CN101443259A - 用于使加入到瓶或类似容器中的灌装物受控发泡的方法和装置 - Google Patents

用于使加入到瓶或类似容器中的灌装物受控发泡的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于使加入到瓶(2)或类似容器中的灌装物受控地发泡的方法，在使用至少一个喷嘴(3)的情况下，通过所述喷嘴将液体发泡剂在压力下喷入到经过喷嘴的容器中，其中，喷射压力随着每单位时间经过喷嘴的容器数量的增加、即随着每单位时间的容器数量的增加而提高。

Description

用于使加入到瓶或类似容器中的灌装物受控发泡的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的方法和根据权利要求14前序部分所述的装置。
背景技术
在饮料工业中已知，在灌装机中用液体灌装物、最好以含碳酸灌装物灌装瓶、罐或类似容器，在封盖前用处于压力下的液体发泡剂加载。追求的是灌装物在各自的容器中发泡，以便由此排出在灌装物液面上面在容器中存在的空气或存在的空气氧，避免由于空气氧而损坏灌装物或其可保存性和口味。作为液体发泡剂例如使用水，而且例如总是处于加热状态。至少一个喷嘴用于加入发泡剂，发泡剂在压力下被输送到喷嘴，灌装了灌装物的容器在灌装机和生产线中跟随在灌装机之后的封盖机之间的输送路段上在喷嘴下面经过。也要考虑产品特有参数以及根据生产线效率、即根据单位时间以发泡剂处理的容器数量来这样加入或喷入发泡液体，使得一方面实现足够强烈的发泡，另一方面也避免过度发泡。此外需要无菌地加入发泡剂。
为发泡而加入到容器中的能量输入取决于不同的参数，例如加入到各容器中的发泡剂的温度和量以及喷射压力，发泡剂以该压力喷入到容器中。同样也要考虑喷射时间。
在已知的用于发泡的方法或装置中，发泡剂的喷射压力和体积流量对于每种灌装物和对于确定的灌装机或生产线额定效率调节成固定的。生产线效率的波动则必然导致容器中的灌装物被错误地发泡，即，或者发泡不足，或者过度发泡。
此外已知一种装置，用于在封盖过程期间将惰性气体、例如CO2受控地输送到饮料罐，以便通过挤出灌装物液面以上的空气和空气氧来改善产品的可保存性(DE 196 13 142 B4)。输送的气体量根据封盖速度调节。
发明内容
因此，本发明的任务是，提供一种方法，通过它可改善灌装到瓶或类似容器中的灌装物的发泡。
为了解决该任务，相应于权利要求1构成一种方法。一种用于实施该方法的装置是权利要求14的内容。
按照本发明所基于的一种认识，这些参数中基本只有喷射压力适合用于根据生产线效率或者根据灌装机和后继的封盖机的效率来调节能量输入或发泡过程。但是本发明还基于这种知识：只有当喷射压力可在一个宽的范围中调节时，例如在至少1bar至8bar的范围内、最好在至少约1bar至15bar的范围内，更确切地说在液体发泡剂体积流量相应小的情况下，例如在产生喷射压力的泵的体积流量最大21/min、最好最大1.51/min的情况下，才能根据生产线或灌装机的效率并由此也根据单位时间用发泡剂处理的容器数量来调节发泡过程，在此尤其是调节喷射压力。在本发明中以这种方式根据生产设备的效率进行能量输入或发泡过程的真正调节。通过在控制装置上或在设置于控制装置的输入装置上选择产品特有的参数，即灌装物类型、灌装温度、容器或瓶的类型等，由控制装置针对生产线的当时效率求得喷射压力的给定值，确切地说例如通过从在存储器中电子寄存的列表或表格中获取。通过用设置在喷嘴上的压力传感器测量喷嘴上的喷射压力，将实际喷射压力作为实际值与给定值进行比较，这样再调节泵的转速和/或功率，使得实际值相应于给定值。
本发明的改进方案是从属权利要求的内容。下面借助于附图详细解释本发明，附图以简化图示出按照本发明的用于高压喷射的装置。
具体实施方式
在附图中总体用1表示的装置是一生产线的组成部分，该生产线用于用液体灌装物灌装瓶2或类似容器以及用于将已灌装的瓶2封盖，并且用于通过受控的能量输入使灌装到瓶2中的灌装物、尤其是含碳酸灌装物这样发泡，以致通过形成的泡沫使灌装物液面以上的空气尤其是空气氧从瓶2中挤出去，而不发生过度发泡。能量输入通过至少一个喷嘴3受控地进行，喷嘴设置在未示出的灌装机与同样未示出的封盖机之间直立的瓶2的运动轨道的上方。为了发泡，向每个在喷嘴3下面经过的瓶中以确定的喷射压力加入确定量的、引起发泡的、必要时被加热的液体介质。
每次的能量输入尤其由动能、即加入的发泡剂的量和喷射压力以及由热能、即发泡剂的温度组成。为了在生产设备效率不同的情况下，即在每单位时间灌装和封盖的瓶2数量不同的情况下或者说在每单位时间经过喷嘴3的瓶2数量不同的情况下，使到每个瓶2中的能量输入尽可能保持恒定，在装置1中以下面还要详细描述的方式在发泡剂温度恒定或基本恒定的情况下通过改变喷射压力根据效率调节能量输入的动能，其中在装置1运行期间发泡剂持续地从喷嘴3以适配于生产线效率的量和适配的喷射压力从喷嘴3喷出。
具体地说装置1包括一个泵回路4，该泵回路的基本组成部分是具有变频驱动电机的高压泵5。泵5的入口通过流量计6和管道7与源8处于连接，该源提供液体发泡剂。该源8例如是对应的新鲜水供给网，其中在管道7中还设置其它元件例如控制阀和/或截止阀、过滤器等。用9标记设置在管道7中的温度传感器，通过它获得由源8提供的发泡剂的温度。
