專利名稱：用于對瓶裝飲料進(jìn)行滅菌的連續(xù)方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于對包含在塑料材料瓶內(nèi)具體說是PET(對苯二甲酸乙二醇聚酯)瓶內(nèi)的飲料進(jìn)行滅菌的連續(xù)方法和相關(guān)設(shè)備。
實踐中存在有多種用于對飲料及其容器進(jìn)行滅菌—巴斯德滅菌的方法。
第一種方法用熱處理來對飲料進(jìn)行滅菌并在高溫下將飲料裝瓶，以便將熱能用作容器的滅菌劑。這種方法可供能保持其物理化學(xué)特征的容器使用并且通常供玻璃或鋁(罐)或重結(jié)晶PET制的容器使用。
第二種方法是在將飲料裝瓶之前用熱處理來對飲料進(jìn)行滅菌并隨后在環(huán)境溫下填充事先殺過菌的容器。這種系統(tǒng)的前提是用化學(xué)物理制劑對容器進(jìn)行滅菌并在填充和封閉步驟用容積為若干立方米的適當(dāng)消毒箱(稱為“白箱”)來保持無菌環(huán)境，在工業(yè)環(huán)境下所述消毒箱難以進(jìn)行管理。
近年來新食物制品的增多需要能提供除加熱以外的滅菌法，以避免改變食物制品性質(zhì)的不可逆的過程，在所說的新食物制品中已增加了對補充食物來說是重要的維它命和/或微量元素。
在所使用的多種用脈動電場、磁場、微波等的方法中，目前認(rèn)為使用高壓箱的方法是特別重要的，在所說的高壓箱中，通過在流體靜力學(xué)高壓下進(jìn)行處理可以進(jìn)行滅菌。眾所周知，使用高壓會導(dǎo)致微生物體細(xì)胞在形態(tài)上的變化，這就能導(dǎo)致細(xì)胞膜的破裂，從而導(dǎo)致微生物體最終的死亡。
高壓所導(dǎo)致的變化的程度和變化的早期出現(xiàn)取決于多種因素，包括壓力的強度、作用的時間以及所使用的加壓/降壓循環(huán)的類型。
用高壓進(jìn)行滅菌的方法在食品工業(yè)中的應(yīng)用是周知的。但是，這種方法因為使用了其中插入有一批要滅菌的制品的大型高壓箱而具有不連續(xù)的缺點。此外，這種方法的特征在于長的滅菌循環(huán)時間，這部分地是因為所述設(shè)備要達(dá)到操作壓力并在結(jié)束時返回大氣壓力所需的時間。所以，應(yīng)該注意，這種周知的方法有不佳的通用性并且不能使設(shè)備有足夠的效率。
本發(fā)明的問題是提供用于對瓶裝飲料進(jìn)行滅菌的方法和設(shè)備，它們能克服先有技術(shù)的缺點特別是克服與效率低有關(guān)的問題。
依照后附的權(quán)利要求，用一種方法和具體用來實現(xiàn)該方法的設(shè)備可以解決上述問題。
可參照下述附圖從對以非限制性實例方式給出的某些實施例的說明中清楚地看出構(gòu)成本發(fā)明主題的對瓶裝飲料進(jìn)行滅菌的方法和設(shè)備的其它特點和優(yōu)點，在附圖中

圖1是本發(fā)明的對飲料裝瓶和滅菌的設(shè)備的概略平面圖；圖2是構(gòu)成本發(fā)明主題的滅菌單元的局部概略透視圖；圖3是本發(fā)明加壓裝置的剖面透視圖；圖4是圖3中的加壓裝置的門的細(xì)節(jié)的側(cè)剖圖；圖5a-5c按加壓裝置正剖圖示出了將瓶裝進(jìn)圖3的加壓裝置的順序；圖6是本發(fā)明方法的加壓和降壓的可能循環(huán)的曲線圖；圖7是本發(fā)明方法的加壓和降壓的第二種可能循環(huán)的曲線圖。
參照圖1，通常用標(biāo)號1來表示的本發(fā)明用于對瓶進(jìn)行填充和滅菌的設(shè)備包括一漂冼單元2、一填充單元3、瓶蓋裝嵌裝置4和一滅菌裝置5。
設(shè)備1能對瓶6進(jìn)行連續(xù)的裝填和滅菌并且可呈如圖1所示的旋轉(zhuǎn)體的形式或者呈線性的形式，其中，各種操作單元沿傳送帶順序地設(shè)置。
圖1的設(shè)備還包括多個星形傳送單元7，它依照周知的并在這種類型的機械中使用的方法將各個瓶傳送至和傳送自操作單元2、3、4和5。
