CN112758394A - 用于以填充产品来填充容器的设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于以填充产品、优选食品来填充容器的设备(10)和方法，其中，所述设备(10)具有：产品路径(1，2，7)，其用于将所述填充产品运输并且导入到容器中；粘度确定装置(8)，其用于确定所述产品路径(1，2，7)中的填充产品的粘度；填充压力设定装置(1a，9)，其用于设定用以将填充产品导入到容器中的装填压力；以及控制装置(6)，其与粘度确定装置(8)和填充压力设定装置(1a，9)在通信方面耦联，并且设立用于利用粘度‑装填压力关系即粘度与装填压力之间的函数关系根据通过粘度确定装置(8)确定到的填充产品的粘度确定期望装填压力，并且控制填充压力设定装置(1a，9)以用于使装填压力与期望装填压力相称。

Description

用于以填充产品来填充容器的设备和方法

技术领域

本发明涉及一种用于以填充产品、优选食品来填充容器的设备和方法。本发明尤其针对粘性填充产品的装填。

背景技术

食品工业中的粘性填充产品、如例如番茄酱或蛋黄酱大多装填在回转式结构类型的自由射束装填机器中。为了可以干净地和以高的精度装填，必须遵循特定于填充产品的最优流动性能。流动性能可以根据经验通过装填测试确定，或可以直接在具有相应填充产品的装填机器处确定。在此，通过产品存储容器中的气体过压来调节流动性能，其中，气体可以是无菌过滤的压力空气或其他气体、大多为惰性气体。填充产品的粘度越高，产品存储容器中的气体过压就必须越大，以便设定期望流动性能，并且反之亦然。

由经验已知用于大量品种的产品的不同的或多或少合适的流动性能。同样地，在实验室实验中已经根据经验确定用于不同产品的流动时间，并且作为参考值对于设计新的装填机器可供使用以及作为基本设定对于装填程序或装填过程可供使用。

可以在实验室中借助于所谓的流变仪执行粘度测量。此外，粘度与用以加载产品的剪率和温度相关。因此，测量通常在预设的剪率和温度的情况下发生。然而，测量结果相对于实践，即相对于持续生产中存在的条件、例如关于温度和温度波动、非牛顿流体的性能(如触变性)等条件仅不太相关，使得在实验室中确定的值通常不太适合于实践。因此，根据确定到的产品粘度，所述值例如至少不足够用于创建装填压力矩阵。

对于装填机器中的每个生产程序，通常存储有用于填充产品类型的预设的初始装填压力，然而，所述初始装填压力与填充产品的具体粘度相关。因为填充产品的粘度可以与温度相关地且在批次之间强烈波动，所以在启动时或甚至在生产期间在装填机器处执行至少一次或多次填充测试，以便确定和/或对应地校正对于当前存在的粘度关系所需的装填压力。

在装填机器更长时间停止时，在多个具有触变流动特性、即与时间相关的粘度的产品的情况下，或通过由温度引起的粘度波动，理想的装填压力与最后的通过压力调节而设定的装填压力相比也可以偏移。因此，生产的重新启动通常不最优地进行，并且经过一段时间和装填，直至再次将压力调整到最优流动性能。在此，填充精度可能受到损害，并且可能导致容器填充不足，但是也可能导致容器过度填充，必须挑选出所述容器，由此导致产品损失。

执行用于确定与粘度相关的最优初始装填压力的填充测试需要时间，所述时间应该从纯生产时间中减去。填充测试降低设备的效率。

此外，装填机器中的产品在用以执行填充测试的时间期间可能经历温度变化(冷却或加热)，使得由填充测试确定的值可能在生产重新启动时已经过时，或仅短时间地一致，进而必须根据温度重新修正。所述值的可能的修正或检查可能再次导致时间耗费的填充测试。

如果未执行用于确定与粘度相关的最优装填压力的填充测试，例如为了提高装填设备的效率，则在过低的装填压力时可能出现容器的填充不足，并且在过高的装填压力时可能出现容器的过度填充。必须挑选出填充不足和过度填充的容器，这导致产品损失。此外，在过度填充时可能发生如下情况：填充产品从容器中离开。这可以导致容器和装填机器以及装填线的可能的其他部件的污染。在所述情况下，必须在设备之间进行清洁，这又导致时间损失，借此导致效率变差，并且还导致使用成本密集的清洁介质。

因为粘度与温度相关，并且可能在批次之间波动，所以刚性的、不灵活的装填压力和波动的粘度导致显著地损害装填精度。

在DE 10 2013 100 702 A1中看出作为装填过程的错误源或干扰的粘度的变化。其中提出，根据填充特征曲线和压力变化过程来监控介质的粘度并且检查粘度是否处于预设的期望范围内。由其他装填过程、例如由WO 97/00224 A1也已知考虑粘度。

