灌装设备的制作方法

1.本实用新型涉及灌装设备。

背景技术：

2.此类属的方法和灌装设备例如由ep 2 897 871 b1和jph 09-10286a已知。分别说明了依赖于缓存罐中的料位测量来对下游具有缓存罐和灌装器的短时加热单元进行功率调节。
3.尤其当缓存罐的横截面相对较大时不利的是，当输入侧体积流量和/或输出侧体积流量都变化情况下料位仅相对缓慢地变化，因而相应限制了这种用于判断体积变化或分别可用的实际缓存容量的测量的准确性。
4.因为这样只会延迟地对灌装器方面的输出波动做出反应，所以灌装设备在该区域内的调节整体上出现不期望地滞后。因而必须规划一定的安全缓存，这反过来在经过上游的短时加热单元的最小体积流量已确定情况下又缩短了缓存罐内的最大可能的缓存时间。
5.因而就这方面来说需要改进的用于在缓存罐内缓存借助即热加热 /保温部灭菌的产品的方法以及需要在更好地充分利用缓存罐容积的意义下的相应改进的灌装设备。

技术实现要素：

6.所提出的任务利用根据本实用新型的灌装设备解决。所述灌装设备包括：用于对经过的产品灭菌的短时加热单元；用于将产品灌入到瓶子或罐子中的灌装器；以及布置在中间的缓存罐，所述缓存罐具有用于监控缓存罐内的产品的实际料位的料位监视器和用于依赖于料位来调整进入到缓存罐内的产品的输入侧体积流量的第一调节装置，其中，存在用于获知来自缓存罐的产品的输出侧体积流量的装置，并且所述第一调节装置还被构造成用于依赖于输出侧体积流量在产品的实际料位的至少一个预先给定的工作范围之内调节所述输入侧体积流量。
7.本实用新型还介绍了一种用于缓存灭菌经灭菌的液态产品的方法。该方法因而被用于在将产品灌装到瓶子或罐子之前在缓存罐内缓存借助即热加热/保温部灭菌的产品，尤其是饮料。为此，监控缓存罐内的产品的实际料位并且依赖于实际料位来调整和/或调节产品进入到缓存罐内的输入侧体积流量。
8.根据本实用新型还附加地监控来自缓存罐的产品的输出侧体积流量并且此外依赖于所监控到的输出侧体积流量来在实际料位的至少一个预先给定范围之内适配/调节输入侧体积流量。
9.输出侧体积流量可以相对简单、精确且灵敏(即具有相对较小的迟滞)地来获知。为此目的，可以在缓存罐与灌装器之间测量输出侧体积流量。
10.替选地，输出侧体积流量也可以计算得出。为此例如可以在数学求导函数的意义下测量所监控到的实际料位的随时间的变化以及可以测量输入侧体积流量。每秒钟例如可以执行多次相应测量/计算。测量/ 计算的结果例如可以通过低通滤波借助递归平均值形
成来整平滑和评估。
11.实际料位的预先给定范围理解为如下调节带，该调节带包括缓存罐的有利的工作范围/料位范围。在该工作范围/料位范围内，本实用新型的料位监控和流量监控的组合能够实现对上游短时加热单元的准确的温度调节和灵敏的流量调节，从而使缓存罐的额定容积可以在各自可能的针对产品的缓存时间最大化的情况下被有效地充分利用。
12.优选地，获知缓存罐内的实际料位与尤其是因产品而异地预先给定的目标料位之间的偏差并且依赖于偏差选定用于计算输入侧体积流量的目标值的乘数。目标料位基本上位于缓存罐的最佳的工作范围内。输入侧体积流量的目标值因而可以分级地优化，也就是，视实际料位距离各自的目标料位有多远而定来进行优化。乘数与输出侧体积流量 (被乘数)相乘，以便计算输入侧体积流量的目标值。
13.因品类而异在此理解为，例如依赖于因产品而异的巴氏杀菌参数如温度、加热保持时间、质量流和/或灌装的输出功率所进行的预定。
14.优选地，通过在10s至200s、尤其是30s至100s的时间段内求平均来计算输出侧体积流量并且将其作为被乘数纳入对输入侧体积流量的目标值的计算中，即通过与前述乘数的相乘来计算。
