專利名稱：無氧灌裝方法及一種無氧灌裝機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無氧灌裝方法及一種無氧灌裝機，屬于液體灌裝領(lǐng)域，尤其是易于氧化液體產(chǎn)品的灌裝及封口。
背景技術(shù)：
油脂氧化是一個常見問題，不僅影響人們的身體健康，而且影響工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量，為了解決氧化問題，人們發(fā)明了許多灌裝方法，例如真空灌裝、充氮灌裝、在液體產(chǎn)品中加入脫氧劑等方法。但這些方法的除氧效果都是有限的，不能滿足人們對高質(zhì)量油脂產(chǎn)品的需求。除了油脂以外，還有許多產(chǎn)品存在氧化的問題，例如果汁、蜂蜜、茶飲料等等，因此深入解決氧化問題一直以來是灌裝領(lǐng)域要解決的技術(shù)難題之一。真空灌裝不能完全解決真空殘氧問題及封口時帶入的氧氣問題。目前使用的灌裝設(shè)備中，真空灌裝是解決灌裝氧化的一個手段之一，但真空灌裝的除氧效果有限，例如目前普遍使用的真空泵極限絕對壓強最小只能達到133Pa，并不能完全除去包裝容器中存留的殘余氧氣，也難以避免灌裝過程中氧氣的侵入。即是完成了真空灌裝，對灌裝后產(chǎn)品的封口也存在不可避免的氧氣混入問題。所以導(dǎo)致目前真空灌裝在食用油等易于氧化的液體產(chǎn)品中很少有應(yīng)用。另外真空灌裝還存在壓力過低時油品易于揮發(fā)、包裝容器容易破碎等問題。添加劑脫氧方法不僅受到來自消費者的市場抵制，而且除氧能力有限。在食用油中添加脫氧劑的除氧方法對消費者會產(chǎn)生不利影響，例如目前常用的化學(xué)添加劑TBHQ，雖然可以達到一定的抑制氧化的目的，但其對人體健康的影響是不容置疑的，因此多國標(biāo)準(zhǔn)中都規(guī)定了限量使用的比例，超過這個比例即是違法。另一方面，對添加劑的限量使用與氧氣的無孔不入本來就是一對矛盾，很難對用量做出合理的規(guī)定。有時會發(fā)生脫氧劑耗完后又直接涉及到食用油的氧化問題。所以說脫氧劑除氧不僅受到添加量的限制，更因為會影響到人們的身體健康而受到市場的冷落。充氮灌裝難以清除液體產(chǎn)品中的溶解氧，而且除氧不徹底。除了脫氧劑除氧和真空灌裝除氧外，還有一種目前常用的灌裝除氧方法就是充氮灌裝，但充氮灌裝的效果一直受到質(zhì)疑充氮灌裝要求用純凈度很高的氮氣，純度越高，成本越高，為了降低成本，許多廠家采用高含氧量的氮氣，除氧能力不足，使得產(chǎn)品極易受到氧化而變質(zhì)；充氮灌裝方法只能對灌裝完畢殘留在容器上方的空氣除氧，而用吹掃的方式根本不能達到徹底去除氧氣的目的，據(jù)有關(guān)資料報道，機器充氮包裝并封口的情況下，在包裝容器內(nèi)最少仍然殘留2%以上的氧氣，如果用人工包裝并封口，則最少要殘留6%左右的氧氣。這些氧氣的存在，為包裝產(chǎn)品的初始氧化提供了條件，也為以后的鏈?zhǔn)窖趸裣铝穗[患。另外，充氮灌裝方法對已經(jīng)溶解在液體中的氧氣沒有任何清除的功能，無 論是在灌裝過程中，還是在儲液箱中，其中的溶解氧都會被完全帶入到包裝容器中，這些也為產(chǎn)品氧化埋下了隱患。