CN115087598A - 具有灭菌站的填充机器 - Google Patents

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Abstract

提供了一种被配置成形成、填充和密封单个包装(4)的填充机器(10)。填充机器包括灭菌站(100)，该灭菌站(100)被配置成朝向穿过灭菌站(100)的待填充包装容器(4)的开口端提供气体灭菌剂流。填充机器包括至少一个清洁空气供应器(150)和布置在至少一个清洁空气供应器上方的至少一个挡板(138)，其中空气供应器(150)被配置成将清洁空气流朝向待填充包装容器(4)引导，清洁空气供应器(150)进而包括至少一个分配管(150)并且其中分配管(150)在水平方向上延伸，该水平方向是包装流通过所述填充机器(10)的方向。

Description

具有灭菌站的填充机器
技术领域
本发明涉及一种填充机器，特别是涉及一种被配置成形成、填充和密封单个包装的填充机器。本发明还涉及一种用于这种填充机器的方法。
背景技术
在食品工业中，饮料和其他产品通常包装在基于纸或纸板的包装中。用于液体食品的包装通常由包装层压材料制成，该包装层压材料包括纸或纸板芯层，以及至少在芯层的将形成包装内侧的一侧上的热塑性材料的不透液外层。
一种频繁出现的包装是所谓的待填充包装(ready-to-fill package)。这种待填充包装被提供为如上所述的包装层压材料的套管，在填充之前在其底端密封。上端可以通过形成和密封套筒的上端或通过生产例如聚合物顶部的形式的上部分来形成；上端/上部分可以设置有打开/关闭装置，例如螺帽。
也可与本文所述的发明一起使用的另一种类型的包装以倒置配置生产，在顶部密封(其向下布置)并且使底部开口用于填充。通常，向下指向的顶部被生产为聚合物顶部。
与所生产的包装类型无关，在填充机器的进料站接收端部开口的包装材料套管，然后密封套管的一端；半成品包装此时具有待填充的形状。然而，需要进一步的过程来提供卫生的包装。在下游站，开口的套管至少在内部进行灭菌，以便延长待储存在包装中的产品的保质期。可以获得不同水平的灭菌，具体取决于所需的保质期并取决于包装是在冷藏环境中还是在室温下分发和储存。使用气体灭菌剂(例如H2O2)进行灭菌。
在包装灭菌之后，它们被进一步运送到用于产品填充的填充区域、用于密封开口端的密封区域，并且通常还运送到用于使包装最终成形的最终成形区域。
包装的运送是通过沿传送路径引导的一系列承载器来实现的。传送路径优选地连续通过填充机器，使得包装流移动通过填充机器和所有需要的站。
待填充包装灭菌后，保持卫生条件很重要，因为包装由后续站进行填充和密封。因此，这些填充机器站被安装在卫生区，以便确保对已灭菌的包装的再污染最低。
在上述机器中，由于i)卫生室内的冷环境并且ii)由于冷却水对运送系统的润滑，卫生室内部的待填充包装的运送系统被保持处于相对低温。
在灭菌过程期间，H2O2气体的露点需要非常高，以确保H2O2冷凝在待填充包装的整个内表面上。因此，气体的高露点还将在运送系统以及包装的外表面上造成大量的冷凝H2O2。
然后，运送系统和包装外表面上的冷凝H2O2将通过填充机器运送。由于冷凝膜沿着围绕整个运送系统的移动而缓慢蒸发，H2O2的排放将从以下处发生：填充机器开口；将坯料进给到填充机器的进料开口；以及成形、填充和密封的包装从机器出料的出料开口。
此外，这将导致H2O2显著富集在整个填充机器中，还富集在一些区域中，在该区域中可能存在未专门设计为与H2O2暴露相容的机器组件。这可能会导致例如对此类组件的腐蚀或缩短其使用寿命。
另一个问题与机器停机时间相关联。在机器停止期间，优选地不允许进入填充机器，直到H2O2被蒸发和通风完才行，从而导致延迟时间。
鉴于上述与使用灭菌剂(例如气体剂，如H2O2)相关联的缺点，需要在灭菌过程期间减少H2O2在运送系统和在包装外表面上的冷凝，同时仍然在包装内保持受控且足够高浓度的灭菌剂。
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。特别是，一个目的是提供一种填充机器，该填充机器能够确保对待填充包装进行所需的灭菌，同时减少气体灭菌剂的不希望有的冷凝和蒸发。
