用于在受控溫度下將飲料包裝到容器中的系統和方法

專利名稱：用于在受控溫度下將飲料包裝到容器中的系統和方法
技術領域：
本發明涉及一種用于在受控溫度下將飲料包裝到容器中的系統和方法。更具體地說，本發明涉及這樣一種方法和系統，其用于在自動工藝中利用熱的無菌果汁對諸如柔性袋這樣的容器進行快速灌裝，并且形成袋捆的多包組合包裝件(multi-pac packages of bundledpouches)，卻無需在生產線中使用一個單獨的冷卻設備。
背景技術：
將熱的無菌飲料灌裝到任何類型的容器內，比如塑料容器、玻璃容器或者金屬容器內，通常需要在生產線中使用一個獨立的冷卻工位。這些冷卻工位相當龐大，具有大約五(5)英尺乘二十(20)英尺的占地面積，并且高度為六(6)至八(8)英尺。此外，這些冷卻裝置會降低系統的生產能力和效率。還有，這些冷卻裝置工作時會消耗大量能量。
迄今為止，已知某些系統用于在生產線中制取柔性袋和利用諸如果汁這樣的熱無菌飲料對柔性袋進行灌裝，并且最終將這些柔性袋打包成次級包裝件(secondary packages)，諸如六袋、十二袋這樣的多包組合包裝件，或者類似產品。在這些常規系統中，通過將待灌裝到柔性袋內的飲料加熱到一個185°F左右的較高溫度，來對飲料進行巴氏滅菌。這些經過巴氏滅菌后的飲料通常包括有一種由香精與諸如水這樣的稀釋液形成的混合物。在這些系統中，在對所述袋進行灌裝之前，所有由水與香精形成的混合物被加熱到所述較高溫度。因此，一旦利用這種非常熱的飲料對柔性袋進行灌裝，那么必須在包裝生產線中使得灌裝好的柔性袋穿過一個冷卻工位，來將這些柔性袋的溫度降低到一個可以由打包和/或者包裝機進行高效處理的溫度。但是，這種類型的冷卻工位會在包裝車間中占據相當多的空間和占地面積，工作成本昂貴，并且會降低總體的處理速度。
因此，在本技術領域中需要一種工藝和系統，與迄今為止所有可能的技術方案相比，這種工藝和系統用于以較低的成本對柔性袋、無菌容器或者其它類型容器進行灌裝和制造，同時生產線的總體占地面積大大縮小。
發明概述根據本發明的一個方面，一種用于對飲料進行無菌包裝的方法，包括將預定量的飲料濃縮物在第一預定溫度下供送至一個諸如柔性袋這樣的容器，并且此后立即利用一種冷卻的無菌稀釋液在第二預定溫度下對所述容器或者袋進行灌裝，其中所述無菌稀釋液比如是水，而所述第二預定溫度遠低于所述第一預定溫度。濃縮物與稀釋液的最終混合物由此被冷卻至第三預定溫度。該方法還包括對所述容器進行密封，來形成無菌的飲料包裝件。
作為一個優選實施例，在這里利用呈無菌柔性包裝件形式的容器對本發明進行描述，但是本發明中的系統和方法同樣適用于對任何類型的容器進行灌裝。
根據本發明的另外一個方面，一種用于對飲料進行無菌包裝的系統，包括一個第一灌裝裝置，用于將預定量的飲料濃縮物在第一預定溫度下供送至一個容器，和第二灌裝裝置，用于在此后立即利用一種冷卻的無菌稀釋液在第二預定溫度下對所述容器進行灌裝，其中所述無菌稀釋液比如是水，而所述第二預定溫度遠低于所述第一預定溫度。濃度物與稀釋液的混合物由此被冷卻至第三預定溫度。該系統還包括一個機構，用于對所述容器進行密封來形成一個無菌的飲料包裝件。
