专利名称：改进的罐头加工的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种装置，用于在压力容器中热处理主要为液体的物质，如食品。
背景技术：
在普通的罐头加工工艺中，可包含固体的液体或半液体食品，如汤，调味汁等，通过开口端充填到空的罐头盒中的适当水平，在产品上方留出顶部空间，然后用端盖密封罐头盒的开口端。罐头盒和其容纳物然后通过加热消毒。所使用的加热介质通常是蒸汽或热水，其温度通常在115℃和130℃之间。为了实现这个温度，蒸汽或热水必须保持在超大气压力，因此罐头盒和加热介质容纳于压力容器中，如杀菌罐或蒸煮器。
充填和封闭后的罐头盒放置在杀菌罐中，杀菌罐是封闭的，蒸汽或水引入其中。温度控制器通常设置在杀菌罐上，以保持加热介质处于希望的温度。当罐头盒位于蒸馏灌中，加热介质的热量通过容器壁传导，从而传导到产品。
罐头盒中的全部食品必须达到和保持足够的温度并持续足够的时间来实现所谓的“商业消毒”。大部分产品主要依靠传导而不是对流来分配通过罐头盒的热量。直径为73毫米及长度为110毫米的普通罐头盒必须在121℃保持80-90分钟的处理时间。一旦消毒结束，罐头盒必须进行冷却，通常用冷水，到大约400℃的温度，然后从杀菌罐取出，冷却和取出过程需要大约60分钟。
对于传统的杀菌罐，放置未消毒的罐头盒于杀菌罐到消毒和冷却后取出的整个循环时间可长达3小时。这样在各工作班次，给定杀菌罐的最大产量只有2或3批罐头。换句话，杀菌罐在各工作班次期间只有两个或三个热循环上面指出的长加热时间可导致对食品的过蒸煮，尤其是靠近容器壁的食品。在商业实践中，已经知道通过转动杀菌罐中的罐头来搅动罐头盒，以减少食品在静止杀菌罐中的加热时间。转动罐头盒可通过绕其圆柱轴线来转动或通过绕穿过中心的横向(直径向)轴线一端到另一端地翻转罐头盒来实现。
搅动的第一种形式可通过绕其纵轴线转动圆形截面的罐头，其广泛应用于“卷轴和螺旋”蒸煮器。这种搅动方法不能带来罐头中食品的非常充分的混合，与无搅动的加热相比，加工时间只能减少大约50％。一端到另一端的翻转可导致更好的混合，与无搅动加热相比，预计加工时间减少到大约35％。
国际专利申请WO 96/11592介绍了一种方法，其中圆柱形罐头可保持其轴线水平，在加热和冷却阶段，以水平轴线往复运动的方式运动。引入1g或更大的(g是重力加速度)峰值加速度。这个过程使得罐装的食品进行消毒的时间只有传统的加热方法的十分之一。使用这种方法操作的杀菌罐每天可进行数十次热循环，而不是通常的2到3次。
传统的加热罐头的杀菌罐，根据3或更多小时的热循环时间，设计的寿命为数十年。如果使用WO 96/11592的方法，则热循环时间一般可减少到一小时以下，可能小于30分钟，甚至低于15分钟。
实现这些短循环时间所必须经历的温度快速改变增加了杀菌罐的热应力载荷。杀菌罐的这些重复的热载荷可明显缩短其使用寿命，这主要因为当冷却水喷射到罐头盒进行冷却时所经历的高热冲击。喷射的水可飞溅或改变方向到达杀菌罐的内表面，造成突然局部冷却，在罐壁产生内应力。这些应力在相对少量的重复后可导致裂纹的发展，甚至导致罐结构损坏。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种热处理产品的装置，包括杀菌罐，其中可容纳进行处理的产品；加热杀菌罐的加热机构；冷却液喷射机构，可喷射液体冷却剂到容纳于杀菌罐的产品；屏蔽机构，基本上防止冷却液喷射机构喷射的冷却液撞击杀菌罐的内表面。
根据本发明的第一方面的第一优选形式，所述屏蔽机构包括一个或多个实心金属或塑料片材板。
根据本发明的第一方面的第二优选形式，所述屏蔽机构的板包括泡沫或网状材料，具有的孔或网孔尺寸可有效地防止冷却液的液滴或水流撞击罐壁。
根据本发明的第一方面的第三优选形式或任何前面的优选形式，屏蔽机构包括绝热材料的不透水层。
根据本发明的第一方面的第四优选形式或任何前面的优选形式，屏蔽机构包括安装在杀菌罐的下区的存储盘，并设有从盘通过罐壁延伸的排放管路，可排放来自存储盘的液体；和多个垂直延伸的板，其最下边位于存储盘的上方，将撞击到板的液体收集到存储盘内。
