CN1201005A - 液态食品包装机械上所用的改进填充管 - Google Patents

Abstract

改进的液态食品包装机械填充管(1),一纵向密封管状容器(2)由一包装坯料(3)形成,一些构件以均匀间隔连续夹紧管状容器以形成并横向密封为包装物。填充管(1)在轴向上具有一刚性阻尼件(4),其(4)固定于并围绕填充管(1)上且置于一位置,此时与管状容器(2)的内壁(2a)径向上有一间距并设有围绕部分填充管(1)的空气腔(5)以在运转中抑制管(1)内液态产品(20)相对的运动。

Description

液态食品包装机械上所 用的改进填充管

本发明涉及一种用在如下形式机械上的改进的产品填充管，这些形式的机械用于包装液态或可注食品，而这些包装产品包括酒类、牛奶、番茄酱、食用油、水果汁、奶油、水、茶、调味汁等，还包括灭菌处理的产品，如U.H.T牛奶，这种牛奶要接受超高温热处理。本发明之产品填充管可用在形成、加注及密封液态食品之无菌包装物用的机械上，或用在形成、加注及密封消毒的液态食品之包装用的机械上。

用于上述形式之液态或可注入食品的一种普通形式的包装是一个容器，该容器由叠层包装材料的一板材或一连续坯料制成，该叠层包装材料由一种两侧各覆盖有一塑料材料，如聚乙烯的纤维质材料层，如纸构成。为了制造无菌包装，涂有聚乙烯的纸板的一表面上又涂敷有一种保护材料，如铝或一种合成保护材料，这种保护材料上又涂敷有一种塑料材料。为制造无菌包装，包装材料的坯料通过一消毒腔而被消毒，例如通过应用一种消毒剂，如双氧水消毒，而后通过加热和/或通过用合适波长及强度的光照射包装材料使该消毒剂连续蒸发。叠层包装材料的消毒坯料被折弯并纵向密封以形成一包装材料管。该包装材料管实际上形成一无菌腔的延伸物并被连续填充无菌或经过灭菌处理的液态食品。

之后，将填充有液态食品的纵向密封管夹在成对的成形及密封构件之间，这些成形与密封构件就横向密封并形成充有产品的管状结构以形成枕头状包装物。成形与密封构件可以彼此相对地成对安装在各成对的连续运动的彼此面对的链上，各对链具有相反的转动方向，从而在其间形成并且密封包装物。美国专利第3,300,944公开了此类机械的一公知形式。成形与密封构件也可以安装在成对的往复爪上。此种机械的一个例子是TBA/19机械，该机械由意大利ViaDelfinil，41100Modena的Tetra Birk包装系统公司所制造。而后，将填充完并且密封好的枕头状包装物输送到最终的折叠站，在此处该枕头状包装物被机械地折叠成一最终的形状，例如一平行管状物(parallelepipedshape)。市场上出售的此种包装物的一个例子是平行管包装物，此种包装物的公知注册商标是“Tetra brik Aseptic”。

尽管从许多角度上讲上述形式之机械已经很优秀，但是发现他们对于用产品来填充由叠层包装材料制成的管包装件的机械来说对提速过于敏感。现已提出许多不同的解决方案来解决怎样控制包装材料管中的产品之水平面的技术问题，以确保该机械正确的工作，甚至在该机械高速运转时并且产品之特性如粘度、对气泡的敏感性等性能变化范围不断增加时，确保其正确工作。

美国专利US-A-3,470,672公开了一种设备用于包装粘性液态食品原料，该设备包括：用于由一包装材料的坯料来形成一纵向密封的连续管状容器的装置、一设置在管状容器轴向以将液态原料导入该容器的填充管和用于按照均匀间隔依次夹紧该填充管以形成并横向密封充有产品的包装物的构件。一由有弹性的柔性材料制成的柔性钟状构件并围绕填充管固定，该钟状构件的外周裙部滑动地并且是密封地与管状容器的内壁结合以形成一封闭的空间，此空间由钟状构件的内侧和裙部底部边缘上方的粘性液体水平面限定。该钟状构件的厚度朝向其边缘方向逐渐减小以改善与圆筒容器内壁的滑动且密封的结合。在该封闭空间内设置有对压力作出反应的装置以便控制经填充管导入粘性液体的速度。柔性钟状构件设置有排气装置以允许随粘性液体进入封闭空间的空气泡溢出。尽管该系统可以对粘性液体实施一更高程度的控制，但其不能用来简化对现代高速液态食品包装机械中的产品水平面的控制。事实上，包装材料管内侧与钟状构件之间所需的滑动密封结合，将侧重于包装的完整性，因此将导致钟状构件过度磨损，并暗含着一种由于钟状构件与包装材料管内壁磨擦而造成钟状构件之材料的残余物污染液态食品的可能性。

