CN116171109A - 用于气调包装的装置、系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明总体上涉及用于调换易腐物品，例如食品的包装中的气体以延长寿命的装置和方法。实施例包括根据所储存的食物提供可定制的气体混合的装置和方法，以及用于监测估计的加压气体罐留在提供加压气体的容器内的方法。

Description

用于气调包装的装置、系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2020年7月6日提交的题为“APPARATUS,SYSTEM,AND METHOD FORMODIFIED ATMOSPHERE PACKAGING”的美国临时专利申请63/048,311的优先权，其全部内容出于所有目的通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及用于改变易腐物品(例如食品)的包装中的气体以延长寿命的装置和方法。本文包括用于监测估计的压缩气体罐留在提供压缩气体的容器内的方法和过程。

背景技术

气调包装(在食品包装行业通常称为“MAP”)的使用围绕着包装内产品周围气体的改变。气调包装围绕着主动或被动控制或改变气体，通常是为了延长易腐商品——尤其是新鲜食品的保质期。

气调包装用于防止微生物的增长、完整植物组织的收获后代谢活动、动物组织的屠宰后代谢活动、变质化学反应，包括酶催化的氧化褐变、脂质氧化、与颜色退化相关的化学变化，鱼的自溶(autolysis of fish)和一般食物营养价值的损失，水分损失。

使用气调包装的一种特殊做法涉及气体冲洗的做法，这被认为是主动气调包装。气体冲洗涉及用所需气体或气体混合物置换环境氧气。在某些情况下，氮气(一种惰性气体)用于减少氧化和因氧化而导致的上涨的腐败率。氧化会导致某些易腐烂商品变色、变质、变味和质地差异。随着这些氧化作用的发生，产品通常不再适合销售，并导致此类产品的销售商的潜在价值损失。出于这些原因，几十年来，气调包装已在食品包装行业中用于食品包装和用于准备出售给消费者的食品。

常见的MAP气体包括但不限于氮气、二氧化碳、氩气和氧气。在大多数情况下，氮气是一种惰性气体，用于排除系统中的空气，尤其是氧气，以防止氧化。它还用作平衡气体(填充气体)以弥补气体混合物的差异，以防止含有高水分和含脂肪食品的包装因这些食品从大气中吸收二氧化碳的倾向而坍塌。对于干燥零食产品的气调包装，使用100％氮气以防止氧化酸败。

二氧化碳(CO2)抑制大多数需氧细菌和霉菌的生长。一般来说，包装中的二氧化碳含量越高，可实现的保质期越长。然而，二氧化碳很容易被脂肪和水吸收——因此，大多数食物都会吸收二氧化碳。MAP中过量的CO2会导致风味污染、滴落损失和包装塌陷。因此，重要的是在产品的商业上理想的保质期和可以容忍的任何负面影响的程度之间取得平衡。当需要CO2来控制细菌和霉菌的生长时，建议使用至少20％。

氩气是一种与氮气具有相似特性的气体。它是一种化学惰性、无味、无臭的气体，比氮气重，不会对微生物产生更大程度的影响。据称它可以抑制酶活性、微生物生长和降解化学反应，并且可以在受控气体中使用以在大多数应用中替代氮气。它的溶解度(是氮的两倍)和某些分子特性赋予它用于蔬菜的特殊性能。在某些条件下，它会减慢代谢反应并减少呼吸。

虽然氧气通常会从包装中去除，因为它会导致食品氧化变质并且是好氧微生物生长所必需的，但有时需要保持一定水平的氧气以保持易腐产品的新鲜度或颜色。在某些情况下，将氧气添加到包装中以保持新鲜、自然的颜色(例如红色的肉)，维持水果和蔬菜的呼吸作用，并抑制例如某些鱼类和蔬菜中需氧生物的生长。

气体冲洗的实践可以在单阶段或双阶段过程中进行。单阶段气体冲洗过程通常涉及将气体混合物注入包装中，使得气体取代包装内的大部分氧气水平，并导致包装内的残余氧气水平在2-5％之间。相比之下，双阶段工艺首先施加负压以排出包装内的大部分空气，然后将其替代为所需的气体或气体混合物。因此，使用类似量的注入气体混合物的双阶段MAP过程通常导致比单阶段MAP过程更低的残余氧气水平。此外，与单阶段MAP工艺相比，双阶段MAP工艺需要更少的用于返回充填包装的气体。或者，某些过程仅使用负压来从包装内排出周围空气，使包装物品处于维持的负压环境中。