在一個優選實施例中，對于等量的濃縮物和稀釋液來說，飲料濃縮物的第一預定溫度為185°F左右，冷卻稀釋液的溫度為35°F左右，并且濃縮物與稀釋液混合物的第三預定溫度被調節至100°F左右。通過將溫度降低至100°F左右，生產線中的包裝設備可以高效地對灌裝好的飲料袋進行處理，并且在不會對柔性袋造成損傷的條件下將它們打包成多包組合包裝件。在此過程中無需額外的獨立冷卻工位，比如在現有技術中使用的冷卻工位，所述冷卻工位會占據相當多的空間，增加生產線的總體成本，降低系統的生產能力，并且消耗大量能量。
此外，整個生產線可以包括有一個用于將一根吸管附著到柔性包裝件上的工位；一個用于在灌裝操作之后將具有大量柔性袋的袋卷(aweb of a plurality of flexible pouches)分離成單個獨立柔性袋的模切工位，并且在所述包裝件上標記出諸如日期這樣的識別信息；一個用于對柔性袋進行稱重以便確保它們已經得以合適灌裝的稱重工位；以及一個位于生產線端部的高速揀拾-置放機，用于使得箱體直立、對箱體進行包裝以及對箱體進行封閉。
通過下面給出的詳細描述，本發明的其它適用范圍將會變得明白。但是，必須明白的是，盡管示出了本發明的優選實施例，但是下面的詳細描述和具體示例均僅為例證目的而給出，因為對于本技術領域中那些熟練技術人員來說，通過下面的詳細描述，在本發明的技術構思和保護范圍之內的各種變化和改進將變得清楚明了。
附圖簡述通過下面給出的詳細描述以及附圖，將能夠更為全面地理解本發明，其中這些詳細描述和附圖僅為例證目的而給出，因此不對本發明產生限制，其中

圖1是一個示意性方框圖，描繪出了本發明的總體系統構造；而圖2是一個示意圖，更為詳細地描繪出了圖1所示系統內的袋成形和灌裝部分。
優選實施例的描述詳細地參照附圖，總體示出了一種用于利用熱的飲料對柔性袋進行快速灌裝的方法和系統。設置有一個果汁巴式滅菌裝置10，用于將果汁濃縮物加熱到一個足夠高以便能夠對濃縮物進行巴氏滅菌的溫度，并且將其輸送至一個旋轉式灌裝工位12。果汁濃縮物的成分可以變化。例如，其可能是一種與糖組合在一起的香精，或者可能是一種諸如橙汁這樣的天然果汁濃縮物，用于通過與一種諸如水這樣的液體進行混合而形成最終可消費的飲料。
根據本發明，即將進行灌裝的柔性包裝件在袋成形機14中制取，該袋成形機14可以是任何能夠提供接近600ppm的袋產出率的商用機。在進行密封之前，所制得的袋在一個兩階段式灌裝工藝中得以灌裝，首先是從果汁巴氏滅菌裝置10排入袋內的熱濃縮物，其次是來自于一個無菌冷卻水供給源的無菌冷卻水。從果汁巴氏滅菌裝置10排出的熱果汁濃縮物在185°F左右的溫度下進入灌裝機和待灌裝的袋內(或者任何其它類型的容器內)。已經消毒后的冷卻水被引入灌裝機12內，并且隨后在接近35°F的溫度下進入在袋成形機14中制取的袋內。熱濃縮物與冷卻水的最終混合物會快速達到一個接近100°F的溫度。所希望的是，大致將灌裝好的包裝件的溫度降低至該溫度，因為在高于100°F的更高溫度下，柔性袋會處于一種柔軟并且發粘狀態，并且易于受到打包和包裝機的損傷。但是，利用本發明中的兩階段式灌裝工藝，包裝件被冷卻至大約100°F，因此可以利用常規的輸送和處理設備進行處理，來在不對柔性袋造成損傷的條件下將它們組合成多包組合包裝件。
