CN1724313A - 一种零氧包装的液体食品及其异相界面驱氧系统工程 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种零氧包装的液体食品，该液体食品在加工和包装(灌装)过程中采用异相界面驱氧系统工程，液体食品中和相应包装容器中的含氧空气被全部去除，成为零氧包装液体食品。本发明还公开了该零氧包装的液体食品的异相界面驱氧系统工程及其零氧储液装置、零氧灌装机、零氧包装容器三种工艺设备、装置及相应配套工艺。异相界面驱氧系统工程，使液体食品的生产全过程可按产品工序状况配置各种性能、规格的零氧储液装置与相应工艺，使产品实施全程零氧保护，能使产品的最高品质最大限度地在出厂前与出厂后得到保持。

Description

一种零氧包装的液体食品及其异相界面驱氧系统工程

                          技术领域

本发明公开了一种用异相界面驱氧系统工程技术生产的液体食品及其系统工程内容。特别是公开了一种零氧包装的液体食品及其异相界面驱氧系统工程所包含的三种工艺装置及相应配套工艺。

                          背景技术

目前液体食品在生产、储运、包装全过程中，由于营养成份与空气中所含的氧气发生氧化，液体食品产生变质，使液体食品总量的20％左右被损耗掉。且为了使己氧化、酸化的原料、半成品的品质恢复到相应合格水平，又需消耗掉相当大的能源及化学原料、人工等资源，在造成资源浪费的同时，也污染了环境，降低了液体食品的品质等级。

目前液体食品在加工、储运、包装等过程中采用的措施除添加抗氧化剂外，也采用了惰性气体(缺氧)保护方法。由于国际及国内食品、营养界营养与卫生理念的推广，对液体食品保鲜的要求越来越高，而液体食品生产链中出现的低效加工、储运、包装技术与全球环境与资源状况也越来越不相适应。

传统技术具体存在以下不足：

1)加工和储运过程中液体食品的液体原料、半成品、成品与含氧空气大量接触，以食用油为例，工厂及油库的小型储油罐中条件较好的已实施充氮(或二氧化碳等惰性气体)保护，但由于充氮前罐内空气中氧气靠抽真空不能完全去除，如直接充氮，残留氧气更多，罐中食用油的氧化现象只能有限抑制，导致油品质量不断下降。

小型油罐已实施较低效充氮保护，而大型油罐则完全无法实行有效的充氮保护，以码头油库5000吨中型油罐为例，在油罐第一次装满油时实行了充氮保护，充气量是200m³，而在油罐中食用油放空后，由于油罐充满氮气需5000m³氮气，这是无法实现的，也是不经济的。因此，装过油的油罐在30℃左右温度下，内壁上的油迅速氧化、酸化，对下一罐的油品质量产生严重影响。如是成品油则需降低等级。

露天油罐群与油罐车由于受太阳照射，温升较快，罐壁温度可达到60℃左右，则状况更趋恶劣。

2)液体食品的各种瓶装、袋装的小包装食品，由于是最终商品，问题要严重多了。还是以食用油为例，即使是很大规模的优秀企业，瓶装食用油出厂时全部合格，但仍然会出现油中过氧化物超标、酸价超标的现象。其实，生产厂该做的都已做了，但由于传统技术是有氧充氮、离线封口，在较差的储运条件下，产品质量在保质期内还是易发生问题。

本发明与背景技术相比具有如下优势：

由于本发明所配置的零氧储液装置、零氧灌装机、零氧包装容器三种工艺装备及相应工艺，是使液体食品从液体原料、半成品、成品全程实施零氧保护的系统工程。较传统技术相比优势明显，具体如下：

1)液体食品生产过程中：可按产品工序状况配置各种规格零氧工艺装置，使产品实施全程零氧保护，能最大限度地使出厂前产品的最高品质在产品各道工序中得到保持。

传统技术在各工序环节中都可引起产品的最高品质下降。

2)液体食品最终商品出厂后，由于实施异相界面驱氧、封闭循环、零氧充氮、在线隔断等系统工艺，使包装容器中处于零氧状态，保证了产品在较恶劣的储运环境下仍能最大限度地保持液体食品出厂时的产品品质。

