CN1738762A - 液体灌装方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明是把从储罐送来的液体送入灌装机的灌装罐内、由所述罐装机向容器内灌装所述液体的饮料灌装方法。该方法的特征是，使所述灌装罐(1)内的液体从安装于灌装罐的回流管回流，经回流路径回流向所述储罐(5)。根据该方法，能够使在灌装罐内剩余的液体在整个管路循环。

Description

液体灌装方法和装置

技术领域

本发明涉及液体的灌装方法和用于该方法的装置，更详细地说，涉及用于把包含固体成分的液体均匀地灌装到容器内的液体灌装方法和装置以及用于在防止高温的灌装液体劣化的同时使灌装线停止后迅速地再开的液体灌装方法和装置。

背景技术

在通常的饮料生产线，从饮料储罐向饮料充填机(以下称灌装机)供给饮料是单向流动，如果因瓶子不合适等、灌装机停止，饮料不能灌装，就会由传感器检测出而停止向灌装机送液。送液一旦停止，由于自然冷却或者由无菌空气流冷却，生产线停止一定时间以上，于是，容器、盖子等降到能够杀菌的温度以下。此时，当再开生产线时，必须废弃灌装罐内的冷却的液，进而，必须吹扫用于升高灌装机、灌注喷咀的温度加热的饮料(向灌装机送液和从喷咀排出)，会产生这些饮料的废弃损耗。为了减少这些损耗，开发出在生产线停止时回收灌装机内部的饮料再送回产品罐内、再次加热灌装的方法(特开2001-72189)和把灌装机内的饮料再加热循环的方法(特开2002-337988)等。但是，前一种方法不能防止灌装机的温度降低，在再开始运转时，为了加热灌装机和喷咀必须吹扫，存在因此产生的饮料损耗的问题。后一种方法，因为时常保持灌装机内的饮料于高温，所以，与排除问题后能够直接再开始运转相反，由于时常保持灌装机内的液体于高温，会因饮料种类不同出现香味劣化的问题。

另外，还开发了使包括产品罐、加热杀菌装置、灌注阀的生产线时常循环的系统(特开昭59-74097)。可是，在该系统，使液体从灌注阀向产品储罐回流之间保持液体于高温，因此，有产品香味恶化，因产品罐内高温液体回流造成温度不均匀和加热杀菌工序不稳定的问题。进而，还开发了在灌装停止时把除灌装机之外的管路的一部分旁通，循环加热的饮料的系统(即转移循环)(特公平2-27236号)，但是，该场合存在灌装机内的饮料温度下降，需要灌装机升温吹扫的问题。因而，希望开发能够防止灌装机的饮料温度下降、在运转再开始时能够立刻开始灌装、且能够防止香味恶化的方法。

另外，在灌装含固体成分的饮料时，难以保持灌装液的固体成分含率固定，因此也有分别灌装固体成分和液体的方法，但是，此时存在装置大型化、成本提高、还要向向既有的设备增设困难的问题。为此还开发出设置另外的管路使灌装机内的饮料在灌装机周围的路径循环的装置(特开平6-293302)。但是，仅在灌装机周围循环，即使均匀化，如果其他部分产生不均匀，也不可能实现均匀的灌装。因此，还要求遍及全部生产线保持均匀状态的方法。

另外，在因某种事故灌装暂停时，停止向灌装机灌入排出液体，灌装机的转动也停止，因此，形成灌装机内没有饮料流动的状态。这样，当饮料不流动时，造成由饮料所含固体成分的比重产生沉降或上浮，引起固体成分和液体分离。如果在该状态再开始灌装，例如，最初沉淀着的固体成分的含有率增高，此后，固体成分的含有率极低，随着时间经过回复为均匀的固体成分含有率。存在发生在此时的产品间固体成分含有率不均匀的问题。因而，还要求开发出在生产线停止后再开时，以固定比例的固体成分含率进行灌装的方法。

发明内容

本发明以所述现在的液体灌装方法的问题为鉴，其目的是提供抑制液体香味劣化且缩短再开始灌装时的准备时间的液体灌装方法和装置。

本发明的另一个目的是提供能够使灌装加入固体成分的液体时的固体成分的含率为一定的液体灌装方法和装置。

本发明的又一个目的是提供防止灌装高温液体时的液体温度下降、实现再开始灌装时的超前时间缩短和节能的液体灌装方法和装置。

本发明的再一个目的是提供具有能够使灌装高温液体时的灌装液损耗极少的循环路径的液体灌装方法和装置。

根据本发明，提供一种把从储罐送来的液体送入灌装机的灌装罐内、由所述灌装机把所述液体向容器内灌装的液体灌装方法，其使所述灌装罐内的液体从安装于灌装罐的回流管回流，通过回流路径回流到所述储罐内，循环于从储罐到灌装机的全部灌装线内。还提供一种把液体灌装入容器内的液体灌装装置，其中，在具有储存液体的储罐和把所述液体向容器内灌装的灌装机的整个液体灌装线内，从安装于灌装罐的回流管使灌装罐内的液体回流，使所述液体时常循环。

