CN109095418B - 一种灌装机背压的控制系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无菌灌装技术领域，公开了一种灌装机背压的控制系统及控制方法，灌装机背压的控制系统包括无菌物料罐，无菌物料罐连接有进气管和排气管；还包括恒压阀、进气比例调节阀、排气比例调节阀、压力检测装置和控制器；恒压阀设置于进气管上；进气比例调节阀设置于进气管上；排气比例调节阀设置于排气管上；压力检测装置能够检测无菌物料罐内的无菌背压气的压力；进气比例调节阀、排气比例调节阀和压力检测装置均与控制器电连接。恒压阀对进气管的压力进行初步稳定，压力检测装置检测无菌物料罐内的无菌背压气的压力，反馈给控制器，控制器根据检测值控制调节进气比例调节阀或排气比例调节阀的开度，保证无菌背压气的压力的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及无菌灌装技术领域，尤其涉及一种灌装机背压的控制系统及控制方法。
背景技术
在饮料无菌灌装过程中，为确保无菌物料(产品)不受外界污染，必须对无菌物料罐进行正压保护，通常是在无菌物料罐上通入一定压力的无菌气，通过无菌背压气使无菌物料罐内压力一直保持大于无菌物料罐外压力，防止外界污染物进入无菌物料罐内，保护罐内无菌环境不被破坏。
但是，无菌背压气的压力稳定性很难控制。压力过大时会影响灌装流速、液柱流态，尤其是一些易起泡的无菌物料，在灌装过程中会大量起泡，甚至从瓶口冒出。一方面影响灌装精度，另一方面易造成瓶口物料残留超标；再者，若是营养丰富的无菌物料，如豆奶等中性饮料，从瓶口冒出后最终掉落在机台上，易导致细菌滋生，带来无菌环境破坏的风险。压力过小时，则无菌物料罐内无菌环境可能丢失。
因此，亟需一种灌装机背压的控制系统及控制方法，以解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提出一种灌装机背压的控制系统及控制方法，能够调节无菌物料罐内的无菌背压气的压力，保证无菌背压气的压力的稳定性。
为达此目的，本发明采用的技术方案之一为：
一种灌装机背压的控制系统，包括无菌物料罐，无菌物料罐连接有进气管和排气管；
恒压阀，其设置于所述进气管上；
进气比例调节阀，其设置于所述进气管上；
排气比例调节阀，其设置于所述排气管上；
压力检测装置，其能够检测所述无菌物料罐内的无菌背压气的压力；
控制器，所述进气比例调节阀、所述排气比例调节阀和所述压力检测装置均与所述控制器电连接。
恒压阀对进气管的压力进行初步稳定，压力检测装置检测无菌物料罐内的无菌背压气的压力，反馈给控制器，控制器根据检测值控制调节进气比例调节阀或排气比例调节阀的开度，以调整无菌物料罐内的进气量或排气量，保证无菌背压气的压力的稳定性。
优选地，所述无菌物料罐连接有进料管，所述进料管上设置有与所述控制器电连接的进料比例调节阀，所述无菌物料罐上设置有与所述控制器电连接的液位检测装置。
优选地，所述进气管上还设置有第一开关阀，所述第一开关阀位于所述进气比例调节阀和所述恒压阀之间。
优选地，所述进气管上在所述第一开关阀与所述进气比例调节阀之间连接有蒸汽管，所述蒸汽管上设置有第二开关阀。
优选地，所述进气管与所述进料管之间连接有连接管，所述连接管连接于所述进气比例调节阀的下游，所述连接管连接于所述进料比例调节阀的上游，所述连接管上设置有第三开关阀。
优选地，所述排气管的出气口连接于灌装机内的百级无菌区，所述排气管上连接有Clean In Place(简称CIP)回流管，所述CIP回流管上设置有第四开关阀。
技术方案二为：
一种灌装机背压的控制方法，其采用了如上所述的灌装机背压的控制系统，包括：
恒压阀对进气管内的气体进行稳压；
