CN111056517B - 一种饮料灭菌灌装设备和灌装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种饮料灭菌灌装设备和灌装方法，包括管道连通的灭菌装置和灌装装置，灌装装置下方正对设有送料装置，送料装置上设有若干个敞口的饮料瓶，灌装装置包括储液罐和可升降的喷射装置，储液罐和喷射装置通过管道连通，喷射装置包括可转动的缓冲腔体和若干个环形阵列分布的喷枪，相邻喷枪之间设有能够配合贴紧的贴合面，喷枪朝向阵列轴线的一侧设有出气面，所有喷枪的出气面在所有相邻喷枪贴合面配合后组成出气孔，喷枪与缓冲腔体可转动连接；缓冲腔体上设有锁紧套筒，锁紧套筒与缓冲腔体可滑动连接，锁紧套筒和缓冲腔体之间设有弹性件；输送装置外设有送盖装置。本发明的好处是防止在喷枪移出时饮料溢出，提高灌装效率。

Description

一种饮料灭菌灌装设备和灌装方法

技术领域

本发明属于饮料灌装技术领域，具体是一种饮料灭菌灌装设备和灌装方法。

背景技术

果汁饮料由于其富含大量益生元素而被越来越多的人喜爱。而果汁饮料以水果作为原材料，可经过榨汁、灭菌、灌装、封盖和包装等环节后上市，在其生产工序中至今还存在很多的问题。

例如，中国专利文献CN 207596439U于2018年7月10日公开了“一种饮料灌装装置”，灌装桶和传输装置；传输装置设置在灌装桶的正下方；灌装桶包括桶体和灌装机构，灌装机构位于桶体的下面，灌装机构包括输液管和灌装嘴，输液管的上端连接桶体的底端，输液管的下端与灌装嘴相连，桶体内设置有搅拌装置，桶体上盖上设有进液管；传输装置包括传送带和可调节高度的支架，传送带固定设置在支架上，传送带的表面通过螺栓固定设有放置板，螺栓沿垂直于传送带移动的方向成直线排列，放置板上设有若干排放置孔，放置孔为沉孔，放置孔的位置与灌装嘴相对应。其存在以下不足之处：灌装时，灌装嘴对准进入到饮料瓶口内，为了防止饮料瓶口漏液，需要将灌装嘴伸入瓶口内密封，这也是现有的常用技术，但在灌装时，饮料瓶内充入饮料液体，饮料瓶内的空气无法排出，两者之间的矛盾容易造成饮料瓶变形，还容易在灌装完成后，涌出的气体带动饮料瓶内饮料溢出出，降低了灌装效率。

现有技术中的饮料灌装装置还存在以下问题：饮料灌装前需要除菌过滤，分离沉淀物，由于饮料在灌装系统内的单向流动，灌装系统内的过滤装置容易失效，需要经常更换，也同样降低了饮料灌装的效率。

发明内容

基于上述问题，本发明提供了一种饮料灭菌灌装设备和灌装方法，能够在灌装时保证饮料瓶瓶口与外界的畅通，防止饮料瓶内增压而造成在喷枪移出时饮料溢出，提高灌装效率。

本发明的另一个目的是能够逐步饮料颗粒，完成饮料的有序过滤，进而降低灌装系统内过滤装置的更换频率。

为了实现发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种饮料灭菌灌装设备，其特征是，包括管道连通的灭菌装置和灌装装置，灌装装置下方正对设有送料装置，送料装置上设有若干个敞口的饮料瓶，灌装装置包括储液罐和可升降的喷射装置，储液罐和喷射装置通过管道连通，喷射装置包括可转动的缓冲腔体和若干个环形阵列分布的喷枪，相邻喷枪之间设有能够配合贴紧的贴合面，喷枪朝向阵列轴线的一侧设有出气面，所有喷枪的出气面在所有相邻喷枪贴合面配合后组成出气孔，喷枪与缓冲腔体可转动连接；缓冲腔体上设有锁紧套筒，锁紧套筒与缓冲腔体可滑动连接，锁紧套筒和缓冲腔体之间设有弹性件；输送装置外设有送盖装置。

