CN111212808A - 用于用填充产品填充容器的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于用填充产品填充容器(100)的装置(1)，其包括：用于混合由至少两种组分构成的填充产品的混合器(3)，用于缓冲收纳在所述混合器(3)中混合的所述填充产品的缓冲罐(5)，以及用于用所述填充产品填充待填充容器(100)的填充阀(6)，其中，所述填充阀(6)无缓冲地与所述缓冲罐(5)连接。

Description

用于用填充产品填充容器的装置

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用碳化清凉饮料填充容器的装置。

背景技术

在饮料灌装设备中，已知将待灌装饮料在混合器中混合，其中，在此通常将基础材料和/或糖浆混合到已预先制备的且优选为已脱气的产品水流中。

通常通过借助相应的计量阀计量分配到流动的水流中，将相应的组分直列式(inline)计量分配到水流中。根据期望饮料的结构，要么可以借助单个计量阀将单一组分混合到所导入的水流中，要么也可以将多种组分依次混合，直至相应组分的期望浓度存在于随后混合完成的饮料中。

在混合饮料后，通常也进行CO₂的计量分配，该计量分配也可以直列式执行，其中，在预定的压力下借助相应的碳化位置将CO₂注入到引导混合饮料的管线中，以便能够相应地收纳CO₂并相应地将CO₂结合在饮料中。

在常规的饮料灌装设备中，以这种方式制造的饮料收纳在缓冲罐中并且最初临时储存。通常使用CO₂来偏置缓冲罐，从而将如此高的CO₂压力施加在临时储存于缓冲罐中的饮料上，使得在缓冲罐中收纳在碳化饮料中的CO₂不会发生去结合。

然后，在借助填充器灌装碳化填充产品之前，将填充产品临时储存在填充罐中，以便为相应的填充阀提供明确限定的条件，例如预限定的静液压力，该预限定的静液压力在常规饮料灌装设备中用于实现填充产品的可靠且准确的灌装。

在其他已知的实施例中，也可以在填充罐前方设置临时缓冲器，借助该临时缓冲器直接在填充器处保持填充产品储备，然后通过该储备对实际填充罐进行填充。

因此，在已知的饮料灌装设备中，用于将填充产品混合的混合器的模块和用于将填充产品灌装到待填充容器中的填充器的模块分别设置有至少一个自身的缓冲罐，以相应地实现填充产品从混合器到填充机的耐受性转移。

发明内容

从该已知的现有技术出发，本发明的目的是提供一种用于将填充产品灌装到容器中的装置，该装置具有更有效的结构。

该目的借助具有权利要求1的特征的一种用于用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、本说明书和附图得出。

因此，提出了一种用于用填充产品填充容器的装置，其包括：用于混合由至少两种组分构成的填充产品的混合器，用于缓冲收纳在所述混合器中混合的所述填充产品的缓冲罐，以及用于用所述填充产品填充待填充容器的填充阀。根据本发明，所述填充阀无缓冲地与所述缓冲罐连接。

由于填充阀无缓冲地与缓冲罐连接，因而可以省去临时缓冲器以及尤其是在填充阀和缓冲罐之间的填充罐，从而得到更有效的结构。

换句话说，可以在所述装置中可以省去在常规填充产品灌装设备中设置的至少一个缓冲罐。由此得到结构的改善，尤其是可以减少总体上临时缓冲的填充产品体积，这使得装置的效率得到改善，因为在填充结束时或产品更换时必须很少废弃或完全不废弃填充产品。

此外，可以更容易地控制或调节所述装置，因为可以避免在混合器和填充阀之间协调或监视多个彼此相互作用的缓冲器的填充高度。

“无缓冲”在这里应理解为不存在专用的缓冲装置，该缓冲装置实现例如在生产中断期间或在填充装置发生故障时对填充产品的缓冲收纳。“缓冲装置”尤其是不应理解为本发明的管线，填充产品流过该管线，并且该管线在填充操作期间要么通过其整个横截面、要么至少通过其横截面的一部分用填充产品填充。而且，根据本发明的理解，在填充器转盘中为相应的填充阀供应填充产品的环形管线不是缓冲器。

