本發(fā)明總體上涉及液體或半液體食品加工系統(tǒng)領(lǐng)域。更具體地，提供了一種用于有效地排空具有液體產(chǎn)品的系統(tǒng)的方法。

背景技術(shù)：

今天，世界各地的液體食品加工公司感興趣的是，確保他們正在加工的食品以能夠確保食品安全食用的方式處理。例如，這表明每個(gè)批次仔細(xì)地遵循使用不同種類的傳感器和復(fù)雜的軟件工具，而且還在于，食品加工線中的不同部件的設(shè)計(jì)以使得從一個(gè)批次到另一個(gè)批次留下食物殘?jiān)娘L(fēng)險(xiǎn)減少到非常低的可能性這樣的方式進(jìn)行。

正如食品安全是食品加工企業(yè)議程上的重要議題，確保產(chǎn)品損失保持在最低限度是他們的最關(guān)心的事項(xiàng)之一。由于諸如牛奶或水果等原材料在許多情況下在操作成本中具有重要作用，因此在大多數(shù)情況下降低產(chǎn)品損失對(duì)財(cái)務(wù)結(jié)果具有直接影響。其次，為了確保處理是環(huán)境友好的，如果可以降低最終產(chǎn)品的損失，則對(duì)于例如二氧化碳排放的影響可以顯著降低。

產(chǎn)生產(chǎn)品損失的一個(gè)原因是因?yàn)橄到y(tǒng)不是以一種有效的方式排空。例如，如果使填充機(jī)遠(yuǎn)離在連接填充機(jī)和罐的管道中的緩沖罐產(chǎn)品放置，則存在該產(chǎn)品的大部分被浪費(fèi)的風(fēng)險(xiǎn)。如果生產(chǎn)小批量的不同產(chǎn)品，則這個(gè)問題當(dāng)然更大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明優(yōu)選地尋求單獨(dú)地或以任何組合形式緩解、減輕或消除本領(lǐng)域中的上述一個(gè)或多個(gè)缺陷和缺點(diǎn)，并且至少解決上述問題。

根據(jù)第一方面，提供了一種用于排空填充有液體產(chǎn)品的系統(tǒng)的方法，所述系統(tǒng)包括：入口；罐；將所述入口連接到所述罐而形成第一流動(dòng)路徑的第一管道；將所述罐連接到所述入口而形成第二流動(dòng)路徑的第二管道，使得所述第一流動(dòng)路徑和所述第二流動(dòng)路徑提供循環(huán)流動(dòng)路徑，其中所述第二管道設(shè)置有導(dǎo)流閥，使得所述第二流動(dòng)路徑的至少一部分轉(zhuǎn)向或所述第二流動(dòng)路徑不轉(zhuǎn)向，其中所述第二管道設(shè)置有放置在所述罐和所述導(dǎo)流閥之間的第二閥；連接管道，其將所述第二閥和所述第二管道的設(shè)置在所述導(dǎo)流閥和所述入口之間的連接點(diǎn)連接；所述方法包括：將無菌空氣饋送到所述罐中，使得所述罐中和/或所述罐和所述導(dǎo)流閥之間的液體產(chǎn)品通過所述導(dǎo)流閥從所述第二管道被推出，改變所述第二閥，使得經(jīng)由所述罐進(jìn)給的無菌空氣經(jīng)由所述連接管道被引導(dǎo)到所述連接點(diǎn)，以及將無菌空氣進(jìn)給到所述罐中，使得所述罐中和/或在所述罐和所述第二閥之間和/或在所述連接管道中和/或在所述連接點(diǎn)和所述導(dǎo)流閥之間的液體產(chǎn)品從所述第二管道經(jīng)由所述導(dǎo)流閥被推出。

所述系統(tǒng)還可以包括設(shè)置在所述第一流動(dòng)路徑上的第一閥，并且所述方法還可以包括：關(guān)閉所述第一閥，使得所述第一流動(dòng)路徑關(guān)閉。