本申请能够依次完成饮料的灭菌、灌装和封盖，结构紧凑，本申请中，采用多个环形设置的喷枪来代替现有技术中单个设置的密封饮料瓶口的喷枪，本申请在喷枪向饮料瓶喷液灌装时，由于轴线处的出气孔设置，能够同步排出饮料瓶内的空气，从而能够防止饮料瓶内的饮料由于压力过大而溢出，提高饮料的灌装效率。

作为优选，喷枪外侧设有包覆壳体，贴合面位于包覆壳体上，同一喷射装置的所有喷枪外的贴合面能够组合形成圆台环状结构。包覆壳体组成环形结构，喷枪位于包覆壳体的底端，从而出气孔位于喷枪的上方，从而能够防止喷枪内的液体从出气孔之间流出，保证饮料进入饮料瓶的平稳性。

作为优选，包覆壳体朝向喷枪轴线的一侧设有抵接半球。相邻喷枪的包覆壳体上的抵接半球之间相互接触，能够在出气孔的上方形成屏障，在保证出气孔出气能力的情况下，防止饮料从出气孔溅出，保证饮料内灌装量合格。

作为优选，缓冲腔体的侧面环形阵列设有若干根输出管，输出管连接一送液软管，输出管的端部可转动设有一限位杆，喷枪固定在限位杆上，送液软管约束在限位杆上。限位杆与输出管端部可转动连接，限位杆固定喷枪，限位杆转动就能带动喷枪转动，而送液软管材质较软，不会对喷枪转动造成影响，保证喷枪转动的可靠性。

作为优选，灭菌装置包括加热腔体，加热腔体内设有搅拌装置，加热腔体和储液罐之间设有除菌过滤器。加热腔体外设有加热元件，能够实现饮料的高温消毒，搅拌装置完成饮料在加热腔体内的快速搅拌，加速饮料的同步升温，提高饮料的消毒效率；而通过外购的除菌过滤器能够完成饮料的沉淀过滤和杀菌，通过高温加热饮料也能提高饮料的灭菌速率。

作为优选，搅拌装置包括位于加热腔体外的搅拌电机，加热腔体的上方设有可转动的搅拌轴，搅拌轴在加热腔体内的一端设有搅拌叶片；搅拌轴在加热腔体外的一端与搅拌电机传动连接；搅拌叶片滑动连接在搅拌轴上，搅拌轴位于加热腔体内的一端设有阻挡搅拌叶片的端帽。搅拌叶片与搅拌轴滑动连接，搅拌轴在转动时会带动搅拌叶片转动，而搅拌叶片在轴向两侧介质压力不均匀时发生轴向移动，进而带动加热腔体内的介质回流，从而实现加热腔体的介质密度调节，防止搅拌叶片下方出现沉淀堆积的情况。

作为优选，搅拌轴的两侧分别套设有复位弹簧；两复位弹簧的相向端均连接在搅拌叶片上，两复位弹簧的相背端分别连接端帽和加热腔体的上端；搅拌轴下方设有切割网。复位弹簧能够辅助搅拌叶片回位，防止出现搅拌叶片停留在搅拌轴一端的情况，增大搅拌叶片的轴向移动的频率；切割网具有切割和过滤双重作用，由于饮料内沉淀的质量较重，密度较高，较大颗粒无法通过切割网，也无法被切割网切割，搅拌叶片在只进行转动时，造成饮料单向流动，搅拌叶片下方的介质密度大于搅拌叶片上方的介质密度，搅拌叶片上移，带动正对搅拌叶片的挂在切割网上的沉淀被搅拌叶片带动上移，再次打散加热腔体内的介质，此外搅拌叶片也能起到切割作用，使加热腔体内的饮料密度均匀，之后能再次通过切割网切割，最终实现沉淀在切割网上的最终切割和通过，从而减下了灌装设备中过滤装置的更换频率，提高灌装效率。

作为优选，送盖装置包括上方限位若干个瓶盖的送盖带，送盖带外设有升降机构，升降机构上设有垂直送盖带的平移机构，平移机构配备有能抓取送盖带的气缸夹爪。经过升降机构和平移机构能够使用气缸夹爪夹取瓶盖，完成瓶盖上料，结构简单，操作方便，并且成本相比机械手也比较低廉。