根据本发明的第一方面的第五优选形式或任何前面优选形式，杀菌罐还包括搅动机构，可施加往复运动到容纳于杀菌罐的产品。
根据本发明的第一方面的第六优选形式或任何前面优选形式，屏蔽机构相对杀菌罐固定。
根据本发明的第一方面的第七优选形式或任何前面的优选形式，杀菌罐设置了载体，可支撑杀菌罐内的产品进行处理和相对杀菌罐移动，其中屏蔽机构的至少一个板安装到载体。
根据本发明的第一方面的第八优选形式或任何前面的优选形式，杀菌罐还设置了位于杀菌罐下部的陷阱机构，可捕获由于屏蔽机构失效而撞击到罐壁的冷却液，和可选择打开的排放阀，其与陷阱机构连通，可排出陷阱机构的液体。
通常陷阱机构结合了传感器，可检测液体是否存在于陷阱机构；如水位传感器或可检测液体冷却液成分的传感器。
根据本发明的第二方面，提出一种杀菌罐的屏蔽装置，杀菌罐包括罐壁，形成了容腔，容腔中可容纳进行处理的产品；加热蒸馏壁的加热机构；和冷却液喷射机构，可喷射液体冷却液到容纳于杀菌罐的产品；和屏蔽机构，安装在杀菌罐内，可基本上防止冷却液喷射机构喷射的冷却液撞击罐壁的内表面。
根据本发明的第二方面的第一优选形式，屏蔽机构包括一个或多个实心片材板。
根据本发明的第二方面的第二优选形式，屏蔽机构包括泡沫或网状材料，具有的孔或网孔尺寸可有效地防止冷却液的液滴或水流撞击罐壁。
根据本发明的第二方面的第三优选形式，屏蔽机构包括绝热材料的不透水层。
根据本发明的第二方面的第四优选形式或任何前面的优选形式，屏蔽机构包括存储盘，安装到杀菌罐的下区，并设有排放管路，通过罐壁延伸，可排放存储盘的液体；和多个垂直延伸的板，其最下边位于存储盘的上方，使得撞击板的液体可收集到存储盘。
根据本发明的第三方面，提供了一种保护杀菌罐的方法，杀菌罐包括形成容腔的罐壁，容腔中可容纳进行处理的产品；加热杀菌罐的加热机构，和冷却液喷射机构，可喷射液体冷却液到容纳于杀菌罐的产品，以防止热冲击。所述方法包括步骤安装屏蔽机构于杀菌罐内，以防止冷却液喷射机构喷射到杀菌罐内的液体冷却液撞击罐壁内表面。
根据本发明的第三方面的第一优选形式，所述方法包括步骤安装存储盘于杀菌罐的下区；设置通过罐壁的排放管路，可从存储盘排出液体；和安装多个垂直延伸的屏蔽板于杀菌罐内，多个板的最下边位于存储盘的上方。
根据第三方面的第二优选形式，所述屏蔽机构包括绝热材料的不透水层，第一优选形式的方法包括步骤打开排放阀，排空陷阱机构；关闭排放阀，然后进行冷却操作；和冷却操作启动后，通过检测陷阱机构中的液体冷却液，确定屏蔽失效。一般地，检测液体的步骤包括检测其中的液体水平或检测液体的成分。
根据本发明的第四方面，提出了一种在杀菌罐内定位多个基本为圆柱物体的装置，圆柱物体具有一对横向端壁，其边缘连接到侧壁，侧壁与物体形成近轴层叠关系，物体互相至少间隔开最小预定间距，装置包括基本为平面的垫，具有第一和第二表面；和多个从所述表面其中一个延伸的凸出部排列，各排列设置成可接收位于定位位置的所述物体中一个的端表面；其中凸出部的高度设置成，当物体的一个端表面接触凸出部的自由端部时，物体的另一端表面偏离其定位位置。
根据本发明的第四方面的第一优选形式，所述凸出部的高度设置成，当物体的一个端表面接触凸出部的自由端部时，物体的另一端表面偏离其定位位置至少最小预定间隔距离。
根据本发明的第四方面的第二优选形式或其第一优选形式，各排列包括3个或更多的凸出部。
根据本发明的第四方面的第三优选形式或任何前面的优选形式，各凸出部包括圆柱形基部和圆锥形顶部。一般，所述基部的直径对应于所述最小预定间隔距离。
本发明的主要目的是提供一种机构，可改进杀菌罐的使用寿命，杀菌罐中的罐头可连续加热和通过喷射冷却液进行冷却，其中加热和/或冷却期间的罐头盒的搅动导致了杀菌罐的快速热循环。
本发明还寻求一种杀菌罐装置和操作方法，可对罐装产品进行热处理，其中通过减少或消除对杀菌罐的局部热冲击，使杀菌罐的使用寿命实现最大化。
本发明的另一目的是提供一种检测系统，可检测冷却液对罐内表面的冲击。
本发明的另一方面设置了层垫，用于放入杀菌罐内的罐头层之间，以定位罐头盒并可帮助控制冷却液的流动。
在介绍中，用词“圆柱形”不能认为是将产品限于具有圆形截面，产品可以具有任何基本对称的截面。