所述罐可以設(shè)置有罐入口和罐出口，并且所述罐入口可以設(shè)置在所述罐出口上方，并且關(guān)閉所述第一閥使得所述第一流動(dòng)路徑關(guān)閉的所述步驟可以在所述罐在所述罐入口上方填充有產(chǎn)品的情況下執(zhí)行。

所述系統(tǒng)還可以包括設(shè)置在所述第二閥和所述導(dǎo)流閥之間的第一液位傳感器，并且所述方法還可以包括使用所述第一液位傳感器檢測(cè)所述第二管道中的在所述第二閥和所述導(dǎo)流閥之間的第一產(chǎn)品數(shù)量在第一閾值以下，然后改變所述第二閥使得經(jīng)由所述罐進(jìn)給的無菌空氣被引導(dǎo)到所述連接點(diǎn)。

所述系統(tǒng)還可以包括設(shè)置在所述導(dǎo)流閥和所述連接點(diǎn)之間的第二液位傳感器，并且所述方法還可以包括通過使用所述第二液位傳感器檢測(cè)所述第二管道中的在所述連接點(diǎn)和所述導(dǎo)流閥之間的第二產(chǎn)品數(shù)量在第二閾值以下，然后結(jié)束將無菌空氣進(jìn)給到所述罐中。

經(jīng)由所述導(dǎo)流閥從所述第二管道推出的所述產(chǎn)品可以被傳送到填充機(jī)。

根據(jù)第二方面，提供了一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：入口；設(shè)置有無菌空氣入口的罐；將所述入口連接到所述罐而形成第一流動(dòng)路徑的第一管道；將所述罐連接到所述入口而形成第二流動(dòng)路徑的第二管道，使得所述第一流動(dòng)路徑和所述第二流動(dòng)路徑提供循環(huán)流動(dòng)路徑，其中所述第二管道設(shè)置有導(dǎo)流閥，使得所述第二流動(dòng)路徑的至少一部分轉(zhuǎn)向或所述第二流動(dòng)路徑不轉(zhuǎn)向，其中所述第二管道設(shè)置有置于所述罐和所述導(dǎo)流閥之間的第二閥；連接管道，其將所述第二閥連接到所述第二管道的設(shè)置在所述導(dǎo)流閥和所述入口之間的連接點(diǎn)，使得通過將無菌空氣進(jìn)給到所述罐中，在所述罐中的液體產(chǎn)品和/或在所述罐和所述導(dǎo)流閥之間的液體產(chǎn)品通過所述導(dǎo)流閥從所述第二管道被推出，并且在改變所述第二閥使得經(jīng)由所述罐進(jìn)給的無菌空氣被引導(dǎo)到所述連接點(diǎn)之后，通過將無菌空氣進(jìn)給到所述罐中，使得所述罐中和/或在所述罐和所述第二閥之間和/或在所述連接管道中和/或在所述連接點(diǎn)和所述導(dǎo)流閥之間的液體產(chǎn)品經(jīng)由所述導(dǎo)流閥從所述第二管道被推出。

第一閥可以被設(shè)置在所述第一管道上，使得在將無菌空氣進(jìn)給到所述罐中之前，所述第一流動(dòng)路徑可以由所述第一閥關(guān)閉。

所述罐可以設(shè)置有罐入口和罐出口，并且所述罐入口可以設(shè)置在所述罐出口上方，并且所述系統(tǒng)可以構(gòu)造成如果所述罐在所述罐入口上方填充有產(chǎn)品，則在進(jìn)給無菌空氣到所述罐中之前關(guān)閉所述第一閥。

第一液位傳感器可以設(shè)置在所述第二閥和所述導(dǎo)流閥之間。

第二液位傳感器可以設(shè)置在所述導(dǎo)流閥和所述連接點(diǎn)之間。

經(jīng)由所述導(dǎo)流閥從所述第二管道推出的所述產(chǎn)品可以被傳送到填充機(jī)。

所述第二管道的連接所述連接點(diǎn)和所述導(dǎo)流閥的部分的長(zhǎng)度可以長(zhǎng)于所述第二管道的連接所述連接點(diǎn)和所述罐的部分的長(zhǎng)度。