压力检测装置检测无菌物料罐内的压力，控制器根据检测值控制调节进气比例调节阀或者排气比例调节阀的开度，以调整无菌物料罐内的进气量或排气量。
优选地，压力检测装置检测无菌物料罐内的无菌背压气的压力，并将检测值反馈至控制器，控制器判定检测值是否大于设定值，若检测值大于设定值，则调大排气比例调节阀的开度，以增大排气量；若检测值小于设定值，则调小排气比例调节阀的开度，以减小排气量。
优选地，压力检测装置检测无菌物料罐内的无菌背压气的压力，并将检测值反馈至控制器，控制器判定检测值是否大于设定值，若检测值大于设定值，则调小进气比例调节阀的开度，以减小进气量；若检测值小于设定值，则调大进气比例调节阀的开度，以增大进气量。
本发明的有益效果为：本发明中恒压阀对进气管的压力进行初步稳定，压力检测装置检测无菌物料罐内的无菌背压气的压力，反馈给控制器，控制器根据检测值控制调节进气比例调节阀或排气比例调节阀的开度，以调整无菌物料罐的进气量或排气量，以实现对无菌物料罐内的无菌背压气的气压的稳定性调节。
附图说明
图1是本发明提供的控制系统的结构示意图。
图中：1、无菌物料罐；2、进气管；3、排气管；4、进气比例调节阀；5、排气比例调节阀；6、压力检测装置；7、进料管；8、进料比例调节阀；9、液位检测装置；10、恒压阀；11、第一开关阀；12、蒸汽管；13、第二开关阀；14、连接管；15、第三开关阀；16、CIP回流管；17、第四开关阀；18、气动开关阀；19、流量计。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本实施例公开了一种灌装机背压的控制系统，包括无菌物料罐1、进气管2、排气管3、进气比例调节阀4、排气比例调节阀5、压力检测装置6、进料管7、进料比例调节阀8、液位检测装置9、恒压阀10、第一开关阀11、蒸汽管12、第二开关阀13、连接管14、第三开关阀15、CIP回流管16、第四开关阀17和控制器。
进气管2连接于无菌物料罐1的顶部的进气口，排气管3连接于无菌物料罐1顶部的排气口。进气比例调节阀4设置于进气管2上，进气比例调节阀4与控制器电连接，由控制器控制其开度。排气比例调节阀5设置于排气管3上，排气比例调节阀5与控制器电连接，由控制器控制其开度。
作为优选，本实施例中的压力检测装置6为压力传感器，当然也可以为其他能够检测无菌物料罐1内的无菌背压气的压力的装置。压力传感器设置于无菌物料罐1内。压力传感器与控制器电连接，压力传感器能够将检测的压力值反馈至控制器。控制器根据检测值控制调节排气比例调节阀5的开度，保证无菌背压气的压力的稳定性。
进料管7连接于无菌物料罐1的进料口，进料比例调节阀8设置于进料管7上，进料比例调节阀8与控制器电连接，由控制器控制调节其开度。作为优选，本实施例中的液位检测装置9为液位传感器，液位传感器设置于无菌物料罐1内，其能够检测无菌物料罐1内的物料的液位，并将检测值反馈至控制器，由控制器控制调节进料比例调节阀8的开度，控制进料的速度。
为避免进料不稳定影响罐内压力稳定，如果液位传感器检测的液位大于设定值时，减小进料比例调节阀8的开度，降低进料流量。如果液位传感器检测的液位小于设定值，增大进料比例调节阀8的开度，提高进料流量。
进料管7不仅作为流通物料的管道，在清洗时还作为清洗液的流通管道。
进气管2上还设置有恒压阀10和第一开关阀11，第一开关阀11位于进气比例调节阀4的上游，恒压阀10位于第一开关阀11的上游。本实施例中的恒压阀10为出口恒压型的恒压阀。
进气管2上在第一开关阀11与进气比例调节阀4之间连接有蒸汽管12，蒸汽管12上设置有第二开关阀13。
进气管2与进料管7之间连接有连接管14，连接管14连接于进气比例调节阀4的下游，连接管14连接于进料比例调节阀8的上游，连接管14上设置有第三开关阀15。