无论是使用真空包装还是气体冲洗包装来获得调换的气体，包装本身都必须在预期的保质期内提供渗透屏障，否则会失去减少氧气的有益效果。

围绕使用加压气体罐的一个问题是随着罐耗尽而降低罐内保持的气体压力。罐的耗尽导致较低的压力，并因此在相同的分配间隔内分配的气体量较小。因此，新安装的充气罐的分配间隔将比半耗尽的充气罐的等效长度分配间隔分配更多的气体量。

尽管在食品包装领域已采取措施来延长易腐产品从种植者/生产者到销售给消费者的新鲜度和适销性，但在销售给消费者后，消费者几乎没有能够延长食品售后到消费者的新鲜度的选择。因此，围绕易腐产品的存储和保鲜以及监测部分耗尽的充气罐内剩余的气体含量存在内在需求，以便在气调包装解决方案中提供一致且可重复的气体输送。

发明内容

本发明围绕一种用于产品的气调包装(MAP)以增加易腐产品特别是食品的储存寿命的方法和装置。某些实施例提供了紧凑的外形尺寸，其可以在家庭厨房或其他非工业环境中用手接近和使用，而其他实施例提供了一种用于商业环境(例如商业厨房和餐厅)的装置。应当理解，利用诸如真空包装方法、从密封货箱内去除空气并用气体返回充填货箱的双阶段方法以及气体冲洗方法的实施例在本发明的精神和范围内。还应理解，本文中“真空”和“负压”的使用可互换，如在本发明及其应用的上下文中使用的那样。

现有技术通过使用成型-填充-密封机器提供气调包装，这些机器从卷材中形成小袋或热成型托盘，然后将其填充产品并热封。

其他现有技术利用腔室机器，其中袋子或袋子内的托盘被装载到腔室中，其中在用所需气体返回充填腔室之前施加负压并随后密封袋子。

其他现有技术使用通常被称为通气管机器的装置，该装置因插入包含用于存储产品的大型柔性袋中的探针而得名。在用所需的气体混合物返回充填袋之前，通气管去除现有空气。

这种技术的一个缺点是缺乏货箱的可重复使用性。尽管希望为产品的销售创建成型-填充-密封包装，但一般消费者可能更喜欢可重复使用和可清洗的货箱，该容器可重复用于各种易腐烂的产品。

上述技术的另一个缺点是与此类机器相关的空间。这些技术适用于商品的工业加工，不适合在空间有限的家庭中使用。

本发明的某些实施例的一个方面是提供一种具有可重复使用的底部和盖子的货箱，其配置为与装置互连，其中该装置通过使用真空包装、施加真空和用气体或气体冲洗返回充填来调换货箱内的气体。

本发明的一个方面是提供一种手持式气调包装装置，其允许用户在家庭厨房中使用气调包装而不需要笨重或大型装置。

一些现有的解决方案，例如Lapidot于2017年3月12日提交的的公开号为2019/0084749的美国专利(“Lapidot”)——为了所有目的通过引用将其全部并入本文——提供了一种货箱，其中货箱在密封时放置在底座上，并且在启动时底座会施加负压以从货箱中抽出空气。尽管这样的技术提供了用于提供气调包装的消费者级装置和方法，但是这样的技术需要专用的工作台面空间。此外，诸如Lapidot所公开的技术不提供在真空过程之后用气体返回充填容器的益处。

某些技术涉及手动真空泵的使用，例如Beyer于1988年6月30日提交的的美国专利4,889,250所公开的(“Beyer”)——为了所有目的通过引用将其全部并入本文。手动泵连接到货箱顶部的单向阀并启动，直到货箱内存在足够的负压。此类技术无法提供气体返回充填以增强和延长放置在其中的食品的新鲜度。存在具有电动泵的类似技术，该泵再次在货箱内施加真空但不返回充填气体。

某些用于保存易腐货物的现有解决方案涉及使用加压气体罐对货箱进行气体冲洗，其中将气体喷在货箱(例如酒瓶)内，以用该气体替换货箱内的环境空气。这些技术通常是低效的，因为它们依赖于环境气体的大量替代，并且在不过度应用气体的情况下不能确保可重复的低氧含量，从而限制了消费者可用的气体供应。此外，此类实施例无法提供密封解决方案，因此需要额外的装置和/或额外的步骤来密封货箱。