螺紋分隔件8設(shè)置在這些傳送單元7中的第一個單元附近，所述第一個單元將到達(dá)的瓶傳送至漂洗單元2。螺紋分隔件8的功能是將到達(dá)的瓶6的間距從基本上接觸的狀態(tài)改變成在操作單元2、3、4和5中進(jìn)行后續(xù)處理所需要的分離狀態(tài)。
通過傳送系統(tǒng)9a將瓶6提供給設(shè)備1，并且，當(dāng)完成處理時，由第二傳送系統(tǒng)9b卸下所說的瓶。傳送系統(tǒng)9a、9b是周知類型的，所以不作進(jìn)一步的說明。與此相似，漂洗單元2、填充單元3和瓶蓋裝嵌單元4與傳送單元7是周知類型的，所以不需要作更詳細(xì)的說明，因為，它們并不構(gòu)成本發(fā)明的主題。
參照圖1和圖2，滅菌裝置5包括多個加壓裝置10，它們按一定的相互軸向距離設(shè)置，所述距離對應(yīng)于這樣的軸向間距，按該距離來供給瓶6。加壓裝置10以周知的方式連接于滅菌單元5的旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(圖中未示出)，所述轉(zhuǎn)旋結(jié)構(gòu)(或可轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu))是周知類型的并在旋轉(zhuǎn)機械中有廣泛的應(yīng)用。相應(yīng)凸輪所控制的傳動裝置10a設(shè)置在各加壓裝置10的下方并與該裝置的縱軸相對齊。
在滅菌裝置5的下部上，一用于匯集通過泵(圖中未示出)與水箱11b相連的水的通道11位于滅菌裝置10和傳動裝置10a的下方，所說的水箱最好在相對滅菌裝置5的中心位置處設(shè)置在滅菌裝置10的上方。正如以下將詳細(xì)說明的那樣，水箱11b通過多個管11a借助閥門24與各個裝置10相連。
參照圖3，各個滅菌裝置10均包括一基本為柱形的中空主體10′，它帶有一下部開口12。開口12帶有一內(nèi)邊，該內(nèi)邊擴(kuò)張成喇叭形以形成一錐形座12a。主體10′的頂部包括一封閉蓋10″，它最好是截頭錐形的。
裝置10是由諸如厚度足以抗住其內(nèi)部產(chǎn)生的高壓的不銹鋼之類的具有高機械強度的材料制成的。
門13封住了開口12，所說的門具有最好是半球形的凸起上表面。門13的下表面具有擴(kuò)張成喇叭形的邊緣，它們與錐形座12a互補，從而能獲得滅菌裝置10的封蓋，該封蓋即使是在內(nèi)部加壓過程中也能確保密封。要包容一適當(dāng)密封件例如一橡膠O形環(huán)的環(huán)形座13a也形成在喇叭形邊緣的表面上。所述密封件即使在于大氣壓力下用水來填充裝置10的步驟中也能確保防止泄漏。
一操作支臂14鉸接于門13的下表面，所述支臂通過終止于小輪的適當(dāng)從動部件14a與一轉(zhuǎn)軌凸輪15(圖2示出了其細(xì)節(jié))相連。從動部件14a還以可滑動的方式接合在一引導(dǎo)支承件16上，該支承件與中空主體10′相連，這就能使得中空主體10′沿垂直方向受引導(dǎo)移動。
如圖3所述，由于以下將會更清楚地表現(xiàn)出來的原因，將操作支臂14分成兩個平行的支臂14′和14″。
配備有開槽18的連桿17也鉸接于門13的下表面。與引導(dǎo)支承件16相連的銷19插在開槽18內(nèi)。連桿17相對支臂14′和14″設(shè)置在中間位置，以便在門13的開啟運動中使操作支臂14與連桿17相交叉。
具有T形截面的活塞20以可滑動的方式插在中空主體10′的上部內(nèi)。具有密封功能的彈性壁面21a和21b設(shè)置在活塞20的下方和上方并與之相接觸。活塞20還被下部壁面21a保持成垂直。彈性壁面21a、21b可例如是由適當(dāng)?shù)哪陀退芰喜牧现瞥傻摹?br> 突出于中空主體10′的內(nèi)壁的環(huán)形凸肩20a設(shè)置在活塞20的較大直徑部分的下方。環(huán)形凸肩20a具有在加壓過程中對活塞的行程進(jìn)行限制的功能。所以，應(yīng)該注意到，在靜止?fàn)顟B(tài)下，環(huán)形凸肩20a與活塞20的大直徑部分的下表面之間存在有間隙。