作为优选，气缸夹爪上设有瓶盖到位传感器。保证瓶盖夹取到位。

作为优选，喷射装置位于一机架上，机架内通过升降气缸连接一升降板；缓冲腔体的上端连接一传动空心轴，升降板上设有配合传动空心轴的传动电机、减速箱和轴承座，传动空心轴通过轴承座内的轴承可转动设置，传动空心轴和连通储液罐的管道通过旋转接头连通，旋转接头的下游设有流量计，传动空心轴连通至缓冲腔体内部；锁紧套筒与传动空心轴同轴线。通过传动电机带动传动空心轴的转动，传动空心轴能同步带动缓冲腔体和喷枪转动，从而能够完成瓶盖拧紧的同时，完成喷枪头部的沥干。

一种基于上述饮料灭菌灌装设备的灌装方法，包括以下步骤：

A、饮料从进液口输入到加热腔体内，进行搅拌和初步的加热，搅拌叶片和切割网进行初步的饮料过滤和沉淀切割，饮料继续流动到除菌过滤器，完成除菌和过滤后，通过管道流通到储液罐内；

B、储液罐配备有压力泵，压力泵带动饮料流动到喷射装置的缓冲腔体内，同时引流瓶位于缓冲腔体的轴线下方；

C、同一喷射装置的所有喷枪向缓冲腔轴线转动聚合，喷枪带阀门，喷射装置向下移动，喷枪插入到饮料瓶的瓶口内时，喷枪阀门打开，完成饮料灌装，通过流量计控制饮料的灌装量；

D、在流量计到达设定参数时，喷枪阀门关闭，喷射装置向上移动，喷枪移出饮料瓶，所有喷枪向外转动至成竖直状态；

E、送盖装置将瓶盖移动到饮料瓶上，瓶盖与饮料瓶相对，送盖装置退回到原位；

F、喷射装置向下移动，瓶盖进入到锁紧套筒内，锁紧套筒与瓶盖设有配合的竖纹；锁紧套筒与瓶盖间隙配合设置；缓冲腔体转动带动锁紧套筒转动，完成瓶盖拧紧，在缓冲腔体转动时，喷枪同步转动，完成喷枪内液体的沥干，保证喷枪端部的洁净；饮料灌装完成。

综上所述，本发明的有益效果是：能够依次完成饮料的灭菌、灌装和封盖，结构紧凑；实现加热腔体的介质密度调节，防止搅拌叶片下方出现沉淀堆积的情况；加热腔体实现饮料的加热消毒，降低了灌装系统内过滤装置更换频率，提高了灌装效率；能够同时完成瓶盖的拧紧和喷枪的沥干，保证喷枪的洁净性，可靠性高。

附图说明

图1是本发明的结构图。

图2是本发明中喷射装置配合送盖装置的侧视图。

图3是本发明中喷射装置的内部结构图。

其中：加热腔体1 进液口11 搅拌电机12 齿轮箱减速器13 搅拌轴14 搅拌叶片15端帽16 复位弹簧17 切割网18 除菌过滤器19 储液罐2 压力泵21 机架3 升降板31 升降气缸32 喷射装置4 传动电机41 减速箱42 轴承座43 传动空心轴44 旋转接头45 缓冲腔体46 方轴47 输出管48 送液软管481 限位杆49 调节电机491 喷枪50 包覆壳体51 抵接半球52 锁紧套筒53 弹性件54 饮料瓶6 送料皮带7 限位槽71 立柱81 竖直气缸82 横柱83 横向气缸84 气缸夹爪85 瓶盖86 送盖带87。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1所示的实施例，为一种饮料灭菌灌装设备，其特征是，包括管道连通的灭菌装置和灌装装置，灌装装置下方正对设有送料装置，送料装置上设有若干个敞口的饮料瓶6，送料装置包括电机驱动皮带轮的送料皮带7，送料皮带7的外侧面设有配合饮料瓶6的限位槽71，饮料瓶6嵌入到限位槽71内。灌装装置包括储液罐2和可升降的喷射装置4，储液罐2配备有压力泵21；喷射装置4位于一机架3上，机架3内通过升降气缸32连接一升降板31；缓冲腔体46的上端连接一传动空心轴44，升降板31上设有配合传动空心轴44的传动电机41、减速箱42和轴承座43，传动空心轴44通过轴承座43内的轴承可转动设置，传动空心轴44和连通储液罐2的管道通过旋转接头45连通，旋转接头45的下游设有流量计，传动空心轴44连通至缓冲腔体46内部；锁紧套筒53与传动空心轴44同轴线。通过传动电机41带动传动空心轴44的转动，传动空心轴44能同步带动缓冲腔体46和喷枪50转动，从而能够完成瓶盖86拧紧的同时，完成喷枪50头部的沥干。

