CN112714748A - 用于将饮料灌装到容器中的饮料加工系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于将饮料灌装到容器(2)中的饮料加工系统(1)，其包括：具有用于将饮料灌装到容器中的多个灌装阀(31)的灌装部件(3)，灌装阀(31)均设计有用于将饮料的至少两种成分灌装到一个容器(2)中的灌装装置(31b)；封盖器(4)，其用于封闭灌装有饮料的容器(2)；还包括输送器(5)，其用于将容器(2)至少从灌装部件(3)输送至封盖器(4)，其特征在于，饮料加工系统(1)包括至少一个气体分析装置(6)，用于检查灌装到容器(2)中的混合的饮料的品质，至少一个气体分析装置(6)均包括用于从灌装有饮料的容器(2)的头部区域(2a)提取气体的相应的气体抽吸装置(61)和用于分析所提取的气体的分析部件(62)。

Description

用于将饮料灌装到容器中的饮料加工系统和方法

技术领域

本发明涉及用于将饮料灌装到容器中的饮料加工系统和方法，其分别具有方案1和方案12的前序部分的特征。

背景技术

在饮料加工系统中，通常用水将制备好的糖浆(syrup)稀释到白利糖度含量(Brixcontent)以形成制成的饮料并且通过添加二氧化碳使其含二氧化碳至特定的二氧化碳含量。这通常发生在灌装器的上游，然后借助灌装器将制备好的且含二氧化碳的饮料灌装到容器中。

灌装器包括例如具有容器接收部的转盘，各容器接收部均与灌装阀相关联以便在运输时将制备好的且含二氧化碳的饮料灌装到容器中。灌装有饮料的容器随后被运输至封盖器并且分别施加封闭件。

为了能实现饮料的更加灵活的灌装过程，已知一种灌装器，其中通过使用灌装阀灌装饮料的至少两种成分。出于此目的，灌装器包括用于将饮料灌装到容器中的多个灌装阀，其中灌装阀均构造有用于将由至少两种成分组成的饮料灌装到容器中的一个容器中的灌装装置。

例如，灌装阀还可以均包括具有灌装构件的混合装置，混合装置集成到相应的灌装阀中，并且具有液体产品的主流(main flow)和具有制备好的糖浆的计量流(meteringflow)被引导进入混合装置中。灌装构件中的液体产品通过计量流位移，其中待定量的计量流的量经由混合装置的流量计记录。

缺点在于，最终的饮料仅存在于容器中因而在灌装过程本身中不能实现可靠和令人满意的品质控制。仅已知对容器随机地进行测试，其中对有缺陷的饮料的检测有时间滞后性，因此直至矫正前生产和灌装了较大数量的有缺陷的饮料。

发明内容

因此，本发明的目的在于为饮料加工系统提供灌装到容器中的饮料的可靠并且快速的品质控制，在该饮料加工系统中灌装器的灌装阀均形成有用于至少两种成分的灌装装置。

为了实现该目的，本发明提供一种具有方案1的特征的饮料加工系统。在从属方案中提及本发明的有利的实施方式。

由于饮料加工系统包括用于对灌装到容器中的饮料进行品质控制的气体分析装置，其中至少一个气体分析装置均包括用于从灌装有饮料的容器的头部区域抽吸气体的气体抽吸装置和用于分析所抽吸的气体的分析器，所以可以分析从容器的头部区域中抽吸的气体的成分。发明人在广泛的调查中发现，可以根据所抽吸的气体的分析出的成分得出关于灌装到相应的容器中的饮料的品质的结论。因此，可以经由气体分析装置对灌装到容器中的饮料进行可靠和快速的品质控制。

饮料加工系统可以包括其它容器处理机，特别是容器制造机、冲洗器、容器检验机、贴标机、直接印刷机、包装机和/或包装控制机。

饮料可以意味着特别是软饮、风味饮料或茶饮料。然而还可以想到混合啤酒饮料或主产品和附加的液体成分之间的混合比为1:20至1：2的所有饮料。可以提供用于将饮料从生产商运输到终端消费者的容器。

容器特别地可以是塑料瓶、玻璃瓶、罐和/或管。塑料瓶特别地可以是PET、PEN、HD-PE或PP瓶。它们还可以是可生物降解的饮料瓶，其主要成分是诸如甘蔗、小麦或玉米的可再生的原材料。