用于包容瓶6的加壓箱22在壁面21a的下方被限定在中空主體10′內(nèi)。諸如與加壓箱內(nèi)壁相連的如圖2所示的環(huán)或支架之類的定心裝置23設(shè)置在加壓箱22內(nèi)。定心裝置23的功能是使瓶6在多種處理步驟中保持直立并與裝置10的縱軸對齊。
具有蘑菇形擋板部件的閥門24剛好在壁面21a的下方被包容在加壓箱的上部壁面上。閥門24的功能是在加壓步驟之前調(diào)節(jié)進(jìn)入箱22內(nèi)的水流。所以，閥門24通過管11a與水箱11b相連。另外，閥門24也可以直接與主水管相連。
具有蘑菇形擋板部件的第二閥門25設(shè)置在加壓箱22的同一上部部分上，但最好與第一閥門24相間隔。閥門25的功能是在用水進(jìn)行填充時排放殘留的空氣。
選定蘑菇形擋板及其相聯(lián)的錐形座即使在按高壓操作的步驟中也能對閥門進(jìn)行高度的密封。
完全填充有不可壓縮液體的箱26在壁面21b的上方被限定在中空主體10′內(nèi)。
用于活塞27的座形成在封閉蓋10″上，所說活塞通過終止于小輪的從動部件28a而受轉(zhuǎn)輪凸輪28(僅在圖2中示出了其細(xì)節(jié))的控制。
活塞27具有較大直徑的上部部分27′，該部分被包容在相關(guān)座內(nèi)。其上承載有彈簧測力計29的凸肩形成在較大直部分27′與活塞27的較小直徑部分之間的交界處附近。
重要的是，活塞27具有這樣的截面，其表面面積因以下將顯示出的原因而遠(yuǎn)小于壁面21b的表面面積。
參照附圖，構(gòu)成了本發(fā)明主題的用于對瓶裝飲料進(jìn)行滅菌的裝置的功能如下所述。
滅菌裝置5由一可沿圖2所示方向旋轉(zhuǎn)的并且其上固定有滅菌裝置10的可轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)構(gòu)成。
到達(dá)滅菌單元5的瓶6可被星形傳送單元7借助傳動裝置10a(如圖2和5a所示)傳送至加壓裝置10。裝置10在該位置處是空的并且門13是開啟的。
這時，如圖5b所示，門13因被凸輪15所移動的操作支臂14的作用而開始關(guān)閉。同時，傳動裝置10a開始回移，以便使瓶6與門13的凸起表面相接合。為了進(jìn)行這種運動，凸輪15進(jìn)行一第一負(fù)升程，這就能如前所述那樣使門13在圖5b所示的位置處位于瓶的基體的下面，從而執(zhí)行靜止步驟，在該步驟中，門13保持靜止。在靜止步驟中，如前所述，傳動裝置后移，并且，瓶的基體與門13的凸出表面相接合。然后，凸輪進(jìn)行一第二負(fù)升程，該升程能使門13完全關(guān)閉。門13的凸出表面被保持成連續(xù)地與瓶的基體相接觸，并伴隨著瓶直至到達(dá)了門的關(guān)閉位置，如圖5c所示。定心裝置23可永久地將瓶6保持直立并與中空主體10′的縱軸相對齊。
門13的開啟與關(guān)閉運動在本質(zhì)上是周知的并且可通過操作支臂14和連桿17的組合作用來實現(xiàn)。在實踐中，將門雙較接于操作支臂14和連桿17能使得門在開啟時有直立和旋轉(zhuǎn)的位置并在關(guān)閉時有水平的且與開口12相對齊的位置。此外，以滑動方式與銷19相接合的開槽18的存在能使門在關(guān)閉門的最后步驟(或在開啟門的最初步驟)進(jìn)行線性垂直運動，因此，門13的下表面會適當(dāng)?shù)嘏c錐形座12a相接合。在這一步驟中，銷19沿開槽18滑動，所以不會對門施加任何的力。但是，一旦銷19到達(dá)了開槽18的端部，它就會用作門13的鉸接點并使門繞穿過銷的軸旋轉(zhuǎn)。
至于裝置10的功能，一旦完成了關(guān)閉門13的步驟，閥門24就會開啟，水通過閥門24進(jìn)入加壓箱22內(nèi)。同時，用于將殘余空氣從加壓箱22內(nèi)排出的閥門25也會開啟。一旦對加壓箱的填充結(jié)束，這一點可用從閥門25中的出水量來檢測，那么，閥門25和24就會接順序地關(guān)閉。包含在座13a內(nèi)的門的密封件會在大氣壓下進(jìn)行的填充步驟中防止水從底部漏出。