目前油脂最好的抗氧化方法是添加天然抗氧化劑，例如某些食用油中添加的VE、茶多酚，具有一定的抗氧化性，但這種抗氧化能力是非常有限的，在氧氣的作用下，很快就會耗光，繼而使得食用油產(chǎn)生氧化問題。并且天然抗氧化劑本身具有延緩衰老、預(yù)防心臟病和癌癥等多種疾病的功效，如果能將這種有效成分保留并留給消費者，則能使抗氧化產(chǎn)品真正起到保護人們健康的作用。許久以來，在企業(yè)的誘導(dǎo)下，人們認(rèn)為自身具有抗氧化性能的產(chǎn)品就是健康的食品，造成了很大的誤區(qū)，事實是只有天然抗氧化劑在體內(nèi)發(fā)揮功效才對人體有作用，那些在體外已經(jīng)被部分或者全部氧化過的天然抗氧化劑，雖然在一定程度上可以對產(chǎn)品進行抗氧化保護，但對人體不僅沒有一點好處，而且其生成物還會對人們的身體健康帶來新的問題。目前存在的幾種灌裝方法也都不能完全解決這個問題。針對液體產(chǎn)品的氧化問題，發(fā)明新的無氧灌裝方法及無氧灌裝機是必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種無氧灌裝方法及無氧灌裝機。無氧灌裝方法是指在密閉無氧的環(huán)境條件下，除去液體中的溶解氧、將定量的液體灌入無氧的包裝容器并封口的一種液體包裝方法。利用本方法發(fā)明的一種無氧灌裝機，可以在密閉無氧的環(huán)境條件下，對液體產(chǎn)品進行無氧灌裝，并能清除液體產(chǎn)品中的溶解氧。灌裝工藝包括對待灌裝容器、儲液箱、密閉無氧環(huán)境等同步除氧；除去液體中的溶解氧；無氧灌裝；無氧封口等四個主要工序。 灌裝對象可以有多種，例如食用油、易于氧化變質(zhì)的工業(yè)用油、易于氧化變質(zhì)的果
、>+坐坐I I寸寸O本發(fā)明的無氧定義為對密閉空間內(nèi)的氧氣，利用無氧氣體發(fā)生器進行循環(huán)去除，直至氧氣含量低于空氣在133Pa時的氧氣含量(276PPM)，且氣體中的成分比例已經(jīng)不是空氣的組成比例。無氧密閉空間內(nèi)的氣體壓力可以是正壓、負壓或者常壓。目前本設(shè)備可以達到的最低含氧量小于1PPM。本例中的無氧概念與傳統(tǒng)真空包裝除氧的概念無關(guān)，也與充氮灌裝的除氧概念無關(guān)。一種無氧灌裝機，包括機架、無氧氣體發(fā)生器、密閉腔室，在密閉腔室內(nèi)設(shè)置有儲液箱、灌裝機、封口機、轉(zhuǎn)盤。機架用于固定無氧氣體發(fā)生器，無氧氣體發(fā)生器設(shè)置在機架上，在無氧氣體發(fā)生器上方固定裝有密閉腔室，無氧氣體發(fā)生器通過管路與密閉腔室連通。密閉腔室的正前開有一對手套孔，手套孔上裝有丁基橡膠手套，供人工灌裝封口時使用，丁基橡膠手套可活動區(qū)構(gòu)成操作區(qū)；密閉腔室的背面設(shè)置有密閉門，密閉腔室的頂部正對操作區(qū)開有玻璃觀察窗，頂部的一個角上還裝有液體進口管路，液體進口管路與密閉腔室內(nèi)頂部的花灑連接?；⒄龑γ荛]腔室內(nèi)的儲液箱設(shè)置，儲液箱的出口與灌裝機的進液口連接，灌裝機的出液口正對待灌裝容器設(shè)置，所述的待灌裝容器安置在轉(zhuǎn)盤上。所述的封口機、灌裝機處于操作區(qū)內(nèi)。一種無氧灌裝方法包括以下步驟