发明内容

基于已知的现有技术，本发明的目的在于，提供用于以填充产品、优选食品来填充容器的改进的设备和改进的方法，尤其用于改进性能和/或减小产品损失。

所述目的通过说明书中描述的设备以及说明书中描述的方法来实现。由本发明的以下示图以及优选的实施例的描述得出有利的改进方案。

根据本发明的设备、在此也称为“填充设备”用于以填充产品来填充容器。填充设备尤其适合用于填充比较高的和/或可变的粘度的填充产品。填充设备特别优选地在食品工业中应用，例如用于装填调味料，例如番茄酱或蛋黄酱；粘性饮料，如例如果汁或冰沙、糖浆等。然而，其他工业领域中的粘性产品，如例如颜料、漆等也可以借助于在此描述的填充设备装填。

如果在此以单数形式使用名称如“容器”、“填充机构”以及其他名称，这首先为了语言简单起见而发生。如果复数不是明确的或技术上排除的，则包括复数。

根据本发明的填充设备具有用于将填充产品运输和导入到容器中的产品路径。在此，由填充产品穿流的从产品准备或产品制备的最后处理步骤直至将填充产品导入到容器中的路径称为产品路径。所述设备具有粘度确定装置，所述粘度确定装置用于确定产品路径中的填充产品的粘度。粘度确定装置可以以不同的方式实现，如这在下文中关于优选的实施方式描述的那样。所述设备还具有填充压力设定装置，其用于设定用以将填充产品导入到容器中的装填压力。填充产品的流动性能与其粘度相关。为了设定最优的流动性能，并且在生产期间中保持最优的流动性能，因此填充压力设定装置可供使用，所述填充压力设定装置可以改变装填压力。填充设备还具有控制装置，所述控制装置与粘度确定装置和填充压力设定装置在通信方面耦联。耦联可以是无线的或有线的，并且用于在一个或两个方向上传输数据、例如测量数据或从测量数据中推导出的数据、控制指令等。

根据本发明，控制装置设立用于，利用粘度-装填压力关系，根据通过粘度确定装置确定到的填充产品的粘度，确定期望装填压力，所述粘度-装填压力关系是粘度与装填压力之间的函数关系，并且控制装置设立用于控制填充压力设定装置以用于使(实际)装填压力与期望装填压力相称。换言之，控制装置利用预设的粘度-装填压力关系从产品路径中的填充产品的当前确定的粘度中，确定合适的或最优的装填压力，并且调整所述装填压力。

这能够实现在多个方面中提高填充设备的效率。一方面，可以取消在生产开始时或在生产中断之后重新启动设备时的填充测试，因为控制装置立刻、甚至还在填充第一个容器之前就根据粘度-装填压力关系确定和设定合适的装填压力。另一方面，可以舍弃填充产品的强烈的或突然的粘度变化之后的填充测试，例如由于温度波动或由于不同的批次特性引起的强烈的或突然的粘度变化之后的填充测试。此外，由于所收集的数据(粘度、密度等)可以取消在新的、至今未知的填充产品的运行时的填充测试，例如通过与当前的填充产品数据和从中在实践中得出的最优装填压力的比较来实现取消。

此外，如此优化的装填压力有助于减少或避免过度填充的进而可能污染设备的容器，由此最小化机器停止、清洁时间和重启情况。

也可以通过在此描述的装填压力的优化来最小化产品损失。由于卫生和质量方面的原因，通常必须丢弃在填充测试时所需的材料——填充产品、容器等。因此，通过取消填充测试，可以最小化材料损失。此外，可以最小化由于过度填充或填充不足而挑选出的容器。在理想情况下，装填的容器可以从第一轮填充器开始销售，由此进一步改进填充器的性能。

本发明的另一技术贡献在于，通过始终最优的、经由与粘度相关的装填压力调节而设定的流动性能来改进装填精度。可以快速地、几乎立即地对在同时损害装填精度的情况下的本身轻微的粘度波动做出反应。通过基本上恒定的装填条件得出污染的容器的减少。

优选地，产品路径具有：产品入流部、与所述产品入流部流体连接的产品箱体、以及与所述产品箱体流体连接的一个或更多个填充机构，其中，产品入流部设立用于，将填充产品引导到产品箱体中，并且填充机构设立用于，将处于产品箱体中的填充产品对应地导入到容器中。产品箱体用于例如作为用于填充产品的中间缓冲部，以便确保连续的和可靠的填充运行。产品箱体经由对应的产品管路将待装填的填充产品提供给填充机构。填充机构优选地分别配备有填充阀，通过所述填充机构，以填充产品填充待填充的容器。在此，优选地将填充产品以自由射束的形式导入到对应的容器中。

填充设备优选地以回转式结构类型构造，其中，在所述情况下，填充机构安装在圆盘传送带处，并且产品箱体可以构成为固定式或共转式(mitrotierend)中央容器。

优选地，产品箱体具有填充产品上方的顶部空间，顶部空间以气体、优选无菌空气或惰性气体填充。在所述情况下，可以通过改变产品箱体的顶部空间中的气体压力来修改装填压力。为了所述目的，填充设备优选地具有与控制装置在通信方面耦联的压力调节器，所述压力调节器设立用于调节产品箱体的顶部空间中的气体压力。此外，可以设置压力传感器，所述压力传感器与控制装置在通信方面耦联，并且设立用于，测量产品箱体的顶部空间中的气体压力并且将其传输给控制装置，由此可以高效地将装填压力调节到期望装填压力。