排气管3的出气口连接于灌装机内的百级无菌区，排气管3上连接有CIP回流管16，CIP回流管16上设置有第四开关阀17。
作为优选，本实施例中的第一开关阀11、第二开关阀13、第三开关阀15和第四开关阀17均为气动开关阀。
灌装机生产时，无菌物料罐1的进气，关闭第二开关阀13和第三开关阀15，打开第一开关阀11，进气比例调节阀4调至设定开度。无菌背压气从进气管2进入，经恒压阀10初步稳压，将恒压阀10的出口压力调节至一个较低的压力，然后再经进气比例调节阀4进入到无菌物料罐1内。无菌物料罐1的排气，关闭第四开关阀17，压力传感器检测无菌物料罐1内的压力，并将检测值反馈至控制器，控制器判定检测值是否大于设定值，若检测值大于设定值，则控制器根据检测值控制增大排气比例调节阀5的开度，进而增大无菌物料罐1的排气量。若检测值小于设定值，则控制器根据检测值控制减小排气比例调节阀5的开度，进而减小无菌物料罐1的排气量。通过调节排气比例调节阀5的开度来控制无菌物料罐1的排气量，以实现对无菌物料罐1内的无菌背压气的气压的稳定性调节。
无菌物料罐1内的液体物料在无菌背压气的作用下经灌注管流至灌注嘴进行灌装。灌注管上设置有气动开关阀18，控制是否灌装，灌注管上还设置有流量计19，流量计19检测物料的流量，根据经过流量计19的总流量控制气动开关阀18的开关，即达到灌装完成一瓶液体物料之后，控制气动开关阀18的关闭，停止灌装。
通过对无菌物料罐1的进气压力和进气量的控制、排气量的控制以及进料量的控制，能够精确地保证无菌物料罐1内的无菌背压气的压力的稳定性，在灌装过程中不会大量起泡，保证灌装的精度，极大地降低了瓶口物料残留超标的风险。
灌装机清洗时，关闭第一开关阀11，打开第二开关阀13，关闭进气比例调节阀4；向蒸汽管12内通入无菌洁净蒸汽，隔离第一开关阀11的下游和进气比例调节阀4的上游，实现蒸汽屏蔽，保证进气管2的进气比例调节阀的上游段不被污染。
清洗进气管2的进气比例调节阀4下游段时，打开第三开关阀15、第四开关阀17和排气比例调节阀5，关闭进料比例调节阀8。清洗液从进料管7进入，经第三开关阀15流至进气管2的进气比例调节阀4下游段，流至无菌物料罐1，流至排气管3，然后由CIP回流管16排出。可以对进气管2的进气比例调节阀4下游段和无菌物料罐1进行清洗。
清洗排气管3时，关闭第三开关阀15，打开第四开关阀17、进料比例调节阀8和排气比例调节阀5，清洗液从CIP回流管16进入，流至排气管3、流至无菌物料罐1、流至进料管7，然后由进料管7排出。可以对进料管7及排气管3进行清洗。
设置连接管14、蒸汽管12、CIP回流管16、第二开关阀13、第三开关阀15以及第四开关阀17，通过控制各个阀门的开或闭，以及变换清洗液的进液口，可以实现对进气管2的进气比例调节阀4下游段、无菌物料罐1、进料管7和排气管3的清洗。
本实施例还公开了一种灌装机背压的控制方法，其采用了如上所述的控制系统，包括：
恒压阀对进气管内的气体进行稳压；
压力检测装置检测无菌物料罐内的压力，控制器根据检测值控制调节进气比例调节阀或者排气比例调节阀的开度，以调整无菌物料罐内的进气量或排气量。
具体地，作为优选，本实施例中，恒压阀对进气管内的气体进行初步稳压，使进气压力基本保持恒定。由压力传感器检测无菌物料罐1内的压力，并将检测值反馈至控制器，控制器判定检测值是否大于设定值，若检测值大于设定值，则控制器根据检测值控制增大排气比例调节阀5的开度，进而增大无菌物料罐1的排气量。若检测值小于设定值，则控制器根据检测值控制减小排气比例调节阀5的开度，进而减小无菌物料罐1的排气量。通过调节排气比例调节阀5的开度来控制无菌物料罐1的排气量，以实现对无菌物料罐1内的无菌背压气的气压的稳定性调节。