下面参考附图对本发明的实施例进行详细地介绍。其中图1是杀菌罐的示意侧视截面图，杀菌罐在操作加热多个罐头；图2是图1的杀菌罐的横向截面图；图3是层垫的示意性部分侧视图，显示出罐头盒的位置；和图4是装载入杀菌罐的罐头的示意图。
具体实施例方式
现参考图1和图2，显示出杀菌罐的安装，其包括杀菌罐2和搅动驱动组件3。
杀菌罐包括圆柱形压力容器4，其设有封闭端5和开口端6，开口端安装有门7。门7支撑于铰链8，可在该实施例的门的顶部看到，并可通过锁定螺销9保持关闭。门7可通过释放锁定螺销9和沿时针方向转动门来打开(如图1所示)。门7可支撑于其侧面或底边，而不是如图1所示在顶边。也可以用图1所示的锁定螺销9外的其他机构来锁定关闭。门可以具有凸圆形状(向内或向外凸出)以更好地适应压力容器4内的内部压力。
在压力容器4内安装了一对轴向延伸的导轨11，其上有可通过轮子13移动的托架或保持架12。托架可容纳多个罐头盒14，罐头盒形成水平延伸层，各层通过层垫15互相分隔开。层垫15具有垂直延伸的定位销16，以接合罐头盒14，下面将进行更详细的介绍。
搅动器驱动组件3包括飞轮17，可由马达(未显示)带动转动；和曲柄销18，连杆19的一端连接到曲柄销。连杆19的另一端连接到十字头20，十字头保持在两个十字头引导件21之间。应当理解，飞轮17的转动使得十字头20作左右往复线性移动，如图所示。
十字头20连接到驱动杆22的一端，驱动杆通过轴承密封件，密封件位于杀菌罐2的封闭端壁5。驱动杆22的另一端连接，最好可释放地连接到托架12。驱动杆平行于导轨11延伸，这样，飞轮的旋转运动转变为托架12沿导轨11的往复运动。往复运动的频率，以及托架和其容纳物所受的加速度，可通过控制飞轮17的速度进行变化。
杀菌罐设置了入口端口24，用于引入加热介质，如蒸汽或热水，到杀菌罐2，入口阀25可控制加热介质流过端口24。可设置扩散器或扩展器(未显示)来分配加热介质(蒸汽或热水)到杀菌罐内部。
上出口端口26和下出口端口27设置在杀菌罐壁，各自受到上和下出口阀28，29的控制。还设置了清洗入口端口30，其受到清洗阀31的控制。
为了对在高温下保持足够时间的罐头盒进行冷却，冷却液喷射杆32沿着杀菌罐2的上部延伸，带有喷嘴33以喷射冷却液到托架12上的罐头盒14。冷却液的流动受到冷却液阀34的控制。多个喷射杆或其他喷嘴机构可设置，使得冷却液流体可输送到进行处理的一批罐头盒的全部。
图1和图2的杀菌罐的操作的优选程序现在进行介绍。
经填充和密封的罐头盒装载于托架12，并卡在托架的适当位置。托架然后装载入杀菌罐，托架的轮子13位于杀菌罐2的导轨11上。托架然后连接到驱动杆22，驱动杆穿过杀菌罐的封闭端部5，然后关闭杀菌罐门7并锁定到适当位置。
然后接通搅动罐头盒的驱动马达，使得罐头盒和托架前后往复运动，运动由飞轮17的转动速度和曲柄销18的推动来限定。该运动通过连接杆19，十字头20和驱动杆22传递到托架。
所使用的实际搅动状态取决于如食品产品的粘度，在罐头盒中的充填水平，还应当有足够的密度以产生至少为1g的最大的加速度。通用的状态是飞轮速度为120rpm，行程为150mm，产生等于1.4g的峰值加速度。
一旦正确密度下的搅动开始，可启动加热过程。在图示的杀菌罐，加热使用蒸汽来实现。对于这类加热，蒸汽是优选的加热方法，因为其具有比水高的导热系数。蒸汽还容易接触容器的所有表面。采用喷射或喷淋水系统难以实现这样的接触水平。
来自压力源(未显示)的蒸汽或蒸汽/水混合物通过入口端口24和打开入口阀25被引入到杀菌罐。上和下出口阀28，29保持打开，在称作通气的操作中，允许空气从杀菌罐2内逸出。当杀菌罐达到大约为100℃的温度时大量的蒸汽从上和下出口端口26，27流出，下出口阀29关闭，允许蒸汽从上出口端口26流出持续另外的预定时间，然后上出口阀28也关闭。通风顺序，即打开阀门25和关闭阀门28，29的时间间隔，最好是各杀菌罐通过实验来确定。
杀菌罐现在达到要求的工艺温度，通过入口阀25的蒸汽流受到控制电路34的控制，控制电路可对位于杀菌罐2内的温度传感器35作出反应。一旦杀菌罐内的温度到达要求，工艺定时启动。
当预定的工艺时间结束时，入口阀25关闭，停止蒸汽流入杀菌罐2，清洗入口端口30的空气通过清洗阀31进入，从杀菌罐清除蒸汽，同时保持压力于加热期间所用的水平。压力水平可使用压力传感器P1来控制，蒸汽通过上和/或下出口端口和阀门排出。
