一种用于有效地排空具有液体产品的系统的方法与流程

本发明总体上涉及液体或半液体食品加工系统领域。更具体地，提供了一种用于有效地排空具有液体产品的系统的方法。

背景技术：

今天，世界各地的液体食品加工公司感兴趣的是，确保他们正在加工的食品以能够确保食品安全食用的方式处理。例如，这表明每个批次仔细地遵循使用不同种类的传感器和复杂的软件工具，而且还在于，食品加工线中的不同部件的设计以使得从一个批次到另一个批次留下食物残渣的风险减少到非常低的可能性这样的方式进行。

正如食品安全是食品加工企业议程上的重要议题，确保产品损失保持在最低限度是他们的最关心的事项之一。由于诸如牛奶或水果等原材料在许多情况下在操作成本中具有重要作用，因此在大多数情况下降低产品损失对财务结果具有直接影响。其次，为了确保处理是环境友好的，如果可以降低最终产品的损失，则对于例如二氧化碳排放的影响可以显著降低。

产生产品损失的一个原因是因为系统不是以一种有效的方式排空。例如，如果使填充机远离在连接填充机和罐的管道中的缓冲罐产品放置，则存在该产品的大部分被浪费的风险。如果生产小批量的不同产品，则这个问题当然更大。

技术实现要素：

因此，本发明优选地寻求单独地或以任何组合形式缓解、减轻或消除本领域中的上述一个或多个缺陷和缺点，并且至少解决上述问题。

根据第一方面，提供了一种用于排空填充有液体产品的系统的方法，所述系统包括：入口；罐；将所述入口连接到所述罐而形成第一流动路径的第一管道；将所述罐连接到所述入口而形成第二流动路径的第二管道，使得所述第一流动路径和所述第二流动路径提供循环流动路径，其中所述第二管道设置有导流阀，使得所述第二流动路径的至少一部分转向或所述第二流动路径不转向，其中所述第二管道设置有放置在所述罐和所述导流阀之间的第二阀；连接管道，其将所述第二阀和所述第二管道的设置在所述导流阀和所述入口之间的连接点连接；所述方法包括：将无菌空气馈送到所述罐中，使得所述罐中和/或所述罐和所述导流阀之间的液体产品通过所述导流阀从所述第二管道被推出，改变所述第二阀，使得经由所述罐进给的无菌空气经由所述连接管道被引导到所述连接点，以及将无菌空气进给到所述罐中，使得所述罐中和/或在所述罐和所述第二阀之间和/或在所述连接管道中和/或在所述连接点和所述导流阀之间的液体产品从所述第二管道经由所述导流阀被推出。

所述系统还可以包括设置在所述第一流动路径上的第一阀，并且所述方法还可以包括：关闭所述第一阀，使得所述第一流动路径关闭。

所述罐可以设置有罐入口和罐出口，并且所述罐入口可以设置在所述罐出口上方，并且关闭所述第一阀使得所述第一流动路径关闭的所述步骤可以在所述罐在所述罐入口上方填充有产品的情况下执行。

所述系统还可以包括设置在所述第二阀和所述导流阀之间的第一液位传感器，并且所述方法还可以包括使用所述第一液位传感器检测所述第二管道中的在所述第二阀和所述导流阀之间的第一产品数量在第一阈值以下，然后改变所述第二阀使得经由所述罐进给的无菌空气被引导到所述连接点。

所述系统还可以包括设置在所述导流阀和所述连接点之间的第二液位传感器，并且所述方法还可以包括通过使用所述第二液位传感器检测所述第二管道中的在所述连接点和所述导流阀之间的第二产品数量在第二阈值以下，然后结束将无菌空气进给到所述罐中。

