CN111108060A - 用填充产品填充容器的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用热填充产品填充容器(100)的装置(1)，其包括：填充阀(4)，用于影响所述填充产品向待填充容器(100)中的导入；主成分储存器(2)，用于将主要成分提供给填充阀(4)；以及计量阀(50)，用于将计量产品从计量产品储存器(5)计量注入到所述填充阀(4)中，其中，设置有加热装置(3)，用于加热所述主成分，以便将已加热的所述主成分提供给所述填充阀(4)，其中，所述计量产品在不加热的情况下被导入给所述计量阀(50)。

Description

用填充产品填充容器的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种用于用填充产品填充容器、例如用于在饮料灌装设备中在热灌装时用热填充产品填充容器的装置和方法。

背景技术

一般，在饮料灌装设备中，已知在上游工艺步骤中在实际灌装之前制造相应待灌装的填充产品。为此，例如执行对主成分例如水的预处理，其中，例如对该主成分进行过滤和脱气。后续步骤可以包括将该主成分与计量产品例如糖浆组合，以及在将实际灌装到待填充容器中之前对填充产品进行灭菌的其他步骤。

在这里，通常通过将填充产品加热超过预定灭菌温度并将其保持在该灭菌温度或高于该灭菌温度预定时间段来进行对填充产品的灭菌。通过该温度处理将填充产品相应地灭菌。

然后，将已加热的填充产品借助相应的填充阀以所需的体积、所需的质量或所需的填充高度引入到相应的容器中。

在此方面还已知，也通过高于预定的灭菌温度的调温，在预定的时间段中对容器和容器封闭件进行灭菌。在这里，在特别有效的方法中，原本已经被加热用于灭菌的填充产品也用于对容器和容器封闭件进行灭菌。为此，高于对容器和封闭件灭菌所需的灭菌温度的热填充产品相应地借助填充阀被填充到容器中，然后关闭容器。例如，通过移动或翻转容器，可以确保的是，容器以及容器封闭件的所有产品接触表面在预定的时间段内与热填充产品接触，以便相应地除了对填充产品本身的灭菌之外，还实现通过调温对容器和容器封闭件的产品接触表面的灭菌。

在完成不仅对填充产品而且对容器和容器封闭件的产品接触表面的灭菌之后，在冷却区段中降低已填充完的、已封闭的和已灭菌的容器的温度。

在生产暂停或生产中断时，预先保持在填充产品储存器中的热填充产品为了保持随后用于对容器和容器封闭件的灭菌的灭菌温度而在回路中通过加热装置被泵送，以相应地保持温度。此外，热填充产品也通过填充阀被泵送，以避免存在于填充阀的供应管线中的填充产品的冷却以及填充阀本身的冷却。不仅通过泵送而且通过将填充产品长时间保持在高温会导致填充产品在其性能方面恶化。尤其地，存在于填充产品中的香气会由于长时间保持在高温和泵送时的剪切过程而受到破坏。

相应的填充装置例如从US2010/0132834A1或US2010/0071803A1中已知。

发明内容

从已知的现有技术出发，本发明的目的是提供一种用于用热填充产品填充容器的对产品友好的装置和对产品友好的方法。

该目的通过具有权利要求1的特征的一种用于用热填充产品填充容器的装置来实现。有利的改进方案从从属权利要求得出。

因此，提出了一种用于用热填充产品填充容器的装置，其包括：填充阀，用于影响所述填充产品向待填充容器中的导入；主成分储存器，用于将主成分提供给填充阀；以及计量阀，用于将计量产品从计量产品储存器计量注入到所述填充阀中。根据本发明，设置有用于加热所述主成分的加热装置，以便将已加热的所述主成分提供给所述填充阀，其中，所述计量产品在不加热的情况下被导入给所述计量阀。

由于设置有用于加热主成分的加热装置，而计量产品在不加热的情况下被导入给计量阀，可以确保的是，只有当实际进行了对填充产品以及待填充容器及其封闭件的灭菌时，才进行对计量产品的加热。