与由泵5和流量计6组成的串联结构并联一个旁路，它主要由管道10构成，该管道使泵5的出口与在发泡剂流动方向上设置在泵5前面的流量计6入口连接。在管道10中还设置一个节流装置11以及一个测量泵5出口上的压力的压力传感器12和另一温度传感器13。这样选择由该节流装置11构成的通流横截面，使得在泵回路4的出口上体积流量小或者没有体积流量时，确保对于泵5的润滑和冷却足够的、通过泵5的最小流量。
泵回路4的出口通过管道14与例如电运行的加热炉15连接，该加热炉是加热回路16的基本组成部分并且在所示实施方式中在该加热炉上还设置有一个压力传感器17、一个液位传感器18和一个温度传感器19。加热炉15的出口通过管道20与喷嘴3连接，该喷嘴具有确定的、但可根据当时的灌装物调节的喷嘴横截面或通流横截面。在管道中在喷嘴3前面有一个可电控的截止阀21并且在流动方向上在该截止阀前面有另一温度传感器22。
在温度传感器22与截止阀21之间，从管道20分支出一个旁路管道23，在该旁路管道中设置有一个可电控的截止阀24并且该旁路管道通向出口25。在加热炉15的入口处分支一个类似的旁路管道26，在该旁路管道中设置有可电操作的截止阀27并且该旁路管道通向出口28。
不同的温度传感器和压力传感器的信号输送给一中央控制单元29，通过该中央控制单元的控制，首先能够实现下面的基本工作方式：
1.用液体发泡剂充注加热炉15并且将发泡剂加热到运行温度
为了使装置1投入运行，首先以发泡剂(例如水)充注加热炉15并且将发泡剂加热到略高于以后的发泡剂运行温度或工作温度的温度，例如在运行温度或工作温度为85℃时加热到90℃。加热炉15的充注例如经过关断的泵5和/或泵旁路10进行。一旦液位计18确认加热炉被完全充满，就激活加热炉的加热。
2.加热管道20和旁路管道23和26
在泵5接通、截止阀21关闭以及截止阀24打开的情况下，已加热的液体发泡剂从加热炉15通过管道20流到旁路管道23并且从那里流到出口25。通过温度传感器19和22将发泡剂温度调节到运行温度(例如85℃)，具体说通过相应控制加热炉15的加热。
3.装置1连续运行
为了装置1运行，通过截止阀24关闭旁路管道23，打开截止阀21，由此使加热到运行温度的发泡剂以通过泵5产生的泵压力喷入到在喷嘴3下面经过的瓶2中。
4.生产中断
在生产中断时，关闭截止阀21并且通过截止阀24打开旁路管道23，由此使被加热的发泡剂在保持所要求的温度的情况下继续流过管道20。以类似的方式，当由温度传感器22测得的温度低于给定的下阈值时，可以关闭截止阀21并且通过截止阀24打开旁路管道23，确切地说在中断生产的情况下。
5.生产结束
为了在生产结束时排空，尤其也排空加热炉15，在截止阀21关闭的情况下通过从属的截止阀24和27打开旁路管道23和26。
如上所述，在高压喷射时，通过根据对于当时的灌装物典型的、与效率相关的给定值控制泵5出口上的压力并由此控制喷嘴3上的发泡剂喷射压力来进行能量输入的调节。产品特有的该给定值例如作为数据组寄存在计算机支持的控制装置29的存储器30中，由此控制装置29可根据产品和效率(容器/小时)调节泵5，具体说在分别作为实际值来考虑与生产线效率(每单位时间灌装和封盖的瓶2)相应并且例如在灌装机上导出的控制信号并且考虑作用在喷嘴3上且例如由压力传感器17获得的压力的情况下。
在所示实施方式中，泵5或泵回路4这样构成：使得能够在至少2bar到16bar的范围内调节泵压力，确切地说在输送流量相对较小、在约0.7-1.51/min范围内的情况下。
随着生产设备效率的提高，每个瓶2位于喷嘴3下面的持续时间减少并且由此加入的发泡剂量减少，因此，随着生产设备效率提高，提高喷射压力。
在所示实施方式中，根据当时的灌装物，也改变喷嘴3的直径，即，对于易于发泡的灌装物例如白啤酒，使用喷嘴直径小的喷嘴3。相反，对于难以形成泡沫的产品或者灌装物，使用较大喷嘴直径的喷嘴3。
在下面的表格中对于三种不同产品给出典型的工艺参数，具体说在考虑在瓶口处具有22mm的内径的瓶2的情况下。
 
产品或灌装物 能量输入毫焦     喷嘴直径毫米     最大体积毫升/瓶1) 最小体积毫升/瓶2)
产品1 1.96 0.20 0.008 0.002
产品2 6.00 0.35 0.015 0.050
产品3 12.24 0.50 0.030 0.009
1)是加入到各个瓶2中的发泡剂最大体积Vmax并且分别对于每小时约1800个瓶的最小效率在2.3bar的泵压力时存在。
2)是加入到各个瓶2中的发泡剂最小体积Vmin并且分别对于每小时约29000个瓶的最大效率在15bar的喷射压力时存在。
对于泵5得到在下面表格中总结的工作点：
Figure A200780017409D00091
由上述表格可以总地看出，与每种产品无关，比例Vmax/Vmin约为3—4，泵工作点在效率高时明显高于8bar，并且，即使对于难以发泡的产品3在生产设备效率低的情况下喷入的发泡剂最大量Vmax明显低于每瓶0.05毫升。
加入到喷嘴2中的发泡剂的量少还具有这样的优点：在使用水作为发泡剂时不产生或基本不产生产品稀释并且尤其也大大减少发泡剂消耗。