優選的是，袋成形機14從輥卷存儲袋成形機16(roll stock pouchforming machine)接收到一張折疊的塑料薄膜，并且將該薄膜分割成單個獨立的柔性袋，用于利用液體灌裝機12進行灌裝。優選的是，與灌裝機12相結合，對于具有各種預期形狀和特性的200毫升袋來說，所述袋成形機可以基于600ppm左右的速度高速、連續地制取和形成灌裝好的包裝件，或者對于330毫升袋來說，以300ppm左右的速度高速、連續地制取和形成灌裝好的包裝件。
一旦灌裝結束，將利用連續的聲波密封裝置20沿著所述柔性袋的灌裝口對其進行密封。通過使用公知類型的吸管施用裝置22，可以將吸管插入到所述袋內，或者附著于其上。通過使用一個模切裝置34，將來自于輥卷的柔性袋分離成單個獨立的容器，其中模切裝置34也可以帶有一個打印裝置，用于在包裝件上標記出諸如生產日期這樣的信息。在包裝件成形和灌裝機的輸出端部處，還設置有一個轉盤式產品輸送裝置24，由該裝置24將單個獨立的包裝件供送至一個傳送裝置27，用于使得它們穿過一個袋重檢查裝置26，由該裝置26確定出所述袋是否已經得以合適灌裝。這些袋接著會穿過一個螺旋波動裝置28(a helixsurge device)來到一個輸送系統30。一個高速揀拾-置放機器人32將包裝件從傳送系統30輸送至一個雙路徑箱體直立器34(a dual-lanecase erector)上。位于所述兩個路徑內的包裝件隨后被輸送至一個箱體打包機36。用于在制造和灌裝操作之后對柔性袋進行操作和處理的前述子系統的細節，不是本發明的組成部分。所述多包組合包裝件可以是六袋、十二袋或者任何預期數目的組合包裝件。
對于本技術領域中那些熟練技術人員來說，通過考慮在這里所公開的對本發明的說明和實際應用，本發明的其它實施例將會得以明白。所希望的是，這些說明和示例僅被看作是示例性的，并且本發明的實際保護范圍和技術構思由后面的權利要求予以指明。
權利要求
1.一種用于對飲料進行無菌包裝的方法，包括下述步驟a)將預定量的飲料濃縮物在一個第一預定溫度下供送至一個容器，所述第一預定溫度足夠高以便能夠對飲料濃縮物進行巴氏滅菌，并且使得制取所述容器的材料發生軟化；b)在此之后立即利用一種無菌稀釋液在一個第二預定溫度下對所述容器進行灌裝，所述第二預定溫度遠低于所述第一預定溫度，來由此將濃縮物與稀釋液的混合物冷卻至一個第三預定溫度，所述第三預定溫度低于將會使得所述材料發生軟化的溫度；并且c)對所述容器進行密封，來形成一個無菌的飲料包裝件。
2.如權利要求1中所述的方法，其特征在于對于等量的濃縮物和稀釋液來說，所述第一預定溫度為185°F左右，所述第二預定溫度為35°F左右，并且所述第三預定溫度低于100°F。
3.如權利要求2中所述的方法，其特征在于所述濃縮物是一種熱的果汁濃縮物，并且所述稀釋液是水。
4.如權利要求2中所述的方法，其特征在于所述容器是一種柔性袋。
5.如權利要求1中所述的方法，其特征在于所述濃縮物是一種熱的果汁濃縮物，并且所述稀釋液是水。
6.如權利要求1中所述的方法，其特征在于所述容器是一種柔性袋。
7.如權利要求1中所述的方法，還包括下述步驟無需執行任何其它的主動冷卻步驟，在所述第三預定溫度下將帶有濃縮物與稀釋液混合物的所述容器直接輸送至一個包裝機，來利用灌裝有飲料的容器形成多包組合包裝件。
8.如權利要求1中所述的方法，還包括下述步驟在對所述容器進行密封之后，將一根吸管附著到所述容器上。
