CN103648912A - 用填料填充容器的方法和线性设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用填料填充容器并随后用容器封闭件密封填充的容器的方法，其中，所述容器借助线性运输器沿容器运输方向以定时方式移动至密封装置；在所述密封装置中用容器封闭件在定时移动的至少一个静止阶段中被密封；并且在定时移动随后的移动阶段中继续移动。在施加容器封闭件之前的移动阶段中，允许氮气、优选液氮进入容器的顶部空间中。

Description

用填料填充容器的方法和线性设备
技术领域
本发明涉及根据权利要求1更广泛范围的方法和根据权利要求7更广泛范围的线性设备。
背景技术
在填充的容器顶部空间中配量引入液氮特别在饮料工业中是已知的，这一方面为了通过氮气的蒸发或排气（氧气减少）将空气及因而氧气强制排出顶部空间，但另一方面为了在密封的容器中产生内压，以便通过这种方式甚至对薄壁容器、即低重量容器而言实现充分的稳定性，因而可能使用此类容器。特别在对氧敏感的产品或填料的情况下，所述产品或填料的储藏期和品质由于容器顶部空间中氧气的减少而得到大幅改善，例如减少了相应饮料中维生素C的分解。
还已知的是对容器的灭菌填充和密封，特别是已知为了密封所用的封闭件的灭菌，其中所述灭菌通过以适当的灭菌媒介、例如以含水的过氧化氢（H2O2）在高浓度下填充并通过随后在使用所述特定容器封闭件之前立即干燥来实现（参见EP1741666A2，EP0993418B1，EP1175343B1）。
发明内容
本发明的目的是公开一种方法，通过该方法，在允许氮气、优选液氮至少进入填充的容器的顶部空间且在具有最佳的氧气减少然而容器具有足够内压（优选地在特定填充的容器中的高于大气压的压力）的情况下，可以对容器填充和密封。为了完成该任务，根据权利要求1提供了一种方法。根据权利要求7还提供了实现该方法的线性设备。
在本发明中，用液氮对未被填料占据的容器或容器顶部空间的填充发生在容器定时移动的移动阶段期间，优选地发生在定时移动紧接施加或放置特定容器封闭件之前的移动阶段。通过这种方式尤其实现了保持了足够的时间以为了氮气的蒸发或排气并因而保持了足够的时间以将空气和氧气从容器顶部空间强制排出，但同时在特定容器的最终密封之后，所述容器具有由氮气产生的足够内压。
借助根据本发明的方法，氧气可在没有任何问题的情况下减少以使得远小于1%的原本氧气保留在特定的顶部空间中。
在根据本发明的方法优选的实施方式中，在用液氮填充特定容器之后，最初仅发生对容器封闭件的“松弛”的施加，即施加容器封闭件以使得当其被充分固定在特定容器上时，在容器封闭件与容器之间存在有间隙，氮气以及被所述氮气强制排出的空气以及特别是氧气可通过所述间隙流出。仅在进一步周期结束之后完成用特定容器封闭件对容器最终紧密密封，所述进一步周期近似对应定时移动的移动步骤的持续时间或定时移动的全部的多个移动步骤的持续时间，通过所述移动步骤容器移动经过线性设备。
所述封闭件优选地是密封盖式封闭件，例如通过扭曲和/或旋拧至容器上或具有容器口的容器区域上来固定的封闭件。
容器的“顶部空间”是容器在容器开口下方的内部的一部分，该部分在填充之后未被填料占据。
在本发明中，表述“大致”指的是从准确值分别偏离+/-10%，优选地+/-5%，和/或对发挥作用而言不显著改变形式的偏离。
本发明进一步的优点和应用可能性还由以下对实施方式示例的描述以及附图而产生。就这一点而言，所有单独或任何组合描述和/或图示的特性均明确地作为本发明的主题，不论它们的内容是在权利要求中还是对权利要求引用。权利要求的内容也是说明书不可分割的一部分。
附图说明
以下借助附图，利用实施方式的示例对本发明进行详述。以下示出了：
图1在非常简化的图解表示以及在俯视图中示出线性设备用于在灭菌条件下通过氧气减少以及通过在密封的容器中建立内压（例如高于大气压的压力）来对瓶式容器填充和密封；
图2在简化的局部表示以及在侧视图中示出图1中设备的具有密封装置的部段；
图3在局部表示以及在横截面视图中示出具有配量阀和喷嘴开口的氮气配量装置的一个配量头；
图4分别在在局部表示中的项目a）和b）中示出具有容器密封件的容器，这分别是在对容器密封的初始临时施加（项目a））之后以及在对容器密封的最终固定之后（位置b））。
具体实施方式