(O同步除氧將空的儲液箱、阻氧性良好的待灌裝容器放入密閉腔室內(nèi)，同時對儲液箱、待灌裝容器、密閉腔室進行除氧，直至氧氣含量低于276PPM ；
(2)清除溶解氧將待灌裝液體輸送入儲液箱，在輸送過程中除去待灌液體中的溶解氧，使液體溶解氧的含量降低到原含量的8%以下；
(3)無氧灌裝在無氧的密閉腔室內(nèi)完成無氧灌裝，灌裝過程中，儲液箱空間壓強及含氧量與包裝容器所處空間壓強及含氧量相同；(4 )無氧封口在無氧環(huán)境中完成封口工序，包裝后的產(chǎn)品處于無氧狀態(tài)。本發(fā)明的有益效果包裝容器無氧、包裝蓋無氧、被灌裝液體中的溶解氧能在循環(huán)除氧和灌裝過程中解吸并被去除、在無氧的環(huán)境中完成灌裝和封口，灌裝產(chǎn)品的氧氣含量可以有效控制。本發(fā)明的一種無氧灌裝機是按照本發(fā)明的無氧灌裝方法而設(shè)計的一種新型無氧灌裝機，利用該機，可以對液體產(chǎn)品例如食用油等實現(xiàn)無氧定量灌裝，使得產(chǎn)品免于受到氧氣的影響。由于灌裝和操作都在密閉腔室內(nèi)完成，所以能保證產(chǎn)品的衛(wèi)生。該灌裝機由密閉腔室和氣體發(fā)生器兩大部分組成，在密閉腔室內(nèi)裝有電動轉(zhuǎn)盤、封口機、儲液箱、灌裝機等，在密閉腔室上還裝有玻璃觀察窗、氣密性良好的操作手套、密閉門、液體進口管路、氣體進口管路和出口管路等；無氧氣體發(fā)生器采用兩級除氧裝置，為密閉腔室提供無氧的氣體。氣體發(fā)生器及密閉腔室裝在機架上。利用本發(fā)明的灌裝機灌裝的產(chǎn)品，在封口后的留存殘余氣體中，氧氣含量可以達到低于IPPM的程度。 根據(jù)需要，本發(fā)明的灌裝機也可以采用不同的灌裝封口工藝，即在無氧密閉腔室外完成液體的計量和灌裝，將灌裝好的產(chǎn)品批量放入密閉腔室內(nèi)，經(jīng)過除氧后完成包裝封口工藝。這對那些液體中不含溶解氧的產(chǎn)品，可以提高灌裝效率。


圖I為本發(fā)明主視 圖2為本發(fā)明俯視圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。本發(fā)明的方法是根據(jù)灌裝全程阻斷氧氣參與而阻止氧化發(fā)生的原理提出的無氧灌裝方法。主要工序有，
(1)同步批量除氧將空的儲液箱、阻氧性良好(其目的是為了在長時間的儲存期內(nèi)氧氣不能透過包裝材料進入容器內(nèi)部，免于產(chǎn)品在儲存期內(nèi)被氧化)的批量待灌裝容器、相應(yīng)的容器蓋(如果需要時)等放入密閉腔室內(nèi)，密閉后同時對儲液箱、待灌裝容器、密閉腔室進行除氧，直至氧氣含量低于276PPM ；
(2)清除液體中的溶解氧將待灌裝液體輸送入儲液箱，在輸送過程中除去待灌液體中的溶解氧，使液體溶解氧的含量降低到原含量的8%以下(最終溶解氧含量不高于276PPM的一個數(shù)量級);
(3)無氧灌裝在無氧的密閉腔室內(nèi)完成無氧灌裝，灌裝過程中，儲液箱空間壓強及含氧量與包裝容器所處空間壓強及含氧量相同；
