CN112638174B - 用于保护及牢固在散装hpp设备中的袋体的系统及相关的方法 - Google Patents

Abstract

本发明关于一种用于保护及牢固用于散装高压加工设备的多个袋体的系统，所述系统包括：至少一管件(10)，设有多个孔洞(10a)；多个盖子(11a及11b)，用于排空并连接所述管件或多个管件(10)的多个末端，所述管件或多个管件被锚固在所述多个盖子上；用于保护所述袋体的装置(13)，设计成在所述设备已经减压后延长被加工产品的出口路径；及一连接件(14)，用于将所述用于保护所述袋体的装置(13)连接至所述袋体中的所述产品流出的一侧上的所述盖子(11a)。

Description

用于保护及牢固在散装HPP设备中的袋体的系统及相关的 方法

技术领域

本发明属于用于对多种被称为“可泵送的”物质进行高压处理的设备及方法的领域，特别是，但不限于多种流体，如饮料、化妆品等。

背景技术

高压加工(HPP)为一种使用高于4,000巴(bar)的压力来降低一产品的微生物负荷而不改变所述产品的多个特性的技术。

已知利用高压来处理多种液体或其他物质的HPP设备是基于对先前已装在例如瓶子的柔性包装中的产品进行加工。高压加工的典型方法是对多个已包装产品分批进行，换言之，通过一种谨慎且不连续的过程来进行。最初，将所述柔性最终包装内部的所述产品装载至多个贮藏器(由硬质塑料制成)中，所述多个贮藏器被插入一钢制容器中，随后以加压流体(通常为水)填充所述钢制容器，从而在所述包装之间留下多个未被占据的空隙。一旦所述容器装满后，将所述容器完全关闭，并开始通过一个或多个高压增强器在高压下泵送水，直到达到4,000至6,000巴为止。所述压力被维持一段时间，所述时间可从数秒变化到数分钟。达到的压力及维持此压力的时间为所述过程的多个主要参数，且它们在每个例子中根据即将加工的产品(通常称为“配方”)来被定义。例如，在一饮料的例子中，所述技术用于造成其中的多种微生物失活，并且根据欲达成的微生物失活水平来定义所述配方。最后，将所述压力释放掉，并将所述多个贮藏器从所述容器内取出，以及移除所述被加工的产品。所述产品已被消毒，这意味着微生物的负荷已被降低。

在一HPP过程中，所述压力通过所述加压流体被传递至所述产品，因此，所述压力均等且瞬时地被传递至所述产品的所有点上。考虑到所述产品是在包装后即进行加工，所述多个容器的填充系数(欲加工的产品体积与所述容器的可用体积之间的关系)很低，介于40％至60％之间，这是取决于所述包装的几何形状及所述容器的直径。分批加工的主要优点为所述产品没有后续的污染，因为所述产品从一开始就在其最终的包装中。另一方面，主要的缺点在于所述达到的低填充系数限制了常规高压加工设备的生产率。分批加工的其他缺点在于需要使用支持所述高压作用的柔性包装，无法使用如玻璃的多种材料，并且需要处理它们以装载及卸载所述HPP机器。

因此，需要寻找一种替代当前加工方式的方法，所述替代方法成功提高所述容器的所述填充系数，并避免此种包装的多个限制，从而确保在对所述产品进行加工后不会产生污染，最后这项最复杂完成。

随着时间的推移，已经提出不同的解决方案，这些解决方案的其中一种是由对位于所述容器内部的一袋子或柔性膜内的液体进行加工所组成，所述袋体或柔性膜尽可能占据最大的可用空间。

