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CN1852667B - 用于生产和灌装强化氧气的液体的方法和装置 - Google Patents

用于生产和灌装强化氧气的液体的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于生产强化氧气或氧气混合气的液体特别是饮料并将其灌装到容器特别是瓶或罐头盒中的方法，其中，将特别是以溶解形式的氧气和必要时其它的气体强化的液体灌装到容器中，并且然后将所述容器气密地封闭，使得强化的液体在灌装过程中至少暂时保持在一种氮气气氛之下。

Description

用于生产和灌装强化氧气的液体的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于生产和灌装强化氧气或氧气混合气的液体的方法和装置。
背景技术
用于生产高度强化氧气的液体特别是饮料的方法和装置已经在欧洲专利EP 0 847 959 B1以及德国公开文件DE 101 04 207 A1中公开了。
在这种方法中，强化氧气的液体从渗入一直到灌装入容器都保持在一个纯氧气气氛或氧气混合气之下。在将液体引入到容器之前，该容器在灌装机上同样用氧气或氧气混合气预加压。在整个方法中必须承受不能忽略的氧气损失。纯氧气不仅昂贵，而且由于其反应活性在操作中也不是不危险的。
发明内容
因此本发明的任务是，提出一种用于生产和灌装强化氧气的液体的改进的方法和装置以及一种由此可获得的饮料容器。
该任务在方法方面通过一种用于生产强化氧气或氧气混合气的液体并将其灌装到容器中的方法来解决，其中，将以氧气或者氧气混合气的液体灌装到容器中，并且然后将所述容器气密地封闭，其特征在于：强化的液体在灌装过程中从强化的时刻开始一直到在容器中达到希望的灌装高度都保持在一种氮气气氛之下。而在装置方面，所述任务通过一种用于生产强化氧气或氧气混合气的液体并将其灌装到容器的装置来解决，其中，该装置将以氧气或氧气混合气强化的液体灌装到容器中，并且然后将所述容器用一个封闭件气密地封闭，其特征在于：该装置具有至少一个带一个液体阀、至少一个气体阀的灌装机构和一个填充氮气的腔室，其中通过气体阀在一个设置在灌装机构上的容器和腔室之间可以建立一个导通的连接，用于用氮气对容器进行吹洗和/或预加压，并且所述装置具有一个部分填充液体的罐，并且在该罐中的液体可以用氮气施加压力。
到目前为止必须进行的是，以很高的O2-含量(75mg/l至330mg/l)强化的液体特别是饮料如矿泉水、柠檬、果汁等从O2-强化的时刻开始一直到灌装到容器如瓶、罐头盒或其它合适的容器中，都必须保持在一个氧气气氛或氧气混合气之下，以避免O2-析出，本发明舍弃这种方法并利用意想不到的知识，即由于在连续的生产和灌装过程中液体在系统中只停留很短的时间，因此在强化的液体和本发明使用的氮气之间仅存在很短的接触时间。这以意想不到的方式显示出，在对待灌装的容器用氮气预加压时，对于O2-强化的液体没有负面的反作用，也就是说，不会显著影响溶解的O2-含量，并且实际上氮气不会吸收到液体中。这种效果要归根于氮气的惰性的溶解特性。
根据一种优选的改进方案，在容器用氮气预加压之前也同样使用氮气进行吹洗处理。
对于形状稳定的容器，例如玻璃瓶，在引入O2-强化的液体之前作为替代方案或补充方案，在预加压至一个位于大气压力特别是至液体的饱和压力以上之前，可以考虑至少一道抽真空步骤.另外也可以考虑在预加压之前对容器进行多次组合的吹洗/预抽真空处理.