另一种公知形式的产品水平面控制机构包括一个产品填充管，该填充管具有一端部，此端部轴向位于包装材料管内。填充管的该端部具有一向下敞开的开口端，此开口端浸没在包装材料管内所含有的产品中。一漂浮构件可滑动地与填充管相连，并同时与填充管内的一蝶形阀相连。该漂浮构件通过一套运动机构与蝶形阀相连，当该漂浮物升到一预定水平高度之上时这套运动机构就会使蝶形阀扼制填充管，而在漂浮物降到该预定水平高度以下后打开该蝶形阀。因此，每当纵向密封的包装材料管被成形及密封构件夹紧时，包装材料管内的产品的水平面就会上升，从而使漂浮物也上升并使得蝶形阀扼制填充管，进而减少导入包装材料管内的产品流。之后，包装材料管连续的运动使产品的水平面下降，从而导致漂浮构件的水平高度也下降，结果蝶形阀打开以增加产品管的填充速度，以做好被成形及密封构件再一次夹紧的准备。在机械的正常工作中该循环被连续重复进行，在包装材料管内的产品的水平面连续跳动。

鉴于用来包装可注食品之机械的速度已经提高，而且这些机械所用于包装的产品的范围也增加了。因此需要处理的粘度范围以及对气泡敏感程度的范围也变宽了。这就另外产生了一个问题，即怎样来控制包装材料管内产品的水平高度。产品的水平高度必须以一种方式得到控制，这种方式要具有足够短的反应时间来应付快速波动的产品水平高度，来处理具有不同特性的产品。再有，这种系统必须能够承受较高的工作温度，并且可在较高温度下用化学制剂清洗消毒。

流量控制阀，位于产品管路上一远离填充管端部的位置，已被用作上述蝶形阀的一替换物来控制产品流过填充管的流速。该流量控制阀可由一个或多个传感器控制。公知传感器可以置于包装材料管外面以探测指示包装材料管内产品水平高度的可测漂浮物的位置，也可以置于填充管上以便直接接触产品并因此而探测纵向密封的包装材料管内产品在一预定水平高度的出现时刻。这样，每当传感器直接接触到处于填充管上一预定位置的产品，或者每当可测漂浮物的位置被探测出处于一预定的产品水平高度时，就会发出一个信号，指示所需的产品水平高度已经达到以便液态食品包装机械采取正确操作并且阀门自动控制经填充管流入包装材料管的产品的流量。产品的流速是连续变化的。每当包装材料管被夹在成对的包装物成形及密封构件之间并且该管内产品的水平面升高时，传感器控制阀就会自动扼制流过填充管的产品流以减小产品的流速。而后包装材料管的连续运动又使产品的水平面下降，当传感器不再与产品接触或再也探测不到漂浮物处于预定位置时，就会发出一信号自动打开阀门提高产品流速。

尽管后面的这些系统与蝶形阀相比提供了一种较平滑的产品流量控制，但这些填充系统一经使用就遇到了一些问题，尤其是对于用来包装液态食品的链式机械(如上述美国专利第3,300,944所公开的)，特别是当这种链式机械以较高速度工作时，就会遇到一些问题。

已经发现，当液态食品包装机械以很高的速度，也即以每小时18000-24000包装物的生产速度工作时，在连续的包装物填充操作和由成形及密封构件执行的形成及密封操作之间没有足够的时间使产品水平面依靠自身重力显著下降，鉴于这样的事实另一些有关于包装材料管内产品水平高度控制的问题就产生了。事实上，在包装物形成循环中包装材料管内会产生低压，该低压是由管内液态食品的动力特性所导致的。这种低压会对用包装材料之坯料形成连续纵向密封管的操作产生不利影响。

本发明的一个目的是提供一种用在液态食品包装机械上的改进的产品填充管，这种形式的机械具有用于从包装材料的坯料形成一连续纵向密封管状容器的装置，该产品填充管通过避免在包装物形成区域产生负压，甚至该机械以很高的速度运转时也不会在该区域产生负压，改善了包装材料管的形成过程，而且不必在产品水平面上方施加任何高压力就可确保包装材料管之正确的形成过程。