更确切地说，缓冲装置应理解为仅是专门设置成提供相应的缓冲体积的缓冲储存器。因此，缓冲装置可以收纳大量的附加填充产品，其在生产中断期间或在系统故障的情况下出现并且不会直接从填充装置中移除。

特别优选地，所述混合器也无缓冲地与所述缓冲罐连接。

换句话说，优选地在所述混合器和所述填充阀之间仅存在单个缓冲罐，在所述缓冲罐中不仅设置有对在所述混合器中产生的填充产品的临时缓冲，而且设置有对在所述混合器中产生的填充产品的保持，以提供给填充阀。因此，可以减少总体上待保持的缓冲体积，并且可以避免不同缓冲罐之间的依赖关系，例如关于其填充高度。因此，不仅可以提高所述装置的效率，而且也可以提供用于填充阀的限定条件。

在一个优选的改进方案中，在所述填充阀和所述缓冲罐之间仅存在管线和/或工艺技术组件和/或旋转分配器，并且优选地在所述混合器和所述缓冲罐之间也仅存在管线和/或工艺技术组件。工艺技术组件尤其应理解为截止阀、传感器、流量计、阀、管夹、分支等，它们用于引导填充产品，但不提供缓冲体积并且没有缓冲作用。

因此，优选地在所述混合器与所述缓冲罐之间或在所述缓冲罐和所述填充阀之间仅设置有无缓冲的套管。这样可以得到简单的结构并且可以实现简化的设备控制，因为在控制设备时无需考虑附加的缓冲体积。

用于混合由至少两种组分构成的填充产品的混合器可以例如用于混合两种液体组分，例如水和糖浆，以产生填充产品。然而，混合器也可以将多种液体组分彼此混合，例如水、糖浆和调味剂，以便产生相应的填充产品。在另一个设计方案中，混合器还可以产生由液态组分和气态组分构成的混合物，例如水和CO₂或氮的混合物，以便产生相应的填充产品。在另一构成方案中，混合器也可以产生由多种液态组分和一种或多种气态组分构成的混合物，以便以此方式产生相应的填充产品。混合器也可以用于将两个或多个辅助组分一起混合成基础组分。在另一个构成方案中，混合器也可以仅实现组分流过而无需进一步混合，例如水流过混合器。

优选地，所述混合器包括用于将组分计量分配到组分流中的至少一个计量位置，优选地用于将基础材料和/或糖浆计量分配到产品水流中。

优选地，所述填充阀是用于控制和/或调节流到所述待填充容器中的填充产品流的比例阀，其中，所述比例阀实现对不同填充产品流的调节和/或对流到所述待填充容器中的填充产品流的无级调节。因此，不仅能够开始和停止填充产品向待填充容器中的流动，而且也可以控制或调节填充产品向待填充容器中的实际体积流。

比例阀在此应理解为，控制和/或调节相应的各个容器中的填充产品流的填充阀不仅可以在打开和关闭的切换位置处操作，而且还可以在其间的至少一个另外的切换位置处操作，在该切换位置处实现了与完全打开的切换位置相比填充产品流的减少。因此，流过比例阀的填充产品流可以通过对填充产品流进行相应的控制和/或调节来改变，从而以这种方式可以依赖于处于比例阀上游的压力来实现对流入容器中的填充产品流的调节。因此，可以相应地补偿缓冲罐中波动的填充高度或缓冲罐中的波动压力。