大体以图1中的附图标记1来辨识的线性设备（linear installation）用于对瓶式容器2的填充和灭菌密封。要被填充和密封的容器2根据箭头A借助容器入口3被供应至设备1，并且所述容器随后以容器的多通道流的方式或者借助于运输器4在多个移动路径4.1上移动经过设备1的各部段，在所示的实施方式中，经过用于预处理容器2的部段5、经过用于填充容器2的部段6以及经过在灭菌条件下密封容器的部段7。容器2例如以其底座立在运输器4上，并且容器为了防止倾倒而在容器口的区域中通过与所述容器同步移动的支撑件4.2被固定，或者运输器4做成用于实现容器2的悬置式运输。
通过这种方式填充和密封的容器2根据箭头C借助容器出口8去除。容器2沿运输方向B经过部段5、6和7的移动以定时方式、即以逐步输送运动的方式来进行，在所述逐步输送运动中静止阶段和移动阶段依次跟随彼此。明确的是，每个移动路径4.1上设有对容器2特定操作所需的装置。此外，竖直设置（即、容器2的容器轴线沿竖直方向定向）的容器2移动经过部段5-7，以便至少特定的容器开口或容器口2.1被带入灭菌室9（图2）中，所述灭菌室至少在设备1的操作期间充有气体和/或蒸汽形式的灭菌媒介，所述灭菌媒介的压力优选稍高于大气压，例如充有灭菌空气。
图2示出密封装置所在区域中的移动路径4.1其中之一的部段7。图示的是以其容器口2.1设在灭菌或消毒室9中的容器2，以及封闭件传送站10和沿运输方向B跟随的密封站11，所述密封站以定时输送运动的定时或移动步幅或者以该移动步幅的整数倍沿运输方向B从封闭件传送站10隔开一定距离。用于密封容器2或容器口2.2的盖型容器封闭件12以无菌形式（例如在以适当的灭菌媒介、例如用H2O2灭菌之后且干燥之后）借助滑道13被供应至封闭件供应位置，所述封闭件供应位置设在封闭件传送站10的灭菌室9中，每个容器封闭件12从所述封闭件供应位置借助封闭件运输件在定时输送运动的静止阶段中被置于容器口2.1上。接着定时移动进一步的移动循环，相应的容器2随后被定位在密封站11下面，此处，容器封闭件12在定时输送运动的静止阶段中例如通过按压和/或压下和/或扭曲和/或螺接和/或焊接和/或密封等被确定地固定在相应的容器2的具有容器口2的口区域上。
喷嘴开口14相对于运输方向B在封闭件传送站10之前在灭菌室中设置用于将液氮（N2）配量供应至填充的容器2的顶部空间中。喷嘴开口14（其是氮气配量单元15的喷嘴头16的一部分，所述喷嘴头从上到下斜角地延伸进入灭菌室9中）设在该灭菌室9中以便所述喷嘴开口沿运输方向B距封闭件传送站10的或距特定容器封闭件12传送至容器2的区域的距离小于封闭件传送站10与密封站11之间的距离，或者小于容器2定时输送运动的移动步幅。此外，喷嘴头16和喷嘴开口14设成使得喷嘴开口14的轴线DA在竖直或大致竖直的平面中与运输方向B围成尖锐的角α、即小于45°的角α，所述角α沿与运输方向B相反的方向打开（图3）。设在容器口2.1的移动路径上方的喷嘴开口14处在封闭件供应位置14高度下方的高度上并大致定位成使得容器2（所述容器的容器口2.1在喷嘴14下方经过）以及因此所述容器的顶部空间用自喷嘴开口14产生的液氮来配量。
为了对液氮配量分配，喷嘴开口14设置为配量阀，这种配量分配还采用柱塞型阀体16，所述柱塞型阀体的尖端伸入在配量头15中形成的通道16的开口端中并藉此形成环形喷嘴开口14。通过阀体17的轴向位移（双箭头D），喷嘴开口可被打开至较大或较小的程度。
配量头16和喷嘴开口14的所描述的设计和布置不仅导致移动经过喷嘴开口14的容器2的顶部空间可靠地充以液氮，而且特别地导致保持足够的时间以使得液氮在特定的顶部空间中膨胀或蒸发或排气以及因而特别地使得将氧气从特定的顶部空间强制排出；然而，施加容器封闭件12发生得快到以至于在对特定容器2的密封之后，在密封的容器2中仍具有足够高的氮气内压。
在将特定容器封闭件12放在容器上之后，该容器封闭件2临时地固定在其位置中，但仅松弛地固定以便随着液氮进一步的蒸发，任何仍存在的氧气与一定比例的氮气一起被强制排出容器的顶部空间。为此可用的时间相应于封闭件传送站10与密封站11之间的距离，即相应于定时输送运动的一个移动阶段或其多个移动阶段的持续时间。
由于喷嘴开口14以前述方式处在封闭件传送站10的封闭件供应位置10.1高度下方的高度上，并且由于喷嘴头15以前述方式沿容器运输方向B并沿容器口2.1的移动路径方向向下斜对角地定位，所以连同自喷嘴开口14产生的氮气或者连同所引起的且部分上升的氮气薄雾、还有在封闭件12的密封之后的容器口2.1的内侧上的气态氮被捕获并且氧气被强制排出，其中所述封闭件在滑道13中等待或者已经在密封站11的封闭件传送站10.1中就位。因而，在特定封闭件12（其在封闭件传送站10的封闭件运输件中）内侧上的气体体积在特定封闭件放在容器2上时或者之前也失去氧气。通过这种方式，很充分地改善了对容器2无氧或低氧填充和密封的品质。