本发明的某些实施例的一个方面是允许用一种或多种气体或其混合物返回充填货箱。某些实施例包括多个充气罐，其中充气罐是可互换和可更换的。

本发明的某些实施例的一个方面是通过在货箱内施加相对负压来密封容器，其中相对负压导致盖子的接合并在盖子和货箱之间形成密封。

本发明的一个方面是提供一种手持式气调包装装置，该装置与存储货箱互连，使得该装置在用适当的气体返回充填货箱之前在货箱内抽真空。另一方面，某些实施例的装置提供了基于所存储的易腐烂产品用多于一种惰性气体返回充填容器的能力。当使用不同的惰性气体时，某些易腐烂的物品在更长时间内保持可用。当货箱返回充填氮气时某些易腐烂的物品可使用时间最长，其他返回充填二氧化碳、其他返回充填氩气以及其他仍在使用这两种方法的组合。应当理解，本发明中使用的气体不限于氮气、氩气和二氧化碳，并且本领域技术人员已知的任何其他气体(惰性气体或其他气体)的使用均在本发明的精神和范围内。此外，在保持本发明的精神和范围的情况下，本发明的实用性可以应用于诸如酒容器、婴儿食品容器和婴儿食品制造机等货箱以及其他货箱。

本发明的一个方面是监测和估计装在充气罐内的剩余气体，使得剩余量可以估计为用于易腐烂物品的储存的特定尺寸货箱的压力、体积或剩余气体输送次数。

在某些实施例中，监测在抽真空的同时短时爆发分配的气体的输送。在以恒定速率抽真空的同时短时爆发输送气体提供了关于充气罐内剩余多少气体的指示。通过以这种方式监测充气罐中剩余的气体，成本通常高昂的精确传感器是不必要的，因为剩余气体是根据食品储存货箱内的压力趋势计算的。

在某些实施例中，充气罐中的剩余气体是通过使用放置在凸轮的凸角和弹簧负载的从动件之间的力传感器来计算的，从而监控按压弹簧负载的从动件直到气体被分配为止所需的力。本领域的技术人员将理解，随着充气罐内的压力降低，压下弹簧负载的从动件所需的力将降低。因此，当压下弹簧负载的从动件所需的力达到预定阈值时，可以提醒用户注意充气罐内的低压阈值。或者，当压下弹簧负载的从动件所需的力达到充气罐最初重新安装时压下弹簧负载的从动件所需力的预定比例时，可提醒用户注意充气罐内的低压阈值。应当理解，可以通过安装放置在致动机电马达内的力传感器来实现上述方法。尽管力传感器在本文中被描述为放置在凸轮的凸角和弹簧负载的从动件之间，但是应当理解，力传感器的替代放置以监测分配气体所需的力也在本发明的精神和范围内。

在某些实施例中，通过监测用于驱动阀门致动器的机电马达中的反作用力来计算充气罐中的剩余气体。应当理解，为了克服增加的阻力，机电马达需要增加水平的电流来操作。因此，致动凸轮并由此压下弹簧致动的从动件所需的力可基于机电马达下压弹簧致动从动件和分配气体所需的电输入来计算。因此，当分配气体所需的电流下降到预定阈值时，可以通知用户充气罐内的低压阈值。或者，当分配气体所需的电流下降到最初重新安装充气罐时下压分配气体所需的电流的预定比例时。

在某些实施例中，充气罐中的剩余气体是通过监测机电马达偏转弹簧负载的从动件直到分配气体所需的步数来计算的。本领域的技术人员将会理解，诸如步进电机的电动马达以预定数量的马达步进操作，其中每个步进等于预定的角位移。因此，马达步数与电机的角位移直接相关，并且可以进一步转化为线性位移，具体取决于电机在其中运行的系统。还应理解，诸如伺服电机和步进伺服器的替代机电马达允许用户以已知的角位移操作电机。如本文所讨论的，“步进”与预定角度间隔相关联并且不限于特定类型的机电马达。电机步进数越多，则用于分配气体的孔口越大，而电机步进数越少，则用于分配气体的孔口越小。

由于气体流动特性，例如阻塞流动环境，应当理解，随着充气罐内的气体被消耗，分配气体所需的马达步数可能不遵循线性进展。对这种特性的解释包括阻塞流环境，但不限于此。

阻塞流是一种限制条件，对于固定的上游压力和温度，质量流量不会随着下游压力环境的进一步降低而增加。对于均质流体，绝热条件下发生阻塞的物理点是出口平面速度处于声速条件时；即，马赫数为1。在阻塞流中，只能通过增加上游和阻塞点处的密度来增加质量流量。阻塞流环境中的质量流速独立于下游压力，仅取决于节流装置上游侧的温度和压力以及因此的气体密度。