在上文中描述的产品箱体是产品路径的一部分，并且与压力调节器共同地通过如下方式形成填充压力设定装置的优选的、机械构造简单的且可靠的实现方案：经由顶部空间中的气体压力调节装填压力。应指出，可以可能在技术上也以其他方式设定和调节装填压力，例如经由泵、真空装置等来设定和调节装填压力。

优选地，填充设备具有：液位传感器，所述液位传感器用于确定、例如探测产品箱体中的填充产品的当前液位；和/或温度传感器，所述温度传感器用于确定、例如探测产品箱体中的填充产品温度。可以将所述数据传输给控制装置，以用于继续处理和优化装填过程。

优选地，粘度确定装置具有流量测量装置和/或嵌入式粘度计，所述流量测量装置和/或嵌入式粘度计用于确定产品入流部中的填充产品的粘度，和/或具有过程粘度计，所述过程粘度计用于确定产品箱体中的填充产品的粘度。以所述方式，可以以机械构造简单的且可靠的方式和方法确定填充产品的粘度。流量测量装置例如可以是或包括科里奥利流量测量机构。流量测量装置也可以是组合的测量机构，除了在产品入流部中至产品箱体的质量流量之外，所述测量机构确定或探测其他变量，如例如填充产品的温度、比重和/或粘度。如果对应地配备，则流量测量装置可以将关于粘度的直接数据发送给控制装置。替选地，可以将与数据等效的物理变量或可以从中推导出或计算出粘度的变量传输给控制装置。因此，例如可以由流量测量装置探测体积流或质量流并且发送给控制装置，其中，控制装置从中推导出粘度，例如利用哈根-泊肃叶定律推导出粘度。

一种替选的用于确定粘度的方法使用在产品路径中出现的压力下降，所述方法不测量质量流或体积流。为了所述目的，粘度确定装置优选地具有至少两个压力传感器，所述压力传感器设立用于，在产品路径中的至少两个不同位置处探测在以填充产品穿流期间出现的压力，其中，所述控制装置设立用于，考虑两个压力传感器之间的压力差作为用于填充产品的粘度的尺度，或根据压力差计算这种尺度。

在所述方法的情况下，i)替代粘度-装填压力关系，可以在控制装置中存储有压力差装填压力关系，使得可以舍弃明确地确定、即计算或探测粘度。替选地，ii)可以存储有压力差-粘度关系，借助于所述压力差-粘度关系，在中间步骤中首先确定属于压力差的粘度，然后在第二步骤中考虑所述粘度用于确定装填压力。在此，两种方式和所属的技术装置属于名称“粘度确定”、“粘度确定装置”等。虽然在第一种情况i)下，舍弃以粘度的物理单位明确确定粘度；然而，因为压力传感器之间的压力差与粘度成比例，所以可以将所述压力差视为和用作用于粘度的物理尺度。由于所述原因，在此，所提及的压力差装填压力关系也属于名称“粘度-装填压力关系”。

优选地，控制装置设立用于，在生产开始时和/或在生产中断之后和/或在粘度变化超过阈值的情况下，利用粘度-装填压力关系，根据通过粘度确定装置确定到的填充产品的粘度，确定期望装填压力。装填过程的这种特殊阶段——生产的开始、生产的中断、强烈的或突然的粘度变化等——在语言上与正常运行不同，在正常运行中，填充设备在不具有粘度的波动或仅具有粘度的微小波动的情况下生产。

在此描述的粘度中的装填压力的调节尤其适合于所提及的不正常的阶段，在不正常的阶段中，例如，替选的调节方法不能或仅能困难地将流动性能保持在预设的窗口中。

在填充设备的正常运行中，可以同样经由粘度-装填压力关系实现调节；但是，也可以执行替选调节，例如通过将测量到的或以其他方式确定到的当前流动性能与期望流动性能进行比较来执行替选调节。因为预设定的装填压力的不灵活的维持可能导致：在粘度变化时，流动性能不期望地波动，可以在持续的生产期间调整装填压力，使得实际的流动性能保持在期望流动性能的允许范围中。

优选地，根据经验或以实验方式确定粘度-装填压力关系。例如，所述粘度-装填压力关系是特定于产品的、根据经验确定的函数，所述函数说明根据粘度的最优的或至少合适的装填压力。因此，在控制装置中可以存储有具有根据经验确定的粘度-装填压力关系的产品数据库，或控制装置可以访问这种数据库。粘度与装填压力之间的函数关系可以以任意方式存储或可表示。如果已知，则表格表示例如同样可行，如分析表达那样(Einetabellarische

ist beispielsweise ebenso

wie einanalytischer Ausdruck,sofern bekannt.)。除了以实验方式或根据经验确定粘度-装填压力关系之外，如果如此确定的数据对于实践适宜，则也例如可以根据模型计算或模拟来获得所述粘度-装填压力关系。