9.如權利要求4中所述的方法，還包括下述步驟在密封步驟之后將一根吸管附著到所述柔性袋上。
10.如權利要求1中所述的方法，還包括下述步驟在對灌裝好的容器進行密封之后，對所述容器進行稱重。
11.如權利要求4中所述的方法，還包括下述步驟在對灌裝好的容器進行密封之后，對所述容器進行稱重。
12.一種用于對飲料進行無菌包裝的系統，包括a)一個第一灌裝裝置，用于將預定量的飲料濃縮物在一個第一預定溫度下供送至一個容器，所述第一預定溫度足夠高以便能夠對飲料濃縮物進行巴氏滅菌，并且使得制取所述容器的材料發生軟化；b)一個第二灌裝裝置，用于在此之后立即利用一種無菌稀釋液在一個第二預定溫度下對所述容器進行灌裝，所述第二預定溫度遠低于所述第一預定溫度，來由此將濃縮物與稀釋液的混合物冷卻至一個第三預定溫度，所述第三預定溫度低于將會使得所述材料發生軟化的溫度；以及c)一個機構，用于對所述容器進行密封來形成一個無菌的飲料包裝件。
13.如權利要求12中所述的系統，其特征在于對于等量的濃縮物和稀釋液來說，所述第一預定溫度為185°F左右，所述第二預定溫度為35°F左右，并且所述第三預定溫度低于100°F。
14.如權利要求13中所述的系統，其特征在于所述濃縮物是一種熱的果汁濃縮物，并且所述稀釋液是水。
15.如權利要求13中所述的系統，其特征在于所述容器是一種柔性袋。
16.如權利要求12中所述的系統，其特征在于所述濃縮物是一種熱的果汁濃縮物，并且所述稀釋液是水。
17.如權利要求12中所述的系統，其特征在于所述容器是一種柔性袋。
18.如權利要求12中所述的系統，還包括一個輸送裝置，用于在無需執行任何其它主動冷卻步驟的條件下，在所述第三預定溫度下將帶有濃縮物與稀釋液混合物的所述容器直接輸送至一個包裝機，來利用灌裝有飲料的容器形成多包組合包裝件。
19.如權利要求12中所述的系統，還包括一個用于在對所述容器進行密封之后將一根吸管附著到該容器上的裝置。
20.如權利要求15中所述的系統，還包括一個用于在密封步驟之后將一根吸管附著到所述柔性袋上的裝置。
21.如權利要求12中所述的系統，還包括一個用于在對灌裝好的容器進行密封之后對所述容器進行稱重的計量器。
22.如權利要求15中所述的系統，還包括下一個用于在對灌裝好的容器進行密封之后對所述容器進行稱重的計量器。
23.如權利要求1中所述的方法，其特征在于兩個灌裝步驟均在一個無菌環境中進行。
24.如權利要求12中所述的系統，其特征在于對所述容器的灌裝操作在一個無菌環境中進行。
全文摘要
一種用于將熱的飲料包裝到柔性無菌袋中的方法和系統，包括用一種熱的飲料濃縮物對所述袋進行灌裝，此后立即利用冷卻的無菌水對所述袋進行灌裝，以便降低所述袋中濃縮物與水的最終混合物的溫度，對所述袋進行計量，并且直接將所述袋輸送至打包或者多體組合裝置。所述方法和系統無需為灌裝器與打包器之間熱的柔性袋使用獨立的冷卻工位，這是因為作為兩階段式灌裝工藝的一部分，在起始階段將冷卻的無菌水引入到了所述袋內。除了柔性包裝件之外，其它類型的容器也可以利用所述方法和系統進行灌裝。
文檔編號B65B55/12GK1492823SQ02805291
公開日2004年4月28日 申請日期2002年2月20日 優先權日2001年2月21日
發明者詹姆斯·J·王, 詹姆斯 J 王 申請人:可口可樂公司