为了与已包装产品的HPP加工有所区别，将所述具有一袋子或膜的加工称为散装HPP(bulk HPP)。为了简单起见，下文我们将所述袋子或膜简称为一袋体。

多种散装HPP的多个示例如美国专利文献US5993172A或US6305913B1所述，其中显示了用于对多种可泵送物质进行散装HPP的不同系统。

散装HPP设备的多个挑战的其中一个是确保所述加压流体(通常为水)与所述可泵送物质不能混合。为此，必须确保两件事：所述袋体的连接被完全密封，且所述袋体不会破裂。

参考图1，散装HPP设备的多个操作的顺序由以下多个步骤组成：

1、通过阀5及插塞3a将所述可泵送物质填充至所述袋体2。为了排出所述容器1内部的空气，将多个卸载阀6a及6b打开，并且所述空气通过多个管道8a及8b朝外部离开，或者也可通过位于所述两个插塞的任一个中的一阀来排出所述空气。所述填充也可通过位于如图5所示的相对插塞中的一阀5来进行。

2、通过在一高压下将水泵送通过所述多个管道7a及7b来对所述所述容器1加压。所述被加压的水停留在所述容器1内部及所述袋体2的外部上。

3、将所述容器1内的压力维持一段时间，所述时间是由操作员于选择配方时所预定的。

4、减压。通过所述多个卸载阀6a与6b及所述多个管道8a与8b将所述水从腔室内部向外释放来卸载所述压力。

5、优选地以无菌的方式并通过相同的填充阀5或另一个阀来排空所述袋体，所述另一个阀能够在所述多个插塞3a或3b的任一个中使用，但总是位在与保护装置13连接的插塞中。

所述填充步骤对于所述袋体的完整性呈现出多个问题，因为假如无法妥善控制所引入的升数(amount of litres)，则可能由于所述泵送压力本身破坏了所述袋体。然而，在所述腔室减压步骤中也可能发生破裂。在此步骤期间，通过立即打开所述多个卸载阀6a及6b来释放压力为6,000巴的所述被加压的水。为了使所述压力与大气压力相同，必须使残留的水量与所述泵送步骤中所引入的水量相同。考虑到液体倾向从高压区域移动至低压区域，以及考虑到所述水与所述可泵送物质两者的压力相同，当多个阀6a及6b被打开时，两种流体皆倾向移动至外部，使得所述可泵送物质以其朝向所述容器的外部移动的意向来沿着卸载路径拖动所述袋体，直到所述袋体破裂为止。

再者，由于多种原因，例如，连接在一侧上的泵比另一侧的多，或者在卸载期间，所述多个阀没有在完全相同的时间点打开，进而造成更多的水在所述多侧的其中一侧流出，因此可能使所述加压水无法均匀地分布在所述容器的两侧。

这种所述水在所述容器中不对称分布的问题在于，当发生所述降压时，考虑到一侧上的流体较少，所述袋体将倾向于被所述一侧上的所述卸载管道拖动。再者，在所述容器1的中心区域的多个点中可能形成多个小水池，其内容物在所述减压步骤中找不到朝向所述多个卸载阀的一出口路径。如上文所提及，假如所有的所述加压水皆未离开所述容器，则倾向于离开的将是所述可泵送物质，从而破坏所述袋体。

所述袋体可能因抽吸而损坏的另一步骤为所述排空步骤，因为所述袋体可被拖向所述阀5的所述出口路径。除了破损之外，这种现象可能引起用于所述产品的所述卸载路径被堵塞，从而造成所述袋体无法进行排空。

发明内容

本发明的目标在于提供一种系统及一种方法，所述系统及所述方法避免容器中的加压流体的分布差异、避免可能形成远离多个卸载区域的多个水池，及避免一HPP设备在高压下的所述容器的填充及排空步骤期间所产生的过高的压力对袋体的完整性造成一问题或防碍所述产品的卸载。

为此，本发明的所述系统提供一种用于散装高压加工设备的袋体保护及牢固系统，所述系统设有：至少一管件，具有多个孔洞；多个盖子，用于排空并连接所述管件或多个管件的多个末端，在具有两个或更多个所述管件的例子中，所述多个管件被锚固在所述多个盖子的多个位置上，所述多个位置可选择地相对于所述多个盖子的中心轴线为对称的；用于所述袋体的保护装置，适用于在所述设备的减压产生后延长并因此促进被加工产品的出口路径；及一用于所述保护装置连接件，从所述袋体到所述袋体中的所述产品离开的一侧上的所述盖子。有利地，所述管件或多个管件的所述多个孔洞朝向容器的内表面。所述保护装置优选地具有带有多个孔洞的一螺旋状、网状、带状或圆柱状的外形，并且在所述袋体中延伸所述袋体长度的至少3/4。所述管件或多个管件具有一圆形、椭圆形或方形的截面。所述管件或多个管件的所述孔洞的直径优选地介于2毫米至10毫米之间。所述用于排空及连接的多个盖子可选择地设有多个导管，所述多个导管用于排出加压流体，并且所述管件或多个管件设有一伸缩部分。