15.输出侧体积流量例如可以作为在适当时间段(如前述)内的平滑的平均值来计算。由此可以考虑或补偿由于调节行为在灌装器入口区域内造成的输出侧体积流量波动，这有利于快速调整输入侧体积流量并稳定地调节上游的短时加热单元。
16.当实际料位与目标料位一样大或者比后者高了不超过第一阈值时，则例如预先给定输出侧体积流量的0.9倍至1.1倍、优选是1倍作为输入侧体积流量的目标值。此外当实际料位比目标料位高了至少第一阈值且最多(相对更大的)第二阈值时，则例如预先给定输出侧体积流量的0.5倍至0.9倍、优选0.75倍至0.85倍作为输入侧体积流量的目标值。这就能够实现符合事实地调整在通向缓存罐的进入部中和上游的短时加热单元中的调节行为。
17.优选地，当实际料位比目标料位高了比第二阈值还多时，则预先给定即热加热/保温部的最小体积流量并且选定作为输入侧体积流量的目标值。这就能够实现在实际料位相应较大时简单和切实可行的调节行为。
18.优选地，第一阈值为缓存罐的额定容积的0.5％至2％。补充或替选地，第二阈值为缓存罐的额定容积的4％至8％。阈值相对于额定容积的这种确定方式能够实现在灌装器的进入部中和上游的短时加热单元中针对不同缓存罐容积/罐横截面切实可行和统一的调节。
19.优选地，当实际料位小于目标料位，则预先给定即热加热/保温部的额定体积流量并且选定作为输入侧体积流量的目标值。这就能够实现针对相应较小的实际料位的切实可行且简单的调节行为。
20.针对也依赖于输出侧体积流量进行的调节的实际料位的预先给定的范围例如还包括目标料位与第二阈值或功能上相应的阈值之间的范围。
21.优选地，根据输入侧体积流量的目标值和尤其是因品类而异地预先给定的目标巴氏杀菌程度(产品的目标杀灭程度)来计算目标巴氏杀菌温度，用以对即热加热/保温部的温度调节。此外，依赖于在即热加热/保温部的范围内存在的实际巴氏杀菌温度来计算达到目标巴氏杀菌程度所需的目标巴氏杀菌体积流量，用以对加热/保温部进行流量调节。
22.目标巴氏杀菌程度是预先给定的巴氏杀菌单位的数量并且通常因品类而异来设定。目标巴氏杀菌体积流量至少要大到足以在分别存在的实际巴氏杀菌温度情况下达到预先给定的巴氏杀菌程度。
23.相对迟滞的温度调节使得即热加热/保温部基本上与下游的且尤其是缓存罐范围内的需求相匹配。对即热加热/保温部的相对灵敏的流量调节使得实际巴氏杀菌体积流量与适当计算的目标巴氏杀菌体积流量相匹配，以便尽量精确和恒定地保持产品中的所需的巴氏杀菌程度。
24.因为对即热加热/保温部的流量调节与对其温度调节相比响应更快，所以流量调节可以更有效且更准确地引起以目标巴氏杀菌程度/目标巴氏杀菌单位来处理产品。
25.换而言之，让对即热加热/保温的相对灵敏的流量调节的调节行为匹配于更迟滞的温度调节比反过来匹配会更好。因此，当实际巴氏杀菌温度无法重在调节或无法足够快地再调节时，例如当蒸汽供应不足时，尤其可以避免以不可靠的方式低于目标巴氏杀菌程度。相比之下，实际巴氏杀菌体积流量通常可以灵活地以匹配现有的实际巴氏杀菌温度的方式再调节。
26.在另一有利的实施方式中，在预先给定目标巴氏杀菌温度情况下，借助尤其是因品类而异的平滑函数使即热加热/保温部的目标巴氏杀菌体积流量与输入侧体积流量的目标值相称或相匹配。
27.优选地，平滑函数模仿了用于对即热加热/保温部的温度调节的随时间的调节行为，该平滑函数关于即热加热/保温部的额定体积流量尤其具有每秒0.5％的尤其是每秒0.3％的最大相对边沿陡度。由此避免了实际巴氏杀菌体积流量的突然变化。具有这种平滑函数进行的调节也被称为斜坡或追踪。由此可以考虑到温度调节通常比原则上使实际巴氏杀菌体积流量也可能突然变化的流量调节更迟滞的事实。相比之下，基于所涉及的热传导和热容量，使得实际巴氏杀菌温度由于蒸汽供给的提高或降低等措施仅相对迟滞地变化。