灌装器可以包括转盘，转盘上配置有灌装站，其中各灌装站均与灌装阀中的一个灌装阀相关联。灌装站可以均构造有用于在灌装过程中接收和运输容器的容器接收部。可以想到，灌装阀均构造有用于混合由至少两种成分组成的饮料的混合装置。混合装置可以包括例如相应的灌装阀的灌装构件。混合装置可以优选地包括被构造用于混合至少两种成分的腔。例如，腔可以包括用于至少两种成分的至少两个入口和用于待灌装的混合的饮料的一个出口。至少两种成分中的一种成分可以是具有产品的主流(例如部分预混合的饮料或水)。水可以是不含二氧化碳的或含二氧化碳的。然而还可以想到，主流是产品的基础成分(例如茶、啤酒等)。至少两种成分中的另一种成分可以是制备好的糖浆的入流。

替代地，还可以想到将至少两种成分连续地或同时地以未混合状态灌装到容器中并且仅在该处混合。

封盖器可以包括转盘，转盘上配置有容器接收部和相应地相关联的封盖头。封盖器可以特别地被构造用于利用封闭件(例如冠形盖、螺纹封头、塞子等)封闭容器。

输送器可以被构造为转盘或直线式输送器。可以想到，输送器是灌装器的转盘或封盖器的转盘。同样可以想到，输送器独立于灌装器和封盖器。

饮料加工系统可以包括用于控制灌装器、封盖器和/或输送器的控制装置。控制装置可以包括微控制器、存储器、网络接口、用于灌装器的接口、用于封盖器和/或用于输送器的接口、显示装置(例如屏幕)、输入装置(例如键盘)等。

分析器可以包括气相色谱仪、离子迁移谱仪(IMS)和/或质谱仪。气相色谱仪可以由加热或未加热的毛细管柱或多毛细管柱组成，其具有用于将物质和例如作为载气的氮分离的不同的涂层。还可以想到用于分离所抽吸的气体的组分的温度曲线。质谱仪可以包括用于产生电离粒子的电离源、用于在电场中根据电离粒子的电荷或质量分离电离粒子的电极、和/或用于检测分离的电离粒子的检测器。还可以想到单独或结合气相色谱仪将离子迁移谱仪用作分析器。离子迁移谱仪可以包括例如电离源、具有用于根据质量和尺寸分离微粒的惰性气体(例如氮气)的电场、和/或检测器。因此，特别地能够以可靠和快速的方式确定从头部区域抽吸的气体的成分。

气体分析装置可以包括嘴部，嘴部用于将排挤气体(displacement gas)吹送到灌装有饮料的容器的头部区域中以便使用排挤气体使饮料的存在于头部区域中的气态成分朝向气体抽吸装置位移。因此，可以从头部区域抽吸特别大量的气体，使得对所抽吸的气体进行的分析更加可靠。例如嘴部可以是管的端部，该端部在抽吸过程中对准灌装有饮料的容器的瓶颈部分(neck finish portion)。气体分析装置特别地可以包括用于排挤气体的供应部和/或泵。例如，排挤气体优选地可以是净化的空气或氮。

嘴部和气体抽吸装置可以沿输送方向连续地配置。然后，在容器尚未完全到达下游的气体抽吸装置时，就已经可以使用嘴部将排挤气体吹送到头部区域中。因此，头部区域和气体抽吸装置之间的环境空气在从头部区域抽吸气体之前位移。因此，在抽吸过程中抽吸了较少的环境空气并且对来自头部区域的气体的分析更加精准。嘴部优选地沿与输送方向相反的方向配置在气体抽吸装置的上游。术语“输送方向”在此可以意味着穿过饮料加工系统的容器流的输送方向。特别地，可以意味着输送器或灌装器的输送方向。

气体抽吸装置可以包括气体抽吸管，气体抽吸管特别地经由软管或管接头连接至分析器。因此，可以以特别简单的方式构造气体抽吸装置。

气体分析装置可以配置在灌装器和封盖器之间的输送器处。于是分析器的耗费和成本特别低。可以想到，气体分析装置和/或控制装置被构造成用于将特定容器的抽吸的气体的分析与特定的灌装阀相关联。例如，根据灌装器到气体分析装置的运输路径的长度和容器的运输速度可以确定哪个灌装阀用于灌装特定的容器。

