和第二侧上发射电子束，由此对所述包装材料进行杀菌。因此，在实践中，第一和第二侧之间没有(直接或间接)接触，这将减少任何污染的风险。而且，电子束可用于固化所述制备的包装材料的第一侧上的印刷油墨，从而确保所述印刷物更好地附着至所述制备的包装材料，并且完全或部分地促成所述油墨的聚合，使得印刷物更耐磨。
该装置还可以包括灭菌室，其封装所述灭菌系统以防止辐射泄漏到壳体外部的环境中。因此，灭菌室将确保处于所述装置附近的任何维护人员的安全。
进料器可包括至少两个卷筒和用于将一个卷筒的制备的包装材料的末端部分拼接到第二卷筒的制备的包装材料的开始部分的拼接单元。因此，当一个卷筒的所述制备的包装材料用尽并且该卷筒将被更换为新卷筒时，该装置可以启动并连续地运转，并且不需要停止。
所述制备的包装材料可以包括以下中的至少一种：在所述第一侧上的印刷区域，所述印刷区域至少部分地围绕待由所述数字印刷系统印刷的区域；一条或多条折痕线；至少一个光学标记，其用于在所述数字印刷系统和/或包装机中定位所述制备的包装材料；至少一个磁性标记，其用于在所述数字印刷系统和/或包装机中定位所述制备的包装材料；纸箱层和在纸箱层的每一侧上的一个或多个层压层；面向所述制备的包装材料的第二侧的铝层；专用开口区域，其比周围材料少包括至少一层所述制备的包装材料。上述特征将增加定制包装的可能性，并且使其更容易控制和监控所述数字印刷系统的印刷过程。
所述数字印刷系统的印刷速度可以通过各自的控制信号适配成与包装机的速度相对应。为了将印刷物放置在包装材料上的正确位置，这一点很重要。
所述数字印刷系统可以包括机械和/或光学和/或磁性定位系统，其适于基于用于定位的布置在所述制备的包装材料上的一或多个标记评估所述制备的包装材料的相对位置，从而提高所述数字印刷系统的准确性。此外，所述数字印刷系统可以适于在包装材料的第一侧上印刷标记，所述标记在操作期间被包装机读取。
所述数字印刷系统可以布置在可移动平台或可移除模块上，并且其出料器可以包括用于将所述数字印刷系统连接到另一包装机的可分离接口。可移动平台或可移除模块增加了这些类型的装置的灵活性。一种单一的数字印刷系统因此可以与几种不同的装置关联使用，从而节省制造成本。
所述数字印刷系统可以包括一个或多个封装区域，所述区域适于在食品处理环境中操作。封装将确保没有印刷材料(例如墨水等)将与食物接触。
包装机可以包括从由用于基于卷材的填充材料的灌装机、用于基于片材的包装材料的灌装机、基于卷材的管式灌装机(web based tube filling machine)和基于管的灌装机组成的组中选择的一种。包装机还可以包括用于将来自两个卷筒的制备的包装材料拼接在一起的拼接单元以及用于进给来自所述数字印刷系统的制备的包装材料的旁路，其中拼接单元适于将来自所述数字印刷系统的制备的包装材料拼接到其他制备的包装材料。
该装置可以进一步包括数字印刷系统和包装机之间的包装材料缓冲器，包装材料缓冲器用于补偿包装机中的速度波动，以进一步确保印刷物在所述包装上的正确定位。
该装置可以优选地放置在食物处理环境中，特别是在牛奶场中。
该装置的包装机还可以包括固化设备，用于使在所述数字印刷系统中使用的油墨的聚合反应完成。所述固化设备可以包括电子束设备，用于确保所述印刷物更好地附着至所述制备的包装材料，并且完全或部分地促成所述油墨的聚合，从而使所述印刷物更耐磨损。
所述数字印刷系统可以适于在所述制备的包装材料的所述第一侧上印刷独特的印刷物。这样，由制备的包装材料形成的每个包装都将是可追踪的。所述制备的包装材料还可以包括在所述制备的包装材料的所述第一侧上的预先印刷的部分。
根据本发明的第二方面，这些和其它目的是通过用于将液体消耗品包装在包装件中的方法完全地或至少部分地实现的。该方法包括：将包装材料提供给包装装置的进料器，所述包装材料具有第一侧和第二侧，所述第一侧和第二侧适于与所述消耗品接触；使用所述包装装置的印刷系统将至少一种颜色印刷到所述制备的包装材料的第一侧的至少一部分上；通过使用所述包装装置的低压电子束设备在所述包装材料的所述第一侧和/或所述第二侧上发射电子束来对所述包装材料进行灭菌；使用所述包装装置的包装机从所述制备的包装材料提供包装件；以及用所述液体消耗品填充所述包装件。如上所述的相同优点也适用于本发明的第二方面。
一般而言，权利要求中使用的所有术语根据其技术领域中的常规含义进行解释，除非在此另外明确地定义。所有对“一个/一种/该[元件，设备，组分，装置，步骤等]”的引用应被公开地解释为指的是所述元件，设备，组分，装置，步骤等的至少一个实例，除非另有明确说明。
附图简要说明