换句话说，在生产暂停期间或在生产中断时，虽然可以借助加热装置将主成分保持在预定的灭菌温度，但是计量产品尚未暴露于温度负载下。

因此，可以实现的是，即使在发生生产中断或生产暂停时，计量产品也仅在预定的灭菌时间内被施加灭菌温度，而不超过该灭菌温度。此外，计量产品或者存在于填充产品中的计量产品在生产暂停期间也不经受膨胀的泵送过程，从而相应地也在此消除了在生产暂停和生产中断期间对计量产品的机械负载。

由于根据本发明的装置，还能够不仅对混合而成的填充产品进行灭菌，该混合而成的填充产品至少由已加热的主成分和计量产品直接在从填充阀流入到容器中时混合而成，而且同时对容器以及容器封闭件的产品接触表面进行灭菌，即在已填充容器中混合期间和之后。因此，填充产品以及尤其是还有在填充产品中的已混合的计量产品暴露于灭菌温度的时间总体上与已知的热灌装方法相比得到缩短。

在此基础上，可以实现所述装置在填充产品方面以及尤其是在计量产品的温度负载方面较友好的性能。

借助所述装置所执行的填充方法相应地规定的是，主成分例如水以已加热的形式存在于填充阀处。而计量产品在填充阀打开之前不久通过计量阀被计量注入到填充阀中。然后打开填充阀，热主成分将存在于填充阀中的计量产品与主成分流一起冲洗到待填充容器中。填充产品的混合相应地直接在容器中进行。

为了确保容器中填充产品的温度与用于不仅对填充产品进行灭菌而且对容器中以及容器封闭件上的产品接触表面进行灭菌的预定温度相对应，优选地设置有灭菌装置，借助所述灭菌装置如此调节所述加热装置的加热功率，使得在所述容器中由所述主成分和所述计量产品混合而成的填充产品达到预定的目标温度。目标温度优选是指预定的灭菌温度，该灭菌温度需要用于对混合而成的填充产品以及容器和容器封闭件的产品接触表面进行灭菌。

加热装置的加热功率借助灭菌装置，优选地基于容器中填充产品的目标温度的规格，结合有关利用何种温度来导入计量产品的信息，以及基于例如设定计量产品和填充产品中的主成分之间的混合比的信息来确定。

灭菌装置还可以通过知道填充阀中的计量产品的体积，知道待填充容器中的填充产品的体积以及知道计量产品向填充阀中的导入温度来调节加热装置的加热功率。

因此，可以借助灭菌装置相应地如此调节控制主成分的调温的加热装置的加热功率，使得主成分的温度如此显着，使得填充产品在容器中由热主成分和较冷的计量产品混合而成之后相应地达到了容器中的期望温度。

因此，灭菌装置优选地与用于将计量产品导入到计量阀的计量产品导入部中的温度传感器进行通信并且设置成基于计量产品的温度来调节加热装置的加热功率。

显而易见的是，当将计量产品储存器布置在填充产品灌装设备中时，计量产品的温度会变化。这种变化可以例如由于环境温度而变化，该环境温度在冬天会比在夏天明显更低。因此，用于在不同环境温度下对主成分进行调温的加热装置的加热功率被不同程度地加热，这些不同环境温度相应地反映在计量产品储存器中的不同计量产品温度中。

灭菌温度和作用持续时间也可以依赖于相应的填充产品以及尤其是还依赖于计量产品的特性而变化。在灭菌设备中也可以考虑这些变化，以确定容器中填充产品的期望目标温度。

优选地，灭菌装置设置成基于计量产品和主成分的体积比来调节加热装置的加热功率。如果热主成分和冷计量产品的混合比改变，则必须相应地适配加热功率以及因此主成分的温度，以便达到容器中混合的填充产品的期望目标温度。在这里，必须达到目标温度，以便实现所需的灭菌作用，但是不应显著超过目标温度，以免给计量产品造成不必要的负担。