经由所述导流阀从所述第二管道推出的所述产品可以被传送到填充机。

根据第二方面，提供了一种系统，该系统包括：入口；设置有无菌空气入口的罐；将所述入口连接到所述罐而形成第一流动路径的第一管道；将所述罐连接到所述入口而形成第二流动路径的第二管道，使得所述第一流动路径和所述第二流动路径提供循环流动路径，其中所述第二管道设置有导流阀，使得所述第二流动路径的至少一部分转向或所述第二流动路径不转向，其中所述第二管道设置有置于所述罐和所述导流阀之间的第二阀；连接管道，其将所述第二阀连接到所述第二管道的设置在所述导流阀和所述入口之间的连接点，使得通过将无菌空气进给到所述罐中，在所述罐中的液体产品和/或在所述罐和所述导流阀之间的液体产品通过所述导流阀从所述第二管道被推出，并且在改变所述第二阀使得经由所述罐进给的无菌空气被引导到所述连接点之后，通过将无菌空气进给到所述罐中，使得所述罐中和/或在所述罐和所述第二阀之间和/或在所述连接管道中和/或在所述连接点和所述导流阀之间的液体产品经由所述导流阀从所述第二管道被推出。

第一阀可以被设置在所述第一管道上，使得在将无菌空气进给到所述罐中之前，所述第一流动路径可以由所述第一阀关闭。

所述罐可以设置有罐入口和罐出口，并且所述罐入口可以设置在所述罐出口上方，并且所述系统可以构造成如果所述罐在所述罐入口上方填充有产品，则在进给无菌空气到所述罐中之前关闭所述第一阀。

第一液位传感器可以设置在所述第二阀和所述导流阀之间。

第二液位传感器可以设置在所述导流阀和所述连接点之间。

经由所述导流阀从所述第二管道推出的所述产品可以被传送到填充机。

所述第二管道的连接所述连接点和所述导流阀的部分的长度可以长于所述第二管道的连接所述连接点和所述罐的部分的长度。

根据第三方面，提供了一种具有计算机程序逻辑的计算机程序产品，所述计算机程序逻辑被布置成实施根据第一方面所述的方法。

附图说明

通过下面参考附图对本发明的优选实施方式的说明性和非限制性的详细描述，将更好地理解本发明的上述目的、特征和优点以及额外的目的、特征和优点，其中：

图1大致示出了尤其包括罐和填充机的食品加工系统的下游部分的示例。

图2大致示出了尤其包括罐和填充机的食品加工系统的下游部分的示例，其中所述下游部分设置有环形连接。

图3是图解食品加工系统的下游部分的另一个示例的总体流程图，该食品加工系统尤其包括罐和填充机，其中所述下游部分设置有环形连接。

具体实施方式

图1总体上示出了系统100的示例，系统100是用于加工和包装液体或半液体食品的较大系统的一部分，该食品如在纸箱包装中包装的所谓的延长保质期(ESL)牛奶。更具体地，系统100示出了用于接收经热处理的产品并且将其进给到罐106(优选地具有冷却系统的封闭罐)的入口102，该罐被布置成保持产品而没有被再次污染的风险。产品从罐106经由管道107被进给到填充阀108。填充阀108可以将产品引导到填充机110或通过回收阀112和回收管道114将产品引导到回收罐，回收管道114将填充阀108和回收阀112连接。

在系统100的准备期间，产品通过入口102被进给到罐106以在罐中形成产品的缓冲物，从而平衡罐106上游和下游的产品流中的微小变化。当在罐中形成缓冲物时，连接罐和填充阀108的管道107填充有产品，并且回收管道114也填充有产品。

在用产品填充系统100并且例如通过使用温度传感器115和压力传感器117确保温度和压力是在目标间隔内之后，将产品进给到填充机110，在填充机110中将产品填充到包装中。

在生产期间，或换句话说，在已经填充系统100并且产品被进给到填充机110之后，当处理ESL牛奶时，产品应该保持在约4℃的温度，以确保阻止微生物生长。如果在一段时间内没有产品被送入回收罐，则存在回收管道114中的产品例如被周围环境加热到4℃以上的温度的风险。如果这种温度升高不被阻止并且保持在控制下，则这会导致保存在回收管道114中的产品中的微生物生长。