通过参考以下本发明优选实施方式的说明性和非限制性的详细描述，结合附图，本发明的上述目的以及本发明的其他目的、特征和优点将得到更充分的理解，其中：
图1是根据本发明的一个示例性实施方式的适于包装液体消耗品的装置的示意图。
具体实施方式
图1是根据本发明的第一实施方式的适于包装液体消耗品的装置的示意图。包装材料的第一卷筒1和包装材料的第二卷筒2连接到拼接单元3。每次从一个卷筒使用包装材料。当卷筒1，2中的一个没有包装材料时，拼接单元3将来自空的卷筒1,2的包装材料的末端部分拼接到满的卷筒1,2的包装材料的开始部分。在拼接之后，空的卷筒1,2可以用满的卷筒1,2替换。以这种方式，在安装新的卷筒1,2时，机器不必停止。
在拼接单元3之后进料的包装材料被供料到数字印刷系统4。数字印刷系统4在对应于每个单独的包装的所述包装材料的第一侧6的一部分上进行印刷，从而能够在每个包装上至少部分地实现独特的印刷设计。包装材料的第二侧7旨在与食物接触。所述印刷系统4优选包含一个或多个适合于加强履行食品处理要求的封装区域5。封装区域5可以设置有气流以在封装区域5中提供升高的负压(sub-pressure)，从而引导气体向内流向所述封装区域5，从而确保不需要的物质不会离开封装区域5和不会危及所述包装材料的第二侧7。所述数字印刷系统4的封装区域5可以被提供给包装材料的第一侧6。封装可以进一步通过除气流以外的其它方式来提供，例如合适的机械装置和/或使用适当设计的密封。
该装置进一步包括灭菌系统8。所述灭菌系统8具有适于在所述制备的包装材料的所述第一侧6和第二侧7上发射电子束的低压电子束设备12。通过使用这种低电压电子束设备12，可以从灭菌过程中除去过氧化氢浴。替代地，低压电子束设备将通过在所述制备的包装材料的第一侧6和第二侧7上发射电子束来对所述制备的包装材料进行灭菌。因此，在实践中，在第一和第二侧6,7之间没有(直接或间接)接触，这将减少任何污染的风险。而且，电子束将固化在所述制备的包装材料的第一侧6上的印刷油墨，由此确保所述印刷物更好地附着至所述制备的包装材料，并且完全或部分地促成所述油墨的聚合，从而使得所述印刷物更耐磨损。灭菌系统8被灭菌室13封装，以防止辐射泄漏到灭菌系统8外部的环境中。
另外，该装置具有与所述数字印刷系统4的出料器连接的包装机9。包装机9适于从所述制备的包装材料提供包装件，该包装件将被填充所述消耗品。
包装材料缓冲器11也可以放置在数字印刷系统4与包装机9之间的包装材料的进料中。所述缓冲器11可以由多个可移动的辊制成，这些辊可以改变包装材料到包装机9的进料以使包装机9同步，使得印刷的包装材料精确地定位在所述包装机9中并因此定位在生产的包装上。相同的缓冲器11可以补偿所述包装机9和印刷系统4之间的最终速度波动。
根据本发明的另一实施方式，由两个包装材料卷筒提供旁路用于连接数字印刷系统4。操作者在拼接过程中，可以在更换卷筒1,2时，选择是否应该使用具有预印的包装材料的下一个卷筒1,2或者从数字印刷系统4供给的包装是否应该被拼接到供料上，使得包装机9可以改变其生产，从而以无缝方式生产即时可定制的印刷包装。当然必须提供具有包装材料的第三卷筒，用于将包装材料供给到数字印刷系统4。
应该理解，本发明中的其他变化是可以预期的，并且在一些情况下，本发明的一些特征可以在没有相应使用其它特征的情况下使用。例如应理解的是，本领域技术人员理解，所有不同的可能性被设想为使得印刷系统4以及相应的封装5和固化设备8全部以模块化或完全集成的方式成为独立单元、半自主单元或自主可移动平台的所有部分，以及作为包装系统的完整集成部分。因此，以与本发明的范围一致的方式广泛地解释所附权利要求是合适的。
Claims (17)
1.一种适于将液体消耗品包装在包装件中的装置，其包括：
进料器，以提供具有第一侧(6)和第二侧(7)的制备的包装材料，所述第二侧(7)适于与所述消耗品接触；
数字印刷系统(4)，其连接到所述进料器并且适于将至少一种颜色印刷到所述制备的包装材料的所述第一侧的至少一部分上，
灭菌系统(8)，其具有低压电子束设备(12)，所述低压电子束设备(12)适于在所述制备的包装材料的所述第一侧(6)和/或所述第二侧(7)上发射电子束，以及
包装机(9)，其连接到所述数字印刷系统(4)的出料器并且适于从所述制备的包装材料提供包装件，所述包装件填充有所述消耗品。
2.根据权利要求1所述的装置，进一步包括灭菌室(13)，其密封所述灭菌系统(8)以防止辐射泄漏到所述灭菌系统(8)外部的环境中。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述进料器包括至少两个卷筒(1,2)和拼接单元(3)，所述拼接单元(3)用于将一个卷筒(1)的制备的包装材料的末端部分拼接到第二个卷筒(2)的制备的包装材料的开始部分。