因此，在本发明的某些实施例中，在预定时间跨度内分配预定量气体所需的马达步数是非线性的。随着充气罐耗尽，上游压力降低，阻塞流条件被释放，并且系统需要更多的电机步进以在预定时间跨度内提供所需量的气体。因此，随着充气罐接近其容量末端，克服阻塞流环境所需的马达步数线性增加。在某些实施例中，正是对马达步进的这种线性增加的监测指示充气罐内用于分配的剩余气体。因此，某些实施例的系统记录在预定时间量内分配预定量气体所需的马达步数。每个后续的分配过程都会调用前一次分配气体所需的马达步数。

在某些实施例中，可以使用布置在阀门致动器的销和凸轮的延伸臂之间的线性弹簧的组合来执行对充气罐的剩余气体的监测。监控机电电机所需的马达步数。应当理解，当充气罐内的压力高时，弹簧将压缩并且需要更多的马达步数以从罐中分配气体。然而，随着充气罐内的压力降低，弹簧在气体分配期间压缩得更少，因此机电马达需要更少的马达步数来从充气罐内分配气体。因此，本领域技术人员将理解机电马达步数的监测可用于监测弹簧压缩，而该弹簧压缩与充气罐内保持的气体压力直接相关。

这些和其他优点将从本文包含的发明的公开内容中显而易见。上述实施例、目的和配置既不完整也不详尽。应当理解，本发明的其他实施例可以单独或组合使用上文阐述或下文详细描述的一个或多个特征。此外，该概述既不旨在也不应被解释为代表本发明的全部范围和范围。在本发明内容以及附图和下面的详细描述中以不同程度的细节阐述了本发明，并且不意图限制本发明的范围，不限制包括或不包括本概括中的元素、组件等。通过详细描述，特别是当结合附图和本文提供的权利要求时，本发明的其他方面将变得更加明显。

附图说明

图1A—包括用于气调包装的装置的某些实施例的正视图

图1B—图1A中所示某些实施例的侧剖视图

图2A—包括多个充气罐和包括阀的接收器的装置的某些实施例的透视图图2B—包括多个充气罐和包括阀的接收器的装置的某些实施例的侧视图图2C—包括多个充气罐和包括阀的接收器的装置的某些实施例的剖视图图3A—包括用于气调包装的装置的某些实施例的侧剖视图

图3B—图3A中所示的某些实施例的剖面细节图

图4A—某些实施例的透明侧视图，展示了充气罐的装载

图4B—某些实施例的侧剖视图，显示已装载的充气罐

图4C—图4B中所示某些实施例的详细视图

图5A—用于气调包装的装置的某些实施例的侧剖视图

图5B—用于气调包装的装置的某些实施例的详细视图，其中该装置未与容器的盖子互连

图5C—用于气调包装的装置的某些实施例的详细视图，其中该装置与容器的盖子互连

图6—包括用于气调包装的装置的某些实施例的透视图

图7—包括用于气调包装的装置的某些实施例的代表性系统视图

图8—气调包装装置的操作方法和用于充气罐内剩余气体测定方法的代表性视图

图9—某些实施例的图形视图，显示了确定供应充气罐内剩余气体时的压力图10—某些实施例的图形视图，显示了确定供应充气罐内剩余气体时的压力

图11—某些实施例的图形视图，显示确定供应充气罐内剩余气体时的机电马达步数

具体实施方式

如图1A-图1B所示，本发明的某些实施例包括用于气调包装的装置1000，其具有与装置的端口1200互连的真空泵1100。装置1000配置为与货箱2000互连，其中容器的盖子2100包括配置为与装置的端口1200互连的端口2200。当装置的端口1200与盖子的端口2200互连时，启动真空泵1100用于从容器内抽取空气。

在某些实施例中，如图1B所示，装置1000包括至少一个充气罐1300，充气罐1300可移除地与装置的端口1200互连。装置1000配置为与容器的盖子2100互连，其中容器的盖子2100包括配置为与装置的端口1200互连的端口2200。当装置的端口1200与盖子的端口2200互连时，来自充气罐1300的气流的驱动使得来自充气罐1300的气体填充货箱2000。