在此，在上文中所提及的目的通过一种用于以填充产品、优选食品填充容器的方法来实现。所述方法包括：沿着产品路径运输填充产品，并且将填充产品导入到容器中；借助于粘度确定装置确定产品路径中的填充产品的粘度；利用粘度-装填压力关系，根据通过粘度确定装置确定到的填充产品的粘度，确定期望填充压力，所述粘度-装填压力关系是粘度与装填压力之间的函数关系；以及通过控制填充压力设定装置来调节或设定用以将填充产品导入到容器中的装填压力，使得装填压力与期望装填压力相等。

关于设备描述的特征、技术效果、优点以及实施例类似地适用于所述方法。

因此，产品路径优选地具有：产品入流部、与所述产品入流部流体连接的产品箱体、以及与所述产品箱体流体连接的一个或更多个填充机构，其中，填充产品经由产品入流部被运输或引导到产品箱体中，从产品箱体运输或引导给填充机构，并且填充机构将填充产品对应地导入到容器中。由于在上文中所提及的原因，产品箱体优选地具有填充产品上方的顶部空间，所述顶部空间以气体、优选无菌空气或惰性气体填充，其中，在所述情况下，经由压力调节器调节顶部空间中的气体压力，由此设定装填压力，优选地在考虑压力传感器的测量值的情况下设定装填压力，所述压力传感器测量产品箱体的顶部空间中的气体压力。

优选地，由于在上文中所提及的原因，粘度确定装置具有流量测量装置和/或嵌入式粘度计，所述流量测量装置和/或嵌入式粘度计确定产品入流部中的填充产品的粘度，即直接测量或从其他物理变量中推导。替选地或附加地，粘度确定装置具有过程粘度计，所述过程粘度计确定产品箱体中的填充产品的粘度。

优选地，由于在上文中所提及的原因，粘度确定装置具有至少两个压力传感器，所述压力传感器探测在产品路径中的至少两个不同位置处在以填充产品穿流期间出现的压力，其中，考虑所述两个压力传感器之间的压力差作为用于填充产品的粘度的尺度，或根据压力差计算这种尺度。

优选地，由于在上文中所提及的原因，在生产开始时和/或在生产中断之后和/或在粘度变化超过阈值的情况下，利用粘度-装填压力关系，根据通过粘度确定装置确定到的填充产品的粘度，确定期望装填压力。

优选地，由于在上文中所提及的原因，在正常填充运行中，通过不考虑粘度-装填压力关系的替选调节来调节填充压力，优选地，通过将实际流动性能与期望流动性能进行比较来调节填充压力。

优选地，由于在上文中所提及的原因，在正常填充运行中，通过粘度确定装置确定填充产品的粘度——这可以连续地或在均匀的或不均匀的时间间隔中实现，其中，修正地干预所提及的替选调节，例如在强烈的或突然的粘度变化的情况下修正地干预所提及的替选调节。

优选地，由于在上文中所提及的原因，根据经验或以实验方式确定粘度-装填压力关系。因此，例如可以确定特定于产品的函数和/或可以创建数据库，所述数据库说明根据粘度的合适的或最优的装填压力。

本发明的其他优点和特征从优选的实施例的以下描述中变得明显。只要在此描述的特征不矛盾，则所述特征可以单独实现，或可以结合在上文中描述的特征中的一个或更多个特征实现。在此，优选的实施例的以下描述参照附图实现。

附图说明

通过附图的以下描述详细阐述本发明的优选的其他实施方式。在此示出：

图1示出用于以填充产品来填充容器的示意性填充设备；

图2示出根据另一实施例的用于以填充产品来填充容器的示意性填充设备；

图3示出根据另一实施例的用于以填充产品来填充容器的示意性填充设备；

图4示出根据另一实施例的用于以填充产品来填充容器的示意性填充设备；

图5a示出图表，所述图表示出粘度作为填充压力的函数；以及

图5b示出用于确定装填压力的一系列图表。

具体实施方式

在下文中，根据附图描述优选的实施例。在此，在不同附图中，相同的、相似的或起相同作用的元件设有相同的附图标记，并且部分地舍弃对所述元件的重复描述，以便避免冗余。

在图1中示意性示出根据一个实施方式的用于填充容器的设备10，在此也称为“填充设备”。填充设备10尤其适合用于装填可变粘度的填充产品。在附图中未示出待填充的容器。

填充设备10具有产品箱体1以及与所述产品箱体流体连接的多个填充机构2。填充设备10优选地以回转式结构类型构造，其中，在所述情况下，填充机构2安装在圆盘传送带处，并且产品箱体1可以构成为固定式或共转式中央容器。

产品箱体1经由对应的产品管路将待装填的填充产品提供给填充机构2。填充机构2分别配备有填充阀，通过所述填充机构，以填充产品填充待填充的容器，优选地在自由射束过程中以填充产品填充待填充的容器。为了所述目的，将待填充的容器容纳在附图中未示出的容器容纳部中，并且与容器口一起对应地放置在填充机构2的填充阀下方，使得可以将产品以自由射束的形式导入到容器中。替选地，可以使容器口压靠填充机构2的对应的流出开口，使得在所述填充机构之间建立液密的和/或气密的接触。