本发明进一步包括一种含有本发明的所述系统的高压加工设备，以及一种使用所述高压加工设备的方法。

附图说明

为了协助更好地理解本发明的多个特征并补充本说明书，以下的多个附图具有说明性及非限制性的性质：

图1显示根据现有技术的一种可能的散装(bulk)HPP系统的一图式；

图2显示与本发明结合的HPP系统的一图式；

图3显示根据本发明的袋体保护及牢固系统的多个细节；

图4显示出根据本发明的产品被插入通过的一侧上的盖子；及

图5显示出在与排空阀相反的一侧上具有一填充阀的一实施方式，其中所述袋体与两个插塞连接，一个用于填充，另一个则用于排空。

具体实施方式

参考图2及图3，用于保护及牢固袋体的系统是由多个多孔管件10及多个用于排空并连接所述管件或多个管件的多个末端的盖子11a及11b组成，所述多个多孔管件10沿着容器1的内部延伸(虽然图中显示3个管件，但可以有单一个管件至20个)。所述系统进一步设有用于所述袋体的保护装置13，所述保护装置13的目的在于促进被加工产品的出口路径。通过促进所述被加工产品的所述出口路径，减小了所述袋体上的压力。因此，它们为具有一增加的表面的任何加长的装置，所述被处理的产品沿着所述增加的表面分布，且它们具有带有多个孔洞的一螺旋状、网状、带状或圆柱状的外形。所述保护装置在所述袋体内延伸，并具有所述袋体的长度的至少3/4。所述装置13通过一支撑件12被牢固在所述插塞的连接件14上。所述装置13优选地由不锈钢制成，其给予它们足够的刚度，而不会在排空产品的期间由于所述袋体的外部上的压力而塌陷，并使它们抵抗不同产品可能产生的腐蚀。所述支撑件12设有多个孔洞。所述装置13及所述支撑件12在排空所述产品的期间保护所述袋体的整体性，并防止所述袋体通过出口回路被抽吸，因为它们延长了用于所述产品的所述出口路径，并且使所述抽吸不会快速集中在所述袋体的出口处具有一狭窄直径的一点上，而是集中在一增加的表面上。在此方式中，假如所述袋体塌陷，则应在所述保护装置上发生，而不是位在一很小的区域内发生。

所述多个用于排空及连接所述管件或所述多个管件的所述多个末端的盖子11a及11b由不锈钢制成，从而在一侧上支撑在高压卸载期间所产生的多个应力，并抵抗加压流体所产生的腐蚀。它们保证在所述流体的所述出口路径中的连续性，并消除在任何点上抽吸所述袋体的风险。通过设有多个通道16的所述多个盖子，将卸载管道8a及8b与所述管件或多个管件10连接。所述管件或多个管件10与所述多个用于排空及连接的盖子11a及11b的所述连接是通过机械装置来产生，优选地具有快速的连接以促进操作。将所述多个管件10的每一个手动插入两个所述盖子的多个锚固点15的外壳中(图4)，并将它们机械地锁定。

所述产品通过其进入的所述盖子11a设有用于所述连接件14的一外壳。在所述产品通过相同的阀进入及离开的例子中，所述相对的盖子11b设有多个通道16，但未设有用于所述连接件的所述外壳。在其他情况下，(参见图5)所述盖子11b将设有用于所述产品入口的一连接件。