在某些实施例中，例如如图2A-图2C所示，充气罐1300插入装置1000的容器1400(图1A)中，气体罐的出口端1310与阀门3000互连，阀门3000控制来自充气罐1300的气流的行动。在某些实施例中，阀门3000还包括具有凹槽3110的接收器3100，其中充气罐的出口端1310插入凹槽3110中，从而使充气罐1300与阀门3000互连。应当理解，包括阀门3000的本发明的某些实施例配置为接收充气罐1300的螺纹的出口端1310，并且包括配置为接收气体充气罐的非螺纹的出口端1310的阀门3000的某些实施例在本发明的精神和范围内。某些实施例包括具有多个充气罐1300的装置，每个充气罐保持在装置1000内。应当理解，具有出口端1310的充气罐1300包括螺纹连接、非螺纹连接和本领域技术人员已知的替代连接器——例如于2012年8月8日提交的Tarapata等人的美国专利No.8,925,756中所公开的连接器，其出于所有目的通过引用并入本文——符合本发明的精神和范围。本发明的某些实施例包括多个充气罐。应当理解，某些实施例的多个充气罐1300在其中包含不同的气体，而替代实施例的充气罐在其中包含相同的气体。

在某些实施例中，接收器3100包括用于接收充气罐1300的多个凹槽3110，并且还包括用于控制来自充气罐1300的气体的释放的多个阀门3000。

在某些实施例中，例如图2A-图3B所示，配置成与充气罐1300互连的阀门3000包括释放机构，该释放机构交替地密封充气罐1300并允许来自充气罐1300的气体流动。在某些实施例中，阀门3000包括凸轮3200，凸轮3200由枢轴3210约束到阀门。凸轮包括在枢轴3210的第一侧上的延伸臂3220和在枢轴的第二侧上的凸角3230。凸轮3200的凸角3230配置为接触阀门释放件3300，其中凸轮3200的旋转致动阀门释放件3300并从充气罐1300中释放气体。在某些实施例中，阀门释放件3300包括弹簧负载的从动件3350，其中凸轮3200的旋转引入凸角3230以压下弹簧负载的从动件3350，从而致动阀门释放件3300。

例如在图2A-图3B中所示的本发明的某些实施例包括允许一个或多个阀门3000的致动的阀门致动器3400。在某些实施例中，当阀门致动器3400旋转时，阀门致动器的远端3410致动阀门释放件3300，从而从充气罐1300中释放气体。在某些实施例中，阀门致动器3400包括销3420，销3420配置为围绕枢轴3450旋转地致动，使得销3420横向接触并选择性地致动一个或多个阀门的凸轮3200。在某些实施例中，阀门致动器3400包括多个销3420。在某些实施例中，多个销3420配置为同时致动多个阀门3000。应当理解，替代实施例包括直接致动阀门3000的阀门致动器3400，例如通过压下阀门释放件3300而不使用凸轮3200，这符合本发明的精神和范围。本领域的技术人员将理解，阀门致动器3400可以通过手动方法或通过使用动力方法(例如机电马达3430)来旋转，同时符合本发明的精神和范围。

在某些实施例中，例如图4A至图4C所示，具有出口端1310和封闭端1320的充气罐1300被插入容器1400中，其中出口端1310指向接收器3100，接收器3100具有凹槽，凹槽配置成将充气罐的出口端与阀门互连。在某些实施例中，与装置具有铰接连接的门配置为接收充气罐并且可旋转地将充气罐插入并限制在容器内。

在某些实施例中，例如图4A-图4C所示，门4000铰接地附接至装置1000，其中门4000可旋转地打开以允许将充气罐1300插入装置的容器1400中。门的第一端4010铰接地连接到装置1000，并且门的第二端4020从装置1000旋转打开，允许将充气罐1300插入容器1400中。在某些实施例中，门1300包括位于门内部的凸轮4100，其中门4000的关闭导致凸轮的凸角4110将充气罐1300的出口端1320推向凹槽3100，从而导致罐与凹槽3100以及相关联的阀门3000互连。

本发明的某些实施例，例如图5A-图5C所示，包括具有真空泵1100和至少一个充气罐1300的装置1000，其中充气罐1300和真空泵1100与装置的端口1200互连，由此装置1000可以从互连的货箱2000中抽取空气，然后用来自充气罐的气体返回充填。

在某些实施例中，例如如图5A-图5C所示，装置的端口1200包括管5000，货箱的端口2200包括至少一个鸭嘴阀5100，鸭嘴阀5100设置在凹槽5200内，其中装置的管5000配置为插入货箱的凹槽5200，导致鸭嘴阀5100打开以允许通过鸭嘴阀5100抽真空和返回充填气体。

在本发明的某些实施例中，例如如图5A-图5C所示，当装置的管5000延伸到凹槽5200中时，管的远端5010向下和/或向内压下鸭嘴阀的侧壁5110。鸭嘴阀的侧壁5110的这种偏转导致鸭嘴阀的密封元件的开口5120。当在鸭嘴阀中形成开口5120时，装置1000与货箱2000互连，使得装置1000可以从货箱内抽取空气，并通过管向货箱供应气体。在某些实施例中，使用O形环5310来构建装置的管5000与货箱的凹槽5200之间的密封件5300。本领域技术人员将理解，包括装置和货箱之间的替代连接策略的实施例在本发明的精神和范围内。