(4)無氧封口在無氧環(huán)境中完成封口工序。包裝后的產(chǎn)品處于無氧狀態(tài)的包裝容器中。無氧概念是指低于空氣在133 Pa時的氧氣含量。無氧密閉腔室的建立，是靠無氧氣體發(fā)生器產(chǎn)生的無氧氣體循環(huán)除掉密閉環(huán)境中的氧氣，灌裝時確保密閉腔室中的氧氣含量低于空氣在133Pa時的氧氣含量。如圖I所示，是本發(fā)明的一種無氧灌裝機的主視示意圖，圖2是其俯視示意圖。機架I上安裝了無氧氣體發(fā)生器2和密閉腔室14 ;無氧氣體發(fā)生器上連接有雙向的氣體管路3，氣體管路與密閉腔室相連接，以滿足循環(huán)除氧的需要；手套安裝板4與密閉腔室密閉連接，用螺栓緊固，手套安裝板上裝有與其密閉的手套安裝法蘭7，手套密閉套裝在法蘭上(圖中手套未示)，手套安裝板可以整體拆下，以方便密閉腔室內(nèi)的裝置在修理時進出；密閉腔室內(nèi)裝有工序轉(zhuǎn)盤5，轉(zhuǎn)盤上放置待灌裝容器6和灌裝后的產(chǎn)品；灌裝機8裝在密閉腔室內(nèi)，其作用是將儲液箱9內(nèi)的液體定量后灌裝到待灌裝容器內(nèi)，根據(jù)需要，也可以將灌裝機置于密閉腔室外，只需將灌裝機的吸液管和灌裝管與密閉腔室密閉連接即可；封口機12置于密閉腔室內(nèi)，以保證封口時無氧操作，根據(jù)產(chǎn)品特點及包裝要求，封口機可以是旋蓋式的，也可以是熱封式等，本設(shè)計采用電磁式封口機；液體進口閥門11安裝在密閉腔室上，將待灌裝液體密閉送入儲液箱中，在儲液箱上方的進液口上裝有花灑10，以分散液體，利于除氧；密閉門13安裝在密閉腔室上，該門在除氧、灌裝和封口過程中處于密閉狀態(tài)，只在物品進出時才打開，每日需要清洗的儲液箱也從該密閉門進出；玻璃觀察窗15通過密封結(jié)構(gòu)裝 在密閉腔室頂部，方便操作人員操作時觀察；電源接線柱16通過絕緣和氣密結(jié)構(gòu)裝在密閉腔室壁上，以便將電源引入腔室內(nèi)。灌裝機和封口機都設(shè)計成可拆卸式的，根據(jù)灌裝產(chǎn)品及封口要求，可選用不同型號的封口機和灌裝機。密閉門、儲液箱、封口機、灌裝機等的相對位置，可以根據(jù)需要進行調(diào)換。無氧灌裝機灌裝及封口工藝流程如下
①準(zhǔn)備
開始工作以前，應(yīng)查看各氣路是否通暢和氣密性良好，查看液體進口是否通暢和密封性良好，查看電路是否暢通和氣密性良好，查看玻璃觀察窗、手套安裝部位、密閉門等是否密封良好。查看無氧氣體發(fā)生器中的除氧劑是否需要更換，更換后要保證密封良好。查看其中各閥門是否工作正常，如有漏氣，應(yīng)立即更換。檢查各壓力表及各指示儀是否工作正常。打開無氧氣體發(fā)生器電源開關(guān)，對除氧劑升溫預(yù)熱，一般情況下，預(yù)熱20分鐘后可以正常提供無氧氣體。②儲液箱及包裝物歸位
清空儲液箱中殘余物，將儲液箱放置到密閉腔室中；
將待灌裝容器按序放置到電動轉(zhuǎn)盤盤面上，將盤面放滿為止，按照待灌裝容器的量，將等量的包裝蓋等封口材料一并放入。關(guān)上密閉門，并保證密封良好。③同步批量除氧
用真空泵對密閉腔室抽真空，以物理方法除去腔室中90%以上的氧氣；