本发明的另一个目的是提供一种用在液态食品包装机械上的改进的产品填充管，该填充管可轴向布置在一连续的纵向密封包装材料管内，该填充管不需要与包装材料管成为任何密封滑动接合，从而消除了相互滑动构件的磨损及损坏的问题，并且避免了这种滑动结合产生的磨擦所导致的材料残余物污染产品的可能性。

本发明的另一个目的是提供一种液态食品包装机械上用的改进的产品填充管，该填充管避免了在包装物形成区域产生负压并且有效地抑制了包装材料管内产品水平高度变化的幅度，甚至当其用在以达到每小时18000-24000包装物的生产率下工作的高速液态食品包装机械时，亦即在产品水平高度连续波动且连续两次包装物形成过程之间无足够长的时间段使产品水平面依靠重力回落的情况下仍可有效地抑制包装材料管内产品水平面之变化幅度。

本发明的另一个目的是提供一种液态食品包装机械上用的改进的产品填充管，该填充管结构简单并且在工作中非常可靠。

为了达到上述目的，本发明提供了一种用在液态食品包装机械上的产品填充管，这种机械包括用于从包装材料的坯料形成一纵向密封的连续管状容器的装置和用于按照均匀间隔依次夹紧该填充管以形成并横向密封充有产品的包装物的构件，该填充管置于管状容器的轴向以将液态原料导入该管状容器内，其特征在于它包括一个刚性阻尼构件，该刚性阻尼构件固定在所述填充管上并围绕其至少一部分，该刚性阻尼构件设有一个围绕所述填充管的空气腔以抑制液态食品包装机械工作中液态产品在包装材料管内相对所述填充管的运动。

根据本发明的另一方面，本发明提供了一液态食品包装机械，这种包装机械包括：用于从包装材料的坯料形成一纵向密封连续管状容器的装置、设置在该管状容器轴向用于将液态食品导入其中的填充管、用于控制液态食品经填充管导入该纵向密封连续管状容器的导入速度的装置、及用于按照均匀间隔连续夹紧该管状容器以此来形成并横向密封充有液态食品的包装物的构件，其特征在于它包括一个刚性阻尼构件，该刚性阻尼构件固定在所述填充管上并围绕其至少一部分而且设有一围绕所述填充管的空气腔以在所述液态食品包装机械工作中抑制液态产品在所述包装材料管内相对所述填充管的运动。

图1是示出一液态食品包装机械中的由纸坯料制成的纵向密封连续管状容器的示意性透视图，图中同时示出了本发明填充管所处的位置；

图2是本发明填充管之刚性阻尼构件的透视图；

图3是沿其纵向轴线所剖取的本发明填充管之刚性阻尼构件的放大剖面图；

图4是示出填充管与阻尼构件的连接关系的放大横剖图；

图5是本发明填充管之第二实施例的透视图，该填充管包括一个带有一辅助服务管的阻尼构件；

图6是图5所示填充管之刚性阻尼构件和辅助服务管的放大纵剖图，该图是沿一穿过填充管和辅助管的纵轴的平面剖取得到的，及

图7是图5和6所示填充管之放大俯视图。

参见上述附图，图标1代表一用于液态食品包装机械的填充管，这种形式的包装机械包括一些常用装置用于利用一包装材料的坯料3来形成一纵向密封的连续管状容器2，还包括一些构件用于以均匀间隔依次夹住管状容器2以便形成并横向密封充有产品的包装物。这些用于依次夹紧该管状容器的构件不构成本发明之部件，因此在此不再描述。

如图1所示，填充管1在使用中位于管状容器2的轴向，以将液态食品导入容器2。按照本发明，刚性阻尼构件4固定在填充管1上并围绕该填充管1的一部分。刚性阻尼构件4处于一合适位置，该位置时其离包装材料管2的内表面2a径向有一定间隔，该刚性阻尼构件4设有一个围绕填充管1的空气腔5。实际上，在液态食品包装机械工作中，该空气腔5有衰减包含在包装材料管2内的液态产品20相对于填充管1的运动之功效。如图1-4清楚地示出，刚性阻尼构件4具有一细长结构，并且包括一绕填充管1延伸的环形凸缘7。该环形凸缘7大体垂直于刚性阻尼构件4的环状壁6和填充管1的轴线延伸。环状壁6由环形凸缘7凸出，并且平行填充管1延伸一段距离，这段距离要比刚性阻尼构件4的整体直径大，最好这段距离比刚性阻尼构件4之整体直径至少大两倍。环状壁6之底部边缘限定了刚性阻尼构件4的下环形边缘6a，填充管1具有一端部8，该端部8延伸超过下环形边缘6a。