在灭菌装置中，在确定加热功率时还可以考虑填充产品的特性以及尤其是计量产品的特性。在此，尤其重要的是，到计量产品与主成分混合持续多长时间。只有这样，才能可靠地认为，现在溶解在主成分中或与之混合的计量产品处于预定的灭菌温度下。因此，灭菌装置还可以根据计量产品的特性来适配容器中的填充产品必须保持在预定的灭菌温度以上的时间段的开始。

前面的实施方案自然也涉及其中向主成分中添加一种以上计量产品的装置，并且尤其是涉及其中设置有两个或多个计量阀的装置，这些计量阀各自在填充阀打开之前将计量产品计量注入到填充阀中，然后将存在于填充阀中的计量产品与主成分一起冲洗到容器中。

在这种情况下，灭菌装置也可以根据对计量产品体积和所导入的计量产品的相应温度的了解，结合所计划的填充产品体积结合计量比来确定用于对主成分进行调温的加热装置的加热功率。

优选地，设置有循环装置，借助所述循环装置使已加热的主成分优选地在生产中断时通过主成分储存器和/或通过填充阀循环。这样可以确保的是，总是在期望的温度下将主成分提供给填充阀。此外，在生产暂停期间抵消填充阀的冷却，以便在此确保的是，在从第一容器生产暂停后恢复生产时，已经达到容器中填充产品的目标温度。

然而，仅已加热的主成分通过循环装置循环，从而避免了对计量产品的机械负载。

当优选地设置有用于冷却计量产品的冷却装置以便将冷却的计量产品提供给计量阀时，可以实现对计量产品的特别友好的处理。因此，可以相应地执行对计量产品的冷却，从而只有在将计量产品计量注入到热填充阀中和/或在流入到容器中时才发生温度负载。这样，可以将计量产品的温度负载降低到为灭菌所需的最小限度。

上述目的还通过具有权利要求7的特征的一种方法来实现。有利的改进方案从从属权利要求、本说明书和附图中得出，其中，装置特征的根据方法的构成也特别改进所述方法。

因此，提出了一种用于用热填充产品填充容器的方法，其包括以下步骤：将主成分提供给填充阀；借助计量阀将计量产品计量注入到已关闭的填充阀中；以及打开填充阀，用于用供在容器中制造填充产品的计量产品和主成分填充容器。根据本发明，主成分在已加热的情况下被提供给填充阀，并且计量产品在不加热的情况下被计量注入到填充阀中。

这样，在同时可靠地对填充产品以及容器和容器封闭件的产品接触表面进行灭菌时，实现了上述针对所述装置所描述的计量产品的友好的优点。

优选地，主成分如此被加热到一定温度，使得由未加热的计量产品和已加热的主成分混合而成的填充产品达到预定的目标温度，优选为灭菌温度。

在所述方法的另一个优选的改进方案中，已加热的主成分优选地在生产中断时通过主成分储存器和/或通过填充阀来循环。

优选地，计量产品被冷却，以便将已冷却的计量产品提供给计量阀。

附图说明

通过下面的附图描述来更详细地说明本发明的其他优选实施方式。在附图中：

图1示意性示出了装置和方法的原理图；

图2示出了装置的示意图；以及

图3示出了温度曲线的示意图。

具体实施方式

以下，参照附图描述优选实施例。在这里，不同图中的相同、相似或等同的元件附有相同的附图标记，并且部分省略了这些元件的重复描述，以避免冗余。

在图1中示意性示出了用于用热填充产品填充容器的装置1。因此，借助加热装置3对收纳在主成分储存器2中的主成分进行调温。为此，导入给主成分储存器20的主成分通过主成分导入部202被导入，该主成分导入部20之前例如是上游处理步骤，例如对主成分进行脱气和清洁。主成分优选是水。