根据该发明，能够使灌装罐内剩余的液体在整个管路内循环。这样，液体能够时常循环于管路，即使管路停止时也能够抑制灌装罐内温度降低，管路停止后的制造再开时几乎不用准备时间。另外，在灌装包含固体成分的液体时，能够遍及整个生产线保持均匀状态，不论灌装温度是常温、低温，都能够制造固体成分含率均匀的产品。

另外，根据本发明，提供一种把从储罐送来的液体加热杀菌后，送入灌装机的灌装罐内、由所述灌装机向容器内灌装所述液体的液体灌装方法，其使所述灌装罐内的液体从安装于灌装罐的回流管回流、经过回流路径回流向所述储罐，冷却流经所述回流路径流向所述储罐的液体，循环于从储罐到灌装机的全部灌装线内。还提供一种向容器内灌装液体的液体灌装装置，其中，在具有储存液体的储罐、对所述液体加热杀菌的加热装置和向容器内灌装所述液体的灌装机的整个液体灌装线从安装于灌装罐的回流管使灌装罐内的液体回流，使所述液体循环，并具有冷却流经所述回流路径的液体的冷却装置。

根据该发明，时常使所述灌装罐内的液体的一部分流经回流路径向液体罐回流，通过使用冷却装置的冷却工序冷却流经所述回流路径的液体。由此，不论是否在灌装中，都能够使没灌装的液体循环于整个管路，时常保持灌装机的温度于高温，并且，能够保证管路内的液体的均匀性。另外，由于在向液体罐回流前设冷却工序，能够防止液体因长时间保持于高温造成质量劣化，同时，能够保持液体罐的温度恒定，使加热杀菌工序稳定化。

在所述液体灌装方法中，可以用检测器检测灌装罐内的液量，由所述检测器的检测值控制供给所述灌装罐的液体和从灌装罐回流的液体的至少一方的液体的量。这样，在由所述灌装机进行灌装过程中，使供给向所述灌装罐的液体量比从所述灌装罐回流的液体量多，在灌装停止过程中，使供给所述灌装罐的液体量等于从所述灌装罐回流的液体量。

另外，在所述液体灌装装置中，具有检测所述灌装罐内的液量的检测器和基于所述检测器的检测值控制供给所述灌装罐的液体和从灌装罐回流的液体的至少一方的液体的量的控制器。这样，使供给所述灌装罐的液量比从所述灌装罐回流的液体量多，在灌装停止过程中，使供给所述灌装罐的液体量等于从所述灌装罐回流的液体量。

附图说明

图1是实施本发明的液体灌装装置的整体示意图；

图2是灌装机的平面图；

图3是表示灌装机内流入口、回流口的图2的局部放大图；

图4是具有搅拌部件的灌装罐的示意剖面图；

图5是表示实施本发明的液体灌装装置的另一实施例的整体示意图；

图6是表示图5所示的灌装装置的灌装罐的输液管和回流管的图。

具体实施方式

以下，参照附图，用灌装作为液体的饮料的饮料灌装装置说明本发明的实施例。

图1表示实施本发明时的整个液体灌装装置结构的一例。储存于饮料罐5的饮料通过设于输液管路14的送液泵6，送入加热杀菌装置7，加热杀菌。加热杀菌的温度因饮料的品种而异，例如，荼是约140℃、加入果肉的饮料在90°左右加热杀菌。对于常温或低温灌装的场合不要该工序。加热杀菌后的饮料由冷却装置8冷却到适宜灌装的温度，例如，对于小瓶是82℃～87℃。在常温或低温灌装时也可以不使用该工序。被冷却的液体例如送到气体分离罐9脱气。这是为防止产生泡沫并防止因氧化造成质量恶化。对于常温或者低温灌装的场合也可以不用此工序。

然后，饮料通过供给机构、即泵10送向箭头A方向，导入灌装机1的灌装罐4，在灌装时，由周知的结构的灌装机向小瓶等容器灌装。此时，灌装罐内的液面由液位计监视，溢流时通过回流管3由设于回流管路15的排出泵11沿箭头B方向把饮料送入冷却装置12，由该冷却装置大体冷却到常温。冷却的饮料返回最初的储罐。

