CN114051477A - 从基于纸盒的包装材料卷材去除过量灭菌剂的方法及其系统 - Google Patents

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Abstract

提供一种用于从基于纸盒的包装材料的卷材(102)去除过量灭菌剂(308)的设备(312)。卷材(102)包括布置为形成包装(112)的多个连续布置的部分(200a‑200f)，其中卷材(102)的每个部分包括附接到其上的打开装置(202a‑202f)，其中部分(200a‑200f)的至少一个子集包括定位元件(204a‑204f)。设备(312)包括：定位元件读取器(314)，其被布置为确定包含在卷材(102)之中或之上的定位元件(204a‑204f)的位置；控制单元(316)，其被配置为基于定位元件(204a‑204d)的位置估计打开装置(202a‑202f)的位置，以及空气脉冲装置(318)，其被布置为提供空气脉冲(320a至320b)，其中控制单元(316)被进一步配置为基于打开装置的位置来调整空气脉冲装置(318)，并且空气脉冲(320a‑320b)被提供到卷材(102)的打开装置区域(210a‑210f)上，从而从打开装置(202a‑202f)去除灭菌剂(308)。

Description

从基于纸盒的包装材料卷材去除过量灭菌剂的方法及其系统
技术领域
本发明一般涉及包装技术(例如食品包装技术)的领域。更具体地，其提出了一种用于从包装材料的卷材去除过量灭菌剂的方法和设备。
背景技术
当今，众所周知的是将卷筒进给的包装机用于不同类型的食品，例如奶。卷筒进给式包装机，也称为填充机，有几个优点。一个是包装的连续生产使得与坯料进给的包装系统相比可实现更高的速度。另一个优点是通过连续填充包装材料管并在管的下端形成包装，可以降低不需要的微生物进入包装的风险。
为确保包装材料不含不需要的微生物，可将包装材料进给到灭菌槽。灭菌槽仅含有灭菌剂或含有灭菌剂和润湿剂的混合物。在本文中，为了便于理解，无论是否与润湿剂混合在一起，该槽中的液体都称为灭菌剂。灭菌槽的一个缺点是需要去除灭菌槽中使用的灭菌剂，以使得灭菌剂不会最终进入产品。去除灭菌剂的一种方法是使用加热灭菌的空气干燥包装材料。
即使当今存在确保充分去除灭菌剂的技术，仍然需要改进的技术以使得可以例如在能量利用率方面更有效地实现这一点。
发明内容
本发明的一个目的是至少部分地克服现有技术的一个或多个上述限制。特别地，其目的是提供一种用于通过使用空气脉冲从包装材料去除过量灭菌剂的设备。
根据第一方面，提供了一种用于从基于纸盒的包装材料的卷材去除过量灭菌剂的设备。卷材包括布置为形成包装的多个连续布置的部分，其中卷材的每个部分包括附接到其上的打开装置，其中所述部分的至少一个子集包括定位元件。该设备包括：
定位元件读取器，其被布置为确定包含在卷材之中或之上的定位元件的位置，
控制单元，其被配置为基于定位元件的位置估计打开装置的位置，以及
空气脉冲装置，其被布置为提供空气脉冲，
其中控制单元被进一步配置为基于打开装置的位置调节空气脉冲装置，并且将空气脉冲提供到卷材的打开装置区域上，从而从打开装置去除过量的灭菌剂。
打开装置可以是对卷材穿孔的注射模塑的打开装置。
空气脉冲装置可以被布置为在卷材的两侧上提供空气脉冲。
空气脉冲装置可以包括布置为在连续空气脉冲之间建立空气脉冲压力的空气脉冲泵，以及配置为释放空气脉冲压力从而形成空气脉冲的空气脉冲阀。
空气脉冲阀可以是径向阀或电磁阀。
打开空气脉冲阀时的空气脉冲压强可以是1.5至5.0巴，优选2.0巴。
灭菌剂可以包括过氧化氢。
空气脉冲装置可以被配置为每秒提供3至10个空气脉冲。
定位元件可以是集成在卷材中的磁性标记。
根据第二方面，提供了一种包装系统。包装系统包括：
包装材料接收器，其被布置为接收包装材料的卷材，
打开装置提供器，其被布置为向卷材提供打开装置，
灭菌槽，其被布置为将灭菌剂提供到卷材上，
根据第一方面(如权利要求1至8中任一项所述的)的设备，其中所述设备被布置为从卷材的打开装置区域去除过量的灭菌剂，
灭菌室，在其中对卷材进行灭菌，以及
无菌室，在其中卷材形成包装。
打开装置提供器可以是注射模塑装置，其布置为提供对卷材穿孔的注射模塑的打开装置。
根据第三方面，提供了一种用于从基于纸盒的包装材料的卷材去除过量灭菌剂的方法。卷材包括布置为形成包装的多个连续布置的部分，其中卷材的每个部分包括附接到其上的打开装置，其中所述部分的至少一个子集包括定位元件。该方法包括：
确定包含在卷材之中或之上的定位元件的位置，
基于定位元件估计打开装置的位置，
基于打开装置的位置调整空气脉冲装置，以及