储液罐2和喷射装置4通过管道连通，喷射装置4包括可转动的缓冲腔体46和四个环形阵列分布的喷枪50，缓冲腔体46为球面型，相邻喷枪50之间设有能够配合贴紧的贴合面，喷枪50朝向其环形阵列轴线的一侧设有出气面，所有喷枪50的出气面在所有相邻喷枪50贴合面配合后在缓冲腔体46的轴线处组成出气孔，喷枪50与缓冲腔体46可转动连接；具体喷枪50和缓冲腔体46的连接方式为：缓冲腔体46的侧面环形阵列设有四根输出管48，四根输出管48的阵列轴线为缓冲腔体46的竖直轴线。输出管48连通一送液软管481，输出管48的端部通过铰接的方式可转动设有一限位杆49，限位杆49的铰接轴配备有调节电机491，限位杆49和输出管48所在的平面经过缓冲腔体46的竖直轴线。喷枪50固定在限位杆49上，送液软管481约束在限位杆49上。喷枪50外侧设有包覆壳体51，贴合面位于包覆壳体51上，包覆壳体51与限位杆49为一体结构，同一喷射装置4的所有喷枪50外的贴合面能够组合形成圆台环状结构。喷射装置4的下端能够伸入到饮料瓶内。圆台环状结构的中心自动形成出气孔，喷枪50的头部位于包覆壳体51的底部，从而控制出气孔的下端面位于喷枪50头部的上方，包覆壳体51朝向喷枪50轴线的一侧设有抵接半球52，配合抵接半球52减少喷枪50喷射时的饮料溅出。缓冲腔体46上设有锁紧套筒53，锁紧套筒53与缓冲腔体46可滑动连接，锁紧套筒53的下端设有方轴47，锁紧套筒53上端设有配合方轴47的限位上孔，锁紧套筒53的下端为配合瓶盖86的限位下孔，限位下孔为圆柱形，限位下孔的直径大于限位上孔横截面的对角线长度；保证锁紧套筒53的滑动能力。锁紧套筒53和缓冲腔体46之间设有弹性件54；弹性件54采用弹簧，弹性件54的两端分别连接在缓冲腔体46和锁紧套筒53上，弹性件54上配备有压力传感器和检测锁紧套筒53位置的位移传感器，弹性件54带动锁紧套筒53下压，在锁紧套筒53和瓶盖不匹配时，弹性件54收缩，只要小角度转动锁紧套筒53就能完成锁紧套筒53和瓶盖86的配合，而通过压力传感器和位移传感器，能够确保弹性件54的作用，控制锁紧套筒53和瓶盖86的配合量，实现快速拧紧瓶盖86。输送装置外设有送盖装置。本实施例中喷射装置4设有三组，因此送盖装置也对应喷射装置4设有三组，能够同时完成三个瓶子的饮料灌装和瓶盖86锁紧，而在实际应用中，具体的喷射装置4的组数可以根据空间大小等因素自由决定。送盖装置包括上方限位若干个瓶盖86的送盖带87，送盖带87上设有配合瓶盖86的卡槽，送盖带87外设有升降机构，升降机构上设有垂直送盖带87的平移机构，平移机构配备有能抓取送盖带的气缸夹爪85。具体的，升降机构包括竖直设置的立柱81，立柱81左侧设有竖直气缸82，竖直气缸82的活塞杆上设有竖直滑块，立柱81上设有配合竖直滑块的导轨，而在竖直滑块上设有横柱83，横柱83下侧设有横向气缸84，气缸夹爪85位于横向气缸84的活塞杆端部；气缸夹爪85上设有瓶盖到位传感器。