28.平滑函数，尤其是其最大相对边沿陡度优选可以与品类有关地、即匹配于各自的产品地来设定。
29.在另一有利实施方式中，即热加热/保温部的目标巴氏杀菌体积流量在预先给定了目标巴氏杀菌持续时间情况下尤其与输入侧体积流量的目标值无关地因品类而异来预先给定。在该情况下，优选持续调整实际巴氏杀菌温度，用以获得目标巴氏杀菌程度。视待加工的产品而定，因而可以在短时加热单元的区域内提供替选且相对简单的调节。
30.所述灌装设备包括用于对经过的液态产品灭菌的短时加热单元；用于将产品灌入到瓶子或罐子中的灌装器；以及布置在中间的缓存罐，缓存罐具有料位监视器和用于依赖于料位来调节缓存罐内的产品的输入侧体积流量的第一调节装置。
31.根据本实用新型，灌装设备包括用于获知来自缓存罐的产品的输出侧体积流量的装置，其中，第一调节装置还被构造成用于根据本实用新型所述的方法中的至少任一项依赖于输出侧体积流量来在产品的实际料位的至少一个预先给定范围之内调节输入侧体积流量。因而可以获得的优点是：可以在保持所需的巴氏杀菌的质量情况下优化缓存罐的缓存容量。
32.优选地，短时加热单元包括用于对即热加热/保温部进行流量调节和/或温度调节的第二调节装置，其中，第二调节装置被设立成用于尤其借助随时间整平滑来接受由第一
调节装置所计算的输入侧体积流量的目标值并且由此计算在短时加热单元内的产品的目标巴氏杀菌温度和/或目标巴氏杀菌体积流量。第二调节装置由此例如在预先给定目标巴氏杀菌程度情况下计算了目标巴氏杀菌温度，并且相适应地依赖于现有的实际巴氏杀菌温度来计算目标巴氏杀菌体积流量。
33.替选地，第二调节装置可以在随时间的整平滑和预先给定目标巴氏杀菌温度使目标巴氏杀菌体积流量匹配于输入侧体积流量的目标值。
34.替选地，在预先给定巴氏杀菌持续时间情况下，第二调节装置尤其可以独立地因品类而异来设定目标巴氏杀菌体积流量。
35.优选地，用于获知输出侧体积流量的装置包括布置在缓存罐与灌装器之间的流量计。因而可以精确且以简单方式检测输出侧体积流量的各自的实际值。用于获知输出侧体积流量的装置还包括评估单元，其用于对测得的实际值进行时间求平均(例如以输出侧体积流量的平滑平均数形式)。因而可以将输出侧体积流量的短暂波动与第一调节装置的调节行为相适应地整平滑，用以计算输入侧体积流量的目标值。
36.替选地，评估单元也可以评估实际料位和输入侧体积流量的实际值并且由此计算输出侧体积流量。
37.优选地，缓存罐优选具有5m3至30m3的额定容积。在这种额定容积和所属的罐横截面情况下，由于仅进行料位测量经出现不期望的迟滞，使得将料位测量和输出侧体积流量计算组合起来是特别有利的。
附图说明
38.图示本实用新型优选实施方式。
39.其中：
40.图1示出灌装设备的示意图；和
41.图2示出方法的示意流程图表。
具体实施方式
42.如图1可以看出，用于对液态产品2灭菌和缓存以及用于将其注入瓶子3、罐子或类似容器中的灌装设备1包括用于对产品2进行原则上已知的即热加热/保温的短时加热单元4、下游的用于经此灭菌的产品2的缓存罐5以及再下游的用于注入产品2的灌装器6。
43.缓存罐5包括原则上已知的料位监视器7和第一电子调节装置8，第一电子调节装置用于依赖于料位来调整进入到缓存罐5中的产品2 的输入侧体积流量vse，下文出于清楚起见也将这称为料位调节。这应当理解为，对输入侧体积流量vse进行调整，以便使产品2的实际料位fs尽量与缓存罐5内的优选是因品类而异地预先给定的目标料位 fs'相称。
44.此外存在第一流量监视器9，其用于获知从缓存罐5输出的产品2 的输出侧体积流量vsa。