将空气脉冲提供到卷材的打开装置区域上，从而从打开装置去除过量的灭菌剂。
打开装置可以是对卷材穿孔的注射模塑的打开装置。
该方法可以进一步包括：
通过在确定定位元件的位置的步骤之前将灭菌剂进给通过灭菌槽，将灭菌剂提供到卷材上。
该方法可以进一步包括：
通过使用空气脉冲压力泵来建立空气脉冲压力，以及
其中提供空气脉冲压力的步骤是通过释放空气脉冲压力阀从而形成空气脉冲来执行的。
本发明的其他目的、特征、方面和优点将从以下详细描述以及附图中显现。
附图说明
现在将参考附图通过示例的方式描述本发明的实施方案，其中：
图1是卷筒进给的包装材料的一般图示；
图2a至2d示出了可如何布置包装材料的卷材的不同示例；
图3示意性地示出了包装系统；
图4是示出用于从基于纸盒的包装材料的卷材去除过量的灭菌剂的方法的流程图。
具体实施方式
参考图1，包装机100，有时也被称为填充机，通常以示例的方式示出。包装机100是用于在基于纸盒的包装中包装液体食品的卷筒进给式包装机。早在1940年代，利乐就推出了这种类型的包装机，如今它已成为一种众所周知的以安全且经济高效的方式包装奶和其他液体食品的方法。一般方法也可用于非液体食品，例如薯片。
如今，包装材料通常在包装材料生产中心(也称为转换工厂)中印刷和制备，并被运送到放置包装机100的地点，例如乳品场。通常包装材料被装载到卷轴上然后运输。到达该地点后，将卷轴放入包装机中，如图1所示。
在生产期间，包装材料的卷材102可以从卷轴沿卷材进给方向A穿过包装机进给。即使图1中未示出，包装材料也可以通过灭菌设备，例如过氧化氢槽或LVEB(低压电子束)站，以确保卷材102不含不需要的微生物。在提供食品之前，可以通过形成纵向密封由卷材102形成管。食品可以经由管道104被进给到管中，并且阀106可以用于调节通过管道104的流量。管的下端108可以被进给到折叠装置110中，在其中进行横向密封，该管根据折叠线(也称为弱化线)进行折叠并切断，从而可以形成包装112。即使折叠装置110被示出为单个装置，折叠装置110也可以包括多个不同的装置。
参考图2a至2d，以示例的方式示出了基于纸盒的包装材料的卷材102。卷材102可以包括多个连续布置的部分200a至200f。多个连续布置的部分200a至200f中的每一个可以包括附接到其上的打开装置202a至202f。多个连续布置的部分200a至200f的至少一个子集可以包括定位元件204a至204f。
根据图2a和2b，多个连续布置的部分200a至200f中的每一个可以包括多个折叠线206a至206f。折叠线206a至206f的数量可以基于卷材102要折叠成什么类型的包装112。此外，多个连续布置的部分200a至200f中的每一个可以包括横向密封和纵向密封。横向密封可以布置为形成折叠包装的顶部和底部，而纵向密封可以布置为沿侧面密封折叠包装。
如图2c和2d中通过示例示出的，多个连续布置的部分200a至200f可以仅包括横向密封和纵向密封，而不包括多个折叠线206a至206f。使用该组折叠线，所形成的包装112将具有袋状外观，而不是图2a和2b所示的由卷材102形成的包装112的砖形外观。
打开装置202a至202f可以被布置为提供可在卷材102形成包装112之后使用的不费力的开口。打开装置202a至202f可以被布置为提供用于打开包装112的预定方式。打开装置202a至202f可以是注射模塑的打开装置，其中注射模塑的打开装置可以对卷材102穿孔。这种类型的开口(有时称为微注射模制的开口)的优点是与基于喷嘴和螺旋盖的打开装置相比，可以减少塑料的用量。
定位元件204a至204f可以包括在卷材102中或卷材102上。例如，可以是磁性标记的定位元件204a至204f(这里称为信息载体)可以集成在包装材料中，从而在生产期间保持其位置。替代地，通过示例的方式，定位元件204a至204f可以作为光学参考标记设置在包装材料上，例如在其上设置的印刷标记。
在这种情况下，定位元件204a至204f可用于向包装机提供卷材102中的参考位置。换言之，定位元件204a至204f可用于向包装机提供关于卷材位置的信息。定位元件204a至204f可以是可由光电管、相机或读带机读取的标记和/或代码。可选地，如上所述，定位元件204a至204f可以是信息载体。定位元件204a至204f不限于这些示例中的任何一个，而是可以是提供关于卷材位置的信息的任何参考位置。根据一个示例，打开装置202a至202f本身也可以被布置为用作视觉参考点。如图2a和2c所示，多个连续布置的部分200a至200f中的每一个可以包括定位元件204a至204f。有了这种设置，打开装置202a至202f的位置可以基于放置在同一部分中的定位元件204a至204f的位置来确定。然而，定位元件204a至204f和打开装置202a至202f不必放置在同一部分中。如图2b和2d所示，定位元件204a至204f可以仅设置在部分200a至200f的子集中。与图2a和2c所示的示例相比，确定打开装置202a至202f的位置的精度可能较低，但由于使用较少的定位元件204a至204f，包装材料的生产成本可能会降低。换言之，定位元件204a至204f之一可用于估计多个打开装置202a至202f的位置。