通过该循环，饮料不断地在管路内连续流动，饮料被搅拌，不发生固体成分的沉降或上浮，能够均匀灌装。另外，生产线停止后的再灌装开始时，饮料的固体成分含率没有变化。还因为能够防止灌装机温度降低，所以在生产线停止后能够迅速开始再工作，能够减少因吹扫(从灌装机排出)造成的废弃损耗。另外，通过冷却回流液，也能够防止由于饮料时常处于高温造成质量劣化，同时，保持储罐5的温度大体固定，使下次的加热杀菌工序稳定化。对于常温灌装或低温灌装的场合也可以不用该冷却工序。

为从灌装机使饮料回流，在灌装罐上设回流管。回流管通过焊接或者垫片等不发生泄漏的周知的方法与灌装罐连接。典型回流管的数量是2～4根左右，但是也可以比这些多。另外，通过使用夹套管作为输液管和回流管，可以形成一根配管，能够使配管简单化。此时，高温的输液和回流液两者隔着配管壁对流，能够起互相保温效果。在此，输液管2，如图2和图3所示，向着与灌装机转动方向相反的方向开口，使灌装机内的液体流产生湍流，能够提高搅拌效果。关于回流管3，如图2和图3所示，可以相对圆周成直角方向，或者成一定角度，这样，可以在饮料流中产生湍流，相反，通过与饮料流同方向开口也能够不产生湍流。另外，考虑饮料的性质，例如，在输液管的液体流入口的附近或者当另外设搅拌部件时，在搅拌部件附近等液体均匀性好的位置设置回流配管是理想的。

在本发明，液体时常在灌装罐内循环并且被搅拌，然而，通过使用搅拌部件，能够更有效地搅拌。特别在由灌装机进行的灌装运转停止时，尽管液体仍在循环，然而，因为灌装机的转动和灌装停止，恐怕搅拌会不会充分。在时，通过使用搅拌部件，把容易上浮的固体成分向下搅，另外，把容易沉降的成分搅上来，因此，能够保持含固体成份的液体更均匀。该场合使用的搅拌部件，例如，能够使用如图4所示的搅拌部件13，其是立方体，厚度是2mm～5mm，横宽能够水平横断灌装机内部、能够安装于灌装罐内周的外侧面和灌装罐外周的内侧面，高度，例如，是液面深度的约70％，相对水平面具有约20度～40度的角度，能够从上向下把液体推下或者从下向上把液体推上。搅拌部件的形状不限于立方体，可以列举如流线形和椭圆形、长圆形、三棱柱形、具有梯形剖面的四棱柱形等，但是，不局限于这些，只要能够把液体从上方向下方推下，或者从下方向上方推上就可以。这样，使含固体成份的液体在全路径循环时，能够保持更均匀，能够在灌装机停止后迅速再开始灌装。

在图5，示意表示具有涉及本发明的另一实施例的循环路径的整个灌装装置的结构。在该实施例，对于实际上与所述实施例所示的构成要素相同的构成要素使用相同参照序号，并且，在全部的参照序号附加注脚a表示。用该灌装装置灌装的液体，在没图示的调和罐内调和，送入缓冲罐5a储存。另外，在该实施方式灌装高温液体，但是，在向缓冲罐5a供给时，液体是常温。

储存在所述缓冲罐5a的液体，由作为输液机构的输液泵10a的运转，经由输液管路14a供给灌装装置1a的灌装液罐，即灌装罐4a。输液管路14a上设置作为加热装置的加热器(热交换器)7a，缓冲罐4a内的液体由该加热器7a加热到规定温度杀菌之后，送入灌装罐4a。另外，在该实施方式，输液泵10a常处于输送固定量的液体的状态。

输液管路14a通过旋转管接头16a与灌装装置1a的灌装罐4a连接。该灌装罐4a，如图6所示，形成环形，输液管路14a通过在圆周方向等间隔配置的多根(该实施方式是3根)输液管2a与该灌装罐4a连接。

另外，在所述灌装罐4a上，通过与输液管路14a相同根数(3根)的回流管3a连接回流管路15a。这些输液管路14a、回流管路15a的输液管2a、回流管3a分别以等间隔配置，并且，输液管路14a的输液管2a和回流管路15a的回流管3a在圆周方向交替配置。该回流管路15a通过旋转管接头16a连接于灌装装置1a的灌装罐4a和所述缓冲罐5a之间，由缓冲罐5a、输液管路14a、灌装罐4a和回流管路15a形成循环路径。在回流管路15a上，设置排出泵11a，其用于把灌装罐4a内的液体向缓冲罐5a回流。另外，还设置冷却器(热交换器)12a。由该排出泵11a的运转，把灌装罐4a内的液体送入冷却器12a冷却之后，回流入缓冲罐5a。另外，在该实施方式，能够控制排出泵11a的送液量，按照以后说明的液位计22a发出的信号能够调节送流量。