打開密閉腔室與無氧氣體發(fā)生器的閥門，讓無氧氣體發(fā)生器產(chǎn)生的無氧氣體循環(huán)通過密閉腔室，帶走其中的氧氣，循環(huán)十五分鐘后，用氧氣測定儀測量密閉腔室內(nèi)的氧氣含量，當(dāng)達到需要的氧氣含量低于276PPM指標(biāo)后，關(guān)小循環(huán)氣閥門，即實現(xiàn)了同時對儲液箱、包裝容器、密閉腔室等進行除氧。當(dāng)在規(guī)定的時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)含氧量難以降低到規(guī)定的工作值時，應(yīng)該停機查找原因，待排除障礙后方可繼續(xù)生產(chǎn)。查找步驟如下
A、查看除氧劑是否已消耗完畢，應(yīng)及時添加新的除氧劑。
B、在排除除氧劑的原因后，查看密閉門是否漏氣，查看密封條是否因變形失去密閉性能，必要時更換。C、檢測手套連接處是否漏氣，必要時更換。D、檢測其他密封部位是否漏氣，及時給以解決。④清除液體中的溶解氧
將待灌裝液體輸送入儲液箱并清除溶解氧。根據(jù)亨利定律，溶解在液體內(nèi)的溶解氧會從氧分壓比較高的液體中逐漸進入氧分壓幾乎為零的密閉腔室空間，為了除去這部分氧氣，在儲液箱上方安裝有花灑樣噴頭，液體在密閉腔室內(nèi)被霧化，其中的溶解氧被析出，進入到密閉空間中，使液體溶解氧的含量降低到原含量的8%以下(最終溶解氧含量不高于276PPM液體進口管路11安裝在密閉腔室上，將待灌裝液體密閉送入儲液箱中的一個數(shù)量級)，直至注入液體達到本次灌裝所需要的總量。析出的溶解氧被循環(huán)氣帶走。⑤無氧灌裝
在無氧的密閉腔室內(nèi)完成無氧灌裝，灌裝過程中，儲液箱空間壓強及含氧量與待灌裝容器所處空間壓強及含氧量相同。將包裝容器口對準(zhǔn)灌裝機灌裝口，撥動灌裝機開關(guān)，灌裝開始，灌裝完畢后，灌裝機自動停止，等待下一瓶灌裝。⑥無氧封口
在無氧環(huán)境中完成封口工序。每一瓶灌裝完畢，及時用封口機進行封口，以提高操作效率，封口完畢，將灌裝后的產(chǎn)品按序放置在轉(zhuǎn)盤上，完成一個灌裝流程，接著進行下一容器的灌裝。⑦結(jié)束
灌裝和封口全部完成后，先關(guān)閉循環(huán)氣閥，接著關(guān)閉循環(huán)泵，再打開密閉門，按序取出灌裝并封口后的包裝品，在取出包裝品的同時，將下一次要灌裝的包裝容器等順序放入，接下來按照以上步驟操作即可。下班時應(yīng)先關(guān)閉無氧氣體發(fā)生器電源開關(guān)，接著關(guān)閉氣體循環(huán)開關(guān)，然后關(guān)閉密閉箱體內(nèi)的灌裝機和封口機的電源，最后關(guān)閉總電源。本灌裝機基本參數(shù)
整機
電源電壓交流，220V ；
總功率2500千瓦；
生產(chǎn)率200pcs/h (I人操作、包裝容器容量為500M1)；
整機尺寸1620*1300*1500MM (根據(jù)企業(yè)要求，尺寸可靈活調(diào)整)；
箱體材料304不銹鋼。操作手套
氧氣透過率〈20 ml/m2,0. lMpa、24h、23°C、65%RH ；
水蒸氣透過率 <5g/m2、0· lMpa、24h、23°C、90%RH。無氧氣體發(fā)生器
輸出氣體含氧量〈276PPM ；