还可以想到将气体分析装置配置在灌装机中。

例如，可以存在多个气体分析装置，其分别与灌装阀中的一个灌装阀相关联。因此，特别少的环境空气与来自头部区域的气体混合因而分析更加精准。

灌装阀均可以包括回气管，回气管形成气体抽吸装置的至少一部分。因此，可以以特别简单的方式将容器中的在灌装过程中位移穿过回气管的气体用于分析。

此外，为了经由旋转分配器将位移了的或所抽吸的气体相应地传送至分析装置，旋转分配器可以优选地配置于灌装器，从而许多灌装站可以合并至一个或多个分析装置。为了防止液体的意外进入，分析器可以在气体抽吸装置(特别是抽吸通道中)包括一个或多个过滤器(例如滤网或水气分离器)。

至少一个气体分析装置均可以还包括用于对所抽吸的气体的分析进行评价的评价单元。因此可以特别快地进行评价，这意味着更少地丢弃有缺陷的饮料。评价单元可以包括例如微控制器、存储器、网络接口、用于分析器的接口、用于控制装置的接口、显示装置(诸如屏幕)、输入装置(诸如键盘)等。还可以想到将评价单元集成到饮料加工系统的控制装置中。

评价单元可以被构造用于根据所抽吸的气体的分析得出关于灌装的饮料的混合比的结论。例如，曲线函数、测量曲线、和/或公式可以存储在评价单元中，利用该评价单元可以根据抽吸的气体中的物质的浓度确定灌装饮料中的物质的相应的浓度。物质可以是化合物和/或化学元素。

为了实现该目的，本发明附加地提供一种具有方案12的特征的饮料加工方法。在从属方案中提及了本发明的有利的实施方式。

由于使用至少一个气体分析装置来保证灌装到容器中的饮料的品质并且使用至少一个气体分析装置的气体抽吸装置从灌装有饮料的容器的头部区域抽吸气体并且使用分析器进行分析，所以可以分析从容器的头部区域抽吸的气体的成分。在广泛的调查中，发明人已经证实，分析出的抽吸的气体的成分还可以用于得出关于灌装到相应的容器中的饮料的品质的结论。因此，可以经由气体分析装置对灌装到容器中的饮料进行可靠和快速的品质控制。

“品质控制”在此可以理解成意味着对直至灌装机的单独的混合阀或灌装阀的饮料的成分(特别是实际的混合比)进行实验室检测。

可以想到，在灌装阀的混合装置中将至少两种成分混合成饮料。

饮料加工方法优选地包括由气体的分析和通过混合装置混合饮料组成的封闭的控制环(closed control loop)。例如，可以确定在操作时需要调节混合比，然后以再次获得用于混合的预定的目标值的方式调节混合。

可以想到，用于在已灌装的容器上进行打印的下游的打印装置可以获得基于分析的特定气体分析数据。以这种方式，实际灌装的饮料容器内容物被施加单独的标记。

在此不限于对饮料的分析，还可以将分析数据关联至灌装阀。这由此有利地实现了冗余度(redundancy)，例如灌装机接收了来自更高级控制器的通过使用第一阀生产第三饮料的命令。通过借助于饮料加工方法可以验证该命令的正确的执行。

分析有利地适合作为ERP系统的模块。利用该模块可以确定，例如个性化的饮料已经成功地灌装到例如个性化的容器中并且已经在被送往包装中心/客户的途中。

可以用上述(特别是根据方案1至11中任一项所述的)饮料加工系统执行饮料加工方法。有利地，饮料加工方法特别地可以以单独或任意随机组合的形式类似地包括此前在饮料加工系统的上下文中说明的特征。

可以想到，气体分析装置的嘴部用于将排挤气体吹送到灌装有饮料的容器的头部区域中，由此饮料的存在于头部区域中的气态部分朝向气体抽吸装置位移。因此，可以从头部区域抽吸特别大量的气体，使得对所抽吸的气体进行的分析更加可靠。