在灌装装置1a的灌装罐4a上，沿其外周侧在圆周方向等间隔设置多个灌装器(灌装阀)17a，把经所述输液管路14a供给灌装机灌4a内的灌装液，通过该灌装阀17a向容器(没图示)内灌装。

另外，在灌装罐4a内设液位计22a，检测灌装罐4a内的液量。该液位计22a的检测信号被送入控制装置23a，根据该控制装置23a的指令，控制所述排出泵11a的送液量。

说明涉及所述结构的灌装系统的动作。向容器内灌装的液体在没图示的调和罐内调和，送入缓冲罐5a内储存。在该时刻液体是常温。缓冲罐5a内的液体由输液泵10a的驱动，被送入加热器7a加热到规定的温度，灭菌后供给灌装装置1a的灌装罐4a。在灌装罐4a内设液位计22a，检测灌装机灌4a内的灌装液的液量，根据该检测值，控制装置23a控制排出泵11a的排出量。

在通常运转时，供给灌装罐4a的液体，由灌装阀17a向容器内灌装，向灌装罐4a供给大于或等于灌装需要量的液量。另外，由所述排出泵11a的运转，灌装机灌4a内的灌装液经过冷却器12a回流入缓冲罐5a内，罐装液如图5所示，从缓冲罐5a通过输液管路14a、加热器7a、输液泵10a、输液管2a、灌装罐4a、回流管3a、排出泵11a、冷却器12a和回流管路15a不断地循环着。在该实施方式，输液泵10a时常供给灌装罐定量的液体，另一方面，排出泵11a根据从灌装阀17a的灌装量，向缓冲罐5a回流一定量的灌装液。

另外，在灌装装置1a停止时，不进行从灌装阀17a向容器灌装，因此当从灌装罐4a排出与通常运转时相同量的灌装液时，灌装罐4a内的液量就会逐渐增加，然而，根据液位计22a检测的检测值控制排出泵11a，使从灌装液罐4a排出的液量增加，由此调节灌装罐4a内的液量。具体是，当液位计22a的检测值超过上限时，控制装置23a判断灌装装置1a停止控制排出泵11a，以使从灌装罐4a回流与从输液泵10a供给的灌装量同量的液。例如，在通常运转时，从输液泵10a供给液量为250l/m的液，向容器灌装200l/m，由排出泵11a向缓冲罐5a回流50l/m。在停止运转时，没有向容器灌装，因而提高排出泵11a的能力，向缓冲罐5a回流与从输液泵10a供给的液量250l/m同量的250l/m液。另外，在停止运转时，既可以使输液泵10a的能力下降为与排出泵11a的回流量相同的50l/m，也可以使输液泵10a输液能力下降为100l/m、使排出泵11a能力提升为100l/m。

从所述灌装罐4a回流的灌装液经过冷却器12a冷却之后，回流向缓冲罐5a。当灌装高温液体时，如果把从灌装罐4a回流的液体按原样回流向缓冲罐回5a，会使缓冲罐5a内的温度上升，然后，经过加热器7a供给时，温度会更上升，而超过设定温度。因此，通过冷却器12a冷却从缓冲罐5a回流的液体，下降到与储存在缓冲罐5a内的液体的温度大致相同的温度。

因而，再开始运转时必须吹扫的液量极少(是从灌装罐4a到灌装阀17a的通路内的极少量)，能够使灌装液损耗为最少。另外，在该实施方式，通过控制排出泵11a来调节从灌装罐4a回流的液量，但也不一定局限于控制排出泵11a，例如，也可以设调节阀或控制供给侧的输液泵10a的排出量。

发明的效果

根据本发明，能发挥以下的效果。

(1)即使在停止灌装机灌装时，也能通过饮料循环搅拌灌装机内的饮料，在整个灌装机内保持均匀性。

(2)不发生固体成分的沉降或上浮，能够使灌装加入固体成分的饮料时的固体成分含有率一定。

(3)通过使灌装线全体循环，能够不降低灌装罐及其内部的饮料的温度。

(4)通过循环灌装罐内的液体时常流动，能够防止浆料部分附着在灌装罐内面，另外，因为液体循环，所以能够提高灌装运转结束后的灌装罐内洗净流速，提高浆料部分的洗净效率。