因此，不必在缓冲罐中提供恒定的填充高度，并且该填充高度在填充操作中例如在缓冲罐的最大填充高度的20％和80％之间波动。将填充产品以预定的数量、预定的体积或预定的填充高度向待填充容器中进行的灌装由于应用比例阀而不受其影响，因为可以不依赖于压力比来调节填充产品向待填充容器中的流动。优选地，比例阀可以占据一个以上的中间位置，并且特别优选地可以在完全打开的切换位置和完全关闭的切换位置之间进行对填充产品流的分级或无级控制和/或调节。

在这里，比例阀可以例如如此构成，使得阀锥可以以多个分级或连续地从阀座中抬起，并且相应地改变在阀座和阀锥之间构成的环形间隙的横截面，然后可以利用该横截面改变流过比例阀的填充产品流。

在一个优选的实施方式中，比例阀包括流量计或直接与流量计如此耦合，使得流过比例阀的填充产品体积流量的调节可以直接借助比例阀本身上的控制电子器件来调节。因此，能够以简单的方式借助相应的体积流量规格或预定的体积流量轮廓来实现在填充器转盘上对相应待填充容器的填充，而不依赖于填充产品的在缓冲罐中比例阀上游存在的压力。

优选地，缓冲罐布置在填充阀上方，并且在填充阀和缓冲罐之间的填充产品管线构成为不断上升。这样，填充阀中存在的气体可以排放到缓冲罐中。

优选地，缓冲罐布置在填充阀上方，从填充阀到缓冲罐的、例如也可以通过旋转分配器从固定部分被引导到旋转的填充器转盘的管线不再具有下降的管线不断，从而不会产生虹吸效应。因此，来自填充阀的气体可以以大致上升的方式从填充阀上升到缓冲罐中，从而能够将填充阀简单地排气到缓冲罐中。

此外，由于上述原因，比例阀的使用也允许缓冲罐在饮料灌装设备内的灵活定位。尤其地，缓冲罐的水平可以例如在填充阀上方约0.5m至10m，使得设备结构可以适配于相应的情况。优选地，缓冲罐和填充阀之间的高度差为2.5m至3m。

在一个改进方案中，可以在混合器上游设置有用于对产品水进行脱气的脱气装置，优选为压力脱气或真空脱气。借助脱气装置，可以制备产品水以用于后续的组分混合和碳化，以便可靠地提供高质量和耐用的填充产品。

在另一个优选的构成方案中，可以优选地在混合器下游设置有用于将CO₂引入到填充产品中的碳化装置，优选地在混合器和缓冲罐之间。特别优选地，可以设置有用于用CO₂对缓冲罐进行偏置的偏置装置。

这样能够在混合器中混合并碳化例如呈碳化软饮料形式的填充产品，然后将其在缓冲罐中临时缓冲。为了保持在填充产品中进行的碳化并支持CO₂与混合填充产品的结合，优选地在缓冲罐中还设置有CO₂导入部，借助该CO₂导入部可以用CO₂将缓冲罐偏置到预定的压力水平。

缓冲罐可以例如通过旋转分配器与填充阀连接，以便能够将填充产品从布置在所述装置的固定部分中的缓冲罐转移到布置在相对于固定设备部分旋转的填充器转盘上的填充阀。

上述目的还通过具有权利要求10的特征的一种方法来实现。

因此，提出了一种用于用填充产品填充待填充容器的方法，其中，在混合器中混合由至少两种组分构成的填充产品，并且将在所述混合器中混合的所述填充产品在所述缓冲罐中缓冲。根据本发明，待填充容器使用在所述缓冲罐中缓冲的所述填充产品无缓冲地填充。

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以用于填充待填充容器的装置的电路图的形式示出了该装置的示意图。

具体实施方式

以下，参照附图描述优选实施例。

在图1中示意性示出了用于用填充产品填充示意性示出的容器100的装置1，其中，装置1在此以饮料灌装设备的形式示出。在这里，装置1例如用于用碳化清凉饮料填充所导入的待填充容器的流。