在其他的实施例中还可以，由压力传感器检测无菌物料罐1内的压力，并将检测值反馈至控制器，控制器判定检测值是否大于设定值，若检测值大于设定值，则控制器根据检测值控制减小进气比例调节阀4的开度，进而减小无菌物料罐1的进气量。若检测值小于设定值，则控制器根据检测值控制增大进气比例调节阀4的开度，进而增大无菌物料罐1的进气量。调节进气比例阀4的开度来控制无菌物料罐1的进气量，以实现对无菌物料罐1内的无菌背压气的气压的稳定性调节。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (7)
1.一种灌装机背压的控制系统，包括无菌物料罐(1)，所述无菌物料罐(1)连接有进气管(2)和排气管(3)，其特征在于，还包括：
恒压阀(10)，其设置于所述进气管(2)上；
进气比例调节阀(4)，其设置于所述进气管(2)上且位于所述恒压阀的下游；
排气比例调节阀(5)，其设置于所述排气管(3)上；
压力检测装置(6)，其能够检测所述无菌物料罐(1)内的无菌背压气的压力；
控制器，所述进气比例调节阀(4)、所述排气比例调节阀(5)和所述压力检测装置(6)均与所述控制器电连接；
所述无菌物料罐(1)连接有进料管(7)，所述进料管(7)上设置有与所述控制器电连接的进料比例调节阀(8)，所述无菌物料罐(1)上设置有与所述控制器电连接的液位检测装置(9)；
所述进气管(2)上还设置有第一开关阀(11)，所述第一开关阀(11)位于所述进气比例调节阀(4)和所述恒压阀(10)之间。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述进气管(2)上在所述第一开关阀(11)与所述进气比例调节阀(4)之间连接有蒸汽管(12)，所述蒸汽管(12)上设置有第二开关阀(13)。
3.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述进气管(2)与所述进料管(7)之间连接有连接管(14)，所述连接管(14)连接于所述进气比例调节阀(4)的下游，所述连接管(14)连接于所述进料比例调节阀(8)的上游，所述连接管(14)上设置有第三开关阀(15)。
4.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述排气管(3)的出气口连接于灌装机内的百级无菌区，所述排气管(3)上连接有CIP回流管(16)，所述CIP回流管(16)上设置有第四开关阀(17)。
5.一种灌装机背压的控制方法，其特征在于，其采用了权利要求1-4中任一项所述的灌装机背压的控制系统，包括：
恒压阀对进气管内的气体进行稳压；
压力检测装置检测无菌物料罐内的压力，控制器根据检测值控制调节进气比例调节阀或者排气比例调节阀的开度，以调整无菌物料罐内的进气量或排气量。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，压力检测装置检测无菌物料罐内的无菌背压气的压力，并将检测值反馈至控制器，控制器判定检测值是否大于设定值，若检测值大于设定值，则调大排气比例调节阀的开度，以增大排气量；若检测值小于设定值，则调小排气比例调节阀的开度，以减小排气量。
7.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，压力检测装置检测无菌物料罐内的无菌背压气的压力，并将检测值反馈至控制器，控制器判定检测值是否大于设定值，若检测值大于设定值，则调小进气比例调节阀的开度，以减小进气量；若检测值小于设定值，则调大进气比例调节阀的开度，以增大进气量。
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