例如，如图6所示，本发明的某些实施例包括具有用户界面6000的装置1000，用户界面6000具有显示器6100和诸如按钮6200的用户输入，其中用户可以选择包含在货箱2000内的产品类型，从而选择抽真空后返回充填到货箱中的气体或气体混合物的类型。

如图6所示，本发明的某些实施例包括具有盖子2100的货箱2000，其中盖子包括压力释放阀2110。压力释放阀2110的启动用于在打开货箱2000之前平衡货箱2000和周围环境之间的压力，例如当货箱2000内存在相对负压时，因此，对货箱2000和环境压力之间的压力平衡用于使用户更容易移除货箱的盖子2100。某些实施例包括具有突耳2120的盖子，使得从货箱2000移除盖子2100更加容易。

例如，如图7所示，本发明的某些实施例包括使用装置1000用于气调包装的方法，装置1000具有包含在充气罐1300中的气体，充气罐1300选择性地用于用气体填充货箱2000，该气体旨在延长储存的易腐物品的贮存寿命。在某些实施例中，装置1000包括连接到电源7100并连接到用户界面6000的内部控制器7000，其中用户可以识别包含在货箱内的物品。在选择货箱中包含的易腐烂物品的类型后，对与货箱2000互连的装置1000抽真空，然后用选定的气体返回充填货箱。在某些实施例中，负压保持在货箱内以促进完全密封和更持久的密封。装置的某些实施例包括压力传感器7200，其中装置1000致动真空泵1100抽真空，直到在用来自充气罐1300的至少一种气体返回充填货箱2000之前在货箱内实现期望的负压。某些实施例包括返回充填步骤以用来自充气罐1300的至少一种气体返回充填货箱2000，并且终止返回充填步骤，在货箱2000内留下相对于周围环境的负压。返回充填步骤通过致动至少一个阀门3000开始，从而从至少一个充气罐1300释放气体。然而，应当理解，用来自充气罐的至少一种气体返回充填货箱2000至相对于周围环境的正压的实施例符合本发明的精神和范围。

在某些实施例中，如图8所示，本发明包括用于确定在执行了多个循环(n)之后充气罐内剩余的充气循环(x)的量的方法。在每个循环(n)中，用真空泵在货箱内抽真空至预定的目标压力8100，同时继续抽真空，从充气罐中分配一次短时爆发(或多次爆发)的气体8200。在同时抽取真空和分配短时爆发的气体期间，压力传感器8300感测短时爆发对保持在货箱内的内部压力的影响。随着充气罐内剩余气体的减少，短时爆发气体的分配效果对货箱内保持的总压力具有递减的影响。监测、记录和分析递减效果8400用于遍及分配气体的每个继续的循环(n+1)的趋势，系统确认剩余的气体填充循环的估计数量8500，直到达到气体填充总数(n+x)。在某些实施例中，如果确定存在多于(x)个剩余填充8600，则继续进行继续的循环而不采取任何动作。然而，如果确定剩下(x)次或更少的填充次数8700，则系统提供需要新的充气罐的通知8800。应当理解，如本文所公开的通知可以包括给用户的视觉通知、给用户的听觉通知、给用户的电子通知，或者代表用户从供应商处自动订购新的充气罐。可以以本领域技术人员已知的多种方式执行此类自动订购。例如，自动订单可以作为代表用户直接发送给供应商的直接订单下达，或者自动订单可以通过基于云的系统下达，由一个特定供应商或多个供应商履行。还应当理解，可以通过将更换的充气罐添加到用户的基于云的购物车中来执行自动订购，以允许用户通过诸如Ramaratnam等人(“Ramaratnam”)的美国专利No.8,751,405中描述的在线门户来执行订单，该专利出于所有目的通过引用将其整体并入本文。

例如，如图9所示，当充气罐接近耗尽时，短时气体爆发对货箱内压力的影响的突出特性会发生变化。当短时爆发序列的效果衰减到可以忽略不计的效果时，这表明充气罐接近其寿命终点。在所示示例中，与循环n＝30相比，在循环n＝35之间的短时爆发序列的压力效果衰减。在抽真空时使用四次短时爆发的n＝49个循环的所示示例之后，短时爆发不再对货箱内的压力产生可识别的影响。因此，这被理解为气罐耗尽或接近耗尽。正是对这种衰减效果的监测，来表征充气罐的剩余寿命。应当理解，虽然本文描述的实施例使用四次短时爆发，但是在短时爆发序列期间使用更少或更多短时爆发的替代实施例可以被使用和监测以确定用于在充气罐内分配的剩余循环。