45.第一调节装置8以如下方式构造和编程，使得也可以依赖于输出侧体积流量vsa地在产品2的实际料位fs的预先给定的工作范围ab 之内改变输入侧体积流量vse。为此目的，在第一调节装置8内可以依赖于实际料位fs和输出侧体积流量vsa来计算输入侧体积流量 vse的目标值vse'。
46.短时加热单元4包括第二电子调节装置10，其用于对产品2的即热加热/保温部进行流量调节和/或温度调节。为此，第二调节装置10 可以基于输入侧体积流量vse的目标值vse'来计算产品2的目标巴氏杀菌温度pt'和/或目标巴氏杀菌体积流量vsp'或者尤其也与产品2的缓存无关地预先给定因品类而异的目标巴氏杀菌体积流量vsp'，下文还对第二调节装置10的三种基础调节模式rm1、rm2、rm3进行描述。
47.因而，第二调节装置10以如下方式构造和编程，使得其要么在预先给定了产品2的目标巴氏杀菌程度pe'或预先给定了目标巴氏杀菌温度pt'情况下借助输入侧体积流量vse的目标值vse'来计算目标巴氏杀菌体积流量vsp'，要么独立地在预先给定了目标巴氏杀菌持续时间 pd'情况下因品类而异地设定目标巴氏杀菌体积流量。
48.用于获知输出侧体积流量vsa的第一流量监视器9优选包括布置在缓存罐5与灌装器6之间的流量计9a和所属的评估单元9b，评估单元例如被构造成用于对测得的输出侧体积流量vsa进行时间求平均。
49.还示出用于获知输入侧体积流量vse的第二流量监视器11，第二流量监视器可以以原则上相同方式工作并且替选地(代替第一流量监视器9)与料位监视器7组合使用，以便根据分别监控到的输入侧体积流量vse和实际料位fs来计算输出侧体积流量vsa。
50.图1还示出目标料位fs'，在第一调节装置8内例如可以因品类而异地视产品2和/或瓶子3的类型而定地预先给定目标料位。于是，例如可以借助料位监视器7测量和评估：实际料位fs与各自的目标料位 fs'有多少偏差。依赖于所确认的偏差地可以在第一调节装置8内选定乘数m1，该乘数用于计算输入侧体积流量vse的目标值vse'。
51.对目标值vse'的计算还包括被乘数m2，该被乘数通过对测得的输出侧体积流量vsa进行时间求平均并且尤其通过形成平滑的平均值来计算。该求平均例如在10s至200s，尤其是30s至100s的时间段内进行。由此可以考虑到由于产品2在灌装器6内的区域中的不同程度的减少所造成的输出侧的波动或以补偿方式整平滑。
52.在最简单情况下，根据乘法m1*m2得到输入侧体积流量vse的目标值vse'。也就是说，目标值vse'结合尤其是经时间求平均的输出侧体积流量vsa来确定并且可以被短时加热单元4的第二调节装置10 接受，用于对短时加热单元进行温度调节和/或流量调节，即用于计算目标巴氏杀菌温度pt'和/或目标巴氏杀菌体积流量vsp'。
53.乘数m1可以视实际料位fs而定地假定不同的数值。当实际料位 fs与目标料位fs'一样大或者比该目标料位高了不超过第一阈值sw1 时，则乘数m1例如为0.9至1.1，优选为1。此外，当实际料位fs比目标料位fs'高了至少第一阈值sw1并且最多(更高的)第二阈值sw2 时，则乘数m1可以是0.5至0.9，优选0.75至0.85倍。
54.阈值sw1、sw2优选相对于缓存罐5的额定容积vn来确定。第一阈值sw1例如是缓存罐5的额定容积vn的0.5％至2％，第二阈值 sw2例如为额定容积vn的4％至8％。
55.因而，通过各自的目标料位fs'和如上所限定的阈值sw1、sw2 相加得到相应的绝对的料位阈值。与此类似也可以应用其他的此类阈值或仅应用阈值sw1、sw2中的一个。