此外，如果存在填充机的计划外停止，则产品将滞留在将罐106连接到填充阀108的管道107中。如果停止持续长的时间，则存在微生物生长的风险，并且其影响是，需要浪费管道107中的产品，并且在由填充机导致的计划外停止之后在再次启动之前系统需要清洁。

为了克服在由于由填充机110引起的计划外停止而导致的长久的停工的情况下在管道107中滞留的产品可能变坏的问题，可以使用图2所示的系统200。与图1所示的系统100不同，系统200使得产品可以循环，从而在填充机停止的情况下不存在滞留产品。

系统200可以包括：入口，该入口进而包括第一入口202a和第二入口202b；连接到入口的阀204；形成用以平衡上游产物流和下游产物流的变化的缓冲物的罐206；填充阀208，其将产品流的一部分进给到填充机210，或者在填充机停止的情况下，使得产品流被进给通过填充机；回收阀212；回收管道214，其将回收阀212连接到阀装置216；以及在线冷却器218，其使得被循环的产品保持在设定的温度间隔内。

在准备期间，经由入口进给无菌水。在用无菌水填充系统并且循环无菌水之后，其可以经由回收阀212从系统输送到排出装置。

如果要加工ESL牛奶或任何其他应保持冷藏的产品，则无菌水可以是冷的，以确保系统不仅被冲洗，而且在生产开始之前还被冷却。

在已经用无菌水冲洗系统200之后，可以将无菌空气引入系统200。可以经由罐206引入无菌空气，使得系统中存在的无菌水被移除。这可以例如通过将无菌空气引入罐206中并且从这里通过阀204到达阀装置216，同时，将无菌空气从罐206经由阀装置216、在线冷却器218、填充阀208、泵220，馈送回到阀装置216，经由回收阀212到达回收罐。

在用无菌水和无菌空气冲洗系统200之后，系统可以用产品填充。这可以通过经由入口202a,202b填充并经由阀204、罐206、阀门装置216、在线冷却器218、填充阀208、泵220、阀装置216、回收管道214、回收阀212到排出装置进给来完成。

在生产期间，产品经由入口202a,202b，经由阀204、罐206、阀装置216、在线冷却器218、填充阀208被进给到填充机210。为了确保没有产品滞留在连接填充阀208和阀204的管道中，产品的一部分可以转移到填充机210，并且通过将产品的一部分进给回到阀204来使该部分循环。

在填充机210的计划外停止或计划停止的情况下，可以改变填充阀208，使得所有产品循环，并且进入的产品导致更多的产品在罐中缓冲。

为了确保产品保持冷冻或以任何其它方式保持在目标温度间隔内，在填充机210停止的情况下，可以使用在线冷却器218。在所示示例中，在线冷却器218是设置有4℃水的管式热交换器，以确保产品在通过在线冷却器时，温度降低到目标温度间隔。通过这样做，减少了在填充机210停止期间产品被再次污染的风险，这从食品安全角度以及产品损失角度来看都是积极的。

图3示出了类似于图1和图2所示的系统的食品加工系统的系统300的流程图。

在系统300中，液体产品可以经由入口302经由第一阀304进给到罐306。液体产品可以从罐经由第二阀308和在线冷却器310进给到导流阀312。导流阀312可以被设置成将产品流的一部分转移到填充机314或不将该流转移到填充机使得产品流被进给通过填充机314。在生产期间，导流阀可以被设定为转移产品流的一部分。将产品流的仅一部分进给到填充机314的原因是为了确保不存在具有滞留产品的死端。

未转向到填充机的产品可以经由泵316进给到第三阀318。产品可以从第三阀318被进给到入口302，使得实现环形连接，从而使得产品可以在系统中循环。通过在系统中配有在线冷却器310，产品在再循环时可以保持冷却，使得可以保持低的微生物生长的风险。

为了跟踪在系统中的液面，可以使用液面传感器。在图3所示的示例中，第一液面传感器320可以设置在导流阀312的上游，第二液面传感器322可以设置在导流阀312的下游。