为了解决这些问题，提供了一种填充机器。填充机器被配置成形成、填充和密封单个包装，由此填充机器包括灭菌站，该灭菌站被配置成朝向通过所述灭菌站的待填充包装容器的开口端提供气体灭菌剂流。填充机器进一步包括至少一个清洁空气供应器，该清洁空气供应器布置在待填充包装容器的所述开口端下方的竖直位置，并被配置成将清洁空气流(优选过滤或无菌空气流)朝向待填充包装容器引导。优选地，清洁空气供应器在机器方向上延伸穿过一个或多个气体灭菌剂供应器的位置。
清洁空气供应器可以包括至少一个分配管，由此清洁空气可以以有效的方式分配。
分配管可以在水平方向上延伸，该水平方向是包装流通过填充机器的方向。
分配管可以设置有在分配管的纵向方向上分布的多个出口孔。出口孔可以向上和向内指向待填充包装容器。
填充机器可以进一步包括至少一个挡板，该挡板布置在至少一个清洁空气供应器的竖直上方。挡板优选地进行水平布置，优点在于，若干清洁空气射流合并为平面射流。挡板还提供挡板上方的气体环境与挡板下方的清洁空气环境的物理分离，以避免两者的混合。因此，避免了挡板上方的气体稀释，因此可在气体射流(即气体供应器)周围维持高浓度的气体，使得射流并因此使得包装中的气体不被稀释。在第6面的第14-17行中描述了其中的一些内容，但这里板是关键。
此外，清洁空气射流被导向挡板以实现所谓的“壁附着”，由此产生壁射流。这些壁射流将充当挡板上的矩形射流状结构，由此保护挡板之间的开口表面。对开口表面的这种保护将减少来自气体供应喷嘴的在竖直方向上的气流，由此将水平方向上的更多气流导向下游保持区段，由此有助于将包装维持在气体环境中。
在挡板之间竖直引导的小气流被证明更集中到中心平面，由此围绕包装承载器表面的较大部分的流被清洁气流稀释，以避免在这些区域处的高浓度气体。
填充机器可以包括布置在待填充包装的一侧上的第一分配管，以及布置在待填充包装的相对侧上的第二分配管。
清洁空气供应器可以被配置成朝向待填充包装提供清洁空气的平面射流，优选地借助于挡板进行。
填充机器可以包括多个分度位置，该分度位置用于将气体灭菌剂供应到多个待填充包装，其中清洁空气供应器以一个或多个分配管的形式延伸穿过所述分度位置。
清洁空气供应器可以连接到用于下游通风装置的空气供应器系统。
根据第二方面，提供了一种用于对待填充包装进行灭菌的方法。该方法包括朝向待填充包装的内部供应气体灭菌剂的第一步骤，以及朝向待填充包装的外表面提供清洁空气流(优选过滤和/或无菌空气流)的第二步骤。
朝向待填充包装的外表面提供清洁空气流的步骤可以包括将多个清洁空气射流朝向挡板引导以便提供清洁空气的平面射流。
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
现在将参考所附示意图以示例的方式描述本发明的实施方案，其中：
图1是根据一种实施方案的填充机器的示意图；
图2是根据一种实施方案的形成填充机器的一部分的灭菌站的示意性等距视图；
图3是根据一种实施方案的形成填充机器一部分的灭菌站的剖视图；
图4是根据一种实施方案的形成填充机器的一部分的分配管的示意性等距视图；
图5是根据一种实施方案的方法的示意图；以及
图6a至图6c是根据一种实施方案的形成填充机器的一部分的灭菌站在操作期间的模拟图。
具体实施方式
参考图1，示意性地示出了填充机器10。尽管下文中描述的填充机器被配置成通过封闭包装材料管的底端并最终在灭菌和填充后封闭其上端来生产基于纸盒的包装，但填充机器10也可以被配置成生产其他类型的包装，例如本申请的背景部分简要描述的塑料顶部包装。
被配置成形成、填充和密封包装4的填充机器10具有进料站12，其中接收包装材料的坯料2。坯料2通常被生产为基于纸盒的包装材料的套筒，如本领域公知的并且已经在背景部分中简要描述。进料站12布置在底部密封站14的上游，其中坯料2被竖立成管状，在底部密封站14中，每个坯料的底端被密封以形成半成品包装，该半成品包装具有一个封闭且密封的底端，而该包装的上端仍是开口的。
半成品包装被运送到灭菌站100，在该灭菌站100中活微生物量减少。如背景部分所解释的，灭菌水平可能因用户目标而异。包装材料的灭菌是借助于用气体灭菌剂[优选H2O2(过氧化氢)]进行的处理来完成的。
灭菌站100包括提供气体灭菌剂流的上游供应站110。排放站120布置在供应站110的下游。
卫生室设置在灭菌站100的下游。卫生室包括填充机器的其他站。紧邻灭菌站100的下游布置有填充站30。在这里，用所需的产品内容物填充待填充包装。在填充之后，包装可以被运送到预折叠站32，其中端部开口的包装的上部被形成为期望的形状。在预成形之后，包装被运送到加热站34，其中包装材料的可热封材料被加热到升高的温度。当包装进入紧接布置在加热站34之后的密封站36时，包装上端的升高的温度有助于上端的密封。