附图说明

以下将参照附图中示出的实施方式更详细地阐释本发明的其它特征和优点，其中：

图1以示意性俯视图示出了饮料加工系统的根据本发明的实施方式；

图2示出了输送器和气体分析装置的详细的侧视图以及图1的控制装置的示意图；和

图3以灌装器的详细的视图示出了饮料加工系统的根据本发明的替代实施方式。

具体实施方式

图1以示意性俯视图示出了饮料加工系统1的根据本发明的实施方式。可以看到，饮料加工系统1包括灌装器3和用于封闭已灌装的容器2的封盖器4，灌装器3具有用于将饮料混合并灌装到容器2中的多个灌装阀31。此外，可以看到用于将容器2从灌装器3运输到封盖器4的输送器5，其中气体分析装置6配置在输送器5处。如果已灌装到容器中的混合的饮料的品质过低，则能够可选地利用轨道切换器7排出容器2。还可以看到，在此例如被构造为机器控制装置的控制装置8能够连接至灌装器3、气体分析装置6、轨道切换器7和封盖器4以用于控制。

还可以看到，灌装器3被构造为旋转转盘，利用该旋转转盘沿输送方向R运输容器2。灌装阀31对应于在此仅被示意性地示出的容器接收部相应地配置于灌装器3，使得来自入口星形轮9的容器2被接收到容器接收部中并且在运输的过程中在接收部处由灌装阀31灌装。

灌装阀31均构造有用于从至少两种成分混合成饮料的混合装置31a和用于将混合的饮料灌装到容器中的灌装装置31b。因此，饮料的至少两种成分可以被供应至灌装器3并且仅用灌装阀31中的混合装置31a混合。这能够实现更加灵活地混合待灌装的饮料。例如，至少两种成分是含有水的主流和含有制备好的糖浆的计量流，该水是纯水或仅部分地混合有制备好的糖浆的水。因此，饮料可以在灌装器3中精确并灵活地定量。

封盖器4在此还包括转盘，为了在封闭过程中沿运输方向R运输容器2将容器接收部以周向的方式配置于该转盘。此外，封盖器4包括对应于容器接收部配置的封闭头，以便为容器2提供例如冠形盖、螺纹盖和/或塞子。

为了保证在灌装器3中混合和灌装的饮料的足够的品质，将气体分析装置6配置在灌装器3和封盖器4之间的输送器5处。将在下文中对气体分析装置6进行说明：

图2示出了输送器5和气体分析装置6的详细的侧视图以及图1的控制装置8的示意图。

可以看到，灌装有饮料2b的容器2以直立的方式在输送器5上沿输送方向R被运输并且在输送器5上被引导经过气体分析装置6。

气体分析装置6包括用于从灌装有饮料2b的容器2的头部区域2a抽吸气体的气体抽吸装置61和用于分析所抽吸的气体的分析器62。分析器62在此被构造为例如质谱仪，但是还可以想到构造为气相色谱仪、离子迁移谱仪或这些分析装置的任意组合。这能够确定气体中的化合物和/或化学元素的化学成分。

还可以看到，气体分析装置6包括嘴部63，嘴部63用于将排挤气体吹送到灌装有饮料的容器2的头部区域2a中。通过吹送排挤气体，饮料2b的存在于头部区域2a中的气态部分朝向气体抽吸装置61位移。嘴部63被供应有来自压缩空气单元64的净化的压缩空气或氮。还可以看到，嘴部63和气体抽吸装置61沿输送方向R连续地配置，因此甚至可以在气体抽吸装置61从头部区域2a抽吸气体之前就开始吹送的过程。这防止环境空气朝向分析器62被抽吸。

还可以看到，气体抽吸装置61包括气体抽吸管，气体抽吸管经由软管接头连接至分析器62。气体通过气体抽吸管从头部区域2a传送至分析器62。

此外，气体分析装置6包括评价单元65，利用评价单元65确定来自已灌装的容器2的头部区域2a的气体的确切的成分。例如，在评价单元中存储了测量曲线，利用评价单元可以从气体的成分中得出关于饮料2b的成分的结论。例如然后可以基于品质标准(例如使用阈值)利用评价单元65决定在相应的容器2中灌装和混合的饮料是否具有足够的品质。在相应的容器2中灌装和混合的饮料具有足够的品质的情况下，相应的容器2被运输至下游的封盖器4。否则，利用轨道切换器7排出相应的容器2，并且，例如送出以便回收。