此外，喷嘴头16成形并设置或倾斜成使得其通道16.1和该通道的内表面在全部区域中同样地具有相对水平面的倾斜度。特别是当喷嘴开口完全或大部分打开时（即例如在生产阶段结束时或在清洁和灭菌阶段期间，其中随后不仅设备1的喷嘴头16而且设备1所有其他的组件用适当的清洁和/或灭菌媒介来处理），通道16因而可被完全清空。
在所示的实施方式中，在将封闭件2施加在填充的容器2上之前，即在定时移动的静止阶段中，在容器在该移动的下一个移动阶段中被移至封闭件传送站10并且在下一个静止阶段之前的该移动阶段中被充以自喷嘴开口14产生的氮气之前，由填充站18对容器2的最终填充至少进行了几个循环，大体上进行了两到四个循环。
在灭菌室9中，优选地仅设有功能件、特别是封闭件传送站10、密封站11、填充站18以及氮气配量单元15，所述功能件直接与容器相互作用，而这些站的其他部分或元件布置在灭菌室9以外、优选地布置在该室上方，特别地用于供应在喷嘴开口14出现的液氮的装置也这样设置。
在部段7中，在设备1的清洁和/或灭菌操作的清洁和灭菌阶段期间所使用的清洁和/或灭菌媒介（例如蒸汽和/或气态和/或液态媒介、例如在水溶液中高浓度或者气溶胶或蒸汽状态下的H2O2）尤其经过喷嘴头16的通道16.1而被供应，藉此，在特定喷嘴开口14出现的清洁和/或灭菌媒介借助直接设在特定喷嘴开口14上的管部段19而被去除。此外，在清洁和/或灭菌操作期间，尤其是特定的清洁和/或灭菌媒介也在适当的位置处被供应至灭菌室9以便对该室以及布置在该处的功能件清洁和/或灭菌，并且所述特定的清洁和/或灭菌媒介例如在容器2的移动路径4.1之间的位置处从室9被再次去除。用于供应以及去除清洁和/或灭菌媒介的功能件、特别还有管部段19被制造成（只要它们在正常的填充和密封操作期间是破裂的）使得它们为了填充和密封操作可以从设备1或者至少从容器2的移动的区域被移出或旋出。
设备1的一个特别的特征尤其包括在用于在灭菌条件下对容器2冷却和密封的线性设备1或线性机械的情况下利用液氮对填充的容器2进行配量处理，其中，对氮气而言取得了相对长的排气阶段以便氧气减少，而且在紧密的容差内在容器中建立了安全的氮气压。
以上利用实施方式的示例已对本发明进行描述。明确的是，众多修改和改型在藉此不超出落入本发明的创意的情况下是可能的。
附图标记列表
1        用于对容器填充和密封的设备
2        容器
2.1      容器口
3        容器入口
4        运输器
4.1      传送带
5、6、7  部段
8        容器出口
9        灭菌室
10       封闭件传送站
10.1     封闭件供应位置
11       密封站
11.1     密封件
12       容器封闭件
13       用于封闭件12的滑道
14       喷嘴开口
15       配量头
16       通道
17       阀体
18       填充件
19       管部段
A、B、C  容器运输方向
D        轴向移位

Claims (15)

1.一种用填料、优选地用液体填料对容器（2）填充、并且随后用容器封闭件（12）对填充的容器（2）密封的方法，其中所述容器（2）借助线性运输器（4）沿容器运输方向（B）以定时方式移动至密封装置（10、11），其中所述容器在所述密封装置中用容器封闭件（12）在定时移动的至少一个静止阶段中被密封并在定时移动随后的移动阶段中继续移动，其特征在于，在定时移动的将特定容器封闭件（12）施加在所述容器（2）上之前的一个移动阶段中，所述容器（2）的顶部空间以氮气配量，优选地充以液氮，这使得空气、并且特别是氧气强制从顶部空间排出并在每个密封的容器（2）中产生内压。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，借助至少一个配量喷嘴或喷嘴开口（14）来将氮气配量充入所述顶部空间中，其中具有喷嘴轴线的配量喷嘴或具有开口轴线（DA）的喷嘴开口（14）优选地设成使得自配量喷嘴或喷嘴开口（14）产生的氮气的射流也具有沿容器运输方向（B）朝向的分量。