4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述制备的包装材料包括以下中的至少一种：
在所述第一侧(6)上的印刷区域，其至少部分地围绕待由所述数字印刷系统(4)印刷的区域，
一条或多条折痕线，
至少一个光学标记，其用于在所述数字印刷系统(4)和/或包装机(9)中定位所述制备的包装材料，
至少一个磁性标记，其用于在所述数字印刷系统(4)和/或包装机(9)中定位所述制备的包装材料，
纸箱层和在纸箱层的每一侧上的一个或多个层压层，
面向所述制备的包装材料的所述第二侧(7)的铝层，
专用的开口区域，其比周围材料少包括至少一层所述制备的包装材料。
5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述数字印刷系统(4)包括机械和/或光学和/或磁性定位系统，所述系统适于基于布置在所述制备的包装材料上的一或多个标记和/或相同的所述制备的包装材料的几何元素评估所述制备的包装材料的相对位置。
6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述数字印刷系统(4)适于在所述包装材料的所述第一侧(6)上印刷标记，所述标记在操作期间由所述包装机(9)读取。
7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述数字印刷系统(4)布置在可移动平台上，并且其出料器包括用于将所述数字印刷系统(4)连接到另一包装机(9)的可分离接口。
8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述数字印刷系统(4)包括一个或多个封装区域(5)，所述区域适于在食品处理环境中操作。
9.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述包装机(9)包括以下中的一个：
用于基于卷材的包装材料的灌装机；
用于基于片材的包装材料的灌装机；
基于卷材的管式灌装机；
基于管的灌装机。
10.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述包装机包括：
拼接单元(3)，其用于将来自两个卷筒(1,2)的制备的包装材料拼接在一起；
旁路(4)，其用于供给来自所述数字印刷系统的制备的包装材料；
其中所述拼接单元(3)适于将来自所述数字印刷系统(4)的制备的包装材料拼接到其他制备的包装材料。
11.根据前述权利要求中任一项所述的装置，进一步包括位于所述数字印刷系统(4)和所述包装机(9)之间的包装材料缓冲器(11)，用于补偿所述包装机(9)中的速度波动和/或使印刷的所述包装材料与所述包装机(9)同步并定位。
12.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述装置被放置在食物处理环境中，特别是在牛奶场中。
13.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述数字印刷系统(4)适于在所述制备的包装材料的所述第一侧(6)上印刷独特的印刷物。
14.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述包装机(9)包括使在所述数字印刷系统(4)中使用的油墨的聚合完成的固化设备。
15.根据权利要求14所述的装置，其中所述固化设备包括电子束设备。
16.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述制备的包装材料包括在所述制备的包装材料的所述第一侧(6)上的预先印刷的部分。
17.一种用于将液体消耗品包装在包装件中的方法，其包括：
将包装材料提供给包装装置的进料器，所述包装材料具有第一侧(6)和适于与所述消耗品接触的第二侧(7)，
使用所述包装装置的印刷系统将至少一种颜色印刷到所述制备的包装材料的所述第一侧(6)的至少一部分上，
通过使用所述包装装置的低电压电子束设备(12)在所述包装材料的所述第一侧(6)和/或所述第二侧(7)上发射电子束来对所述包装材料进行灭菌，
使用所述包装装置的包装机(9)从所述制备的包装材料提供包装件，以及
用所述液体消耗品填充所述包装件。
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