经由产品入流部7，将待填入到待填充容器中的填充产品供应给产品箱体1。在此，产品入流部表示由填充产品穿流的至产品箱体1的路径，所述入流部包括由制成的、可装填的填充产品接触的所有区域，即从产品制备的最后处理步骤直至流入到产品箱体1中的区域。在此，由填充产品穿流的从产品制备的最后处理步骤直至流出对应的填充机构2的路径也称为“产品路径”。

填充产品优选地涉及食品领域中的粘性流体、如例如调味料、粘稠饮料、糖浆等。尤其考虑调味酱、例如番茄酱或蛋黄酱。然而，其他工业领域中的粘性产品、如例如颜料、漆等也可以借助于在此描述的填充设备10装填。

产品箱体1在填充产品上方具有顶部空间1a，在所述顶部空间中存在气体环境，所述气体环境的压力和/或成分可以在填充设备10的正常运行的变化过程中、即在装填过程期间改变。优选地，在顶部空间1a中存在无菌空气或惰性气体。

为了调节产品箱体1的顶部空间1a中的气体环境，设置有气体输送管路、气体导出管路以及与气体导出管路耦联的压力调节器9，所述压力调节器设立用于调节顶部空间1a中的气体压力。经由压力传感器9可以测量产品箱体1的顶部空间1a中的气体压力，因此同样地可以测量装填压力，即用以将填充产品输送给填充机构2并且装填的压力。

优选地，填充设备10还具有：用于确定、例如探测产品箱体1中的填充产品的当前液位的液位传感器4，和/或用于确定、例如探测产品箱体1中的填充产品温度的温度传感器5。

在上文中描述的产品箱体1是产品路径的一部分，并且通过如下方式实现填充压力设定装置：经由顶部空间1a中的气体压力调节装填压力。应指出，也可以可能在技术上以其他方式、例如经由泵、真空装置等来设定或调节装填压力。因此，虽然产品箱体1与压力调节器9一起是填充压力设定装置的优选的技术实现方案，然而不一定是唯一可行的技术实现方案。

根据图1的实施例，填充设备10在产品入流部7处具有流量测量装置8a，所述流量测量装置设立用于探测产品入流部7中的质量流量或体积流。流量测量装置8a例如可以是或包括科里奥利流量测量机构。流量测量装置8a可以是组合的测量机构，除了产品入流部7中的质量流量或体积流之外，所述测量机构确定或探测其他变量，如例如温度、比重，和/或直接地确定或探测填充产品的粘度。

不同的接收器、传感器、促动器、电子装置等与控制装置6通信。这可以以无线方式或有线方式实现。

因此，流量测量装置8a设立用于将测量数据传输给控制装置6。如果对应地配备，则流量测量装置8a可以将关于粘度的直接数据发送给控制装置6。替选地，可以将与数据等效的物理变量或从中可以推导出或计算出粘度的变量传输给控制装置6。因此可行的是，由流量测量装置8a探测体积流或质量流量，并且将对应的数据发送给控制装置6，其中，控制装置6从中推导出粘度，例如利用哈根-泊肃叶定律推导出粘度。

如果流量测量装置8a设立用于探测或以其他方式确定粘度，则流量测量装置8a在此称为“粘度确定装置”8，或在其他情况下，流量测量装置8a和控制装置6构成的组合在此称为“粘度确定装置”8。这以类似的方式适用于在下文中描述的实施变型方案。

考虑如此检测到的粘度由控制装置6作为用于确定装填压力的基础。这根据粘度-装填压力关系、优选地根据经验确定到的产品数据库以及根据粘度的必要的、合适的或最优的填充压力的从中推导出的特定于产品的函数来实现。

在图5a中示出这种函数性粘度-装填压力关系。在此，在x轴上描绘装填压力，并且在y轴上描绘粘度。基于在产品入流部7中确定到的粘度，可以从中读取所期望的装填压力，如其在图5a中通过虚线箭头示出的那样，以便最后实现需要的期望流动性能。

显然，也可以以其他方式获得和表达粘度与装填压力之间的函数关系。如果已知，则表格表示例如同样可行，如分析表达那样。函数的相关性可以根据经验、以实验方式确定，或例如也可以根据模型计算或模拟来确定。

通过产品箱体1中的压力调节器9设定如此获得的装填压力。为了所述目的，测量产品箱体1的顶部空间1a中的气体压力并且将其传输给控制装置6。现在，控制装置6可以借助于合适的控制算法使顶部空间1a中的气体压力近似和设定到先前确定到的初始压力。这种基于粘度-装填压力关系的控制优选地对于初始装填压力在生产开始、重新开始时或在生产中断之后实现。

因此，在装填过程开始之后，在控制装置6中，例如一次、多次、连续地、或在均匀的或不均匀的时间间隔中，使用借助于流量测量装置8确定到的粘度，以便根据粘度-装填压力关系来确定装填压力的调节或校正，并且转发给压力调节器9，使得保持最优的生产条件。