灭菌装置包括加热腔体1，加热腔体1外设有加热元件，通过加热元件如电阻或涡流圈实现对加热腔体1内饮料的加热；加热腔体1内设有搅拌装置，加热腔体1和储液罐2之间设有除菌过滤器19。除菌过滤器19为外购件。

搅拌装置包括位于加热腔体1外的搅拌电机12，加热腔体1的上方设有可转动的搅拌轴14，加热腔体1和搅拌轴14之间通过轴承连接。搅拌轴14和搅拌电机12通过齿轮箱减速器13相连。搅拌轴14在加热腔体1内的一端设有搅拌叶片15；搅拌轴14在加热腔体1外的一端与搅拌电机12传动连接；搅拌叶片15滑动连接在搅拌轴14上，搅拌轴14和搅拌叶片15之间设有配合的凸点滑槽结构。搅拌轴14位于加热腔体1内的一端设有阻挡搅拌叶片15的端帽16。端帽16螺钉锁紧在搅拌轴14的下端。搅拌轴14的两侧分别套设有复位弹簧17；两复位弹簧17的相向端均连接在搅拌叶片15上，两复位弹簧17的相背端分别连接端帽16和加热腔体1的上端；搅拌轴14下方设有切割网18。复位弹簧17能够辅助搅拌叶片15回位，防止出现搅拌叶片15停留在搅拌轴14一端的情况，增大搅拌叶片15的轴向移动的频率；切割网18具有切割和过滤双重作用，由于饮料内沉淀的质量较重，密度较高，较大颗粒无法通过切割网18，也无法被切割网18切割，搅拌叶片15在只进行转动时，造成饮料单向流动，搅拌叶片15下方的介质密度大于搅拌叶片15上方的介质密度，搅拌叶片15上移，带动正对搅拌叶片15的挂在切割网18上的沉淀被搅拌叶片15带动上移，再次打散加热腔体1内的介质，此外搅拌叶片15也能起到切割作用，使加热腔体1内的饮料密度均匀，之后能再次通过切割网18切割，最终实现沉淀在切割网18上的最终切割和通过，从而减下了灌装设备中过滤装置的更换频率，提高灌装效率。

一种基于上述饮料灭菌灌装设备的灌装方法，包括以下步骤：

A、饮料从进液口11输入到加热腔体1内，进行搅拌和初步的加热，搅拌叶片15和切割网18进行初步的饮料过滤和沉淀切割，饮料继续流动到除菌过滤器19，完成除菌和过滤后，通过管道流通到储液罐2内；

B、储液罐2配备有压力泵21，压力泵21带动饮料流动到喷射装置4的缓冲腔体46内，同时引流瓶位于缓冲腔体46的轴线下方；

C、同一喷射装置4的所有喷枪50向缓冲腔轴线转动聚合，喷枪50带阀门，喷射装置4向下移动，喷枪50插入到饮料瓶6的瓶口内时，喷枪50阀门打开，完成饮料灌装，通过流量计控制饮料的灌装量；

D、在流量计到达设定参数时，喷枪50阀门关闭，喷射装置4向上移动，喷枪50移出饮料瓶6，所有喷枪50向外转动至成竖直状态；

E、送盖装置将瓶盖86移动到饮料瓶6上，瓶盖86与饮料瓶6相对，送盖装置退回到原位；

F、喷射装置4向下移动，瓶盖86进入到锁紧套筒53内，锁紧套筒53与瓶盖86设有配合的竖纹；锁紧套筒53与瓶盖86间隙配合设置；缓冲腔体46转动带动锁紧套筒53转动，完成瓶盖86拧紧，在缓冲腔体46转动时，喷枪50同步转动，完成喷枪50内液体的沥干，保证喷枪50端部的洁净；饮料灌装完成。

本申请能够依次完成饮料的灭菌、灌装和封盖，结构紧凑；实现加热腔体1的介质密度调节，防止搅拌叶片15下方出现沉淀堆积的情况；加热腔体1实现饮料的加热消毒，降低了灌装系统内过滤装置更换频率，提高了灌装效率；能够同时完成瓶盖86的拧紧和喷枪50的沥干，无需为喷枪50配备专门的吹气装置就能保证喷枪50的洁净性。

Claims (2)