当足够的蒸汽已经从杀菌罐清除，并已经被空气置换，可通过喷射杆32的喷嘴33喷射冷却水开始冷却，冷却水由来自阀门34的水输送。如果冷却开始时过多的蒸汽残留在杀菌罐，冷却水将冷凝蒸汽，杀菌罐中的压力将过度下降。
当冷却进行时，允许杀菌罐中的压力缓慢下降到大气压力。一旦罐头盒冷却完，通常下降到大约40℃，打开杀菌罐，取出罐头盒。一般整个循环时间为大约15分钟。该系统可以用于金属罐头盒以外的容器，尽管因为罐头盒具有稳定性和高导热性，成为优选的容器。
在使用蒸汽进行加热和喷射冷水进行冷却的杀菌罐中，主要由热导致的应力发生在加热阶段蒸汽接触杀菌罐的冷区时，和当冷却阶段冷水接触杀菌罐的热区时。主要关心的区域是焊接区和截面变化部分。
因此，希望杀菌罐压力容器受到保护免于大的热冲击载荷，首先屏蔽杀菌罐免于冷却水，和/或其次，可在一天开始或在各操作循环开始时进行预热。工作期间的温度波动只能有较小的数量。
冷却液屏蔽在图1和2所示的实施例中，防止喷嘴33喷射的冷却水接触杀菌罐的热内表面，使杀菌罐的所有面积在整个加工循环保持处于高温(即超过100℃)。屏蔽板37设置成在杀菌罐内托架12的路线外沿纵向延伸，屏蔽板37的下边37a设置在存储盘38的上方，存储盘在导轨11下延伸。屏蔽板37的位置和尺寸使得喷嘴33喷射的水可撞击屏蔽板，向下流到存储盘38，其中喷射的水可从托架12和罐头盒14反弹。存储盘通过排放管路39排放，排放管路受到排放阀40的控制，当杀菌罐带有压力时阀门关闭，最好在通气阶段的下阀门29关闭后，工作循环的冷却阶段阀门打开，允许冷却液排出。直到杀菌罐内的压力已经充分降低前，阀门40的打开受到控制，不允许压力突然下降，但允许足够的冷却液排出，防止存储盘38溢出。一个或多个水平传感器可设置于存储盘，传感器连接到排放阀40的控制电路，当存储盘38中液体水平上升时，可增大排放阀40的开口度。
屏蔽板37可安装到罐壁内部，最好位于绝热固定件41，如图2的右侧所示。或者，屏蔽板37可向内弯，如图2所示，以确保从板37流下来的水落到存储盘38。当板37安装到托架12时，存储盘的尺寸必须能使从板37流下来或滴下来的水落到存储盘38，这无关托架12和板37的往复运动。
屏蔽板37可以是实心金属或塑料片材，或者可以用泡沫或网状材料形成，倘若其中的孔或网孔尺寸可有效地防止冷却液的液滴或水流撞击罐壁。具有开口直径为1mm或更小，0.5mm或更小更好，最好是0.25mm或更小，的网状材料可有效地屏蔽反弹的液滴。
在可选择的设置中，屏蔽可通过设置不透水的绝热材料层到罐壁的内表面来实现，防止冷却液和罐壁之间接触。
最好通过绝热材料在通过杀菌罐壁的位置包围管路，对将冷却水输送到杀菌罐主体和从杀菌罐主体输送出的管路进行绝热。存在的危险是，在工作循环的冷却阶段，用于保持冷却水免于接触杀菌罐的热壁而设置的屏蔽未能完全生效，使得冷却水流到杀菌罐壁的内部，在接触点局部冷却罐壁。本发明提供了检测机构，可检测屏蔽的失效，如图3的详细显示。监测机构包括，在图示的实施例中，管路44形成的陷阱机构43，管路的下端部44a封闭，陷阱机构固定到罐2的壁4的最下部分，形成向下延伸的陷阱，开口通到杀菌罐的内部。罐2设置成，任何撞击罐内表面的喷射冷却液将向下流到陷阱43。陷阱43设置了冷却液传感器45，其可以是水平传感器或电容传感器，以检测收集到陷阱中的冷却液。冷却液传感器45可提供检测信号到控制电路34，或可以是独立单元，通过声响或显示机构提供可听到或可看到的检测信号。陷阱43具有排放阀46，用于在使用前清空陷阱，可以通过手动或通过控制电路34进行控制。
在各次冷却循环之前，排放阀46打开，清空陷阱43中的任何冷凝物，然后重新关闭。如果任何冷却液在冷却循环期间流入陷阱，则冷却液传感器45可检测到，并输出检测信号，警告操作者屏蔽失效。典型的操作程序如下所述。
在循环开始时，即杀菌罐2打开准备装载罐头盒时，陷阱43的排放阀46打开，以保证陷阱清空。如果未清空，控制电路34将发出警告，将不会允许工作循环启动。