替选地或附加地，可以例如通过控制装置6确定穿过填充机构2的填充产品的流动性能，并且将其与在控制装置6中存储的期望流动性能进行比较。如果期望流动性能与当前平均流动性能一致，则可以保持装填压力；如果期望流动性能偏离超出预设界限，则可以重新调节装填压力：流动性能过高->降低装填压力，并且反之亦然。

优选地，仅在生产开始时、在较长的中断时和/或在粘度强烈变化时，才借助于流量测量装置8根据粘度-装填压力关系来执行压力调节，直至达到期望的流动性能。随后，在所述情况下，通过预设的流动性能继续调节装填压力。然而，也可以在包括正常和不正常条件的整个运行上借助于流量测量装置8根据粘度-装填压力关系来执行压力调节。

图2示出根据另一实施例的填充设备10，所述实施例与图1的实施例的不同之处在于，替代流量测量装置8a，在产品入流部7中安装有嵌入式粘度计8b。嵌入式粘度计8b探测在产品入流部7中至产品箱体1的填充产品的粘度，并且将探测到的粘度数据传输给控制装置6，所述控制装置根据粘度-装填压力关系执行装填压力的控制，如关于图1的实施例所描述的那样。

图3示出根据另一实施例的填充设备10，所述实施例与图1的实施例的不同之处在于，替代流量测量装置8a，在过程箱体1中安装有过程粘度计8c。在产品入流部7中、即在运输管路中安装有嵌入式粘度计8b，而过程粘度计8c设立用于探测过程箱体1中的填充产品的粘度。实现装填压力、尤其初始装填压力和/或在装填过程期间或在中断之后的可能的校正的控制，如关于图1的实施例所描述的那样。

图4示出根据另一实施例的填充设备10，在所述实施例中，使用穿流系统中的与粘度有关的压力下降，以用于确定和控制装填压力。为了所述目的，在产品入流部7中安装有两个压力传感器8d和8e，所述压力传感器测量在产品入流部7中的两个不同位置处测量在穿流期间在那里出现的压力。在假设产品入流部7的层流穿流的情况下，压力传感器8d与8e之间的在此确定到的压力差直接与产品粘度成比例。通常在比较高粘度的产品和在此出现的流动速度的情况下，所述假设是合理的。

根据达西-魏斯巴赫公式，压力差和粘度具有以下流动力学关系：

在此，Δp_1/2表示两个压力传感器8d与8e之间的压力损失，ρ表示填充产品的密度，v表示平均流动速度，λ表示管道摩擦系数，l表示管路的长度、即两个压力传感器8d与8e之间的间隔，d表示管路的内径，以及

表示压力损失系数。

根据哈根-泊肃叶定律，圆形管中的层流的、完全构成的流动适用于：

λ＝64/Re (2)

在此，Re表示雷诺数：

所述雷诺数与动态粘度η相关。从中得出：

Δp_1/2～η,ρ

因此，在系统的恒定穿流速度v的情况下和在恒定的穿流直径d和风阻系数

的情况下，产品粘度与两个压力传感器8d与8e之间的压力下降或压力差Δp_1/2成比例。尽管密度变化同样对压力损失有影响，但是通常可以忽略所述密度变化。

因此，可以借助于在图5b中示出的关系，经由压力损失示出和找到装填压力，例如作为初始装填压力以及用于可能的校正，如关于图1的实施例所描述的那样。

在此，i)替代粘度-装填压力关系，可以在控制装置6中存储有压力差装填压力关系，使得可以舍弃明确地确定、即计算或探测粘度。替选地，ii)可以存储有压力差-粘度关系，借助于所述压力差-粘度关系，在中间步骤中首先确定属于压力差的粘度，然后在第二步骤中考虑所述粘度用于确定装填压力，如关于图1的实施例所阐述的那样。

在此，两种方式和所属的技术装置属于名称“粘度确定”、“粘度确定装置”等。虽然在第一情况下，i)舍弃以粘度的物理单位明确确定粘度；然而，因为压力传感器8d与8e之间的压力差与粘度成比例，所以可以将所述压力差视为和用作用于粘度的物理尺度。由于所述原因，在图5b中示出的压力差装填压力关系也属于名称“粘度-装填压力关系”。

应指出，显然，在图1至图4中示出的实施例的组合是可行的。通过应用多个用于粘度确定的技术，例如可以改进装填压力的确定的精度，或可以降低失效概率。

在下文中，描述示例性方法，所述方法用于在生产开始时或在长时间生产停止之后重新开始生产时来确定初始装填压力，以及用于在生产期间与粘度相关地来调节装填压力：

在生产开始时或在生产停止或生产中断之后重新开始生产时，确定初始装填压力：

1.经由为此合适的测量机构，例如借助于具有粘度测量的可行性的流量测量装置8a、嵌入式粘度计或过程粘度计8b、8c，或借助于用于确定穿流的产品入流部7中的压力下降的至少两个压力传感器8d、8e，确定在装填填充设备10的产品箱体1期间、例如产品入流部7中或产品箱体1中的填充产品的粘度；