第三阀318可以被配置成如上所述将产品流引导到入口，或者经由第五阀324将该流引导到排放或回收系统。在清洁期间，水和清洁溶液可被发送到排放或回收系统。

在清洁之后，可以设置第五阀324，使得可以经由第五阀324将无菌空气进给到系统中。为了避免产品进入系统的在第五阀324和第三阀318之间的部分(本文称为回收管道)，该部分可以用过压无菌空气填充。

无菌空气可以用于排空罐306。在存在用于向罐提供无菌空气的系统的情况下，该系统还可以用于向回收管道提供无菌空气。

使用过压无菌空气的优点在于，不需要使用蒸汽来确保食品安全，所述过压无菌空气是使在回收管道中的无菌空气的压强高于在生产过程中靠近放置的含有产品的管中的压强。与无菌空气不同，蒸汽将具有负面效果，即产品可能在第三阀的靠近回收管道的一部分上燃烧。因此，通过具有过压的无菌空气而不是蒸汽，可以发生较少的结垢，从而导致改善的运行时间。

当填充排空系统时，可能有空气被截留在系统中。为了确保该空气被推出系统并且例如不被推入到填充机中，系统可以通过以下方式来填充产品：关闭第一阀304并通过入口以与在生产期间产品流方向相反的方向进给产品，即通过第三阀318、泵316、导流阀312、第二阀308进给产品到罐306。通过使用例如罐306中的液位开关，当罐被填充到一定水平时，可以通过使用控制器或其他数据处理装置通知系统。

当罐被填充到一定液位时，第一阀304可以被打开，使得产品从入口302经由第一阀304被进给到罐306。

在所示示例中，从入口经由第一阀到罐的第一流动路径短于从入口经由第三阀、泵、导流阀、在线冷却器、第二阀到罐的第二流动路径。因此，在所示的示例中，由于第一流动路径比第二流动路径短，并且第二流动路径填充有产品，而第一流动路径除了入口和第一阀之间的部分之外是空的，因此在打开第一阀时，产品流将选择第一流动路径。然而，如果需要将经由入口进给的产品引导到第一流动路径，则可以在靠近入口的第二流动路径上设置阀，使得第二流动路径可以关闭。

在用产品填充第一流动路径之后，产品可以继续经由入口进给到系统中，并且来自罐的产品流现在可以切换到从罐经由第二阀308、在线冷却器310到达导流阀312，其中产品流的一部分可以进给到填充机314，并且部分经由泵316、第三阀318和第一阀304进给到罐306。

为了确保可以保持产品损失低，可以通过经由罐306进给到系统中的无菌空气推出存在于系统中的产品来排空系统。

在排空过程的第一步骤中，放置在系统中的在罐、第二阀、在线冷却器和导流阀312之间的产品可以通过使用经由罐进给到系统中的无菌空气被推出到填充机内。为了确保产品沿该方向进给，第一阀304可以在该第一步骤中关闭。另一个选择是，如果具有位于罐出口上方的罐入口，则当罐液面高于罐入口时，使第一阀关闭。

在第二步骤中，放置在系统中的位于第三阀318、泵316和导流阀312之间的产品可以通过设置第二阀308使得从罐进给的无菌空气被引导到第三阀318而被推出到填充机314。通过以这种方式向后排空系统的一部分，放置在第三阀和导流阀之间的产品可以被包装和使用，而不是被输送到排放装置。由于导流阀和第三阀之间的距离在某些位置是长的，因此大量节省可以实现。

通过设有第一液面传感器320，可以测量导流阀312上游的产品的量。当产品的量低于阈值时，系统可以改变，使得放置在第三阀318和导流阀312之间的产品通过改变第二阀308被推向导流阀312，如上所述。

类似地，通过具有第二液面传感器322，可以测量导流阀下游的产品的量，以便知道何时停止馈送无菌空气，从而将产品推向导流阀。

上面主要参考几个实施方式描述了本发明。然而，如本领域技术人员容易理解的，除了所公开的实施方式之外的其它实施方式在由所附专利权利要求限定的本发明的范围内同样是可行的。