本发明的另一个改进方案规定，在液体引入之前，将少量液态气体例如液态氮气和/或氧气充入到容器中。通过随后的短时间的抽真空可以使得液态气体由于较快的压力降而很容易蒸发，由此同样可以获得特别是由氮气形成的气氛。液态氧气在操作时不比气态下的纯氧气危险。当然在将待灌装的液体引入到容器之前同样也可以进行一个预加压阶段。
氮气的使用不必仅限于待灌装的容器，而且还可以拓展到灌装机中以及液体渗入设备(渗入箱、储存箱等)中的储存容器，也就是说，从给液体渗入氧气直到装灌到容器内的整个生产过程都可以连续地在一种氮气气氛下进行。
有利的是，氮气在其操作时不仅不比氧气危险，而且比氧气明显廉价。
附图说明
下面根据附图来说明本发明的一个优选的实施例。其中：
图1用于生产饮料和将饮料灌装到瓶中的装置的示意俯视图；
图2a至2g按图1灌装机的外围在多个在时间上依次连续的运行状态下的相应的垂向的部分剖视图。
具体实施方式
根据图1，用于生产和灌装强化氧气的液体特别是饮料的设备具有一个可连续旋转地驱动的灌装机7，它例如具有一个用待灌装的饮料部分填充的环形罐8和一个在饮料液面9上方用一个压力气垫填充的气室10，其中压力至少相当于相应饮料的饱和压力，最好在1至10bar的范围内。在本方案中气室用氮气填充。
沿着环形罐的外围有一些以均匀的分布距离在整个圆周上分布地设置的灌装机构11，它们分别通过一根液体输入管12(穿过一个电感式流量测量传感器13)连接在罐底侧。以公知的方式通过设置在灌装机中央的旋转分配器14给灌装机的可连续循环地驱动的环形罐供给待灌装的饮料和所述的压缩气体(纯氮气)，所述旋转分配器一方面与一个气体输入管并且另一方面与一个用于输入液体的渗入设备的缓冲箱15导通地连接。
为使液体例如水、柠檬、茶等强化氧气，渗入设备以公知的方式具有至少一个喷射器16，所述喷射器具有一个用于输入液体的接口以及至少另一个用于供给氧气的接口。必要的话也可以有另外的喷射器17，例如用于溶解CO2。必要时可以设置多个并联的具有不同通流横截面的喷射器，以便在不同的通流量的情况下通过选择合适的喷射器实现最优的混合比。
由所使用的喷射器16、17在出口侧供给的具有大量溶解的氧气的液体引入到一个渗入箱或缓冲箱15内，该箱子只是部分填充液体并且具有一个作用到液面上的、封闭在容器中的气垫15′，该气垫通过一根气体输入管和一根气体输出管在灌装液面波动时可以受控制地调节压力。该压缩气体(氮气)也具有一个至少高于液体饱和压力的超压。
为了给喷射器供给以及将已经混合好的饮料转送到灌装机中，设有一些未示出的可调节的泵。
每个灌装机构11具有一个可电气控制地操纵的液体阀18，它被一个气体通道19对中地穿过。这个过渡到一个向下突出的气管20中的气体通道通过一根连接管21与一个配属于灌装机构11的阀岛22的一个出口相连接，这里对于每个灌装机构，阀岛具有五个单独的可电气控制地操纵的气体阀23至27，用于根据灌装过程与过程有关地供给或排出各种生产气体。但是其中一个阀27通过一个连接管通入到一个位于液体阀18下方的气体切槽内。
所有阀岛22共同通过液体阀18固定在一个环形支架28上，在本方案中该支架具有三个在整个圆周上水平延伸的、连接到环境气氛的环形通道29、30、31，它们同样与在灌装机中央的所属的旋转分配器连接用于气体供给和排出。这些通道具体是一个纯净气体通道29、一个吹洗通道30以及一个卸载或真空通道31。