一旦密封，包装4在它们离开卫生室时不再需要卫生条件。在填充机器10的末端处，布置了出料站16，其被配置成将成品包装4从填充机器10排放到下游设备、存储和/或运送。
图2中进一步示出了灭菌站100。可以看出，灭菌站100具有通道的形状。待填充包装(未示出)从图的左手侧被进给到灭菌站100中。待填充包装由包括多个连续匣盒的传送器传送；每个匣盒都承载待填充包装。为了说明的目的，没有显示传送器，以及匣盒和其中承载的包装容器(尽管这些机器组件可以在图3中看到)。
包括匣盒的这种类型的传送器在本领域中是众所周知的，在此将不再进一步描述。
如图2中可见，灭菌站100设置有多个挡板132。两个竖直挡板132设置在灭菌单元100的入口侧，从通道的底部延伸到通道的上部。挡板132在机器方向上是分开的，并且在这些挡板132之间形成的空间用作灭菌站100的入口区段134。
在入口区段134的下游，布置了供应区段110。供应区段110的目的是提供气体灭菌剂(优选H2O2)流，从而对待填充包装的内部以及外部进行灭菌。如前文背景部分所提到的，H2O2气体的露点确保H2O2冷凝在待填充包装的内表面上。
灭菌站100，特别是供应区段110，优选地设置为连续的通道，在该通道中，在竖直上部的充气部分中产生浓度高且相对均匀的气体灭菌剂的气氛，以便向包装中产生受控且均匀的气体分配以获得所需的灭菌效果。如下文所解释的，在不在竖直下部处在传送器上造成大量冷凝的情况下实现这一点。
垂直挡板136设置在供应区段110的上部。供应区段110的挡板136从水平布置的挡板138向上延伸。水平挡板138间隔开，使得匣盒和待填充包装可以在水平挡板138之间通过。
供应区段110的竖直挡板136将通道内的空间划分为四个不同的分度位置。在一种优选的实施方案中，每个分度位置与气体供应管140相关联，优选地，该气体供应管140布置在竖直挡板136的纵向位置处。因此，四个待填充包装可以同时定位在分度位置，由此，气体供应管140被启动以将气体灭菌剂朝向待填充包装的内部供应。然而，在一些实施方案中，一个或多个气体供应管140可以由例如储气站代替，这意味着这些位置没有气体供应器。为了减少传送器上的灭菌剂的量，提供了分配管150。将参照图3进一步描述这些分配管150。
再次参考图2，紧接在分度位置的下游有保持区段112；在这里，允许冷凝积聚一定的时间量。
在另一个实施方案中，H2O2用作灭菌剂，与布置在下游保持区段112处的UV光源组合使用。在该变型中初始气体浓度可以由此更低，例如与35％H2O2相比为3％H2O2，但由于气体的露点要高得多，因此与35％H2O2的情况相比，冷凝量将大大增加。
排放站120布置在保持区段112的下游，目的是从待填充包装中蒸发所有的灭菌剂。
现在转向图3，示出了供应区段110的横截面。待填充包装4由匣盒5承载，该匣盒5几乎沿着待填充包装4的整个竖直延伸部延伸。匣盒5进而由传送器(未示出)驱动，该传送器连接到匣盒5的底部。
气体供应管140被引导向下，由此允许灭菌剂进入待填充包装4，使得内部被灭菌。一定量的灭菌剂也将凝结在包装4的外表面上以及匣盒上。布置在匣盒5的每一侧上并在水平方向上(即在包装流通过填充机器的方向上)延伸的分配管150有助于减少匣盒5上和传送器上的灭菌剂的量。分配管150形成清洁空气供应器，该清洁空气供应器在待填充包装容器的开口端下方的竖直位置处水平延伸，并被配置成将清洁空气流(优选过滤和/或无菌空气流)朝向包装容器引导。
想法是引入用于清洁空气供应器的两个分配管150，一个在传送器/匣盒5的每一侧上在水平方向上延伸并且在竖直方向上(即在与通过填充机器的包装流正交的方向上)放置在水平挡板138的稍微下方。这些分配管150设计有一排出口孔152(见图4)。分配管150与竖直布置在分配管150上方的相关联的挡板138之间的距离在2-100mm的范围内。
分配管150沿分度位置延伸，使得四个匣盒5可以同时暴露在清洁空气中。
分配管150的进一步细节在图4中示出。出口孔152的典型尺寸可以包括4mm的直径和12mm的中心到中心距离，尽管也可以考虑其他尺寸。