56.如图1还示意性可以看出，工作范围ab优选在各自的目标料位 fs'与各自的最大阈值(示例中是第二阈值sw2)之间延伸。
57.在工作范围ab之外，输入侧体积流量vse的目标值vse'可以与输出侧体积流量vsa无关地确定。
58.如果实际料位fs例如高于第二阈值sw2，则优选选定即热加热/ 保温部的预先给定的最小体积流量vs0作为输入侧体积流量vse的目标值vse'。
59.如果实际料位fs低于目标料位fs'，则优选选定即热加热/保温部的额定体积流量vs1作为输入侧体积流量vse的目标值vse'。
60.在短时加热单元4的第二调节装置10内优选还存储有即热加热/ 保温部的最大体积流量vs2，目标巴氏杀菌体积流量vsp'因调节决定地不可以升高超过该最大体积流量。
61.第二调节装置10优选能够实现三种不同的针对短时加热单元4的调节模式rm1、rm2、rm3(参见图2)，也就是用于维持已确定的目标巴氏杀菌程度pe'的第一调节模式rm1、用于维持已确定的目标巴氏杀菌温度pt'的第二调节模式rm2和/或用于维持已确定的目标巴氏杀菌持续时间pd'的第三调节模式rm3。
62.在具有调节到目标巴氏杀菌程度pe'的第一调节模式rm1中，首先接受在缓存罐5的第一调节装置8中所计算的输入侧体积流量vse 的目标值vse'。
63.第二调节装置10由此来计算出与目标巴氏杀菌程度pe'匹配的目标巴氏杀菌温度pt'，用以对短时加热单元4进行温度调节。
64.之后根据在短时加热单元4的区域内以原则上已知的方式测得的实际巴氏杀菌温度pt来计算与其匹配的体积流量(利用该体积流量至少获得所需的巴氏杀菌程度pe')并且将该体积流量用作目标巴氏杀菌体积流量vsp'，用以对短时加热单元4进行流量调节，也就是用以持续调整通过短时加热单元4的实际巴氏杀菌体积流量vsp。
65.相对灵敏的流量调节能够实现持续且精确地调整实际巴氏杀菌体积流量vsp，用以视现有的实际巴氏杀菌温度pt而定来维持目标巴氏杀菌程度pe'。
66.接着，可以将目标巴氏杀菌温度pt'与缓存罐5的区域内的需求进行持续匹配，即依赖于输入侧体积流量vse的目标值vse'进行持续匹配。
67.也就是说，对短时加热单元4的温度调节跟随第一调节装置8的料位调节，对短时加热单元4的流量调节跟随其温度调节。
68.在此，产品2的实际巴氏杀菌程度pe借助于流量调节来相对灵敏地与产品2的各自的目标巴氏杀菌程度pe'相匹配，并因此建立处理质量。
69.这就能够实现对产品2的可靠且按规定的灭菌和对缓存罐5的有效充分利用，以便始终提供其额定容积vn的尽量大的占比来缓存产品 2。
70.在具有固定预先给定的目标巴氏杀菌温度pt'的短时加热单元4的第二调节模式rm2中，输入侧体积流量vse的目标值vse'经由尤其是因品类而异的平滑函数gf来转为目标巴氏杀菌体积流量vsp'。也就是说，目标值vse'的相对短暂的波动只对目标巴氏杀菌体积流量 vsp'产生经弱化且时间上错开的影响，以便避免短时加热单元4的流量调节与其迟缓的温度调节相比做出过于敏感响应。
71.为此目的，平滑函数gf优选包括最大的相对边沿陡度，即每时间单位的目标巴氏杀菌体积流量vsp'的最大相对变化。平滑函数gf 的相对边沿陡度例如最大为即热加热/保温部的额定体积流量vs1的 0.5％并且尤其最大是其0.3％。由此尤其可以避免，在第二调节模式rm2 下由于过快地降低(跟随)目标巴氏杀菌体积流量vsp'而低于所需的最小目标巴氏杀菌程度pe'。
72.在具有固定预先给定的目标巴氏杀菌持续时间pd'的第三调节模式rm3中，目标巴
氏杀菌体积流量vsp'因品类而异地、即依赖于产品 2地由短时加热单元4的第二调节装置10进行选定并且然后优选不与输入侧体积流量vse的目标值vse'进行匹配。