在灌装机构11下方的区域中，有可以通过一个与曲线辊33连接的不旋转的提升凸轮34受控制地上升和下降的气动提升缸32，它分别具有一个从下面作用在塑料瓶40的瓶颈上的抓夹或固定机构35。一个封闭在提升缸中的气垫在整个循环期间始终施加一个向上指向灌装机构11的压紧力。
下面根据示出了各灌装阶段的图2a至2g来说明一个完整的瓶子灌装循环：
一个连续单列的例如从生产塑料瓶40的拉伸吹塑机(未示出)过来的瓶子系列从一个设置在灌装机7的入口区域中的整体式蜗杆36以灌装机构的分布尺寸在灌装机的圆周上相互拉开，并且由一个随后的星形入口装置37转送到提升缸32内。在此每个瓶子40在其瓶颈下方被抓夹，使得其开口被与定位于其上方的灌装机构11的液体出口中心对准地固定(图2a)。
与提升缸32的曲线辊33共同作用的静止的提升凸轮34在循环方向上这样构造，使得瓶子40以其开口首先朝液体出口的方向提升，但还没有到达一种与灌装机构11气密的压配合。在这个过程中，向下突出液体出口的气管20插入到待灌装的瓶子40的瓶颈空间中(图2b)。通过打开吹洗阀23就建立了从吹洗通道30经过连接管21和经过插入到瓶子内的气管20的气体连接，这样在本方案中基本上由氮气组成的吹洗高速流入到尚未密封的瓶子中，并且原来含有的空气通过敞开的瓶口排出。这是在位于图1中标记为位置1的灌装机循环区域中进行的。
通过随后借助于提升缸32将瓶子40提起，瓶子的开口在液体阀18下方气密地压靠在灌装机构11的灌装出口上，接着在吹洗阀23关闭之后打开一个背压阀24，以便在气管20和纯净气体通道29之间建立一个导通的连接(图2c)。现在纯氮气可以从纯净气体通道29引入到对大气保持密封的瓶子中，直到达到一个可预先确定的预压力，优选1至10bar，该预压力基本上相当于灌装机的环形罐中的气体压力(图1中的循环区域2)。在这两个所述腔室之间存在的等压例如可以通过一个未示出的连接管来保障。在灌装机7的环形罐8内存在的气垫10同样可以由纯氮气构成。超过O2-强化的饮料的饱和压力的罐内压力具体取决于待加工的饮料的强化度及其温度并可以相应调节。
在瓶子中达到希望的预压力时，现在液体阀18通过将其可移动的阀体从所属的阀座上抬起而打开，背压阀24关闭并且操纵一个回气阀25.在接下去的过程中，饮料通过瓶口流入到瓶子内腔并且通过一个在扩宽的瓶肩区域中安置在气管20上的偏转伞导向瓶壁，以便从那里作为液体膜沿着瓶壁朝瓶底方向流入(图2d).同时流入的饮料量通过电感式流量测量传感器13连续采集.在达到一个可预先确定的液体量时该流量测量传感器发送一个关闭液体阀18的信号.在液体流入瓶子期间，原来封闭在瓶子里的气体体积同时通过经由气管20流入的液体经过在这个阶段中打开的回气阀25回流到吹洗通道中(图1中的循环区域3).随着液体阀18的关闭，回气阀25也几乎同时关闭(图2e).在一段可预先确定的静止时间之后(图1中的循环区域4)通过打开至少一个卸载阀26将已灌装的瓶子的还处于超压下的头部腔室与卸载通道31耦联，以便例如通过一个中间连接的节流喷嘴使压力下降到一个中间压力或直接下降到等于大气压力(图1中的循环区域5和6).通过一个第二卸载阀27可以同时给气管20卸载(参见图2f).但是作为替代方案也可以考虑，当中间连接一个相应较窄尺寸的节流喷嘴时，在卸载通道中调节一个负压.