主成分储存器2可以以罐的形式设置，例如不与填充器转盘一起旋转的并置的罐。所提供的这种罐在图1中示意性示出为主成分储存器2。

然而，主成分储存器2也可以设计成用于主成分的相应的供应管线的形式，该供应管线仅实现在线提供的主成分的供应。换句话说，主成分储存器2无需为热灌装提供缓冲作用。

主成分例如借助主成分导入部20通过加热装置3被导入并且在加热装置3中达到预定温度。预定温度可以借助主成分储存器2中的温度传感器22来检查。因此，温度传感器22可以用于调节加热装置3，以确保收纳在主成分储存器2中的主成分处于预定温度。

如果主成分减少，例如由于因故障导致生产中断，则主成分在主成分储存器2中的滞留时间会过长，从而主成分冷却。为了对此进行抵消，收纳在主成分储存器2中的主成分可以借助循环装置重新通过加热装置3被引导，从而相应地将主成分储存器2中的主成分的温度保持在预定温度，该循环装置在图1中包括加热回路管线24和循环泵26。

来自主成分储存器的主成分可供填充阀4使用，从而来自主成分储存器2的热主成分相应地存在于填充阀4处。如果填充阀4打开，例如通过将阀锥40从阀座42中抬起，则热主成分从主成分储存器2流入到示意性示出的容器100中。

循环装置还可以设置成使已加热的主成分通过填充阀4循环，以便相应地抵消填充阀4的供给管线中的主成分和填充阀4本身的冷却。因此可以确保的是，即使在生产中断之后，流入到待填充容器100中的填充产品也保持预定温度，该温度需要用于实现对容器100的产品接触表面及其封闭件的灭菌。

计量产品被预先保持在计量产品储存器5中并且通过计量阀50被计量注入到填充阀4中。只要填充阀4仍然关闭，就将计量产品从计量产品储存器5计量注入到填充阀4中。因此，例如当填充阀4的阀锥40仍降低到阀收纳部42中时，将计量产品计量注入到填充阀4中。

计量产品储存器5优选地位于与主成分储存器2相同或比其更高的水平，以便相应地确保计量产品的流出。

借助计量阀50引入到填充阀4中的体积可以例如通过流量计28来确定，该流量计28在填充阀4关闭时相应地检测主成分的回流，这恰好对应于通过计量阀50引入到填充阀4中的计量产品体积。

来自计量产品储存器5的计量产品在不加热的情况下被引导到填充阀4。因此，在整个计量产品导入部中以及尤其是在计量产品储存器5中，完全与在计量产品供应管线52中一样根本不设置加热装置。

因此，计量产品储存器5中的计量产品的温度大致对应于计量产品储存器5周围的环境温度。计量产品的该温度可以例如借助布置在计量产品管线52中的温度传感器54来确定。

在一个优选的改进方案中，设置有用于冷却计量产品的冷却装置，从而计量产品在已冷却的情况下位于计量阀50处。这样，可以尽可能友好地处理计量产品。

因此，为了填充容器100，可以首先将冷计量产品或未调温的计量产品从计量产品储存器5通过计量阀50引入到填充阀4中，然后来自主成分储存器2的热主成分在填充阀4打开时不仅将存在于填充阀4中的计量产品和较大量的主成分冲洗到容器100中。计量产品和主成分以预定比例在容器100中进行混合，以便以此方式制造实际所需的填充产品。在该混合期间，还对容器中的主成分和计量产品的温度进行调节。

因此，作为主成分和计量产物的混合物的填充产品在混合后也相应地具有混合温度，该混合温度由计量产物的温度和体积以及主成分的温度和体积组成。

灭菌装置6不仅通过温度传感器54确定计量产品的温度，而且知道容器100中的计量产品和主成分的体积，灭菌装置6可以相应地如此设定主成分储存器2中的主成分的温度，使得在容器100中达到的填充产品的温度对应于期望温度。

灭菌装置6相应地将主成分储存器2中的主成分的温度调节到以此方式确定的主成分的温度，该温度是在容器中最终达到期望的混合温度所必需的。

在图2中示意性示出了图表，从该图表中，在容器中的填充产品的预定的目标混合温度为85℃下，在计量产品的不同温度下，即在计量产品的温度为15℃、20℃、30℃和40℃下，当计量产品与主成分的体积计量比例是已知时，得到主成分储存器2中的主成分的最低温度。