2.将包括可能探测到的压力下降的粘度数据传递给控制装置6；

3.根据在控制装置6中存储的粘度-装填压力关系来确定与粘度相关的初始装填压力；

4.在启动时或在生产中断之后，借助于压力调节器9和压力传感器3，设定填充设备10处的初始装填压力、即产品箱体1的顶部空间1a中的气体压力；

5.可能通过系统承担压力调节，所述系统将当前流动性能与期望流动性能进行比较，并且对应地继续调节顶部空间1a中的气体压力；

6.可能在粘度变化确定的情况下，如果在步骤5下所描述的用于压力调节的系统不能在可参数化的时间内调整新的装填压力，则设定顶部空间1a中的新的填充压力。

在正常生产期间与粘度相关地调节装填压力：

1.经由为此合适的测量机构，例如借助于具有粘度测量的可行性的流量测量装置8a、嵌入式粘度计或过程粘度计8b、8c，或借助于用于确定穿流的产品入流部7中的压力下降的至少两个压力传感器8d、8e，确定例如产品入流部7中或产品箱体1中的填充产品的粘度；

2.将包括可能的压力下降的粘度数据传递给控制装置6；

3.例如根据在控制装置6中存储的粘度-装填压力关系来确定与粘度相关的装填压力；

4.借助于压力调节器9和压力传感器3，设定填充设备10处的装填压力、即产品箱体1的顶部空间1a中的气体压力；

5.重复步骤1至步骤4直至生产结束。

根据控制装置6的控制软件和/或控制硬件的实施方案，在上文中描述的过程的偏差和/或补充是可行的。

通过在产品路径中确定到的填充产品的粘度控制装填压力能够实现提高填充设备1的效率。一方面，这在生产开始时或在生产中断之后重新启动时，通过取消填充测试来实现。另一方面，可以舍弃填充产品的强烈的或突然的粘度变化之后的填充测试，例如由于温度波动或由于不同的批次特性引起的强烈的或突然的粘度变化之后的填充测试。此外，由于所收集的数据(粘度、密度等)可以取消在新的、至今未知的填充产品的运行时的填充测试，例如通过与当前的填充产品数据和从中在实践中得出的最优装填压力的比较来实现取消。

此外，如此优化的装填压力有助于减少或避免过度填充的进而可能污染设备的容器，由此最小化机器停止、清洁时间和重启情况。

可以通过在此描述的装填压力的优化最小化产品损失。由于卫生和质量方面的原因，通常必须丢弃在填充测试时所需的材料——填充产品、容器等。因此，通过取消填充测试，可以最小化材料损失。此外，可以最小化由于过度填充或填充不足而挑选出的容器。在理想情况下，装填的容器可以从第一轮填充器开始销售，由此优化填充器的性能。

另一技术贡献在于，通过始终最优的、经由与粘度相关的装填压力调节而设定的流动性能来改进装填精度。可以快速地、几乎立即地对在同时损害装填精度的情况下的本身轻微的粘度波动做出反应。通过几乎恒定的装填条件得出污染的容器的减少。

只要能够应用，在各个实施例中示出的所有单个特征可以彼此组合和/或替换，而不离开本发明的范围。

附图标记

10 用于以填充产品来填充容器的设备

1 产品箱体

1a 产品箱体的顶部空间

2 填充机构

3 压力传感器

4 液位传感器

5 温度传感器

6 控制装置

7 产品入流部

8 粘度确定装置

8a 流量测量装置

8b 嵌入式粘度计

8c 过程粘度计

8d 压力传感器

8e 压力传感器

9 压力调节器

Claims (15)

1.一种用于以填充产品、优选食品来填充容器的设备(10)，其中，所述设备(10)具有：

产品路径(1，2，7)，其用于将所述填充产品运输和导入到所述容器中；

粘度确定装置(8)，其用于确定所述产品路径(1，2，7)中的填充产品的粘度；

填充压力设定装置(1a，9)，其用于设定用以将所述填充产品导入到所述容器中的装填压力；以及

控制装置(6)，其与所述粘度确定装置(8)和所述填充压力设定装置(1a，9)在通信方面耦联，并且设立用于，利用粘度-装填压力关系，根据通过所述粘度确定装置(8)确定到的所述填充产品的粘度，确定期望装填压力，所述粘度-装填压力关系是所述粘度与所述装填压力之间的函数关系，并且所述控制装置设立用于，控制所述填充压力设定装置(1a，9)，以用于使所述装填压力与所述期望装填压力相称。

2.根据权利要求1所述的设备(10)，其特征在于，所述产品路径(1，2，7)具有：产品入流部(7)、与所述产品入流部流体连接的产品箱体(1)、以及与所述产品箱体流体连接的一个或更多个填充机构(2)，其中，所述产品入流部(7)设立用于，将所述填充产品引导到所述产品箱体(1)中，并且所述填充机构(2)设立用于，将处于所述产品箱体(1)中的填充产品导入到容器中。