传统工艺技术由于是有氧充氮、离线隔断，包装容器中残留含氧空气较多。在较差的储运条件下，不仅不能保证液体食品出厂时较高的产品品质，还有可能由于过氧化物超标、酸价超标，损害了消费者利益，也影响了企业声誉及品牌。

                          发明内容

本发明的一个目的是提供一种零氧包装的液体食品，该液体食品及包装容器中的含氧空气已被去除，成为零氧包装液体食品。

其进一步特征是，该液体食品的包装容器(零氧包装容器)与密封口部件可以是两部分配套而成，也可以是一体的。零氧包装容器的排气口必须在最高端。包装容器不能有滞气死角，容器灌满液体时，容器内气体能全部从顶孔排出。容器的密封口部件可封闭。容器可以有一个口，也可以有二个以上出口。包装材料(容器材料)可以是硬质材料(如金属桶、塑料桶等)，也可以是软质材料(如塑料包装袋等)。包装容器中可以充有或不充有惰性气体。

其更进一步特征是，液体食品中含有油脂、蛋白、糖份等各种易氧化、易酸败变质的成份。可以是常温下呈液态(如食用油、调味油、营养饮料、啤酒、牛奶、酸奶等)，也可以是经加温后呈液态(如人造奶油)。

本发明的另一个目的是提供一种制备所述零氧液体食品的异相界面驱氧系统工程。系统工程能在液体食品制备、储运、、灌装全过程中，能将液体原料、半成品、成品及相应阶段所用容器中的含氧空气，用过量充灌、异相界面驱氧、封闭循环、在线隔断的方式将其全部去除。使液体食品的液体原料、半成品、成品全程处于零氧保护或零氧充氮(或其它惰性气体)保护。

系统工程包括A：零氧储液装置，B：零氧灌装机，C：零氧包装容器三种工艺设备、装置及相应配套工艺。

其中，零氧储液装置是一个在任何状态下，无论是装满液体或是空罐，都使相应容器处于零氧状态。这种零氧储液装置中的零氧储液罐有固定容积式和可变容积式两种。

零氧灌装机能将液体食品灌入零氧包装容器(瓶或桶、罐)中，实施零氧充氮，在线隔断，使灌满液体食品的包装容器处于零氧状态。

零氧包装容器的排气口位于最高端。包装容器没有滞气死角，灌满液体时，容器内气体能全部从顶孔排出。容器的密封口部件可封闭。

系统工程基本运行程序及步骤如下：如图(1)

1)液体原料经具备零氧储液装置的船或车(如专用油轮、专用罐车)运送至具备零氧储液装置的中转库(如码头储液罐群等)，也可用零氧包装容器(桶装)直接送到生产厂。

2)液体食品原料在生产厂经由配套零氧储液装置功能的各工序加工后成为液体食品成品进入零氧储液罐。

3)液体食品成品经零氧灌装机灌装工序后，装入零氧包装容器(各种铁桶、塑料桶、塑料袋等)成为零氧包装液体食品。

                   具体实施方式

实施例一：3L零氧包装食用油及其灌装工艺，如图(2)

1.原料及材料

  原    料：食用油

  包装材料：3L零氧包装专用塑料桶

2.设    备：零氧灌装机、零氧储液装置

3.工艺流程及实施说明

1)附图说明：图(2)是食用油3L塑料瓶零氧灌装工艺示意

2)工艺实施说明

(1)将灌装机的灌装头

伸入塑料瓶嘴

至设定位，启动紧固卡钳 使紧固卡钳的多瓣型园弧卡头将软质塑料瓶嘴内壁与灌装头外壁紧密结合。

(2)启动输油导管气动装置

使输油导管 下行至瓶中底部，防止灌装时油中产生气泡。

(3)开启零氧储液装置 的输油阀门，使食用油从 经输油导管 流入3L塑料瓶中，随着液面升高，由于瓶嘴 位于塑料瓶的最高处且没有滞气死角，瓶中的含氧空气，在气/油界面向上移动中经排气通道