一旦杀菌罐2装载完，门7关闭，通过打开入口阀25接通蒸汽源，开始加热过程，陷阱43的排放阀46关闭。当加热过程进行时，冷凝物将从罐壁4流下来，开始充填陷阱43，液体在管44中的水平上升将被传感器45检测到，并被控制电路34监测到。传感器45的信号可与前面加热循环的控制电路34的信号比较，以保证读数是标准的。这样不仅可检查水平传感器是否工作，还可以用于指示在加热阶段没有不正常的情况发生，如果传感器信号基本对应于前面的工作循环的信号。如果得到不同的结果，即如果检测到蒸汽源有大量的冷凝物，这可能表示杀菌罐有不正常的热量损失，可能损害加热过程，还表示蒸汽中有过多的液体水。
在工作循环的加热阶段结束时，空气通过清洗阀31进入，从杀菌罐清除蒸汽，并在冷却开始前用空气进行置换。在这个阶段陷阱43的排放阀46打开，排放冷凝物，直到传感器45检测到陷阱已清空，这时排放阀46关闭。
现在开始冷却阶段，在正常操作期间，无冷却液排放到陷阱43，传感器45将确定这种状态。如果冷却液未被屏蔽板37和存储盘38捕获，陷阱43将开始充填，陷阱43中的冷却液可被传感器45检测到。控制电路34然后警告操作者该不正常的情况，可以程序化，允许冷却阶段完成，但不经批准的干预，不允许下面的循环开始。
代替检测液体冷却液在陷阱43中的水平，冷却液可设有添加剂，如染料或化学指示剂，可通过管44上的窗口用视力检测；或传感器可设置成，可通过分析陷阱中的容纳物，检测化学指示剂。例如，冷却液可包括添加剂，其使得冷却液的pH值不同于普通的冷凝液，可用石蕊试纸测试陷阱容纳物的pH值进行检测。加热过程的冷凝物不含有添加剂，因此陷阱43中的添加剂表示屏蔽失效，在各冷却循环前不能排空陷阱。
在优选实施例中，可通过在下出口阀29上游的出口27设置冷却液传感器45，结合陷阱43和下出口27的功能。下出口阀的下游可设置分流器将蒸汽从下出口阀排放到大气中，引导冷却液流到适当的排放管路，或通到制冷器或热交换器回路，进行冷却和循环。
在喷水加热和冷却的杀菌罐，不向杀菌罐填充蒸汽来加热杀菌罐中的罐头盒，而是向罐头盒喷射热水。通过如上所述的喷射冷水进行冷却。通过使上述的屏蔽板既用于热水又用于冷水，罐壁在所有阶段都不接触热和冷的液体，极大减轻了杀菌罐的热循环，可延长罐的寿命。上面介绍的屏蔽失效传感器可检测热水以及碰撞罐壁的冷水。
预热杀菌罐可另外或可选择地使用能够在工作循环开始时减少对杀菌罐热冲击的方式。这特别适合于通过蒸汽或蒸汽/空气混合物加热的杀菌罐，该方式的实现可通过缓慢地预热杀菌罐，然后再用罐头托架装载到杀菌罐。这种操作方式的示例介绍如下。
杀菌罐清空了罐头盒和托架，关闭门，开始进行预热步骤，通过部分打开入口阀25允许限定的蒸汽流入，杀菌罐的温度经过一段时间缓慢上升到100℃，这取决于杀菌罐结构的初始温度。杀菌罐越冷，预热的时间越长，最好最大为大约5分钟。预热任何特定杀菌罐从初始温度到其操作温度所要求的确切时间最好通过实验确定。当杀菌罐的初始温度不能准确知道时，可根据自最后工作循环结束的时间长度以及结构的冷却速率的知识来估计。根据此估计可以确定预热的时间长度。
当杀菌罐到了100℃，蒸汽供应这时完全打开(入口阀25完全打开)以正确放空杀菌罐，即供应10秒后关闭下出口27，然后继续10秒钟后，关闭上出口端口26。通过部分关闭入口阀25，马上减少蒸汽供应到某水平，使得杀菌罐还要两分钟来达到工艺温度和压力。(对于给定装置，所要求的间隔时间一般通过实验来确定)。
工艺定时现在启动，只要实验已决定要提高杀菌罐的结构温度，加热过程继续进行，基本到达其工作温度。
蒸汽供应(入口阀门25)然后关闭，上出口端口26缓慢打开，允许蒸汽从杀菌罐逸出，降低压力到零。预热的杀菌罐准备好装载一个或多个罐头托架，进行生产。
对杀菌罐缓慢预热可避免操作期间出现热冲击。当开始生产杀菌罐处于热状态下，热冲击载荷大幅度下降。控制阀门25，28，29，31，34和40最好通过控制电路34来进行，控制电路可以是工艺控制器，程序微处理器或个人电脑或类似装置。
为保证杀菌罐总是处于足够高的温度以避免这样的冲击载荷，需测量从前面加工过程结束以来的时间。如果这段时间过长，控制杀菌罐整个操作的控制电路34最好设置成不允许下一个加工循环开始，直到杀菌罐重新预热。要求的确切预热时间长度是变化的，取决于从最后的加工过程结束以来的时间和其他因素，如周围温度。要求的确切预热时间长度通过实验来确定，最后使用以来不同时间长度的预热时间可储存在控制电路34接触到的存储器。