通过由管道10构成的泵旁路能够使从喷嘴3排出的发泡剂量以所期望的方式保持较小并因此确保对于泵5足够的最小输送量，尤其也用于润滑和/或冷却泵5。此外通过该泵旁路避免在根据生产设备效率调节泵压力时过度振荡，即，在压力波动极小例如在最大±0.3bar范围内时，可以在极短时间内例如0.5秒内实现泵压力的跟踪调节，即使在设备效率极端变化的情况下。
上面以一个实施例描述了本发明。显然，能够实现大量的变化以及变型而不脱离本发明的所基于发明构思。
例如可以通过一个在瓶2的输送路径中跟在喷嘴3后的传感器，例如通过光电传感器31，该光电传感器例如呈照相机形式，获知通过高压喷射产生的发泡作为实际发泡，并且与对应的给定发泡比较，使得可以调节地或控制地作用于喷射过程的重要参数，尤其是喷射压力等。
上面的出发点是，通过泵5的压力来调节喷射压力。也可以想到其它措施，例如通过受控地打开和关闭旁路管道、例如旁路管道26和/或通过受控地打开和关闭构成泵旁路的管道10来调节。也可以想到用于调节喷嘴3上的喷射压力的不同组合。
此外也可以设置多个喷嘴3，它们各具有一个截止阀21和一个从属的、可控的旁路管道23，确切地说例如这样：每个瓶2为了发泡而经过多个喷嘴3。
附图标记
1.高压喷射装置                              9.温度传感器
2.瓶                                        10.泵旁路的管道
3.喷嘴                                      11.节流装置
4.泵回路                                    12.压力传感器
5.泵                               35       13.温度传感器
6.流量计                                    14.管道
7.管道                                      15.加热炉
8.液体发泡剂的源                            16.加热回路
17.压力传感器                           25.出口
18.液面传感器                 10        26.旁路管道
19.温度传感器                           27.截止阀
20.管道                                 28.出口
21.截止阀                               29.控制装置
22.温度传感器                           30.存储器
23.旁路管道                   15        31.传感器
24.截止阀

Claims (34)

1.一种用于使加入到瓶(2)或类似容器中的灌装物受控地发泡的方法，在使用至少一个喷嘴(3)的情况下，通过所述喷嘴将液体发泡剂在压力(喷射压力)下喷入到经过喷嘴(3)的容器(2)中，其特征在于，使喷射压力随着每单位时间经过喷嘴(3)的容器(2)数量的增加、即随着处理效率的增加而提高，并且，发泡剂的喷射在处理效率明显高于每小时1800个容器(2)时大于8bar。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在处理效率约为每小时2800个容器(2)时喷射压力在1至3bar的范围内，例如为2.3bar。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在处理效率约为每小时25000至30000个容器(2)时喷射压力明显高于8bar。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在处理效率约为每小时25000至30000个容器(2)时喷射压力约为15bar。
5.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，喷入到各个容器(2)中的处理剂的量小于0.05ml。
6.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，喷入到各个容器(2)中的处理剂的量随着处理效率的下降而提高。
7.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，加入的发泡剂的量根据处理效率最大以比例1：4或1：3变化。
8.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，发泡剂在热状态下、例如以80℃至90℃范围内的温度加入到容器中。
9.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，作为发泡剂使用水。
10.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，作为发泡剂使用加入到容器中的灌装物。