及转向阀门 从排气口

排出。

(4)待灌装至溢流管道

产生食用油溢流，关闭储液装置

的输油阀，并将换向阀转换，接通惰性气体管道

同时向上收缩输油导管

至设定高度(输油导管 的下口沿位于3L体积的液面时)，使惰性气体从导管 经换向阀

及输气通道 进入3L瓶中，并将瓶中多余食用油经输油导管 反向压回溢流罐。

在输入惰性气体的同时，瓶中液面开始下降，待液面下降至输油导管下沿口时(此时瓶中食用油为3L)溢流自动停止，关闭输油导管进口阀。

(5)收缩输油导管 使其下沿口高于封口器

并至不影响封口器工作行程的位置，启动封口器

封口器的平口钳头将软质瓶嘴 压扁并进行快速热封。退回封口器

(6)关闭惰性气体导管，退回紧固卡钳 向上收缩灌装头 直至与瓶嘴脱离。

(7)3L装零氧食用油灌装完毕，至后道工序将瓶嘴多余部分去除，加外盖即可。

4.灌装过程中瓶内情况变化如下

1)灌装前瓶中充满含氧空气。

2)灌装量至3L瓶最大容量的105％时，溢流5％，瓶中充满食用油。

3)充灌惰性气体、反向溢流停止及封口后，瓶中食用油实际装量为标定设计值3L，并处于零氧状态惰性气体保护中。

实施例二：

1L零氧包装果仁奶及其灌装工艺

1.原料及材料

原料：果仁奶

材料：1L零氧包装用利乐纸盒

2.设备：零氧灌装机，零氧储液装置

3.工艺流程及实施说明

1)工艺流程说明

果仁奶1L利乐盒零氧灌装的基本工艺流程与实施例一的食用油3L零氧灌装基本相同，因此，灌装示意仍参考图(2)。计量方式改用流量计量，主要原因是利乐纸盒实际容积变化较大，如采用液面高度控制计量，易造成较大误差。

2)流量计量实施说明

(1)定位对接，灌注果仁奶为a量，排气口果仁奶溢流量为b量，利乐纸盒中含氧空气全部从排气口排出。

(2)灌充惰性气体至果仁奶反向溢流量为c量，利乐纸盒中多余的液体反向溢出，而使之达到1L的标准装量。

(3)封口。

其中：a量-b量-c量＝1L

a量-b量＝容器最大容积

a、b、c三个量值是流量计量的基本数值，可根据灌装机参数及利乐纸盒参数选用。

实施例三：

5000m³食用油零氧储油装置及其储油工艺(可变容积式)如图(3)

1.原料及设备

原料：食用油

设备：零氧储油装置(可变容积式)、惰性气体源、惰性气体压力平衡装置(小型惰性气体气包)

2.工艺流程及实施说明

1)附图说明：图(3)是5000m³食用油零氧储油装置(可变容积式)工作流程示意图。

2)工艺实施说明

罐A处于空罐状态，由于尚未投入使用，油罐内壁与折叠腔

之间的油罐内腔 是含氧空气，移动盘

位于油罐的最底部。罐B处于满罐状态，移动盘被推至油罐最高端而将折叠腔全部压缩，油罐内腔

的绝大部份灌满食用油(移动盘以下)，仅移动盘侧面以上的环形空间充有惰性气体。

油罐启用后，无论空罐或满罐状态，油罐内壁与折叠腔 之间的油罐内腔

应充满惰性气体，折叠腔内腔与外界空气相通。

工艺实施如下：如图(3)