控制电路34可设置成，能够在加热循环开始后的时间间隔结束前发出可听到或看到的警告，其中另外的加热循环可启动且无须预热杀菌罐，这样操作者可决定是否有时间装载杀菌罐和启动下一处理过程，或是否需要进行预热循环。
装载和定位罐头盒为了得到一致的加工结果，各容器或罐头盒14必须牢固保持和位于相对临近罐头盒的正确位置。
将罐头盒叠置在托架12的方法和装置现在参考图4加以介绍，叠置罐头盒可手动装载，半自动或全自动处理。
托架12通过放置层垫15于托架中的水平位置来装载罐头盒14，层垫的销16向上延伸。每一层的罐头盒设有层垫，围绕直径对应于罐头盒14直径的圆的周边设置的销排列最好具有等间距但也可以有不规则间距。最好每个罐头盒设有4个销，但在不同的实施例中，可采用3个或更少，5个或更多的销。对于非圆截面的罐头盒，设置适合罐头盒截面的销排列。
最上和最下层垫15最好只在一个表面上设置销，而中间的层垫需要设置在两层罐头盒16之间，其两个表面上设有销。
在所示的各示例中，各罐头盒14通过8个圆锥形销16定位于托架12中，两个层垫15各连接有4个销，以定位罐头盒14的各端面。销16具有圆柱形基部16a和圆锥形顶部16b，其终止于圆形尖端16c。销的间隔设置使得可各组4个销之间可紧密容纳罐头盒。一层中相邻罐头盒14之间的最小间隔距离S，在所示实施例中，等于销16的基部16a的直径，因为销设置成其行列对准一层中罐头盒的行列。在另外的可选设置中，销的位置可利用各层中罐头盒交错排列，使各个销可以接触三个或4个，而非两个，罐头盒14。销16的尺寸和形状使得，在进行装载罐头盒到托架的操作过程中，圆锥形顶部16b可用作引导面，罐头盒通过接触销16的基部16a精确定位。罐头盒14通过设置罐头盒端部于销16之间进行装载。如果罐头盒的端边接触销的圆锥形顶部16b，罐头盒将被引导到其正确位置。如果罐头盒放置成销的圆形尖端16c接触罐头盒端部，如图4中的虚线所示，则罐头盒完全未对准，干涉到至少一个相邻罐头盒，对于操作者很明显出现了缺少装载。如果这种状况未得到改正，还可能导致下一层垫15不能正确定位，造成明显的缺少装载。本系统可以容忍缺少罐头盒。这确实是重要的特征，因为这种情况几乎肯定会在实际中发生。在装载过程中，罐头盒的轴线是垂直的，层垫15是水平的。装载到杀菌罐2中，托架12可侧面放置，这样与图示示例不同，罐头盒14的轴线是水平的，平行于杀菌罐的圆柱轴线，即罐头盒的轴线在其搅动过程中沿往复运动的方向延伸。
罐头盒14最好设置成为轴向对齐的罐头盒条，层垫形成的条状罐头盒中两个相邻罐头盒之间留有间隙。层垫可具有压花或台阶，其上可设置销16。在优选实施例中，罐头盒条在杀菌罐中沿搅动方向水平延伸。在各罐头盒条之间沿水平方向设置大约为10毫米的间隙，或者更大，足以使加热和冷却流体自由流动。在垂直方向上，各条罐头盒最好直接位于下面的罐头盒条上方，其间间隙大约为3mm，或更多。这样的设置使得蒸汽和水在罐头盒上更好地流动，尽管其他设置也可满足要求。
应当注意到，对于装载和定位圆柱形罐头盒，罐头盒两端面的外径基本相等，或罐头盒端部的直径可以不同，差别达2mm或更多。
为定位圆柱形的其端部直径差为大约2毫米或少于2毫米的罐头盒，罐头盒两端最好采用相同布置和间距的销。层垫两相对表面上的销最好是同轴的，如果两端的直径不同，销的布置适应较大直径端部。如果直径差大于2毫米，销的间隔和/或布置可以变化，以适合各罐头盒端部。必须使罐头盒位于预定的方位。如果罐头盒的方位不正确，装载人员将在这个阶段或当放置下一层垫时进行清理。
托架可以人工或使用半自动或全自动系统进行装载。下面的介绍针对完全手工装载操作。
首先，托架12定位成开口侧朝上，下层垫15设置的位置可形成基部，销16向上突出。
然后通过将各罐头盒14设置在层垫上，使罐头盒的端面被层垫上的销16的排列定位，各销结合罐头盒的边来设置罐头盒14的第一层。当第一层完成，具有向上延伸和向下延伸销16的中间型层垫通过托架12的开口侧垂直向下落到第一层罐头盒顶面的水平面上。层垫可在水平面上受到托架14的角部引导，使得向下延伸的销16很容易接合罐头盒边，保证各罐头盒的牢固定位。