這時，壓加步驟開始，活塞27會因凸輪28在箱26內(nèi)執(zhí)行預(yù)定的行程，而箱26則已經(jīng)填充有了不可壓縮的流體。因此，依照帕斯卡定理，所施加的壓力會被放大到彈性壁面21b上。通過活塞20的較小直徑部分對壁面21a的作用可進(jìn)行第二次放大，壁面21a直接與加壓箱22內(nèi)的流體相接觸。通過這種方式，可在加壓箱22內(nèi)獲得高達(dá)10000巴的壓力。通過使活塞27返回至活塞座可很容易地進(jìn)行降壓步驟?？芍貜?fù)上述操作，以進(jìn)行加壓和降壓循環(huán)，最好不超過60秒，這就能在非常短的時間內(nèi)殺死飲料中存在的微生物體。圖6和7示出了為本發(fā)明而執(zhí)行的加壓—降壓循環(huán)的兩個實例。正如所看到的那樣，最大壓力點(10000巴)的后面是部分降壓的步驟。僅在循環(huán)結(jié)來時壓力才能回到大氣壓。
為了減少滅菌所需的時間，可使得加壓箱22填充有預(yù)熱至40℃的水。為此，水箱11b可配備有適當(dāng)?shù)募訜嵫b置。與此相似，可在該溫度下事先將飲料裝瓶。
由活塞27所施加的取決于活塞在箱26內(nèi)的行程的特定初始壓力對應(yīng)于加壓箱22內(nèi)的預(yù)定壓力。例如，這個由活塞27所施加的初始壓力最好是500kg/cm2。但是，必需以能產(chǎn)生較高壓力的方式來設(shè)定活塞行程，因為，由于瓶6未被完全填滿，所以，壓縮瓶內(nèi)的殘余空氣會部分地吸收掉壓力箱22內(nèi)形成的壓力。但是，為了防止填充程度因瓶而異從而不可能提供與壓力箱22內(nèi)的一個特定壓力相對應(yīng)的活塞27的初始壓力所導(dǎo)致的過壓，配備有一彈簧測力計29。設(shè)置在例如壓力為500kg/cm2的測力計29能通過吸收任何的內(nèi)部過壓而確保加壓箱22內(nèi)有均勻的壓力。
在加壓和降壓的循環(huán)完成時，就從裝置10中取下瓶6，這時，裝置10位于星形傳送單元7附近，這就能從滅菌裝置5中取下所說的瓶。按相反的次序(見圖5a-5c)重復(fù)業(yè)已說明的用于裝填瓶的操作。在開啟門13時，壓力箱22內(nèi)存在的水會被通道11所匯集并重新流至水箱11b。
一控制和監(jiān)視單元(圖中未示出)對整個設(shè)備的功能進(jìn)行管理并且適當(dāng)?shù)貙崿F(xiàn)上述一系列操作。所述控制和監(jiān)視單元是周知類型的，所以不再作詳細(xì)說明。
應(yīng)該注意，業(yè)已說明的實施例僅僅是構(gòu)成了本發(fā)明主題的一個具體實施例，本技術(shù)的專家在不脫離本發(fā)明保護(hù)范圍的情況下可將任何必要的改進(jìn)形式加至上述實施例，以使之適用于特定的應(yīng)用。
例如，可以用諸如使用空氣的事先被加壓至預(yù)定壓力的測力計之類的不同類型的測力計裝置來取代彈簧測力計29。
可用重力來從裝置10中取下瓶，并將瓶匯集到適當(dāng)?shù)卦O(shè)置其下的袋中。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)或線性的對瓶裝飲料進(jìn)行連續(xù)滅菌的設(shè)備，該設(shè)備包括沿該設(shè)備操作線設(shè)置的多個滅菌裝置(10)，每個滅菌裝置(10)都制作成能包含要進(jìn)行滅菌的瓶(6)。
2.如權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征在于，所述滅菌裝置(10)是用于生成流體靜力學(xué)高壓的裝置。
3.如權(quán)利要求2的設(shè)備，其特征在于，所述滅菌裝置(10)包括一中空的主體(10′)，其內(nèi)部限定了一加壓箱(22)，加壓箱(22)的底部被門(13)所封住，設(shè)置有閥門裝置(24、25)以使水進(jìn)入并使空氣逸出，所述滅菌裝置(10)包括用于生成流體靜力學(xué)高壓的裝置。