参考图3，包装系统300以示例的方式示出。包装系统300可以包括包装材料接收器302、打开装置提供器304、灭菌槽306、设备312、灭菌室326和无菌室328。
包装系统300可以被布置为由基于纸盒的包装材料的卷材102形成包装112。卷材102可以经由包装材料接收器302被进给到包装系统300中。此后，卷材102可以被进给到打开装置提供器304。打开装置提供器304可以被布置为例如通过使用注射模塑装置向卷材102提供打开装置202a至202f。这可以被布置为提供对卷材102穿孔的注射模塑的打开装置。这可以通过在卷材102的纸盒层中具有穿孔(即卷材的弱化部分)从而可以推过熔化的塑料来实现。
为了对卷材102进行灭菌，卷材102可以被进给到灭菌槽306中。灭菌槽306可以被布置为将灭菌剂308提供到卷材102上。灭菌剂308可以被布置为确保从包装材料去除细菌和其他不需要的微生物。根据一个示例，灭菌剂308可以包括过氧化氢。为了去除过量的灭菌剂308和/或使灭菌剂散布在卷材上，可以使用辊子310a、310b。
在卷材102上设置打开装置202a至202f可能导致灭菌剂308更难以去除。换言之，卷材102上的打开装置202a至202f导致在卷材102上设置突起，这又导致过量的灭菌剂308可能留在打开装置202a至202f中或接近打开装置202a至202f。
此处，“过量”可以指存在于打开装置202a至202f上或其附近的表面上的超过预定灭菌剂层厚度的灭菌剂的任何量。该预定厚度可以是由辊子310a、310b在卷材上提供的厚度值。例如，它可以是1-5mm之间(更优选1-2mm)的值。该过量的量可以通过如下文所解释的以预定压力将空气脉冲吹到由定位元件204a至204f和定位元件读取器314控制的预定位置来去除。
这里的“去除”可以指将过量的灭菌剂从打开装置210a至210f转移到别的地方。该地方可以是打开装置210a至210f周围的卷材102。如稍后所解释的，可以在灭菌室326去除过量的灭菌剂。
为了去除保持在打开装置202a至202f中的过量灭菌剂308，设备312可以包括定位元件读取器314、控制单元316和空气脉冲装置318。定位元件读取器314可以被布置为确定定位元件204a至204f的位置，其中定位元件204a至204f可以如上所讨论的包括在卷材102之中或之上。
控制单元316可以被布置为基于定位元件204a至204f的位置来估计打开装置202a至202f的位置。定位元件202a至202f的位置与打开装置202a至202f的位置之间的关系可以根据来自包装材料生产中心的信息得知。
空气脉冲装置318可以布置为提供空气脉冲320a至320b，从而去除过量的灭菌剂。可以朝向卷材102提供空气脉冲320a至320b。空气脉冲装置318可以被布置为每秒提供3至10个空气脉冲320a至320b。根据图3所示的示例，空气脉冲装置318可以被布置为在卷材102的两侧上提供空气脉冲320a至320b。替代地，空气脉冲装置318可以被布置为仅在卷材102的一侧上提供空气脉冲320a至320b。在这种情况下，空气脉冲320a至320b可以优选地提供在卷材102的内侧上，因为那可能是奶或其他液体食品接触的侧。
控制单元316可以被布置为基于打开装置202a至202b的位置来调整空气脉冲装置318，如上所述，该位置可以基于定位元件202a至202f的位置来确定。空气脉冲320a至320b可以提供到卷材102的其中放置有打开装置的打开装置区域210a至210f上。打开装置区域210a至210f可以大于打开装置202a至202f的区域，从而覆盖打开装置202a至202f和周围区域。
空气脉冲装置318可以包括空气脉冲压力泵322。空气脉冲压力泵322可以被布置为在连续的空气脉冲320a至320b之间建立空气脉冲压力。空气脉冲装置318可以包括空气脉冲压力阀324a至324b。空气脉冲压力阀324a至324b可以被布置为释放空气脉冲压力，从而形成空气脉冲320a至320b。由于空气脉冲压力阀324a至324b的开口长度，空气脉冲320a至320b的长度可以改变。空气脉冲压力阀324a至324b可以是径向阀或电磁阀。空气脉冲320a至320b可以是高压空气脉冲。当空气脉冲压力阀324a至324b打开时，空气脉冲压力可为1.5至5.0巴，优选为2.0±0.1巴。控制单元316可以被布置为控制空气脉冲压力泵322和空气脉冲压力阀324a至324b。更具体地，控制单元316可以被布置为当打开装置202a至202f经过空气脉冲装置318时打开空气脉冲压力阀324a至324b。