根據(jù)第三方面，提供了一種具有計(jì)算機(jī)程序邏輯的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計(jì)算機(jī)程序邏輯被布置成實(shí)施根據(jù)第一方面所述的方法。

附圖說明

通過下面參考附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的說明性和非限制性的詳細(xì)描述，將更好地理解本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)以及額外的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，其中：

圖1大致示出了尤其包括罐和填充機(jī)的食品加工系統(tǒng)的下游部分的示例。

圖2大致示出了尤其包括罐和填充機(jī)的食品加工系統(tǒng)的下游部分的示例，其中所述下游部分設(shè)置有環(huán)形連接。

圖3是圖解食品加工系統(tǒng)的下游部分的另一個(gè)示例的總體流程圖，該食品加工系統(tǒng)尤其包括罐和填充機(jī)，其中所述下游部分設(shè)置有環(huán)形連接。

具體實(shí)施方式

圖1總體上示出了系統(tǒng)100的示例，系統(tǒng)100是用于加工和包裝液體或半液體食品的較大系統(tǒng)的一部分，該食品如在紙箱包裝中包裝的所謂的延長(zhǎng)保質(zhì)期(ESL)牛奶。更具體地，系統(tǒng)100示出了用于接收經(jīng)熱處理的產(chǎn)品并且將其進(jìn)給到罐106(優(yōu)選地具有冷卻系統(tǒng)的封閉罐)的入口102，該罐被布置成保持產(chǎn)品而沒有被再次污染的風(fēng)險(xiǎn)。產(chǎn)品從罐106經(jīng)由管道107被進(jìn)給到填充閥108。填充閥108可以將產(chǎn)品引導(dǎo)到填充機(jī)110或通過回收閥112和回收管道114將產(chǎn)品引導(dǎo)到回收罐，回收管道114將填充閥108和回收閥112連接。

在系統(tǒng)100的準(zhǔn)備期間，產(chǎn)品通過入口102被進(jìn)給到罐106以在罐中形成產(chǎn)品的緩沖物，從而平衡罐106上游和下游的產(chǎn)品流中的微小變化。當(dāng)在罐中形成緩沖物時(shí)，連接罐和填充閥108的管道107填充有產(chǎn)品，并且回收管道114也填充有產(chǎn)品。

在用產(chǎn)品填充系統(tǒng)100并且例如通過使用溫度傳感器115和壓力傳感器117確保溫度和壓力是在目標(biāo)間隔內(nèi)之后，將產(chǎn)品進(jìn)給到填充機(jī)110，在填充機(jī)110中將產(chǎn)品填充到包裝中。

在生產(chǎn)期間，或換句話說，在已經(jīng)填充系統(tǒng)100并且產(chǎn)品被進(jìn)給到填充機(jī)110之后，當(dāng)處理ESL牛奶時(shí)，產(chǎn)品應(yīng)該保持在約4℃的溫度，以確保阻止微生物生長(zhǎng)。如果在一段時(shí)間內(nèi)沒有產(chǎn)品被送入回收罐，則存在回收管道114中的產(chǎn)品例如被周圍環(huán)境加熱到4℃以上的溫度的風(fēng)險(xiǎn)。如果這種溫度升高不被阻止并且保持在控制下，則這會(huì)導(dǎo)致保存在回收管道114中的產(chǎn)品中的微生物生長(zhǎng)。

此外，如果存在填充機(jī)的計(jì)劃外停止，則產(chǎn)品將滯留在將罐106連接到填充閥108的管道107中。如果停止持續(xù)長(zhǎng)的時(shí)間，則存在微生物生長(zhǎng)的風(fēng)險(xiǎn)，并且其影響是，需要浪費(fèi)管道107中的產(chǎn)品，并且在由填充機(jī)導(dǎo)致的計(jì)劃外停止之后在再次啟動(dòng)之前系統(tǒng)需要清潔。