在某些实施例中，如图10所示，其中每个循环(n)接收一系列气体爆发，这些气体爆发为每个循环(n)分配预定量的气体，可以在x＝31个剩余循环、x＝25个剩余循环和x＝10个剩余循环之间看到气体爆发效果的衰减。抽真空时气体爆裂效果的衰减表明充气罐正在耗尽。出于识别衰减趋势的目的，存储和分析此类数据以计算用于在充气罐中使用的预测的剩余循环次数(x)。

在某些实施例中，剩余的气体填充循环(x)可以基于如图11所示的(n)个循环后系统的突出特性来计算，其中记录机电马达分配气体所需的马达步数(s)。在每个继续的循环(n+1)中，控制器记录在预定时间长度内将气体分配到货箱内至预定目标压力所需的马达步数。记录、存储并且与之前的循环相比分析所需的马达步数。基于某些实施例的突出特性，在第一循环中分配气体所需的马达步数大于后续循环。所示这些特性的原因可归因于诸如但不限于阻塞流动条件的现象。马达步数随着每个后续循环逐渐减少，直到达到平衡(其中分配气体所需的马达步数保持一致)。当充气罐接近耗尽时，在预定时间内将气体分配到预定目标压力所需的马达步数以可重复的比率增加。在某些实施例中，如图11所示，所需马达步数的增加是线性的。正是基于平衡后马达步数(s)的这种可重复增加的识别，可以确定剩余(x)个充气循环。此外，通过识别电机步进的可重复增加，可以生成用于更换充气罐的通知8800。

在某些实施例中，具有已知弹簧系数的弹簧3422(图2C)放置在销3420和延伸臂3220之间。应当理解，当充气罐内的压力高时，弹簧3422将压缩并且需要较多的马达步数以从罐中分配气体。然而，随着充气罐内的压力降低，弹簧在气体分配期间压缩得更少，因此机电马达需要较少的马达步数来从充气罐内分配气体。因此，本领域技术人员将理解机电马达步数的监测可用于监测与充气罐内保持的气体压力直接相关的弹簧压缩，从而减轻了复杂的流动条件(如阻塞流)的影响。

本领域的技术人员将理解，当记录、存储和分析在爆发中分配气体的影响或者跟踪分配气体所需的马达步数时，如上测量和公开的气体分配效果衰减的数据分析的常用统计方法可以用于以上识别的示例数据集。

虽然已经详细描述了本发明的各种实施例，但是显然本领域技术人员将想到对那些实施例的修改和改变。然而，应当明确理解，这样的修改和改变在本发明的范围和精神内。此外，本文描述的发明能够具有其他实施例并且能够以各种方式实践或执行。此外，应当理解，本文使用的措辞和术语是为了描述的目的，不应被视为限制。本文中使用的“包括”、“包含”或“添加”及其变体旨在涵盖其后列出的项目及其等同物，以及附加项目。

Claims (17)

1.一种用于气调包装的装置，包括：

与端口互连的真空泵；

接收器，其配置为与至少一个充气罐互连；

接收器包括配置成控制气体的释放的阀门；

与装置的端口互连的阀门，

其中充气罐的出口端与接收器的互连以及阀门的致动导致加压气体流过阀门，所述加压气体通过装置的端口流出，并且

其中用真空泵抽真空导致通过装置的端口抽真空。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置能够同时抽真空并允许加压气体同时流过所述端口。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述阀门包括通过枢轴约束到所述阀门的凸轮，所述凸轮具有在所述枢轴的第一侧的延伸臂和在所述枢轴的第二侧的凸角；

所述阀门还包括与凸角相邻的弹簧负载的从动件，弹簧负载的从动件与充气罐互连；

其中凸轮沿第一方向的旋转导致凸角压下弹簧负载的从动件，

其中弹簧负载的从动件配置为当弹簧负载的从动件被压下时，从与接收器互连的充气罐中释放气体。

4.根据权利要求3所述的装置，还包括由枢轴固定的阀门致动器，所述阀门致动器还包括至少一个销，所述至少一个销构造成当阀门致动器绕着阀门致动器的枢轴旋转时接触并旋转凸轮；和