附图5-7示出了本发明之第二实施例，其中与上述第一实施例相同的部件示以相同的标号。本发明第二实施例之填充管1同样与一个刚性阻尼构件4相连，在使用时，该刚性阻尼构件4位于某一位置，处于此位置的该刚性阻尼构件4在径向离包装材料管2的内表面2a有一定间隔，并且该刚性阻尼构件4内设有一个围绕填充管1的空气腔5，以便抑制包含在包装材料管2内的液态产品20在液态食品包装机械工作时相对填充管1的运动。一环状壁6从环形凸缘7凸出并平行填充管1延伸，该填充管1具有一端部8，该端部8延伸超过下环形边缘6a。

根据本发明之第二实施例，填充管包括一辅助服务管9，该管9与刚性阻尼构件4内的空气腔5相通，并可与一消毒介质源相连，以便将消毒介质导入该刚性阻尼构件4内。辅助服务管9同时还与一无菌空气源相连以在液态食品包装机械工作时补充空气腔5内失去的任何空气。该辅助服务管基本平行于填充管1延伸并经一孔10与阻尼构件4内的空气腔5相通，孔10位于填充管1和刚性阻尼构件4的环状壁6之间的某一位置并延伸穿过环形凸缘7。

为了更好地理解本发明填充管，下面将描述公知液态食品包装机械的一些相关部件。如所公知的那样，一种形式的液态食品包装机械有一些常用装置(图中未示)用于由包装材料的坯料3形成一纵向密封的连续管状容器2(见图1)。填充管1设置在管状容器2的轴向以将一种液态食品20导入容器2内。在填充管1上设置有一个常用的流量控制阀11以便控制液态食品导入纵向密封连续管状容器2的导入速度。阀11由传感器12按照一公知方式控制，此传感器12位于填充管1附近处于管状容器2内部。而且设置有一些常用夹紧构件或包装成形件及密封构件(图中未示)用于按照均匀间隔依次夹紧所述管件以形成并横向密封充有液态食品的包装物。

每当包装材料管2被夹在成对的包装物成形件及密封构件之间时，管2内的产品的水平面20a就会上升。因此，液态食品20就会与传感器12接触，而后传感器12发出一信号传输给阀11，之后该阀11就会以一公知的方式自动地扼制流过填充管的产品流以减少产品流速。在这之后，包装材料管2的连续运动又使产品之水平面20a下降，当传感器12不再与产品20接触时，阀11就会自动打开提高产品流速。在高速液态食品包装机械中，连续的包装物填充及由成形及密封构件所实施的连续成形及密封操作之间，没有足够的时间来使产品水平面20a依靠重力显著下降。比较有利的是，传感器12置于一合适位置以在纵向密封连续管状容器2中形成一液态食品柱，从而达到对阻尼构件4施加0.03至0.3巴压力，最好对其施加0.1巴压力。

本发明填充管之刚性阻尼构件具有一围绕填充管1的空气腔5。这样，阻尼构件4就可补偿包装物形成循环中在包装材料管内由于连续管状容器内的液态食品之动力特性导致的低压力。实际上，阻尼构件4在连续管状容器2内形成了一种动力密封。在包装物形成循环中，包含在连续管状容器2内的产品20被围绕阻尼构件4强制向上及向下通过阻尼构件4的外侧与管状容器2的内表面2a之间的间隙运动。绕阻尼构件4的产品20的流量要比进出阻尼构件的产品的流量小很多。但是，绕阻尼构件4的产品20的流速却很高，但这种高流速在实际应用中并不至于在阻尼构件上产生任何飞溅效果，因为潜在的飞溅效果被包含在阻尼构件4上方的液体柱13内。这对于避免在液态食品包装机械的包装物形成区域产生负压极有好处，同时对于液态产品20的水平面20a只在阻尼构件4上做很小的运动极有好处。已经发现，这种结构有助于确保由包装材料坯料3正确地形成连续管状容器2，甚至当生产速度达到每小时18000-24000包装物时也可以保证。

最好，阻尼构件4的外表面在径向与纵向密封连续管状容器2的内表面2a有一定间隔，此间隔的距离在0.5mm至10mm范围内，最好为约1mm。这就防止了阻尼构件4与连续管状容器2之间可能发生的任何滑动接触结合，从而也就消除了与磨损及相互滑动构件损坏相关之问题，并且消除了由于磨擦所导致的材料残余物污染液态食品20之风险。