為了克服在由于由填充機(jī)110引起的計(jì)劃外停止而導(dǎo)致的長(zhǎng)久的停工的情況下在管道107中滯留的產(chǎn)品可能變壞的問題，可以使用圖2所示的系統(tǒng)200。與圖1所示的系統(tǒng)100不同，系統(tǒng)200使得產(chǎn)品可以循環(huán)，從而在填充機(jī)停止的情況下不存在滯留產(chǎn)品。

系統(tǒng)200可以包括：入口，該入口進(jìn)而包括第一入口202a和第二入口202b；連接到入口的閥204；形成用以平衡上游產(chǎn)物流和下游產(chǎn)物流的變化的緩沖物的罐206；填充閥208，其將產(chǎn)品流的一部分進(jìn)給到填充機(jī)210，或者在填充機(jī)停止的情況下，使得產(chǎn)品流被進(jìn)給通過填充機(jī)；回收閥212；回收管道214，其將回收閥212連接到閥裝置216；以及在線冷卻器218，其使得被循環(huán)的產(chǎn)品保持在設(shè)定的溫度間隔內(nèi)。

在準(zhǔn)備期間，經(jīng)由入口進(jìn)給無菌水。在用無菌水填充系統(tǒng)并且循環(huán)無菌水之后，其可以經(jīng)由回收閥212從系統(tǒng)輸送到排出裝置。

如果要加工ESL牛奶或任何其他應(yīng)保持冷藏的產(chǎn)品，則無菌水可以是冷的，以確保系統(tǒng)不僅被沖洗，而且在生產(chǎn)開始之前還被冷卻。

在已經(jīng)用無菌水沖洗系統(tǒng)200之后，可以將無菌空氣引入系統(tǒng)200。可以經(jīng)由罐206引入無菌空氣，使得系統(tǒng)中存在的無菌水被移除。這可以例如通過將無菌空氣引入罐206中并且從這里通過閥204到達(dá)閥裝置216，同時(shí)，將無菌空氣從罐206經(jīng)由閥裝置216、在線冷卻器218、填充閥208、泵220，饋送回到閥裝置216，經(jīng)由回收閥212到達(dá)回收罐。

在用無菌水和無菌空氣沖洗系統(tǒng)200之后，系統(tǒng)可以用產(chǎn)品填充。這可以通過經(jīng)由入口202a,202b填充并經(jīng)由閥204、罐206、閥門裝置216、在線冷卻器218、填充閥208、泵220、閥裝置216、回收管道214、回收閥212到排出裝置進(jìn)給來完成。

在生產(chǎn)期間，產(chǎn)品經(jīng)由入口202a,202b，經(jīng)由閥204、罐206、閥裝置216、在線冷卻器218、填充閥208被進(jìn)給到填充機(jī)210。為了確保沒有產(chǎn)品滯留在連接填充閥208和閥204的管道中，產(chǎn)品的一部分可以轉(zhuǎn)移到填充機(jī)210，并且通過將產(chǎn)品的一部分進(jìn)給回到閥204來使該部分循環(huán)。

在填充機(jī)210的計(jì)劃外停止或計(jì)劃停止的情況下，可以改變填充閥208，使得所有產(chǎn)品循環(huán)，并且進(jìn)入的產(chǎn)品導(dǎo)致更多的產(chǎn)品在罐中緩沖。

為了確保產(chǎn)品保持冷凍或以任何其它方式保持在目標(biāo)溫度間隔內(nèi)，在填充機(jī)210停止的情況下，可以使用在線冷卻器218。在所示示例中，在線冷卻器218是設(shè)置有4℃水的管式熱交換器，以確保產(chǎn)品在通過在線冷卻器時(shí)，溫度降低到目標(biāo)溫度間隔。通過這樣做，減少了在填充機(jī)210停止期間產(chǎn)品被再次污染的風(fēng)險(xiǎn)，這從食品安全角度以及產(chǎn)品損失角度來看都是積極的。