还可以看到，评价单元65连接至控制装置8。因此，控制装置8可以启动轨道切换器7的相应动作。评价单元65和/或控制装置8还适于将容器2中的灌装和混合的饮料2b的品质与相应的灌装阀31相关联和/或收集关于品质的统计数据。通过将品质与灌装阀31相关联，可以例如基于在该处发生的更加频繁的品质劣化而得出关于特定的灌装阀31故障的结论。

图3以灌装器3的详细的视图示出了饮料加工系统1的根据本发明的替代实施方式。图3中的实施方式与图1和图2中的实施方式的区别仅在于，气体分析装置6不是布置在灌装器3和封盖器4之间的输送器5处，而是存在多个气体分析装置6，其中各气体分析装置6均与灌装器3中的灌装阀31中的一个灌装阀31相关联。这可以直接在灌装过程中确定饮料的品质并且更早地检测故障。

可以看到，各灌装阀31均包括混合装置31a和灌装装置31b。混合装置31例如是灌装构件，利用该灌装构件可以混合饮料的至少两种成分，例如此前在图1的上下文中说明的，经由来自第一管线34的主流和经由来自第二管线35的计量流。灌装装置31b例如是灌装嘴部，灌装嘴部在灌装过程中与容器2'、2”、2”'的瓶颈部分建立可靠连接。

此外，可以看到灌装阀31均包括回气管31c，存在于容器2中的气体在灌装过程中可以通过回气管31c逸出。另外，回气管31c形成气体抽吸装置61的一部分并且经由软管连接至关联的分析器62。分析器62在此同样均被形成为质谱仪或气相色谱仪。

正如图3所示，容器2'在此正在被灌装并且相应的灌装阀31激活。头部区域2a中的气体朝向回气管31c位移并且朝向分析器62位移穿过气体抽吸装置61。这种操作一直持续到灌装过程完成为止，例如容器2”处于这种情况。因此，容器2'、2”的头部区域2a中的气体不需要通过泵等朝向分析器62抽吸。

如此前说明的，用于容器2”'的抽吸过程完成并且可以通过分析器62分析气体的化学成分。随后可以经由评价单元65从中得出关于混合和灌装的饮料的品质的结论。因此，然后通过评价单元65将涉及灌装到容器2”'中的饮料是否具有足够的品质的信号传送至控制装置8。

图1至图3中的饮料加工系统1被采用如下：

使用灌装器3的多个灌装阀31将饮料混合并灌装到容器2中，其中在灌装阀31的混合装置31a中从至少两种成分混合饮料并且使用灌装阀31的灌装装置31b将饮料灌装到容器2中。

利用一个气体分析装置6(图1至图2)或利用多个气体分析装置(图3)保证混合和灌装到容器2中的饮料的品质，其中分别利用一个或多个气体抽吸装置61从灌装有饮料的容器2的头部区域2a中抽吸气体并通过相关联的分析器62进行分析。

如图1至图2所示，灌装器3下游的容器2首先被运输至气体分析装置6，然后经由轨道切换器7被运输至随后的封盖器4并且在封盖器4处被封闭。因此，在灌装器3和封盖器4之间进行品质控制，在灌装器3和封盖器4之间经由轨道切换器7排出品质欠佳的容器。为了尽可能精确地保证品质控制，使用嘴部63将排挤气体吹送到灌装有饮料的容器2的头部区域2a中并由此排挤气体朝向气体抽吸装置61位移。

与此相反，根据图3的实施方式中的品质控制直接发生在灌装过程中，其中气体从容器2'、2"、2"'的头部区域通过饮料本身位移并且经由回气管31c被朝向分析器62抽吸。

因此，在图1至图3的实施方式中可以分析来自容器2的头部区域2a的气体并且得出关于在灌装阀31中混合的饮料的成分的结论。这能够实现特别可靠和精准的品质控制。

可以理解，实施方式中提及的上述特征不限于这些组合，而是也可以单独或随机组合。

Claims (14)

1.一种饮料加工系统(1)，其用于将饮料灌装到容器(2)中，所述饮料加工系统(1)具有：

灌装器(3)，其具有用于将所述饮料灌装到所述容器中的多个灌装阀(31)，其中所述灌装阀(31)均构造有用于将所述饮料的至少两种成分灌装到所述容器(2)的一个容器中的灌装装置(31b)，