例如，在全部填充产品中计量产品的计量比例为10％时，在所导入的计量产品的温度为30℃下，则得到约92℃的主成分的最低温度。因此，在存在这些规格时，即在目标混合温度为85℃时30℃冷计量产品的计量比例为10％，则主成分储存器2中的主成分温度或位于填充阀4处的主成分温度必须为92℃。灭菌装置6相应地如此调节加热装置3，使得对于填充阀4处的主成分达到该92℃的温度。

还可以看出，取决于混合比例以及取决于计量产品的温度，需要不同的主成分温度。显而易见的是，在此存在主成分的最高温度，该最高温度也尤其是依赖于系统中的压力。然而，由于在热灌装方法中通常不存在高压，因而在此在填充到容器中时主成分的温度自然会有上限。

在适用的情况下，可以在不脱离本发明的范围的情况下将实施例中示出的所有单独特征相互组合和/或交换。

附图标记说明：

1 装置

2 主成分储存器

20 主成分导入部

22 温度传感器

24 加热环管线

26 循环泵

28 流量计

3 加热装置

4 填充阀

40 填充阀锥

42 填充阀座

5 计量产品储存器

50 计量阀

52 计量产品供应管线

54 温度传感器

6 灭菌装置

Claims (10)

1.一种用于用热填充产品填充容器(100)的装置(1)，其包括：填充阀(4)，用于影响所述填充产品向待填充容器(100)中的导入；主成分储存器(2)，用于将主成分提供给填充阀(4)；以及计量阀(50)，用于将计量产品从计量产品储存器(5)计量注入到所述填充阀(4)中，其特征在于，设置有用于加热所述主成分的加热装置(3)，以便将已加热的所述主成分提供给所述填充阀(4)，其中，所述计量产品在不加热的情况下被导入给所述计量阀(50)。

2.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，设置有灭菌装置(6)，借助所述灭菌装置(6)如此调节所述加热装置(3)的加热功率，使得在所述容器(10)中由所述主成分和所述计量产品混合而成的填充产品达到预定的目标温度。

3.根据权利要求2所述的装置(1)，其特征在于，所述灭菌装置(6)与在用于将所述计量产品导入给所述计量阀(50)的计量产品导入部(52)中的温度传感器(54)进行通信，并且设置成基于所述计量产品的温度来调节所述加热装置(3)的加热功率。

4.根据权利要求3所述的装置(1)，其特征在于，所述灭菌装置(6)设置成基于所述计量产品和所述主成分的体积比来调节所述加热装置(3)的加热功率。

5.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征在于，设置有循环装置，借助所述循环装置使所述已加热的主成分优选地在生产中断时通过所述主成分储存器(2)和/或通过所述填充阀(4)循环。

6.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征在于，设置有用于冷却所述计量产品的冷却装置，以便将所述已冷却的计量产品提供给所述计量阀(50)。

7.一种用于用热填充产品填充容器(100)的方法，其包括以下步骤：将主成分提供给填充阀(4)；借助计量阀(50)将计量产品计量注入到已关闭的所述填充阀(4)中；以及打开所述填充阀(4)，用于用供在所述容器(100)中制造所述填充产品的所述计量产品和所述主成分填充所述容器(100)，其特征在于，所述主成分在已加热的情况下被提供给所述填充阀(4)，并且所述计量产品在不加热的情况下被计量注入到所述填充阀(4)中。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述主成分如此被加热到一定温度，使得由未加热的所述计量产品和已加热的所述主成分混合而成的所述填充产品达到预定的目标温度，优选为灭菌温度。

9.根据权利要求7或8中任一项所述的方法，其特征在于，已加热的所述主成分优选地在生产中断时通过主成分储存器(2)和/或通过所述填充阀(4)来循环。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其特征在于，所述计量产品被冷却，以便将已冷却的所述计量产品提供给所述计量阀(50)。

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