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，针对盖型容器封闭件（12），为了将空气和氧气强制排出，所述封闭件的内部也充有氮气、优选地充有自至少一个配量喷嘴或喷嘴开口（14）产生的氮气。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在用氮气填充容器（2）的顶部空间之后，容器封闭件（12）首先以如下方式放置在特定的容器（2）上，以使得尽管所述容器封闭件固定在容器口（2.1）的区域中，但是仍有可能进一步泄漏蒸发的氮气并因而进一步将空气和氧气从顶部空间强制排出，并且仅在所述定时移动的进一步的移动阶段之后在密封位置或站（11）将容器封闭件（12）最终固定在容器（2）上。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，至少用氮气填充容器以及对填充的容器的密封、优选地还有对容器（2）的填充在灭菌室（9）中实现，所述容器（2）或至少所述容器的容器口（2.1）允许进入所述灭菌室中。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，对所述容器（2）的填充和密封与用氮气填充所述容器的顶部空间、以及如果适用的话与用氮气填充容器封闭件（12）一起分别在多个平行的移动路径（4）上实现。
7.一种用填料、优选地用液体填料对容器（2）填充和密封的线性设备，其中容器（2）在至少一个移动路径（4.1）上借助线性运输器（4）以定时移动的方式至少移动经过用于填充和密封所述容器（2）的部段（6、7），其特征在于，在所述至少一个移动路径（4.1）上的所述容器（2）或容器口（2.1）的移动路径上方设置至少一个配量喷嘴或喷嘴开口（14）以便将氮气、优选液氮配量供应到填充的容器（2）的顶部空间中，并且所述至少一个喷嘴定位成使得在容器（2）定时移动的移动阶段期间允许氮气进入特定的顶部空间。
8.根据权利要求7所述的线性设备，其特征在于，所述至少一个配量喷嘴或喷嘴开口（14）关于容器运输方向（B）在填充站（18）之后并在封闭件传送站（10）之前、优选地与封闭件传送站（10）有一定距离地设在移动路径（4.1）上，所述距离最多等于、但优选地小于运输器（4）定时移动的移动步幅长度。
9.根据权利要求7或8所述的线性设备，其特征在于，所述配量喷嘴或喷嘴开口（14）的轴线（DA）与容器运输方向（B）围成一锐角（α）、即小于90°的角（α），所述锐角沿与容器运输方向B相反的方向打开。
10.根据前述权利要求中任一项所述的线性设备，其特征在于，所述至少一个配量喷嘴或喷嘴开口（14）由氮气配量站（15）的喷嘴头（16）形成，并且喷嘴头（16）的形成至少一个配量喷嘴或喷嘴开口（14）的通道（16.1）也相对于容器运输方向（B）斜置。
11.根据前述权利要求中任一项所述的线性设备，其特征在于，将所述配量喷嘴或喷嘴开口（14）布置在如下高度处，该高度低于在封闭件传送站（10）的封闭件供应位置或封闭件供应站（10.1）处布置所述容器封闭件（12）的高度。
12.根据前述权利要求中任一项所述的线性设备，其特征在于，所述封闭件传送站（10）设计成用于松弛地施加或松弛地固定所述容器封闭件（12）。
13.根据前述权利要求中任一项所述的线性设备，其特征在于，还包括灭菌室（9），所述容器（2）或至少所述容器口（2.1）在所述灭菌室中移动。
14.根据权利要求13所述的线性设备，其特征在于，在所述灭菌室（9）中容纳有在对容器（2）填充和密封期间直接与容器（2）相互作用的功能件并且还容纳有至少一个配量喷嘴或喷嘴开口（14）或者配量头（16）的具有配量喷嘴或喷嘴开口（14）的那部分，并且所述封闭件传送站（10）、密封站（11）以及氮气配量站（15）的剩余部件或功能件设在所述灭菌室（9）以外。
15.根据权利要求13或14所述的线性设备，其特征在于，具有如下器具，所述器具利用至少一种气态和/或蒸汽和/或液体清洁和/或灭菌媒介对至少灭菌室（9）以及布置在该室中的功能件清洁和/或灭菌，例如设置用于供应和/或去除至少一种清洁和/或灭菌媒介的装置以便在清洁和/或灭菌操作后，所述装置至少能从如下移动区域移出，所述容器（2）在填充和密封操作期间在该移动区域中移动。
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