与阀门致动器互连的机电马达，

其中机电马达沿第一方向的旋转使阀门致动器沿第一方向旋转，使凸轮沿第一方向旋转，导致凸角压下弹簧负载的从动件，从而打开阀门并从互连的充气罐释放气体。

5.根据权利要求4所述的装置，其中所述接收器配置为接收具有多个阀门的多个充气罐的出口端。

6.根据权利要求5所述的装置，其中所述阀门致动器包括多个销，所述多个销构造成当所述阀门致动器围绕所述阀门致动器的枢轴旋转时接触并旋转所述凸轮；

其中机电马达沿第一方向的旋转使阀门致动器沿第一方向旋转，使第一凸轮沿第一方向旋转，导致第一凸轮的凸角压下第一阀门的弹簧负载的从动件并从与其互连的充气罐中释放气体，以及

其中机电马达沿第二方向的旋转使阀门致动器沿第二方向旋转，使第二凸轮沿第二方向旋转，导致第二凸轮的凸角压下第二阀门的弹簧负载的从动件并且从与其互连的充气罐中释放气体。

7.根据权利要求6所述的装置，还包括至少一个容器，所述容器构造成在其中容纳充气罐。

8.根据权利要求7所述的装置，其中所述容器包括铰接在其上的门，所述门包括在内部方位的凸轮；

凸轮包括凸角，其中门的旋转式关闭使凸轮的凸角朝向凹槽旋转，从而移动充气罐以将充气罐的出口端与阀门互连。

9.根据权利要求8所述的装置，还包括多个容器。

10.根据权利要求1所述的装置，还包括压力传感器。

11.根据权利要求1所述的装置，所述装置配置为与货箱互连；

货箱包括端口，其中货箱配置为被密封；并且其中所述装置的端口配置为与货箱的端口互连；

其中当所述装置的端口与货箱的端口相连时，所述装置能够通过装置的端口和货箱的端口利用真空泵抽真空并从充气罐中分配气体,从而调换货箱内的气体。

12.一种用于确定与权利要求11所述的装置互连的充气罐内剩余气体量的方法，包括以下步骤：

在货箱内抽真空；

在抽真空的同时，将充气罐中的气体分配到货箱中；

感测货箱内的压力；

记录分配的步骤中感测到的压力信息；

存储压力信息；

分析与之前循环相比的压力信息；并且

确定充气罐内剩余多少次气体分配循环，

其中如果剩余循环次数小于预定循环次数，则生成更换充气罐的通知。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述分配的步骤包括气体的一系列短时爆发。

14.根据权利要求12所述的方法，其中所述记录的步骤还包括记录机电马达在预定时间内分配预定量气体所需的马达步数。

15.根据权利要求14所述的方法，其中基于先前循环中所需的先前数量马达步进，分析马达步数。

16.根据权利要求15所述的方法，其中当马达步数增加时，生成更换充气罐的通知。

17.一种用于气调包装的装置，包括：

布置为与端口互连的真空泵，其中抽真空导致通过端口抽真空；

三个容器，每个容器构造成在其中容纳具有封闭端和出口端的充气罐；

具有三个阀门的接收器，每个阀门配置成与每个充气罐的出口端互连；

每个容器包括铰接到其上的门，所述门包括在门的内部方位的凸轮，所述凸轮具有凸角；

每个阀门配置为与充气罐的出口端互连以控制包含在互连的充气罐内的气体的释放；

每个阀门包括由枢轴约束到阀门的凸轮，凸轮具有在枢轴的第一侧的延伸臂和在枢轴的第二侧的凸角；

每个阀门还包括与凸角相邻的弹簧负载的从动件；

每个阀门还包括与端口的连接，其中从充气罐释放的气体通过端口流出；

阀门致动器，其由居中于阀门之间的枢轴固定，阀门致动器还包括多个销，多个销配置成当阀门致动器围绕阀门致动器的枢轴旋转时接触凸轮并使凸轮旋转，

其中门的旋转式打开允许将充气罐的封闭端放置在容器中，

其中门的旋转式关闭使充气罐旋转以使充气罐的出口端与阀门对准，并且使凸轮的凸角旋转至朝向阀门，从而移动充气罐以与充气罐的出口端与阀门互连，

其中阀门致动器沿第一方向的旋转使至少一个杠杆沿第一方向旋转，导致凸轮压下弹簧负载的从动件，从而打开阀门并从互连的充气罐中释放气体，并且

其中阀门致动器沿第二方向的旋转使至少一个凸轮沿第二方向旋转，导致凸轮释放弹簧负载的从动件，从而关闭阀门并终止气体从互连的充气罐的释放。

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