通过使用空气脉冲而不是连续提供加压空气，可以生成高压空气。因此，在其中可能发现过量的灭菌剂的区域(例如打开装置区域210a至210f)中使用空气脉冲，而不是连续提供空气流。
从能源效率的角度来看，使用空气脉冲代替空气流也是有益的。通过识别特别相关的区域，例如打开装置区域210a至210f，并在这些区域中提供空气脉冲，与连续提供空气流相比，可能需要更少的能量。同样从灭菌性能的角度来看，空气脉冲可能被证明是有益的。通过仅去除打开装置区域210a至210f中过量的灭菌剂，卷材102的其他区域可以保持不变，具有可以改善这些其他区域中的灭菌的效果。
当卷材102已经通过设备312时，卷材102可以被进给到灭菌室326。灭菌室326可以被布置为使卷材102被灭菌。为此，可在卷材102和打开装置210a至210f上供应热空气以蒸发卷材102和打开装置210a至210f上存在的灭菌剂。此后，可以将卷材102进给到无菌室328，在该无菌室328中卷材102形成包装。
通过使用本系统，如上所述，因为使用所述空气脉冲而不是连续空气流，所以可能需要更少的能量。通过使用空气脉冲而不是连续空气流，总空气流量可以低得多，因为只有注射模塑的开口所在的小区域才需要空气。当包装上有注射模塑的开口时，与使用连续空气流相比，这是一种更有效的去除过量灭菌剂的解决方案。
获得的另一个优点是，由于空气仅被引导到卷材的小部分，因此该系统不会干扰包装材料的灭菌。此外，由于空气仅被引导到卷材的小部分，因此空气不会使包装材料升温并削弱灭菌功效。
在图4中，通过示例的方式，呈现了示出用于从基于纸盒的包装材料的卷材102去除过量的灭菌剂308的方法400的流程图。卷材102可以包括多个连续布置的部分200a至200f，其中连续布置的部分200a至200f可以被布置为形成包装112。卷材102的每个部分可以包括可以附接到其上的打开装置202a至202f，并且其中部分200a至200f的至少一个子集可以包括定位元件204a至204f。
在第一步骤402中，可以确定定位元件204a至204f的位置。定位元件204a至204f可以包含在卷材102之中或之上。在第二步骤404中，可以基于定位元件204a至204f的位置来估计打开装置202a至202f的位置。在第三步骤406中，可以基于打开装置202a至202f的位置来调节空气脉冲装置318。打开装置202a至202f可以是可对卷材102穿孔的注射模塑的打开装置。在第四步骤408中，可以将空气脉冲320a至320b提供到卷材102的打开装置区域210a至210f上，从而可以从打开装置202a至202f去除过量的灭菌剂308。
可选地，在第五步骤410中，在确定402定位元件204a至204f的位置的步骤之前，通过将卷材102进给通过灭菌槽306，可以将灭菌剂308提供到卷材102上。
可选地，在第六步骤412中，可以通过使用空气脉冲压力泵322来建立空气脉冲压力，其中提供408空气脉冲压力的步骤可以通过释放空气压力阀324a至324b来执行，从而可以形成空气脉冲320a至320b。
即使以特定顺序进行描述，也应理解这些步骤不必按此顺序执行。
从以上描述可见，虽然已经描述和示出了本发明的各种实施方案，但是本发明不限于此，而是还可以在所附权利要求限定的主题的范围内以其他方式实施。

Claims (15)

1.一种用于从基于纸盒的包装材料的卷材(102)去除过量灭菌剂(308)的设备(312)，其中所述卷材(102)包括布置为形成包装(112)的多个连续布置的部分(200a-200f)，其中所述卷材(102)的每个部分包括附接到其上的打开装置(202a-202f)，其中所述部分(200a-200f)的至少一个子集包括定位元件(204a-204f)，所述设备包括：
定位元件读取器(314)，其被布置为确定包含在所述卷材(102)之中或之上的所述定位元件(204a-204f)的位置，
控制单元(316)，其被配置为基于所述定位元件(204a-204d)的位置估计所述打开装置(202a-202f)的位置，以及
空气脉冲装置(318)，其被布置为提供空气脉冲(320a至320b)，