所述保护及牢固系统在其组件中提供以下多个优点：

i、在填充所述袋体的期间，提供一路径，以便适当地将所述容器中所含的空气排出。

ii、在卸载期间，提供一用于所述加压水的快速排空的路径，从而保护所述加压水免于被抽吸及由此引起的穿透过所述袋体。

iii、在连续的循环中充当处理袋的一锚固点，从而防止在不同的加工阶段可能发生的移动或扭转。

所述多孔的管件或多个管件10具有一截面，所述截面优选地不具有多个边缘，所述多个边缘可能在所述袋体上留下痕迹，并在所述袋体填满时损坏所述袋体。它们的形状为圆形、方形、椭圆形或其他形状。多个管件的数量为可变化的，优选是三个，且所述管件的尺寸优选但不一定是直径介于20至40毫米之间。此管件或多个管件的长度与所述机器的多个插塞之间的距离相对应。所述管件的所述多个末端的至少一个设有一伸缩部分，在所述袋体的组装阶段中，当它们位在所述容器外部时，所述伸缩部分允许其连接到所述多个盖子，这是因为在后续进行加压之前的步骤中，多个盖子之间的距离将减小。所述管件或多个管件具有多个出口/入口孔洞10a。所述多个出口/入口孔洞10a的直径优选地介于2至10毫米之间。所述多个孔洞也可具有一狭缝形状或具有不同的直径。它们沿着所述管件整体的长度排列，并朝向所述管件10的内表面，如此在进行高压卸载的阶段中，由所述多个管件10(在存在一个以上的例子中)所限定的位于所述内表面中的所述袋体2无法到达这些孔洞，因此避免所述袋体2可能被抽吸及由此引起的所述袋体2的破裂。

用于所述管件或多个管件的多种可能的材料为316不锈钢或塑料，从而使所述容器的金属-金属接触的风险及由此引起的所述容器的损坏最小化。在所述管件或多个管件10的两个末端上布置多个可滑动又可固定的衬套17，以实现并限制所述多个伸缩管的移动，以及防止所述管件或多个管件10与所述容器1接触。再者，所述多个衬套具有用于所述袋体的一锚固点的功能，以便在使用所述袋体的所有循环中将所述袋体保持在正确的位置，如之后将进一步所见。所述多个衬套可由塑料材料制成，优选地为高密度PE。再者，布置了优选地由塑料材料制成多个管间隔件18，其主要功能是保持被连接的所述多个管件10，并且便于以所述多个孔洞朝向所述容器的方式定向所述多个管件10。所述多个管间隔件18还防止所述多个管件与所述容器1的接触，并且在所述加工容器的插入及抽出阶段中进一步充当用于所述处理袋的多个支撑点。在仅有一个管件的例子中，所述多个间隔件18将以所述多个孔洞朝向所述容器的方式持续定向所述管件，并且也将防止所述管件与所述容器的接触，以及持续充当用于所述处理袋的多个支撑点。所述多个间隔件18与所述管件或多个管件10的连接优选地由多个非金属的连接件产生。

通过与本发明的所述系统结合的设备所进行的散装HPP处理的过程如下：

1、放置所述袋体：

在所述容器的所述入口处布置一用于准备及装载所述袋体的桌子。所述管件或多个管件10及多个间隔件18在此步骤中充当用于固定所述袋体及后续将其插入所述容器1中的支撑件。

通过多个弹性带将所述袋体连接至所述多个衬套17，以便在即将使用所述袋体进行的多个连续的循环中维持所述袋体的固定位置，并防止由于在例如高压卸载的多个加工阶段中的影响而可能产生的移动或扭转。

然后，将所述保护装置13及所述支撑件12插入所述袋体中。

2、将所述组件插入所述容器中：

在所述容器1位在与一用于准备所述袋体的桌子对齐的一位置的情况下，推动与所述袋体2结合的管件或多个管件10与多个间隔件18的所述组件，直到将其完全插入所述容器1中为止。