(5)通过冷却回流液，能够防止饮料时常处在高温状态造成的质量恶化。

(6)在高温灌装含固体成分的饮料时，通过从储罐到灌装机的循环路径整体的循环能够防止灌装机温度下降，同时通过循环形成的搅拌造成固体成分和液体成分混合，在生产线再开时，能够迅速开始灌装。

(7)通过循环，消除饮料液滞留部分，从加热器经由灌装机到冷却器跟前的路径时常保持为高温，能够防止微生物在该部分繁殖。

(8)即使在常温和低温灌装含固体成分的饮料的时，因为固体成分和液体成分，通过从储罐到灌装机的全体灌装线的循环时常混合，所以在灌装机内和管路内不发生固体成分和液体成分的分离，通过在包括从储罐到灌装机的全路径的搅拌，与现有技术中只在灌装机周围的搅拌相比，能够更均匀地搅拌，进一步提高产品的均匀性。

(9)用检测器检测灌装液罐内的液量，根据检测器的检测值，用控制器控制供给灌装罐的液体和从灌装罐回流的液体的至少一方的流量，因此，能够减少再开始运转时的升温工序的液体吹扫量。

Claims (16)

1.一种液体灌装方法，其把从储罐送来的液体送入灌装机的灌装罐内，由所述灌装机把所述液体向容器内灌装，其特征在于，使所述灌装罐内的液体从安装于灌装罐的回流管回流，经回流路径回流向所述储罐，循环于从储罐到灌装机的全部灌装线内。

2.如权利要求1所述的液体灌装方法，其特征在于，液体是含固体成分的饮料。

3.如权利要求1或2所述的液体灌装方法，其特征在于，在液体灌装中和/或灌装停止中进行所述回流。

4.一种液体灌装方法，其把从储罐送来的液体加热杀菌后，送入灌装机的灌装罐内，由所述灌装机向容器内灌装所述液体，其特征在于，使所述灌装罐内的液体从安装于灌装罐的回流管回流，经过回流路径回流向所述储罐，冷却流经所述回流路径流向所述储罐的液体，循环于从储罐到灌装机的全部灌装线内。

5.如权利要求4所述的液体灌装方法，其特征在于，液体是含固体成分的饮料。

6.如权利要求4或5所述的液体灌装方法，其特征在于，在液体灌装中和/或灌装停止中进行所述回流。

7.如权利要求1～6中任一项所述的液体灌装方法，其特征在于，用检测器检测灌装罐内的液量，根据所述检测器的检测值控制供给所述灌装罐的液体和从灌装罐回流的液体的至少一方液体量。

8.如权利要求7所述的液体灌装方法，其特征在于，在由所述灌装机进行灌装过程中，使供给所述灌装罐的液体量比从所述灌装罐回流的液体量多，在灌装停止过程中，使供给所述灌装罐的液体量等于从所述灌装罐回流的液体量。

9.一种液体灌装装置，其向容器灌装液体，其特征在于，在具有储存液体的储罐和向容器内灌装所述液体的灌装机的整个液体灌装线内，从安装于灌装罐的回流管使灌装罐内的液体回流，使所述液体时常循环。

10.如权利要求9所述的液体灌装装置，其特征在于，液体是含固体成分的饮料。

11.如权利要求9或10所述的液体灌装装置，其特征在于，在液体灌装中和/或在灌装停止中进行所述回流。

12.一种液体灌装装置，其向容器向灌装液体，其特征在于：在具有储存液体的储罐、对所述液体加热杀菌的加热装置和向容器内灌装所述液体的灌装机的整个液体灌装线内，从安装于灌装罐的回流管使灌装罐内的液体回流，使所述液体循环，并具有冷却流经所述回流路经的液体的冷却装置。

13.如权利要求12所述的液体灌装装置，其特征在于，液体是含固体成分的饮料。

14.如权利要求12或13所述的液体灌装装置，其特征在于，在液体灌装中和/或在灌装停止中进行所述回流。

15.如权利要求9～14中任一项所述的液体灌装装置，其特征在于，还具有检测所述灌装罐内的液量的检测器和基于所述检测器的检测值控制供给所述灌装罐的液体以及从灌装罐回流的液体的至少一方液体的量的控制器。

16.如权利要求15所述的液体灌装装置，其特征在于，使供给所述灌装罐的液体量比从所述灌装罐回流的液体量多，并且，在灌装停止过程中，使供给所述灌装罐的液体量等于从所述灌装罐回流的液体量。

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