圖3示出了類似于圖1和圖2所示的系統(tǒng)的食品加工系統(tǒng)的系統(tǒng)300的流程圖。

在系統(tǒng)300中，液體產(chǎn)品可以經(jīng)由入口302經(jīng)由第一閥304進(jìn)給到罐306。液體產(chǎn)品可以從罐經(jīng)由第二閥308和在線冷卻器310進(jìn)給到導(dǎo)流閥312。導(dǎo)流閥312可以被設(shè)置成將產(chǎn)品流的一部分轉(zhuǎn)移到填充機(jī)314或不將該流轉(zhuǎn)移到填充機(jī)使得產(chǎn)品流被進(jìn)給通過填充機(jī)314。在生產(chǎn)期間，導(dǎo)流閥可以被設(shè)定為轉(zhuǎn)移產(chǎn)品流的一部分。將產(chǎn)品流的僅一部分進(jìn)給到填充機(jī)314的原因是為了確保不存在具有滯留產(chǎn)品的死端。

未轉(zhuǎn)向到填充機(jī)的產(chǎn)品可以經(jīng)由泵316進(jìn)給到第三閥318。產(chǎn)品可以從第三閥318被進(jìn)給到入口302，使得實(shí)現(xiàn)環(huán)形連接，從而使得產(chǎn)品可以在系統(tǒng)中循環(huán)。通過在系統(tǒng)中配有在線冷卻器310，產(chǎn)品在再循環(huán)時(shí)可以保持冷卻，使得可以保持低的微生物生長(zhǎng)的風(fēng)險(xiǎn)。

為了跟蹤在系統(tǒng)中的液面，可以使用液面?zhèn)鞲衅?。在圖3所示的示例中，第一液面?zhèn)鞲衅?20可以設(shè)置在導(dǎo)流閥312的上游，第二液面?zhèn)鞲衅?22可以設(shè)置在導(dǎo)流閥312的下游。

第三閥318可以被配置成如上所述將產(chǎn)品流引導(dǎo)到入口，或者經(jīng)由第五閥324將該流引導(dǎo)到排放或回收系統(tǒng)。在清潔期間，水和清潔溶液可被發(fā)送到排放或回收系統(tǒng)。

在清潔之后，可以設(shè)置第五閥324，使得可以經(jīng)由第五閥324將無菌空氣進(jìn)給到系統(tǒng)中。為了避免產(chǎn)品進(jìn)入系統(tǒng)的在第五閥324和第三閥318之間的部分(本文稱為回收管道)，該部分可以用過壓無菌空氣填充。

無菌空氣可以用于排空罐306。在存在用于向罐提供無菌空氣的系統(tǒng)的情況下，該系統(tǒng)還可以用于向回收管道提供無菌空氣。

使用過壓無菌空氣的優(yōu)點(diǎn)在于，不需要使用蒸汽來確保食品安全，所述過壓無菌空氣是使在回收管道中的無菌空氣的壓強(qiáng)高于在生產(chǎn)過程中靠近放置的含有產(chǎn)品的管中的壓強(qiáng)。與無菌空氣不同，蒸汽將具有負(fù)面效果，即產(chǎn)品可能在第三閥的靠近回收管道的一部分上燃燒。因此，通過具有過壓的無菌空氣而不是蒸汽，可以發(fā)生較少的結(jié)垢，從而導(dǎo)致改善的運(yùn)行時(shí)間。

當(dāng)填充排空系統(tǒng)時(shí)，可能有空氣被截留在系統(tǒng)中。為了確保該空氣被推出系統(tǒng)并且例如不被推入到填充機(jī)中，系統(tǒng)可以通過以下方式來填充產(chǎn)品：關(guān)閉第一閥304并通過入口以與在生產(chǎn)期間產(chǎn)品流方向相反的方向進(jìn)給產(chǎn)品，即通過第三閥318、泵316、導(dǎo)流閥312、第二閥308進(jìn)給產(chǎn)品到罐306。通過使用例如罐306中的液位開關(guān)，當(dāng)罐被填充到一定水平時(shí)，可以通過使用控制器或其他數(shù)據(jù)處理裝置通知系統(tǒng)。