其中所述控制单元(316)被进一步配置为基于所述打开装置的位置来调整所述空气脉冲装置(318)，并且所述空气脉冲(320a-320b)被提供到所述卷材(102)的打开装置区域(210a-210f)上，从而从所述打开装置(202a-202f)去除过量的所述灭菌剂(308)。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述打开装置(202a-202f)是对所述卷材(102)穿孔的注射模塑的打开装置。
3.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述空气脉冲装置(318)被布置为在所述卷材(102)的两侧上提供空气脉冲(320a-320b)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述空气脉冲装置(318)包括布置为在连续空气脉冲之间建立空气脉冲压力的空气脉冲泵(322)，以及配置为释放所述空气脉冲压力从而形成所述空气脉冲(320a-320b)的空气脉冲阀(324a-b)。
5.如权利要求4所述的设备，其中所述空气脉冲阀(324a-324b)为径向阀或电磁阀。
6.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中当打开所述空气脉冲阀(324a-324b)时所述空气脉冲压力为1.5至5.0巴，优选为2.0巴。
7.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述灭菌剂(308)包括过氧化氢。
8.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述空气脉冲装置(318)被配置为每秒提供3至10个空气脉冲。
9.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述定位元件(204a至204f)是集成在所述卷材(102)中的磁性标记。
10.一种包装系统(300)，其包括：
包装材料接收器(302)，其被布置为接收包装材料的卷材(102)，
打开装置提供器(304)，其被布置为向所述卷材(102)提供打开装置，
灭菌槽(306)，其被布置为将灭菌剂(308)提供到所述卷材(102)上，
根据权利要求1至8中任一项所述的设备(312)，其中所述设备被布置为从所述卷材(102)的打开装置区域(210a-210f)去除过量的所述灭菌剂(308)，
灭菌室(326)，在其中对所述卷材(102)灭菌，以及
无菌室(328)，在其中所述卷材(102)形成包装(112)。
11.根据权利要求10所述的包装系统(300)，其中所述打开装置提供器(304)是注射模塑装置，其被布置为提供对所述卷材(102)穿孔的注射模塑的打开装置。
12.一种用于从基于纸盒的包装材料的卷材(102)去除过量灭菌剂(308)的方法(400)，其中所述卷材(102)包括布置为形成包装(112)的多个连续布置的部分(200a-200f)，其中所述卷材(102)的每个部分包括附接到其上的打开装置(202a-202f)，其中所述部分(200a-200f)的至少一个子集包括定位元件(204a-204f)，所述方法包括：
确定(402)包括在所述卷材(102)之中或之上的定位元件(204a-204f)的位置，
基于所述定位元件(204a-204f)的位置估计(404)所述打开装置(202a-202f)的位置，
基于所述打开装置(202a-202f)的位置调整(406)空气脉冲装置(318)，以及
提供(408)空气脉冲(320a-320b)到所述卷材(102)的打开装置区域(210a-210f)上，从而从所述打开装置(202a-202f)去除过量的所述灭菌剂(308)。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述打开装置(202a-202f)是对所述卷材(102)穿孔的注射模塑的打开装置。
14.根据权利要求12至13中任一项所述的方法，进一步包括
在确定(402)所述定位元件(204a-204f)的位置的步骤之前，通过将所述灭菌剂(308)进给通过灭菌槽(306)，将所述灭菌剂(308)提供(410)到所述卷材(102)上。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，进一步包括：
通过使用空气脉冲压力泵(322)来建立(412)空气脉冲压力，以及
其中提供(408)所述空气脉冲压力的步骤是通过释放空气脉冲压力阀(324a-324b)从而形成所述空气脉冲(320a-320b)来执行的。
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