1.一种饮料灭菌灌装设备，其特征是，包括管道连通的灭菌装置和灌装装置，灌装装置下方正对设有送料装置，送料装置上设有若干个敞口的饮料瓶，灌装装置包括储液罐和可升降的喷射装置，储液罐和喷射装置通过管道连通，喷射装置包括可转动的缓冲腔体和若干个环形阵列分布的喷枪，相邻喷枪之间设有能够配合贴紧的贴合面，喷枪朝向阵列轴线的一侧设有出气面，所有喷枪的出气面在所有相邻喷枪贴合面配合后组成出气孔，喷枪与缓冲腔体可转动连接；缓冲腔体上设有锁紧套筒，锁紧套筒与缓冲腔体可滑动连接，锁紧套筒和缓冲腔体之间设有弹性件；输送装置外设有送盖装置，所述送盖装置包括上方限位若干个瓶盖的送盖带，送盖带外设有升降机构，升降机构上设有垂直送盖带的平移机构，平移机构配备有能抓取送盖带的气缸夹爪；所述喷枪外侧设有包覆壳体，贴合面位于包覆壳体上，同一喷射装置的所有喷枪外的贴合面能够组合形成圆台环状结构；所述包覆壳体朝向喷枪轴线的一侧设有抵接半球，所述缓冲腔体的侧面环形阵列设有若干根输出管，输出管连接一送液软管，输出管的端部可转动设有一限位杆，喷枪固定在限位杆上，送液软管约束在限位杆上；

所述灭菌装置包括加热腔体，加热腔体内设有搅拌装置，加热腔体和储液罐之间设有除菌过滤器；所述搅拌装置包括位于加热腔体外的搅拌电机，加热腔体的上方设有可转动的搅拌轴，搅拌轴在加热腔体内的一端设有搅拌叶片；搅拌轴在加热腔体外的一端与搅拌电机传动连接；搅拌叶片滑动连接在搅拌轴上，搅拌轴位于加热腔体内的一端设有阻挡搅拌叶片的端帽，所述搅拌轴的两侧分别套设有复位弹簧；两复位弹簧的相向端均连接在搅拌叶片上，两复位弹簧的相背端分别连接端帽和加热腔体的上端；搅拌轴下方设有切割网；

所述喷射装置位于一机架上，机架内通过升降气缸连接一升降板；缓冲腔体的上端连接一传动空心轴，升降板上设有配合传动空心轴的传动电机、减速箱和轴承座，传动空心轴通过轴承座内的轴承可转动设置，传动空心轴和连通储液罐的管道通过旋转接头连通，旋转接头的下游设有流量计，传动空心轴连通至缓冲腔体内部；锁紧套筒与传动空心轴同轴线。

2.一种基于权利要求1所述的饮料灭菌灌装设备的灌装方法，其特征是，包括以下步骤：

A、饮料从进液口输入到加热腔体内，进行搅拌和初步的加热，搅拌叶片和切割网进行初步的饮料过滤和沉淀切割，饮料继续流动到除菌过滤器，完成除菌和过滤后，通过管道流通到储液罐内；

B、储液罐配备有压力泵，压力泵带动饮料流动到喷射装置的缓冲腔体内，同时引流瓶位于缓冲腔体的轴线下方；

C、同一喷射装置的所有喷枪向缓冲腔轴线转动聚合，喷枪带阀门，喷射装置向下移动，喷枪插入到饮料瓶的瓶口内时，喷枪阀门打开，完成饮料灌装，通过流量计控制饮料的灌装量；

D、在流量计到达设定参数时，喷枪阀门关闭，喷射装置向上移动，喷枪移出饮料瓶，所有喷枪向外转动至成竖直状态；

E、送盖装置将瓶盖移动到饮料瓶上，瓶盖与饮料瓶相对，送盖装置退回到原位；

F、喷射装置向下移动，瓶盖进入到锁紧套筒内，锁紧套筒与瓶盖设有配合的竖纹；锁紧套筒与瓶盖间隙配合设置；缓冲腔体转动带动锁紧套筒转动，完成瓶盖拧紧，在缓冲腔体转动时，喷枪同步转动，完成喷枪内液体的沥干，保证喷枪端部的洁净；饮料灌装完成。