出口孔152放置成与水平挡板138呈一定角度(见图3)，这将沿包装移动方向朝向传送器和包装外表面产生平面射流，如图3中的箭头所示。这种清洁空气的平面射流将降低传送器和待填充包装容器外表面附近的诸如H2O2之类的灭菌剂的浓度，而不会影响水平挡板138上方气体的均匀和高浓度。
所引入的气流可以非常小，因为入口空气射流将从供应区段110的通道的下部夹带空气，由此进一步增强气体稀释效果。这也意味着所产生的平面空气射流的速度将非常小，使得可以在供应区段110的上部中保持高且受控的浓度。
分配管150的清洁空气的供应可以优选地与通风装置122的空气供应器系统集成在一起。如果在连接到空气供应器系统的加热器之后进行分支，则获得两个益处。首先，由于清洁空气相对温暖，它也将有助于加热水平挡板138，并进一步增强匣盒5上和包装容器4的外表面上的冷凝膜的蒸发。这将有助于提高系统的稳健性，还保持管道系统内的卫生条件。
现在转向图5，示意性地示出了用于对待填充包装4进行灭菌的方法200。方法200包括将气体灭菌剂朝向待填充包装的内部供应的第一步骤202，以及将清洁空气流朝向待填充包装的外表面提供的第二步骤204。优选地，朝向待填充包装4的外表面提供清洁空气流的步骤204包括将多个清洁空气射流朝向挡板138引导以便提供清洁空气的平面射流。
现在转向图6a至图6c，示出模拟过程中的填充机器10，其中气体灭菌剂(在这种情况下为H2O2)朝向一系列待填充包装4的开口端供应。每个待填充包装4如上所述由匣盒5承载。如图6a中可见，灭菌发生在四个分度位置处。
图6a示出了灭菌剂集中在待填充包装4内，相比之下，在图6c的模拟中，灭菌剂泄漏并分布在待填充包装4周围。图6a的填充机器10与图6c的填充机器之间的区别在于，在图6a中有一种清洁空气供应器，其呈两个分配管150形式，朝向待填充包装4提供清洁空气射流。
在图6b中，图6a的填充机器10以横截面显示，进一步示出了分配管150的作用。
从上面的描述可以看出，尽管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范围内以其他方式实施。

Claims (8)

1.一种被配置成形成、填充和密封单个包装(4)的填充机器(10)，所述填充机器(10)包括灭菌站(100)，所述灭菌站(100)被配置成朝向穿过所述灭菌站(100)的待填充包装容器(4)的开口端提供气体灭菌剂流，
其特征在于，所述填充机器进一步包括至少一个清洁空气供应器(150)和布置在所述至少一个清洁空气供应器上方的至少一个挡板(138)，其中所述空气供应器(150)被配置成将清洁空气流朝向所述待填充包装容器(4)引导，
其中所述清洁空气供应器(150)包括至少一个分配管(150)并且其中所述分配管(150)在水平方向上延伸，所述水平方向是包装流通过所述填充机器(10)的方向。
2.根据权利要求1所述的填充机器，其中所述分配管(150)设置有沿所述分配管(150)的纵向方向分布的多个出口孔(152)。
3.根据权利要求2所述的填充机器，其中所述出口孔(152)向上和向内指向所述待填充包装容器(4)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的填充机器，其包括布置在所述待填充包装(4)的一侧上的第一分配管(150)，以及布置所述待填充包装(4)的相对侧上的第二分配管(150)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的填充机器，其中所述清洁空气供应器(15)被配置成朝向所述待填充包装(4)提供清洁空气的平面射流。
6.根据前述权利要求中任一项所述的填充机器，其包括用于将气体灭菌剂供应到多个待填充包装(4)的多个分度位置，其中呈一个或多个分配管(150)形式的所述清洁空气供应器延伸穿过所述分度位置。
7.根据前述权利要求中任一项所述的填充机器，其中所述清洁空气供应器(150)连接到用于下游通风装置(122)的空气供应器系统。
8.一种对待填充包装(4)进行灭菌的方法，所述方法包括朝向所述待填充包装(4)的内部供应(202)气体灭菌剂，以及朝向所述待填充包装(4)的外表面提供(204)清洁空气流，其中朝向所述待填充包装(4)的所述外表面提供(204)所述清洁空气流包括将多个清洁空气射流朝向挡板(138)引导以便提供清洁空气的平面射流。
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