现在将参照填充产品向待填充容器100中的流入来描述图1：

首先，可能已经预清洁和处理过的产品水从产品水导入部2开始被导入到脱气装置20。脱气装置20在此以脱气罐的形式示意性示出，其中，从产品水导入部2获得的产品水通过示意性示出的喷嘴22被喷射。

脱气装置20可以以压力脱气的形式设置，其中通过添加CO₂排出产物水中的氧成分和氮成分。

脱气装置20也可以以真空脱气的形式设置，其中在脱气罐中相应地提供有负压，借助该负压可以排出产品水中的氧成分和氮成分。

在这里，通过喷嘴22在脱气装置20的脱气罐中喷射产品水用于扩大水的表面，从而可以有效地执行脱气过程。

在脱气装置20之后，将以此方式制备的产品水导入到混合器3，借助该混合器3可以混合由至少两种组分构成的填充产物。

在这里，第一组分是已经描述过的产品水流。作为第二组分，可以例如设置清凉饮料的基础材料和/或糖浆。

混合器3相应地具有计量阀34，该计量阀34将来自糖浆储存器32的组分通过计量位置30供给到产品水导入部中。因此，在计量位置30处将所导入的糖浆与所导入的已制备的产品水混合并且以这种方式混合填充产品。

糖浆储存器32尤其是也用作气泡分离器，使得从糖浆储存器32获得的糖浆大致是无气泡的，并因此能够实现可靠的计量。

在所示的实施例中，仅设置有单个计量位置30，使得已制备的产品水在该计量位置30与在此保持在糖浆储存器32中的组分混合。但是，根据混合器3的构成，也可以设置两个、三个或任意数量的这种计量位置30，以便相应地通过将不同组分导入到相应的产品水流(还具有已经混合的组分)来最终通过混合相应的组分来混合出期望的填充产品。

在混合器3之后，在所示的性实施例中设置有碳化装置4，借助该碳化装置4将混合后的填充产物碳化。为此设置有碳化位置40，该碳化位置40例如可以构成为碳化喷嘴，借助该碳化喷嘴将从CO₂导入部42导入的CO₂引入到混合后的填充产品中。通过碳化位置40导入到填充产品的CO₂的计量依赖于填充产品的期望性质。

围绕碳化位置40设置有旁路24，借助该旁路24总是可以提供关于用于CO₂计量分配的流量和/或压力的相同条件，而不依赖于混合器功率或混合器输出功率。

以这种方式制成的填充产品在缓冲罐5中进行临时缓冲，该填充产品在碳化装置4之后也存在于预定的碳化中。

缓冲罐5相应地收纳已混合且已碳化的填充产品并形成用于以下所述的填充器的填充产品储存器。在缓冲罐5中可以通过以下方式保持对已混合且已碳化的填充产品的碳化，即，在对结合在填充产品中的CO₂的去结合进行阻止的压力下用CO₂偏置缓冲罐5。

缓冲罐5的偏置通过偏置装置50来实现，借助该偏置装置50将CO₂从CO₂导入部52引入到缓冲罐5的顶部空间中。因此，在缓冲罐中相应地存在一定压力下的CO₂气氛，该压力阻止CO₂从临时储存在缓冲罐5中的已混合且已碳化的填充产品的去结合。

缓冲罐5与示意性示出的用于填充待填充容器100的填充器的填充阀6无缓冲地连接。因此，在缓冲罐5和填充阀6之间如此构成流体连接，使得在此不设置填充产品的临时缓冲并且也不能进行该临时缓冲。

在所示的实施例中，缓冲罐5的气体空间也通过偏置气体管线54与填充阀6连接，以使偏置气体可供填充阀6使用。缓冲罐5通过该偏置气体管线54在填充过程期间与待填充容器100的顶部空间连接。通过该连接使容器100偏置，并且在填充时将返回气体导回到缓冲罐6中。