3.根据权利要求2所述的设备(10)，其特征在于，所述产品箱体(1)具有所述填充产品上方的顶部空间(1a)，所述顶部空间以气体、优选无菌空气或惰性气体填充，其中，还设置有与所述控制装置(6)在通信方面耦联的压力调节器(9)，所述压力调节器设立用于调节所述顶部空间(1a)中的气体压力，由此，能够调节所述装填压力，其中，优选地设置有压力传感器(3)，所述压力传感器与所述控制装置(6)在通信方面耦联，并且设立用于，测量所述产品箱体(1)的顶部空间(1a)中的气体压力并且将其传输给所述控制装置(6)。

4.根据权利要求2或3所述的设备(10)，其特征在于，所述粘度确定装置(8)具有：流量测量装置(8a)和/或嵌入式粘度计(8b)，所述流量测量装置(8a)和/或嵌入式粘度计用于确定所述产品入流部(7)中的填充产品的粘度；和/或过程粘度计(8c)，所述过程粘度计用于确定所述产品箱体(1)中的填充产品的粘度。

5.根据上述权利要求中任一项所述的设备(10)，其特征在于，所述粘度确定装置(8)具有至少两个压力传感器(8d，8e)，所述压力传感器设立用于，在所述产品路径中的至少两个不同位置处探测在以填充产品穿流期间出现的压力，其中，所述控制装置(6)设立用于，考虑所述两个压力传感器(8d，8e)之间的压力差作为用于所述填充产品的粘度的尺度，或根据所述压力差计算所述尺度。

6.根据上述权利要求中任一项所述的设备(10)，其特征在于，所述控制装置(6)设立用于，在生产开始时和/或在所述生产中断之后和/或在粘度变化超过阈值的情况下，利用所述粘度-装填压力关系，根据通过所述粘度确定装置(8)确定到的所述填充产品的粘度，确定所述期望装填压力，并且在其他情况下优选地通过将当前的或平均的流动性能与期望流动性能进行比较来调节所述装填压力。

7.根据上述权利要求中任一项所述的设备(10)，其特征在于，所述粘度-装填压力关系根据经验或以实验方式被确定，所述粘度-装填压力关系优选地是特定于产品的、根据经验确定到的函数或数据库，所述函数或数据库说明根据所述粘度的合适的或最优的装填压力。

8.一种用于以填充产品、优选食品来填充容器的方法，其中，所述方法包括：

沿着产品路径(1，2，7)运输所述填充产品，并且将所述填充产品导入到所述容器中；

借助于粘度确定装置(8)确定所述产品路径(1，2，7)中的填充产品的粘度；

利用粘度-装填压力关系，根据通过所述粘度确定装置(8)确定到的所述填充产品的粘度，确定期望填充压力，所述粘度-装填压力关系是所述粘度与所述装填压力之间的函数关系；以及

通过控制填充压力设定装置(1a，9)来设定用以将所述填充产品导入到所述容器中的装填压力，使得所述装填压力与所述期望装填压力相称。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述产品路径(1，2，7)具有：产品入流部(7)、与所述产品入流部流体连接的产品箱体(1)、以及与所述产品箱体流体连接的一个或更多个填充机构(2)，所述填充产品经由所述产品入流部(7)被运输到所述产品箱体(1)中，从所述产品箱体(1)被运输给所述填充机构(2)，并且所述填充机构(2)将所述填充产品对应地导入到容器中，其中

所述产品箱体(1)具有所述填充产品上方的顶部空间(1a)，所述顶部空间以气体、优选无菌空气或惰性气体填充，以及

经由压力调节器(9)调节所述顶部空间(1a)中的气体压力，由此设定所述装填压力，优选地在考虑压力传感器(3)的测量值的情况下设定所述装填压力，所述压力传感器测量所述产品箱体(1)的顶部空间(1a)中的气体压力。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述粘度确定装置(8)具有流量测量装置(8a)和/或嵌入式粘度计(8b)，所述流量测量装置和/或嵌入式粘度计确定所述产品入流部(7)中的填充产品的粘度；和/或所述粘度确定装置(8)具有过程粘度计(8c)，所述过程粘度计确定所述产品箱体(1)中的填充产品的粘度。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，其特征在于，所述粘度确定装置(8)具有至少两个压力传感器(8d，8e)，所述压力传感器在所述产品路径中的至少两个不同位置处探测在以填充产品穿流期间出现的压力，并且考虑所述两个压力传感器(8d，8e)之间的压力差作为用于所述填充产品的粘度的尺度，或根据所述压力差计算所述尺度。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的方法，其特征在于，在生产开始时和/或在所述生产中断之后和/或在粘度变化超过阈值的情况下，利用所述粘度-装填压力关系，根据通过所述粘度确定装置(8)确定到的所述填充产品的粘度，确定所述期望装填压力。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在正常填充运行中，通过不考虑所述粘度-装填压力关系的替选调节来调节所述装填压力，优选地通过将当前的或平均的流动性能与期望流动性能进行比较来调节所述装填压力。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在所述正常填充运行中，通过所述粘度确定装置(8)确定所述填充产品的粘度，并且修正地干预所述替选调节。

15.根据权利要求8至14中任一项所述的方法，其特征在于，根据经验或以实验方式确定所述粘度-装填压力关系，优选地确定特定于产品的函数或数据库，所述函数或数据库说明根据所述粘度的合适的或最优的装填压力。

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