除氧方式雙級除氧；控溫方式自動。轉(zhuǎn)盤
轉(zhuǎn)動方式手動、電動兩用；
直徑1200MM。灌裝機
計量方式容積式；
計量誤差I(lǐng). 5%;
最大流量2*2000ML/MIN ；
功率80W ；
電源電壓交流，220V。封口機
封口原理電磁感應(yīng)式；
功率0. 8-1. 2千瓦,可調(diào)；
工作頻率:30KHz(±5%)；
電源電壓交流，220V。密封材料
結(jié)構(gòu)形式復(fù)合；
材料組成硅橡膠及PVDC薄膜、丁基橡膠。
權(quán)利要求
1.一種無氧灌裝機，包括機架、無氧氣體發(fā)生器、密閉腔室，在密閉腔室內(nèi)設(shè)置有儲液箱、灌裝機、封口機、轉(zhuǎn)盤，其特征在于機架用于固定無氧氣體發(fā)生器，無氧氣體發(fā)生器設(shè)置在機架上，在無氧氣體發(fā)生器上方固定裝有密閉腔室，無氧氣體發(fā)生器通過管路與密閉腔室連通； 密閉腔室的正前開有一對手套孔，手套孔上裝有丁基橡膠手套，供人工灌裝封口時使用，丁基橡膠手套可活動區(qū)構(gòu)成操作區(qū)；密閉腔室的側(cè)面設(shè)置有密閉門，密閉腔室的頂部正對操作區(qū)開有玻璃觀察窗，頂部的一個角上還裝有液體進口管路，液體進口管路與密閉腔室內(nèi)頂部的花灑連接； 花灑正對密閉腔室內(nèi)的儲液箱設(shè)置，灌裝機的進液口位于儲液箱液面下，灌裝機的出液口正對待灌裝容器設(shè)置，所述的待灌裝容器安置在轉(zhuǎn)盤上； 所述的封口機、灌裝機處于操作區(qū)內(nèi)。
2.一種無氧灌裝方法，其特征在于該方法包括以下步驟 (O同步除氧將空的儲液箱、阻氧性良好的待灌裝容器放入密閉腔室內(nèi)，同時對儲液箱、待灌裝容器、密閉腔室進行除氧，直至氧氣含量低于276PPM ； (2)清除溶解氧將待灌裝液體輸送入儲液箱，在輸送過程中除去待灌液體中的溶解氧，使液體溶解氧的含量降低到原含量的8%以下； (3)無氧灌裝在無氧的密閉腔室內(nèi)完成無氧灌裝，灌裝過程中，儲液箱空間壓強及含氧量與包裝容器所處空間壓強及含氧量相同； (4)無氧封口在無氧環(huán)境中完成封口工序，包裝后的產(chǎn)品處于無氧狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無氧灌裝方法及一種無氧灌裝機。本發(fā)明無氧灌裝方法是指在密閉無氧的環(huán)境條件下，除去液體中的溶解氧、將定量的液體灌入無氧的包裝容器并封口的一種液體包裝方法。本發(fā)明的無氧灌裝機包括機架、無氧氣體發(fā)生器、密閉腔室，在密閉腔室內(nèi)設(shè)置有儲液箱、灌裝機、封口機、轉(zhuǎn)盤。本發(fā)明使得包裝容器無氧、包裝蓋無氧、被灌裝液體中的溶解氧能在循環(huán)除氧和灌裝過程中解吸并被去除、在無氧的環(huán)境中完成灌裝和封口，灌裝產(chǎn)品的氧氣含量可以有效控制。
文檔編號B67C7/00GK102633222SQ20121012737
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月27日
發(fā)明者吳龍奇 申請人:杭州電子科技大學(xué)