封盖器(4)，其用于封闭灌装有所述饮料的所述容器(2)，以及

输送器(5)，其用于将所述容器(2)至少从所述灌装器(3)运输至所述封盖器(4)，

其特征在于，

所述饮料加工系统(1)包括至少一个气体分析装置(6)，所述气体分析装置用于对灌装到所述容器(2)中的混合的所述饮料进行品质控制，并且

所述至少一个气体分析装置(6)均包括用于从灌装有所述饮料的所述容器(2)的头部区域(2a)抽吸气体的气体抽吸装置(61)和用于分析所抽吸的所述气体的分析器(62)。

2.根据权利要求1所述的饮料加工系统(1)，其特征在于，所述分析器(62)包括气相色谱仪、离子迁移谱仪和/或质谱仪。

3.根据权利要求1或2所述的饮料加工系统(1)，其特征在于，所述气体分析装置(6)包括嘴部(63)，所述嘴部用于将排挤气体吹送到灌装有所述饮料的所述容器(2)的所述头部区域(2a)中，以便使用所述排挤气体使所述饮料的存在于所述头部区域(2a)中的气态成分朝向所述气体抽吸装置(61)位移。

4.根据权利要求3所述的饮料加工系统(1)，其特征在于，所述嘴部(63)和所述气体抽吸装置(61)沿输送方向(R)连续地配置。

5.根据前述权利要求中任一项所述的饮料加工系统(1)，其特征在于，所述抽吸装置(61)包括气体抽吸管，所述气体抽吸管连接至所述分析器(62)，特别地，所述气体抽吸管经由软管或管接头连接至所述分析器(62)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的饮料加工系统(1)，其特征在于，所述气体分析装置(6)配置在所述灌装器(3)和所述封盖器(4)之间的所述输送器(5)处。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的饮料加工系统(1)，其特征在于，存在多个所述气体分析装置(6)，并且多个所述气体分析装置(6)分别与所述灌装阀(31)的一个灌装阀相关联。

8.根据权利要求7所述的饮料加工系统(1)，其特征在于，所述灌装阀(31)均包括回气管(31c)，所述回气管形成所述气体抽吸装置(61)的至少一部分。

9.根据前述权利要求中任一项所述的饮料加工系统(1)，其特征在于，所述至少一个气体分析装置(6)均还包括用于评价所抽吸的所述气体的分析的评价单元(65)。

10.根据权利要求9所述的饮料加工系统(1)，其特征在于，所述评价单元(65)被构造用于根据所抽吸的所述气体的分析得出关于灌装的所述饮料的混合比的结论。

11.根据前述权利要求中任一项所述的饮料加工系统(1)，其特征在于，所述灌装阀(31)均形成有用于从所述至少两种成分混合所述饮料的混合装置(31a)。

12.一种饮料加工方法，其用于将饮料灌装到容器(2)中，其中，使用灌装器(3)的多个灌装阀(31)将所述饮料灌装到所述容器(2)中，使用所述灌装阀(31)的灌装装置(31b)将所述饮料的至少两种成分灌装到所述容器(2)中，

使用封盖器(4)封闭灌装有所述饮料的所述容器(2)，并且

使用输送器(3)将所述容器(2)从所述灌装器(3)运输至所述封盖器(4)，

其特征在于，

使用至少一个气体分析装置(6)来保证混合和灌装到所述容器(2)中的所述饮料的品质，并且

使用所述至少一个气体分析装置(6)的气体抽吸装置(61)从灌装有所述饮料的所述容器(2)的头部区域(2a)抽吸气体并使用分析器(62)进行分析。

13.根据权利要求12所述的气体分析方法，其特征在于，所述气体分析装置(6)的嘴部(63)用于将排挤气体吹送到灌装有所述饮料的所述容器(2)的所述头部区域(2a)中，由此所述饮料的存在于所述头部区域(2a)中的气态部分朝向所述气体抽吸装置(61)位移。

14.根据权利要求12或13所述的气体分析方法，其特征在于，在所述灌装阀(31)的混合装置(31a)中将所述至少两种成分混合成所述饮料。

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