在卸载后，瓶子40通过相应构造的静止的提升凸轮34克服由提升缸32施加的向上作用的压紧力下降(图2g)，接着转送到灌装机7的星形出口装置38中，同时打开提升缸32的固定住瓶子的抓夹机构35。现在已灌装但是还敞开的瓶子可以输送给一个封盖机39，它例如气密地施加一个螺纹封闭件。
可以想象，在从灌装机7到封盖机39的过程中，在设置封闭件前，通过一个设置在该输送区域中的可控制的喷射装置42将液态氮气和/或氧气脉冲式受控制地喷入到瓶子的敞开的头部腔室中。
特别是当通过使卸载通道中的真空暂时与瓶子作用连接，使得在将待灌装的液体引入之前产生暂时的真空时，同样也可以考虑通过一个喷射装置41在灌装机7的入口前的区域内喷入液态氮气和/或氧气。不言而喻，在这种情况下，瓶子根据所希望的负压必须具有足够的形状稳定性，这例如在玻璃瓶的情况下很容易实现这种情况。
为了在灌装机7的环形罐8中或也在饮料渗入站的缓冲箱或收集箱15中可靠地避免在氮气气氛和位于其下的饮料之间的气体交换，可以在环形罐8中附加使用一个环形板状的浮子体43，它将环形罐中的饮料体积在其表面上基本上全面地覆盖住。出于同样的目的，在位于灌装机前的渗入站的容纳含氧饮料的箱子15中也可以使用盖住液面的浮子44。代替浮子体也可以考虑弹性薄膜、气囊或滚动薄膜，由此甚至可以实现压缩气体与饮料的无缝的并且从而完全的分隔。
作为所提出的氮气的替代方案，必要时也可以使用惰性气体(氦气等)，但是惰性气体的产生比较昂贵。

Claims (21)

1.一种用于生产强化氧气或氧气混合气的液体并将其灌装到容器中的方法，其中，将以氧气或者氧气混合气强化的液体灌装到容器中，并且然后将所述容器气密地封闭，其特征在于：强化的液体在灌装过程中从强化的时刻开始一直到在容器中达到希望的灌装高度都保持在一种氮气气氛之下。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于：所述液体是饮料。
3.按权利要求1所述的方法，其特征在于：所述容器是瓶或罐头盒。
4.按权利要求1所述的方法，其特征在于：将以溶解形式的氧气或者氧气混合气强化的液体灌装到容器中。
5.按权利要求1所述方法，其特征在于：所述氮气气氛具有超压。
6.按权利要求7所述方法，其特征在于：所述超压在1至10bar的范围内。
7.按权利要求1至6之一项所述的方法，其特征在于：在引入强化的液体之前，将容器用氮气预加压。
8.按权利要求1所述的方法，其特征在于：所述容器在引入液体之前，至少一次进行吹洗。
9.按权利要求1所述的方法，其特征在于：所述容器在引入液体之前进行至少一次抽真空。
10.按权利要求8或9所述的方法，其特征在于：在将液体引入容器时，收集从该容器中排挤出的回流气体并且将其用于随后的容器的吹洗处理。
11.按权利要求1至6之一项所述的方法，其特征在于：在引入液体之前，将一种液相的气体充入容器中。
12.一种用于生产强化氧气或氧气混合气的液体(45)并将其灌装到容器(40)的装置，其中，该装置将以氧气或氧气混合气强化的液体灌装到容器中，并且然后将所述容器用一个封闭件气密地封闭，其特征在于：该装置(7)具有至少一个带一个液体阀(18)、至少一个气体阀(23、24)的灌装机构(11)和一个填充氮气的腔室(10、29、30)，其中通过气体阀(23、24)在一个设置在灌装机构(11)上的容器(40)和腔室(10、29、30)之间可以建立一个导通的连接，用于用氮气对容器(40)进行吹洗和/或预加压，并且所述装置(7)具有一个部分填充液体(9)的罐(8)，并且在该罐中的液体可以用氮气施加压力。
13.按权利要求12所述的装置，其特征在于：所述液体是饮料。
14.按权利要求12所述的装置，其特征在于：所述容器是瓶或罐头盒。
15.按权利要求12所述的装置，其特征在于：该装置用于将以溶解状态下的氧气或者氧气混合气强化的液体灌装到容器中。
16.按权利要求12所述的装置，其特征在于：所述罐中的液体可以用氮气施加1至10bar范围内的压力。
17.按权利要求12所述的装置，其特征在于：所述灌装机构(11)可以通过一个吹洗阀与一个吹洗通道连接和/或通过一个背压阀与一个纯净气体通道连接。
18.按权利要求12至17之一项所述的装置，其特征在于：所述灌装机构(11)可以通过至少一个卸载阀(26、27)与一个卸载和/或真空通道连接。
19.按权利要求12至17之一项所述的装置，其特征在于：一种液体在强化氧气之后引入到一个部分填充的箱子(15)中，并且可以用氮气加压。
20.按权利要求19所述的装置，其特征在于：所述罐(8)和/或箱子(15)中的液体可以与施加压力的气体分隔。
21.按权利要求12至16之一项所述的装置，其特征在于：在所述用于灌装容器(40)的装置(7)的前面连接一个用于将液态气体装入到敞开的容器中的装置(41)。
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