當(dāng)罐被填充到一定液位時(shí)，第一閥304可以被打開，使得產(chǎn)品從入口302經(jīng)由第一閥304被進(jìn)給到罐306。

在所示示例中，從入口經(jīng)由第一閥到罐的第一流動(dòng)路徑短于從入口經(jīng)由第三閥、泵、導(dǎo)流閥、在線冷卻器、第二閥到罐的第二流動(dòng)路徑。因此，在所示的示例中，由于第一流動(dòng)路徑比第二流動(dòng)路徑短，并且第二流動(dòng)路徑填充有產(chǎn)品，而第一流動(dòng)路徑除了入口和第一閥之間的部分之外是空的，因此在打開第一閥時(shí)，產(chǎn)品流將選擇第一流動(dòng)路徑。然而，如果需要將經(jīng)由入口進(jìn)給的產(chǎn)品引導(dǎo)到第一流動(dòng)路徑，則可以在靠近入口的第二流動(dòng)路徑上設(shè)置閥，使得第二流動(dòng)路徑可以關(guān)閉。

在用產(chǎn)品填充第一流動(dòng)路徑之后，產(chǎn)品可以繼續(xù)經(jīng)由入口進(jìn)給到系統(tǒng)中，并且來自罐的產(chǎn)品流現(xiàn)在可以切換到從罐經(jīng)由第二閥308、在線冷卻器310到達(dá)導(dǎo)流閥312，其中產(chǎn)品流的一部分可以進(jìn)給到填充機(jī)314，并且部分經(jīng)由泵316、第三閥318和第一閥304進(jìn)給到罐306。

為了確?？梢员３之a(chǎn)品損失低，可以通過經(jīng)由罐306進(jìn)給到系統(tǒng)中的無菌空氣推出存在于系統(tǒng)中的產(chǎn)品來排空系統(tǒng)。

在排空過程的第一步驟中，放置在系統(tǒng)中的在罐、第二閥、在線冷卻器和導(dǎo)流閥312之間的產(chǎn)品可以通過使用經(jīng)由罐進(jìn)給到系統(tǒng)中的無菌空氣被推出到填充機(jī)內(nèi)。為了確保產(chǎn)品沿該方向進(jìn)給，第一閥304可以在該第一步驟中關(guān)閉。另一個(gè)選擇是，如果具有位于罐出口上方的罐入口，則當(dāng)罐液面高于罐入口時(shí)，使第一閥關(guān)閉。

在第二步驟中，放置在系統(tǒng)中的位于第三閥318、泵316和導(dǎo)流閥312之間的產(chǎn)品可以通過設(shè)置第二閥308使得從罐進(jìn)給的無菌空氣被引導(dǎo)到第三閥318而被推出到填充機(jī)314。通過以這種方式向后排空系統(tǒng)的一部分，放置在第三閥和導(dǎo)流閥之間的產(chǎn)品可以被包裝和使用，而不是被輸送到排放裝置。由于導(dǎo)流閥和第三閥之間的距離在某些位置是長(zhǎng)的，因此大量節(jié)省可以實(shí)現(xiàn)。

通過設(shè)有第一液面?zhèn)鞲衅?20，可以測(cè)量導(dǎo)流閥312上游的產(chǎn)品的量。當(dāng)產(chǎn)品的量低于閾值時(shí)，系統(tǒng)可以改變，使得放置在第三閥318和導(dǎo)流閥312之間的產(chǎn)品通過改變第二閥308被推向?qū)Я鏖y312，如上所述。

類似地，通過具有第二液面?zhèn)鞲衅?22，可以測(cè)量導(dǎo)流閥下游的產(chǎn)品的量，以便知道何時(shí)停止饋送無菌空氣，從而將產(chǎn)品推向?qū)Я鏖y。

上面主要參考幾個(gè)實(shí)施方式描述了本發(fā)明。然而，如本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的，除了所公開的實(shí)施方式之外的其它實(shí)施方式在由所附專利權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)同樣是可行的。