在本文中，常规的管线连接器不能理解为缓冲器。更确切地说，缓冲器仅被理解为专门构成为缓冲器的储存器，该储存器具有相应的体积，该体积不仅用于运输填充产品，而且还实现临时储存。而且，工艺技术组件例如截止阀、传感器，流量计、阀、管夹、分支等在本文中不能被理解为缓冲器，因为它们虽然用于引导填充产品，但不提供缓冲体积并因此也根本没有缓冲作用。

填充阀6设置在填充器的示意性示出的填充器转盘60上，在该填充器转盘60的圆周上通常布置有多个填充阀6。填充器转盘60通常设置在饮料灌装设备中，以便收纳去往待填充容器的稳定流，在循环期间通过相应的填充阀6用填充产品填充这些容器，并且将已填充容器100又输出到后续的运输或处理装置。

为了将填充产品从装置1的其中尤其设置有缓冲罐5和填充产品管线70的固定设备部分转移到相对于该固定设备部分旋转的填充器转盘60，设置有旋转分配器72。旋转分配器72相应地将通过填充产品管线70导入的填充产品转移到填充器转盘60上的另外的填充产品管线74，然后借助该另外的填充产品管线74将填充产品引导到填充阀6或多个填充阀6。

在图1的具体设计方案中，在缓冲罐5和旋转分配器72之间设置有填充产品管线70。借助旋转分配器72将填充产品从填充产品管线70的位于装置1的固定部分中的部分转移到相对于该部分旋转的填充器转盘60。然后，在填充器转盘60上将填充产品从填充产品管线70的位于填充器转盘70上的部分运输到填充阀6。在填充阀6与缓冲罐5之间未设置缓冲器。

填充阀6特别优选地是指构成为比例阀的填充阀。通过将填充阀6构成为比例阀，能够以多个分级或特别优选无级地调节从填充阀6导入到待填充容器100的填充产品流。

在这里，填充阀6可以例如以锥形阀的形式构成，其中，设置有阀座，阀锥可以下降到该阀座中以关闭阀。通过分级或无级地将阀锥从阀座中抬起，可以改变在阀锥和阀座之间产生的环形间隙的横截面，从而也由此产生流过比例阀的填充产品流的变化。

因此，图1所示的构成方案能够将在缓冲罐5中收纳的、已混合且已碳化的填充产品无缓冲地转移到填充阀6，然后以受控方式填充到待填充容器100中。

在也在图1所示的特别有利的实施方式中，缓冲罐5布置在填充阀6上方，并且位于填充阀6和缓冲罐5之间的填充产品引导器如此布置，使得该填充产品引导器持续上升。因此，不产生虹吸效应。因此，存在于填充阀6中的气体可以连续上升到缓冲罐5并且排放到该缓冲罐5中，而不会累积在填充产品引导器中的特定位置处。

换句话说，存在于填充阀6和/或填充产品管线70中的气体可以在上升的填充产品管线70中上升，使得填充产品相应地存在于填充阀70处而不存在气泡。

从图1可以看出，在混合器3和缓冲罐5之间也未布置缓冲器。因此，混合器3与缓冲罐5无缓冲地连接。

因此，相应地产生装置1的非常有效的结构，因为在混合器3和填充阀6之间仅布置了单个缓冲罐，即缓冲罐5。

由于仅设置有单个缓冲罐5，因而可以容易地执行对缓冲罐5中的填充产品的相应填充高度的控制或调节，并且在所示的实施例中不会出现从现有技术已知的不同缓冲罐之间的复杂的依赖关系，从而也简化了工艺控制或工艺调节。