对以上所描述的本发明可以进行修改，但不会脱离后附权利要求所要求保护的范围。

Claims (13)

1.液态食品包装机械上所用的改进填充管，这种形式的机械包括用于从一包装材料的坯料形成一纵向密封的连续管状容器的装置和用于按照均匀间隔连续夹紧该管状容器以形成并横向密封充有产品的包装物的构件，所述填充管置于所述管状容器的轴向以将液态食品导入其中，其特征在于：它包括一个刚性阻尼构件，该刚性阻尼构件固定在所述填充管上并围绕至少一部分所述填充管，该刚性阻尼构件设有一围绕所述填充管的空气腔以在一液态食品包装机械工作中抑制液态产品在一包装材料管内相对所述填充管的运动。

2.如权利要求1所述的液态食品包装机械上所用的改进填充管，其特征在于：所述刚性阻尼构件具有一细长结构，并包括一个绕所述填充管延伸的环形凸缘和一个从该环形凸缘伸出并平行所述填充管延伸一段距离的环状壁，这段距离要比所述刚性阻尼构件的整体直径大。

3.如权利要求2所述的改进填充管，其特征在于：所述环形凸缘平行所述填充管延伸一段距离，这段距离至少比所述刚性阻尼构件的整体直径大两倍。

4.如权利要求2所述的液态食品包装机械上所用的改进填充管，其特征在于：所述环形凸缘大体相对所述刚性阻尼构件的所述环状壁及所述填充管的所述轴线垂直延伸。

5.如权利要求1所述的液态食品包装机械上所用的改进填充管，其特征在于：所述刚性阻尼构件具有一下环形边缘，所述填充管具有一端部，该端部延伸超过所述刚性阻尼构件的下环形边缘。

6.如权利要求2所述的液态食品包装机械上所用的改进填充管，其特征在于：它还包括一个辅助服务管，该辅助服务管与所述刚性阻尼构件中的空气腔相通，以便允许向所述刚性阻尼构件内通入消毒介质和/或向所述空气腔内补充空气。

7.如权利要求2所述的液态食品包装机械上所用的改进填充管，其特征在于：所述辅助服务管基本平行所述填充管延伸并穿过所述环形凸缘与所述空气腔相通，所述辅助服务管处于所述填充管与所述刚性阻尼构件的环状壁之间的一位置。

8.一种液态食品包装机械，这种包装机械包括：用于从一包装材料的坯料形成一纵向密封的连续管状容器的装置、设置在所述管状容器轴向以将液态原料导入其中的填充管、用于控制一种液态食品经所述填充管导入所述纵向密封的连续管状容器的导入速度的装置、及用于按照均匀间隔连续夹紧该管状容器以形成并横向密封充有产品的包装物的构件，其特征在于：它包括一个刚性阻尼构件，该刚性阻尼构件固定在所述填充管上并围绕至少一部分所述填充管而且设有一个围绕所述填充管的空气腔以在所述液态食品包装机械工作中抑制液态产品在所述包装材料管内相对所述填充管的运动。

9.如权利要求8所述的液态食品包装机械，其特征在于：所述刚性阻尼构件具有一外表面，该外表面径向向外与所述纵向密封连续管状容器的内表面有一定间隔。

10.如权利要求9所述的液态食品包装机械，其特征在于：所述阻尼构件之外表面与所述纵向密封连续管状容器的内表面在径向上间隔开0.1mm到10mm的距离。

11.如权要求10所述的液态食品包装机械，其特征在于：所述阻尼构件之外表面与所述纵向密封连续管状容器的内表面在径向上间隔开约1mm的距离。

12.如权利要求9所述的液态食品包装机械，其中所述用于控制液态食品导入速度的装置包括：位于所述填充管附近用于探测所述纵向密封连续管状容器内液态食品水平的传感器装置、由该传感器装置驱动的用于控制流过所述填充管的液态食品流以在所述纵向密封连续管状容器内维持一液态食品压头的阀门装置，其特征在于：所述传感器装置位于一合适位置以在所述纵向密封的连续管状容器中形成一液态食品柱，并使该液态食品柱在所述阻尼构件上施加0.03到0.3巴的压力。

13.如权利要求12所述的液态食品包装机械，其特征在于：所述传感器装置位于一合适位置以在所述纵向密封连续管状容器内形成一液态食品柱，并使该液态食品柱在所述阻尼构件上施加约0.1巴的压力。

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