3、将容器移动至工作位置：

在加工位置中，将所述容器与轭架对齐。

4、将管件或多个管件10及多个间隔件18与所述多个排空及连接盖子11连接：

将所述袋体2与所述产品插塞的所述连接件14连接。

将所述多孔的管件或多个管件10与两个排空及连接盖子11a及11b连接。所述连接为手动进行。通过一快速固定系统进行所述锚固。

5、关闭容器：

关闭所述机器的所述多个插塞及多个楔形物。所述机器准备开始所述循环。

6、预填充容器：

将少量的水引入所述容器中(在所述袋体的外部)，这将起到以水填充多个未覆盖空间的作用。因此，由于所述水施加一反压力，所述袋体在所述产品的填充阶段中受到保护。此步骤的目的也在于减少通过多个高压泵所引入的水量，从而加速所述循环。

7、填充袋体：

用所述欲处理的产品填充所述袋体2。所述保护及牢固系统的所述管件或多个管件10在此阶段中对帮助所述空气从所述容器的内部通过所述多个孔洞10a适当地排出起到作用。所述产品通过所述阀5进入，所述阀5可为所述两个插塞中的任一个。

8、加压、维持及卸载：

开始所述高压循环。所述加压水通过所述多个管道7a及7b进入，并穿过所述多个盖子11a及11b，以及通过所述多孔的管件或多个管件10被分布。所述高压水停留在所述管件或多个管件的周围。在所述配方所定义的时间内维持所述压力后，通过所述管道8a及8b释放所述容器的所述压力。所述水找到其穿过所述管件或多个管件10及多个盖子11a与11b朝向大气的路径。在此阶段中，所述管件或多个管件的功能在于防止抽吸所述袋体。

9、排空所述袋体：

为了排空所述已处理产品的所述袋体，一被加压流体被引入所述容器中，并且位在所述袋体的外部。

10、多个连续循环：

所述处理袋必须支撑一系列的连续循环。在一特定产品类型的生产结束后，达到循环次数的估计极限，或侦测到所述袋体的破损，则接着更换所述袋体，并返回从第5点开始重复前面的过程。

鉴于此描述及多个附图，本领域技术人员将理解，根据本发明的多个优选实施例已经对本发明进行描述，但是在不脱离所要求保护的本发明的目的的情况下，可对所述多个优选实施例进行多种变化。

Claims (9)

1.一种用于保护及牢固散装高压加工设备的多个袋体的系统，其特征在于：所述系统包含：

至少一个管件，设有多个孔洞；

多个盖子，用于排空加压流体，并连接所述管件的多个末端，所述管件被锚固在所述多个盖子上；

用于所述袋体的保护装置，用于在所述设备的减压产生后延长被加工产品的出口路径，所述保护装置具有带有多个孔洞的一螺旋状、网状、带状或圆柱状的外形，所述保护装置沿着所述袋体的长度的至少3/4延伸到所述袋体中；及

一连接件，用于所述保护装置，并用于将所述保护装置连接至所述袋体中的所述产品流出的一侧上的所述盖子。

2.如权利要求1所述的用于保护及牢固散装高压加工设备的多个袋体的系统，其特征在于：所述管件的所述多个孔洞朝向容器的内表面。

3.如权利要求1所述的用于保护及牢固散装高压加工设备的多个袋体的系统，其特征在于：所述管件具有一圆形、椭圆形或方形的截面。

4.如权利要求1所述的用于保护及牢固散装高压加工设备的多个袋体的系统，其特征在于：所述管件的所述孔洞的直径介于2毫米至10毫米之间。

5.如权利要求1所述的用于保护及牢固散装高压加工设备的多个袋体的系统，其特征在于：所述用于排空及连接的多个盖子设有多个导管，所述多个导管用于排出加压流体。

6.如权利要求1所述的用于保护及牢固散装高压加工设备的多个袋体的系统，其特征在于：所述管件设有一伸缩部分。

7.一种高压加工设备的单元，其特征在于：所述单元包含：一加工容器、一袋体，及根据权利要求1所述的用于保护及牢固散装高压加工设备的多个袋体的系统。

8.一种通过权利要求7所述的设备进行高压处理的方法，其特征在于：在第一步骤中，将一定量的加压流体引入至所述容器中，所述加压流体的量少于维持一配方的压力所需的流体的量。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：使用所述袋体外部的一加压流体来排空所述袋体。