为了实现使填充有碳化填充产品的容器在从填充阀6移出容器100之前在填充阀6处排气，优选地设置有卸载管线8，该卸载管线8通过旋转分配器82向外导出。

通过该卸压管线8和旋转分配器82也可以相应地执行对装置1的填充产品引导区域的CIP清洁。

由于仅设置有单个缓冲罐5，因而也可以简化清洁过程，并且可以减少涉及的表面，这些涉及的表面也可能会导致清洁介质的冷却以及清洁费用的提高。

为了可以监视和调节缓冲罐5中的填充产品的质量，还提供了回路管线9，在该回路管线9中，填充产品可以借助循环泵90从缓冲罐5移除并可以又返回到该缓冲罐5中。在回路管线9中，再次例示地设置有用于监视填充产品的CO₂含量的CO₂传感器92和用于读出白利糖度值(Brix Werte)的白利糖度传感器(Brix-Sensor)94。也可以或替代地在回路管线9中设置其他传感器。

因此，由此产生装置的特别有效的结构，该结构不仅使得在装置结构中的材料费用降低以及因此带来投资额的降低，并且还实现更有效的灌装，因为可以减少总体上待保持的填充产品体积，并因此可以减少或避免在生产结束时或产品更换时对填充产品体积的舍弃。

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 用于填充容器的装置

100 待填充容器

2 产品水导入部

20 脱气装置

22 喷嘴

3 混合器

30 计量位置

32 组分储存器

34 计量阀

4 碳化装置

40 碳化位置

42 CO₂导入部

5 缓冲罐

50 偏置装置

52 CO₂导入部52

54 偏置气体管线

6 填充阀

60 填充器转盘

70 填充产品管线

72 旋转分配器

74 填充产品管线

8 卸载管线

82 旋转分配器

9 回路管线

90 循环泵

92 CO₂传感器

94 白利糖度传感器

Claims (10)

1.一种用于用填充产品填充容器(100)的装置(1)，其包括：用于混合由至少两种组分构成的填充产品的混合器(3)，用于缓冲收纳在所述混合器(3)中混合的所述填充产品的缓冲罐(5)，以及用于用所述填充产品填充待填充容器(100)的填充阀(6)，其特征在于，所述填充阀(6)无缓冲地与所述缓冲罐(5)连接。

2.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，所述混合器(3)无缓冲地与所述缓冲罐(5)连接。

3.根据权利要求1或2所述的装置(1)，其特征在于，在所述填充阀(6)和所述缓冲罐(5)之间仅存在管线和/或工艺技术组件和/或旋转分配器(72)，并且优选地在所述混合器(3)和所述缓冲罐(5)之间也仅存在管线和/或工艺技术组件。

4.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述混合器(3)包括用于将组分计量分配到组分流中的至少一个计量位置(30)，优选地用于将基础材料和/或糖浆计量分配到产品水流中。

5.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述填充阀(6)是用于控制和/或调节流到所述待填充容器(100)中的填充产品流的比例阀，其中，所述比例阀实现对不同填充产品流的调节和/或对流到所述待填充容器(100)中的填充产品流的无级调节。

6.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述缓冲罐(2)布置在所述填充阀(6)上方，并且在所述填充阀(6)和所述缓冲罐(5)之间的填充产品管线(70)构成为不断上升。

7.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征在于，在所述混合器(3)上游设置有用于对所述产品水进行脱气的脱气装置(20)，优选为压力脱气或真空脱气。

8.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征在于，在所述混合器(3)下游设置有用于将CO₂引入到所述填充产品中的碳化装置(4)，优选地在所述混合器(3)和所述缓冲罐(5)之间且特别优选地设置有用于用CO₂对所述缓冲罐(5)进行偏置的偏置装置(50)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征在于，在所述混合器(3)和所述填充阀(6)之间的所述填充产品管线中恰好布置有一个缓冲罐(5)。

10.一种用于用填充产品填充待填充容器(100)的方法，其中，在混合器(3)中混合由至少两种组分构成的填充产品，并且将在所述混合器(3)中混合的所述填充产品在所述缓冲罐(5)中缓冲，其特征在于，待填充容器(100)使用在所述缓冲罐(5)中缓冲的所述填充产品无缓冲地填充。

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