第二层罐头盒通过类似于第一层的方式进行装载，另一中间型层垫下降就位。重复进行这个程序，直到设置顶层垫5，其具有与下层垫3相同的类型但销向下延伸，托架装满。然后使用可释放的夹具固定各罐头盒层和插入其中的层垫5于托架12的适当位置。
装载完的托架12然后正确定位于准备进入杀菌罐的小车上。托架最好放入杀菌罐时其各层垫位于垂直面，保持罐头盒14的轴线为水平并对准托架的往复运动方向，当罐头盒的轴向长度等于或大于其直径时(或代表性的横向尺寸或宽度，在罐头盒具有非圆形截面的情况下)。但是，如果罐头盒是粗短形状，其中轴向高度小于其“宽度”直径，更有效的定位可保持罐头盒的轴线垂直或基本垂直。
对于非圆形截面容器，如果容器是短粗高度并截面为矩形，有类似的考虑，最好定位成往复运动的方向与最长横向尺寸对齐。
还应当注意到，对于粗短容器，不管沿与端部平行的方向作往复运动或是与端部成一定角度作往复运动，只是一侧设有销16的层垫15不仅可设置在顶或底面，还可以作为中间层垫来定位容器。
所介绍的手动装载的方法只限于应用于深度足够浅底层可接触到的托架。对于较深的托架，需要应用半自动系统。
例如，托架可设置在适当框架上的提升机构上，以便将下层垫提升到靠近托架开口顶部的位置，允许容易地装载罐头盒。一旦第一层罐头盒装载完，提升机操作降低该层罐头盒，其数量等于该层的高度。然后添加中间层垫，放置下一层罐头盒。该程序重复进行，直到下层垫位于托架的底部，顶层垫放置在最上层的罐头盒。然后可用夹具锁定罐头盒和层垫于适当位置。
使用该类型提升机构的这种托架放置机构在罐头制造业是普遍采用的，可用于装载任何尺寸的托架。
全自动装载可采用类似的原理，可使用自动检取和放置单元来代替手动装载罐头盒到各层。
工业应用本发明可应用于罐头制造工业，罐头制造业对于很多国家是非常重要的。除了提供对给定装载量的充填好的罐头的快速消毒(以及在给定时间周期的更高产量)，本发明还减少了加热步骤所要求的大量热量以及燃料费用。
权利要求
1.一种热处理产品的装置，包括杀菌罐，其中可容纳进行处理的产品；加热杀菌罐的加热机构，冷却液喷射机构，可喷射液体冷却液到容纳于杀菌罐的产品；和屏蔽机构，可基本防止冷却液喷射机构喷射的冷却液撞击杀菌罐的内表面。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述屏蔽机构包括一个或多个实心金属或塑料片材板。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述屏蔽机构包括泡沫或网状材料，具有的孔或网孔尺寸可有效地防止冷却液的液滴或水流撞击罐壁。
4.根据前面权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述屏蔽机构包括绝热材料的不透水层。
5.根据前面权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述屏蔽机构包括安装在杀菌罐的下区的存储盘；并设有通过罐壁延伸的排放管路，可排放来自存储盘的液体；和多个垂直延伸的板，其最下边位于存储盘的上方，使撞击到板的液体收集到存储盘内。
6.根据前面权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，杀菌罐结合搅动机构，可施加往复运动到容纳于杀菌罐的产品。
7.根据前面权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述屏蔽机构相对杀菌罐固定。
8.根据前面权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述杀菌罐结合了载体，可支撑杀菌罐内的产品和相对杀菌罐移动，其中屏蔽机构的至少一个板安装到载体。