11.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在加入发泡剂后通过传感器、最好通过光电传感器监视灌装物的发泡和/或在使用由所述传感器提供的传感器信号的情况下控制发泡剂向容器(2)中的加入和/或控制其它影响发泡的参数。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，借助所述传感器信号来控制喷射压力和/或容器经过所述至少一个喷嘴(3)的速度。
13.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，使用具有频率受控的驱动装置的泵(5)来调节喷射压力。
14.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，使用具有可变的泵压力的泵，该泵压力通过转速的变化可至少变化一个系数6，例如变化系数7。
15.一种用于使加入到瓶(2)或类似容器中的灌装物受控地发泡的装置，具有至少一个喷嘴(3)，液体发泡剂通过所述喷嘴在压力(喷射压力)下喷入到经过喷嘴(3)的容器(2)中，其特征在于一控制装置(29)，该控制装置使喷射压力随着每单位时间经过喷嘴(3)的容器(2)数量的增加、即随着处理效率的增加而提高，并且该控制装置这样构成：使得在处理效率明显高于每小时1800个容器(2)时发泡剂的喷射大于8bar。
16.如权利要求14所述的装置，其特征在于，喷射压力受控制装置(29)控制在处理效率约为每小时2800个容器(2)时处于1至3bar之间的范围内，例如为2.3bar。
17.如权利要求14或15所述的装置，其特征在于，喷射压力受控制装置(29)控制在处理效率约为每小时25000至30000个容器(2)时明显高于8bar。
18.如权利要求16所述的装置，其特征在于，喷射压力受控制装置(29)控制在处理效率约为每小时25000至30000个容器(2)时约为15bar。
19.如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，通过控制装置(29)的控制，喷入到对应的容器(2)中的处理剂的量小于0.05ml。
20.如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，通过控制装置(29)的控制，喷入到对应的容器(2)中的处理剂的量随着处理效率下降而提高。
21.如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，通过控制装置(29)的控制，加入的发泡剂的量根据处理效率最大以比例1∶4或1∶3变化。
22.如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，发泡剂是水。
23.如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，发泡剂是加入到容器(2)中的灌装物。
24.如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于一传感器，最好是光电传感器(31)，用于监视灌装物的发泡。
25.如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于一具有频率受控的驱动装置的泵(5)，用于调节喷射压力。
26.如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于一具有可变的泵压力的泵，该泵压力通过转速的变化至少变化一个系数6，例如变化系数7。
27.如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，与泵(5)并联地设置有一泵旁路。
28.如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，泵的输送能力大于在喷嘴上输出的发泡剂量。
29.如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于一用于加热发泡剂的装置(15)。
30.如权利要求27所述的装置，其特征在于，所述用于加热发泡剂的装置设置在泵(5)与所述至少一个喷嘴(3)之间。
31.如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，在通到所述至少一个喷嘴(3)的管道(20)中设置有至少一个使所述喷嘴(3)截止的阀(21)，并且，在流动方向上在该阀(21)前面分支一个可控的旁路管道(23)。
32.如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，在泵(5)与所述用于加热发泡剂的装置(15)之间的连接管道中分支一个可控的旁路管道(26)。
33.如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述至少一个喷嘴(3)设置在灌装机与封盖机之间由至少一个输送元件例如一输送星形轮构成的输送段上。
34.如权利要求31所述的装置，其特征在于，所述至少一个喷嘴(3)设置在灌装机的出口星形轮中。
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