(1)将排气导管

上的换向阀

与排气出口

接通，开启输油导管 的输油阀门，食用油从

开始流入罐中，移动盘

向上移动，折叠腔 也同时向上压缩，移动盘侧面的液/气界面也同时将油罐内腔 的含氧空气从排气导管 向上经换向阀

与排气出口 排出。

(2)当移动盘向上移动至将折叠腔全部压缩后，液/气界面继续沿

与 的侧面 的环形空隙向上移动，由于排气导管 的下沿口位于油罐内壁的最高端，因此，随着液/气界面的上移而将油罐内的含氧空气向上驱赶，从排气导管 经换向阀

及排气口 全部排向溢流罐。

(3)当罐中食用油经换向阀 开始向外溢流时，将换向阀转换接通惰性气体导管 并关闭输油导管 的进口阀，开启输油导管

的溢流阀，使罐中液面降低至折叠腔略微延伸。关闭输油导管 的溢流阀，可重复以上程序，并实施2小时左右微量负压(抽真空)，以将灌装时油中气泡及折叠腔中气泡全部驱出。

(4)关闭惰性气体导管

上的气源，开启惰性气体导管

上用于压差平衡的小型气包。5000m³食用油储油罐即处于零氧充氮保护状态。

实施例四：

200m³啤酒零氧储液装置及储液工艺(固定容积式)如图(4)：

1.原料及设备

原料：啤酒

设备：零氧储液装置(固定容积式)，惰性气体源，惰性气体平衡装置(小型惰性气体气包)

2.工艺流程及实施说明如图(4)

1)附图说明：图(4)是200m³啤酒零氧储液装置(固定容积式)工作流程示意图。

2)工艺实施说明如图(4)：

固定容积式储液装置惰性气体用量较大，一般限于中小型储液罐，500m³左右。但由于不用活动折叠腔，结构简单，使用方便。

工艺实施如下：

(1)将换向阀设为通向排气口 关闭放液口 开启输液导管

前端输液阀，使啤酒经

进入储液罐内腔

(2)罐中液/气界面随着输液导管

的啤酒输入而上升，罐中含氧空气从排气导管

经换向阀

从排气出口 排出。

由于排气导管 的下口沿位于储液罐内腔的最高处，液/气界面在上升过程中可将罐中含氧空气全部排出。

(3)待排气出口

出现溢流啤酒时，将换向阀 转换接通惰性气体导管 的气源，并用惰性气体反向将啤酒从输液导管 压出部分至溢流罐，使液面下降至离开罐顶(合理空间)，关闭输液导管

前端溢流阀，关闭导管 的惰性气体源，开启导管 的真空减压装置，将灌装时油中气泡吸出(约1-3小时)，重复上面的过程，用液/气界面将含有微量含氧空气的惰性气体排出，输入新的惰性气体。

(4)将液面控制在设定的液面位置，接通导管

上的惰性气体压差平衡装置(小型惰性气体气包)。系统即处于零氧保护状态。

Claims (6)

1.一种零氧包装的液体食品，其特征在于，该液体食品在加工和包装(灌装)过程中采用异相界面驱氧系统工程，液体食品中和包装容器中的含氧空气已全部去除，成为零氧包装液体食品。

2.如权力要求1所述的零氧包装的液体食品，其特征在于，包装容器与密封口部件可以是两部分配套而成，也可以是一体的。零氧包装容器的排气口必须在最高端。包装容器不能有滞气死角，容器灌满液体时，容器内气体能全部从顶孔排出。容器的密封口部件可封闭，容器可以有一个口，也可以有二个以上出口。包装容器可以是硬质材料(如金属桶、塑料桶等)，也可以是软质材料(如利乐纸盒、塑料包装袋等)。包装容器中可以充有或不充有惰性气体。

3.如权力要求1所述的零氧包装的液体食品，其特征在于液体食品中含有油脂、蛋白、糖份等各种易氧化、易酸败变质的成份，可以是常温下呈液态(如食用油、调味油、营养饮料、啤酒、牛奶、酸奶等)，也可以是经加温后呈液态(如人造奶油)。

4.一种制备如权力要求1所述的零氧包装的液体食品的异相界面驱氧系统工程，其特征在于，在产品制备、储运、灌装全过程中，系统工程装置及工艺，能将液体原料、半成品、成品及相应阶段所用容器中的含氧空气，用过量充灌、异相界面驱氧、封闭循环、在线隔断的方式将其全部去除。使液体食品的液体原料、半成品、成品全程处于零氧保护或零氧充氮(或其它惰性气体)保护。