4.如權(quán)利要求3的設(shè)備，其特征在于，所述用于生成流體靜力學(xué)高壓的裝置包括用于放大流體靜力學(xué)壓力的裝置。
5.如權(quán)利要求4的設(shè)備，其特征在于，所述用于放大流體靜力學(xué)壓力的裝置包括一第一活塞(27)，它與一凸輪(28)相連，箱(26)填充有不可壓縮的流體，第一活塞(27)在箱(26)中起作用，箱(26)的底部被彈性壁面(21b)所限定，一第二活塞(20)設(shè)置在彈性壁面(21b)的下方并與該壁面相接觸，第二活塞(20)的底部被第二彈性壁面(21a)所支承，壁面(21a)將第二活塞與加壓箱(22)分隔開，第一活塞(27)具有一定的截面，該截面表面面積小于彈性壁面(21b)的表面面積。
6.如權(quán)利要求5的設(shè)備，其特征在于，所述第二活塞(20)具有一T形截面。
7.如權(quán)利要求5或6的設(shè)備，其特征在于，所述第一活塞(27)具有較大直徑的上部部分(27′)，其上承載有彈簧測力計(29)。
8.如權(quán)利要求1至7中任何一個的設(shè)備，其特征在于，用于瓶(6)的定心裝置(23)固定在滅菌裝置(10)內(nèi)，所述定心裝置(23)的形狀是按能使瓶(6)保持直立并與所述裝置的縱軸相對齊的方式制成的。
9.如權(quán)利要求3至8任何一個的設(shè)備，其特征在于，所說的門(13)具有一凸出的上表面，它最好是半球形的并且是向內(nèi)開啟的。
10.如權(quán)利要求3至9任何一個的設(shè)備，其特征在于，所說的門(13)的底部鉸接在一操作支臂(14)和一連桿(17)上，所述操作支臂(14)與凸輪(15)相連。
11.如權(quán)利要求1至10任何一個的設(shè)備，其特征在于，各個滅菌裝置(10)均通過導(dǎo)管(11a)與水箱(11b)相連。
12.如權(quán)利要求1至11任何一個的設(shè)備，其特征在于，傳動裝置(jack)(10a)以與滅菌裝置的縱軸相對齊的方式設(shè)置在各個滅菌裝置(10)的下方。
13.如權(quán)利要求1至12任何一個的設(shè)備，其特征在于，一用于匯集在操作結(jié)束時從所述滅菌裝置中排放出來的水的通道(11)設(shè)置在滅菌裝置(10)的下方。
14.如權(quán)利要求3至10任何一個的滅菌裝置(10)。
15.用于對瓶裝飲料進(jìn)行連續(xù)滅菌的方法，該方法包括下列步驟——提供如權(quán)利要求1或2的設(shè)備；——將瓶(6)放進(jìn)各個滅菌裝置(10)內(nèi)；——執(zhí)行在滅菌裝置(10)內(nèi)的加壓和降壓的循環(huán)；——從各個滅菌裝置(10)上取下瓶(6)。
16.如權(quán)利要求15的方法，其特征在于，所述加壓和降壓循環(huán)持續(xù)不超過60秒，并且，所述壓力高達(dá)10000巴。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于對包含在塑料材料瓶內(nèi)具體說是對苯二甲酸乙二醇聚酯(PET)瓶內(nèi)的飲料進(jìn)行滅菌的連續(xù)方法和相關(guān)設(shè)備。具體地說,本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)或線性的對瓶裝飲料進(jìn)行連續(xù)滅菌的設(shè)備,該設(shè)備包括沿該設(shè)備操作線設(shè)置的多個滅菌裝置,每個滅菌裝置都制作成能包含要進(jìn)行滅菌的瓶。滅菌裝置最好是用于生成流體靜力學(xué)高壓的裝置。
文檔編號B01J3/00GK1272341SQ00108110
公開日2000年11月8日 申請日期2000年4月29日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月29日
發(fā)明者瓦尼·扎杰, 法布里齊奧·普雷蒂, 盧卡·科拉多 申請人:薩斯博飲料機械M.S.股份公司