73.上述调节模式rm1、rm2、rm3可以针对不同产品2和/或运行状况以有选择的方式来激活。
74.为了更好理解前述针对缓存罐5的料位调节和对短时加热单元4 的温度与流量调节的基本原理附加地还结合附图2示意性且示例性使用具有相应附图标记的流程图表进行阐述。某些变量是作为后方括号内的参数或数值范围的函数给出的。
75.在所述的调节变体中分别假设，短时加热单元4的产品线路和通向缓存罐5的连接线路已被完全填充产品2并且该产品以原则上已知方式被泵送入缓存罐5中。
76.短时加热单元4相应被构造成用于让产品2在灭菌运行中持续不断地流过。
77.用于调节到目标巴氏杀菌程度pe’的第一调节模式rm1以能特别灵活应用的方式有助于尽量精确保持所需产品质量，并且针对由于灌装器6而减少或中断产品2的情况在最大缓存时间意义下有效地充分利用缓存罐5。视产品2和/或特定的运行状况而定地可以有针对性地应用第二或第三调节模式rm2、rm3。
78.所述的通过附加考虑输出侧体积流量vsa来在工作范围ab之内进行针对缓存罐5的料位调节能够实现在常规灌装运行期间特别精确调整实际料位fs，从而在也许由于灌装器6而减少产品情况下始终确保缓存罐5的尽量大的剩余容积用于紧接着对来自短时加热单元4后续运送的产品2进行缓存。这也被用于使上游的短时加热单元4尽量恒定运行。
79.在缓存罐5内达到产品2的最大料位时，产品2例如以自身已知的方式在缓存罐5之前/从其中分路进入到返回回路中。
80.基于所述的短时加热单元4的调节模式rm1、rm2、rm3和所述的在缓存罐5上进行的料位调节可以在缓存罐5的缓存容量被最大化的情况下利用必要的巴氏杀菌单元来处理不同产品2。

技术特征：

1.灌装设备(1)，所述灌装设备包括：用于对经过的产品(2)灭菌的短时加热单元(4)；用于将产品灌入到瓶子(3)或罐子中的灌装器(6)；以及布置在中间的缓存罐(5)，所述缓存罐具有用于监控缓存罐内的产品的实际料位(fs)的料位监视器(7)和用于依赖于料位来调整进入到缓存罐内的产品的输入侧体积流量(vse)的第一调节装置(8)，其特征在于，存在用于获知来自缓存罐的产品的输出侧体积流量(vsa)的装置，并且所述第一调节装置还被构造成用于依赖于输出侧体积流量(vsa)在产品的实际料位(fs)的至少一个预先给定的工作范围(ab)之内调节所述输入侧体积流量(vse)。2.根据权利要求1所述的灌装设备，其中，所述短时加热单元(4)包括用于对灭菌部进行流量调节和/或温度调节的第二调节装置(10)，并且其中，所述第二调节装置被设立成用于接受由所述第一调节装置(8)计算的输入侧体积流量(vse)的目标值(vse')。3.根据权利要求1或2所述的灌装设备，其中，用于获知输出侧体积流量的装置是流量监视器(9)，所述流量监视器具有布置在所述缓存罐(5)与所述灌装器(6)之间的流量计(9a)。4.根据权利要求1或2所述的灌装设备，其中，所述缓存罐(5)具有5m3至30m3的额定容积。

技术总结

本实用新型说明一种灌装设备，灌装设备包括：用于对经过的产品灭菌的短时加热单元；用于将产品灌入到瓶子或罐子的灌装器；以及布置在中间的缓存罐，缓存罐具有用于监控缓存罐内的产品的实际料位的料位监视器和用于依赖于料位来调整进入到缓存罐内的产品的输入侧体积流量的第一调节装置，其中，存在用于获知来自缓存罐的产品的输出侧体积流量的装置，并且第一调节装置还被构造成用于依赖于输出侧体积流量在产品的实际料位的至少一个预先给定的工作范围之内调节输入侧体积流量。所以可以在保持所需的巴氏杀菌的质量情况下优化缓存罐的缓存容量。罐的缓存容量。罐的缓存容量。