系统工程包括A：零氧储液装置，B：零氧灌装机，C：零氧包装容器三种工艺设备、装置及相应配套工艺。

A：零氧储液装置的主要结构是：

1)零氧储液装置包括零氧工艺容器、进出口管道及其所连接的阀、泵(或真空泵等)、溢流罐、惰性气体源及压力平衡装置等。

2)零氧工艺容器(含零氧反应釜、零氧配料罐、零氧储液罐、车装零氧专用罐、专用运输船零氧液体货仓等容器)的排气孔(管)位于工艺容器最高端(或带同芯输液管)。

3)零氧工艺容器不能有滞气死角，零氧容器灌满液体时，容器内气体能全部从顶孔排出。

4)零氧工艺容器另有一个管口位置低于容器有效装液面位置的输液管(或可伸缩的输液管)。工艺容器也可有其它管口。

零氧储液装置工作步骤是：将液体食品的液体原料、半成品、成品及各制备过程所在的工艺容器(包括反应釜、分离罐、零氧储液罐等相应容器)中的含氧空气，用过量灌装、异相界面驱氧、封闭循环、在线隔断的方式从最高端排气孔排出，在零氧状态下充氮(或其它惰性气体)保护，并接通惰性气体压力平衡装置。

系统运行时，可间断地保持相对微量负压，以利于液体食品中含氧空气析出。

B：零氧灌装机的主要结构是：

1)灌装头可与包装容器管口实施密封对接。

2)与灌装头同芯的输液导管可伸入包装容器内部并直达容器的标定容量线以下。

3)灌装头内径与输液导管外径间的空隙作为排气管道通往惰性气体源与溢流槽。

4)输液管、排气管上分别装有泵、阀及计量装置，计量方式可用流量计量，也可采用液面高度控制计量或其它计量方式。

5)排气管可反向作为输气管接通惰性气体管道。

6)输液管可反向将多余液体排出包装容器。

7)封口装置可在输液导管缩回后将包装容器的管口实施在线封闭及切断。

8)零氧灌装机也可有几个灌装头，输液管、排气管也可以不同芯。

零氧灌装机的工作步骤是：

1)使灌装头与包装容器口定位对接，活动输液管伸入瓶内，将液体食品灌入包装容器(瓶或桶、罐)中，随着气体与液体的界面升高，将含氧空气从最高端排气孔驱出，继续过量灌装液体，直到将气体全部驱出并过量溢出部分液体。

2)将排气阀转换，接通惰性气体管道并用惰性气体将液体食品从输液管道反向压出一部分至标定装量。

3)将活动输液导管缩回至包装容器口以上，关闭输油阀(或泵)及输气(排气)阀，用灌装机的封口装置将包装瓶上端密封口部件封闭(或封闭后卡断)。

4)灌装机与包装瓶脱离。

C：零氧包装容器是零氧液体食品的商品包装，(见权力要求2)

5.一种如权力要求4所述的零氧包装的液体食品的异相界面驱氧系统工程，其特征在于，所述专用零氧储液罐是一个在任何状态下，无论是装满液体或是空罐，都处于零氧状态。这种零氧储液罐有固定容积式和可变容积式两种。

固定容积式储液罐容积不可改变，惰性气体囊最大容积大于储液罐容积。当储液罐装满时，惰性气体全部进入气囊，当储液罐空置时，气囊收缩，惰性气体充满储液罐。固定容积式储液罐如最大容积气囊小于储液罐，则需配置压缩气体及气体压缩装置(如液氮及氮气液化装置)系统处于封闭式循环之中。

可变容积式储液罐的移动盘可以上下活动而使储液罐实际容积发生变化，移动盘与罐体上沿的连接部分采用折叠腔弹性连接。当储液减少时，移动盘下行，折叠腔延伸，反之则移动盘上行，折叠腔压缩。无论液面变化如何，储液罐与惰性气囊都处于封闭式循环之中。罐内不仅处于零氧状态，且由于储液罐的可变体积来源于折叠腔内腔的空气体积变化，使惰性气体源的最大体积较小(只相当于固定容积罐的5％左右)。

6.一种如权力要求4所述的零氧包装的液体食品的异相界面驱氧系统工程，其特征在于，所述惰性气体平衡装置是一个惰性气体包(常压)。在制备阶段和储运阶段中，当储液罐或车用罐、专用船的船仓中，液体因温度而发生体积变化时，惰性气体包体积也随之改变，由于是封闭循环，所以既能保持零氧状态，又能保持内外压差平衡。惰性气体包体积允许最大变化量须大于相应储液罐中液体因温差而发生体积变化时，惰性气体实际需求的最大变化量。

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