9.根据前面权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述杀菌罐设有位于杀菌罐下部的陷阱机构，可捕获由于屏蔽机构失效而撞击到罐壁的冷却液；和可选择打开的排出阀，其与陷阱机构连通，可排出陷阱机构的液体。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述陷阱机构结合有传感器，可检测液体是否存在于陷阱机构；如水位传感器或可检测液体冷却液成分的传感器。
11.一种杀菌罐的屏蔽装置，杀菌罐包括罐壁，形成了容腔，容腔中可容纳进行处理的产品；加热杀菌罐的加热机构，和冷却液喷射机构，可喷射液体冷却液到容纳于杀菌罐的产品；和屏蔽机构，其安装在杀菌罐内，可基本上防止冷却液喷射机构喷射的冷却液撞击罐壁的内表面。
12.根据权利要求11所述的屏蔽装置，其特征在于，所述屏蔽机构包括一个或多个实心片材板。
13.根据权利要求11所述的屏蔽装置，其特征在于，所述屏蔽机构包括泡沫或网状材料，具有的孔或网孔尺寸可有效地防止冷却液的液滴或水流撞击罐壁。
14.根据权利要求11所述的屏蔽装置，其特征在于，所述屏蔽机构包括绝热材料的不透水层。
15.根据权利要求11到14中任一项所述的屏蔽装置，其特征在于，所述屏蔽机构包括存储盘，安装到杀菌罐的下区，并设有排放回路，通过罐壁延伸，可排放存储盘的液体；和多个垂直延伸的板，其最下边位于存储盘的上方，使得撞击板的液体可收集到存储盘。
16.一种保护杀菌罐的方法，杀菌罐包括形成容腔的罐壁，容腔中可容纳进行处理的产品；加热杀菌罐的加热机构；和冷却液喷射机构，可喷射液体冷却液到容纳于杀菌罐的产品，以防止热冲击。所述方法包括步骤安装屏蔽机构于杀菌罐内，以防止冷却液喷射机构喷射到杀菌罐内的液体冷却液撞击罐壁内表面。
17.根据权利要求16所述的保护杀菌罐的方法，其特征在于，所述方法包括步骤安装存储盘于杀菌罐的下区；设置通过罐壁的排放管路，可从存储盘排出液体；和安装多个垂直延伸的屏蔽板于杀菌罐内，多个板的最下边位于存储盘的上方。
18.根据权利要求16所述的保护杀菌罐的方法，其特征在于，所述屏蔽机构包括绝热材料的不透水层，所述方法包括步骤打开排放阀，排空陷阱机构；关闭排放阀，然后进行冷却操作；和冷却操作启动后，通过检测陷阱机构中的液体冷却液，确定屏蔽失效。
19.根据权利要求18所述的保护杀菌罐的方法，其特征在于，检测陷阱机构中的液体的步骤包括检测其中的液体水平或检测液体的成分。
20.一种在杀菌罐内定位多个基本为圆柱物体的装置，圆柱物体具有一对横向端壁，其边缘连接到侧壁，侧壁与物体形成近轴层叠关系，物体互相至少间隔开最小预定间距，装置包括基本为平面的垫，具有第一和第二表面；和多个从所述表面其中一个延伸的凸出部排列，各排列设置成可接收位于定位位置的所述物体中一个的端表面；其中凸出部的高度设置成，当物体的一个端表面接触凸出部的自由端部时，物体的另一端表面偏离其定位位置。
21.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，所述凸出部的高度设置成，当物体的一个端表面接触凸出部的自由端部时，物体的另一端表面偏离其定位位置至少最小预定间隔距离。
22.根据权利要求20或21所述的装置，其特征在于，各排列包括3个或更多的凸出部。
23.根据权利要求20-22中任一项所述的装置，其特征在于，各凸出部包括圆柱形基部和圆锥形顶部。
24.根据权利要求23所述的装置，其特征在于，所述基部的直径对应于所述最小预定间隔距离。
全文摘要
本发明的第一方面包括用于热处理产品的一种装置，其包括杀菌罐，其中可容纳进行处理的产品；加热杀菌罐的加热机构，冷却液喷射机构，可喷射液体冷却液到容纳于杀菌罐的产品；和屏蔽机构，可基本防止冷却液喷射机构喷射的冷却液撞击杀菌罐的内表面。在本发明的另一方面，包括一种保护杀菌罐的方法，杀菌罐包括形成容腔的罐壁，容腔中可容纳进行处理的产品；加热杀菌罐的加热机构，和冷却液喷射机构，可喷射液体冷却液到容纳于杀菌罐的产品，防止热冲击。该方法包括安装屏蔽机构于杀菌罐，可基本上防止冷却液喷射机构喷射到杀菌罐的液体冷却液撞击罐壁内表面。
文档编号A23L3/10GK1946306SQ200580012583
公开日2007年4月11日 申请日期2005年2月28日 优先权日2004年2月26日
发明者R·沃尔登, R·J·费尔古森 申请人:津特克有限公司