专利名称：一种成型和灌装包装容器的方法
技术领域：
本发明涉及一种成形和灌装用可折叠包装材料制成的包装容器的方法。
用于牛奶、果露、奶冻及蕃茄酱等液体或可泵抽产品的一次性包装经常是用可折叠材料来制造的，例如包装分层为纤维层，铝箔层及热塑性塑料层，这些以肋板状坯料被送入包装机通过折叠，密封及成形加工，成为可灌注及密封的包装，适用于较长储存期的包装，即所谓的无菌包装，在包装完成前，包装材料及所包装的产品均经过无菌处理。如上面所述的现代化包装机产出率很高，因而这类包装机相当大且最适用于大规模工业生产。
在受一定规模及时间限制的产品包装过程中，例如蕃茄酱及橄榄油等季节性生产，传统中使用玻璃瓶，罐或筒，以便随时可用并且可使用较初级的包装机直接灌注或在食品加工者处就近灌注。这种系统不能得到无菌消毒处理，因而为使包装物得到较大的储存期，一般使用高压灭菌等众所周知的保存方法。在食品加工现场使用的吹塑无菌塑料瓶机也是众所周知的技术，它证明以防腐灭菌的观点来看，其很难得到令人满意的操作状态。当然，目前所使用的无菌塑料瓶或其它包装容器还是可靠的，但由于存在大量的未用空间，输送这种预制的空包装是一个浪费。
从前述可知显然需要一种特别的无菌包装容器，这种包装容器可随时单独使用，易于高效运输并且很好地适用于个人食品加工者小规模就地操作和灌注。这种包装容器必须能有效地节省空间地运输。因此也需一种方法，使包装容器在被灌注时能从被压缩或平置状态得以膨胀。最后，这种包装工艺还期望事先已经无菌处理例如热处理的产品能在同样可靠的无菌条件下进行包装，以保证包装完成后得到预期的较长的储存期。
该发明的目的之一是实现一种对可折式材料生产的包装容器进行成形及灌注的方法，此种方法排除了前面所述的一些方法带来的不利因素，使食品加工者对相对小量的产品直接进行现场的合理、卫生、无菌的包装。
该发明进一步的目的是实现一种无须使用难于运行及维护的复杂、笨重、昂贵的包装机进行成品及灌注的包装方法。
该发明更进一步的目的是实现向有限体积的预制包装容器中灌注不同粘度和成分产品的简单高效的方法，例如果汁、葡萄酒、橄榄油或蕃茄酱。
该发明还有更进一步的目的是实现这样一种包装容器的成品及灌注方式，这种方法能确实地减少有限的资金和人力。
上述及其它目的在该项发明中均已达到，对可折型材料制成的包装容器进行灌注及成品的方法的特征是预制的压缩包装容器与一根导管相连，被包装物经导管流入包装容器，使其达到扩张状态，这时被包装物被反吸直至容器体积达到内容物预定量的值。此时容器被密封。
本发明较佳实施例已给出了附加的权利要求的特征。
根据该发明可以保证被包装物自身被用于使预制的平置包装容器扩张到其预期形状，整个生产过程秉弃了需使用昂贵包装机的复杂的成形方法。包装容器所必需的膨胀通过向其中灌注过量内容物得以保证，然后这些过量内容物被反吸出包装容器以使容器得到精确的体积。即使在食品加工现场进行包装，不需对包装容器进行灭菌处理亦能使被包装物在无菌条件下灌注进无菌的包装并密封，使成品能有较长的保存期。
下面将具体描述一种基于本发明方法的一个较佳实施例，同时提供为了解本发明细节的特别图解参考，在附图中
图1所示为将用本发明方法进行处理的一个包装容器处于平置时的状态。
图2所示为图1中的包装容器经过灌装和最终成形后的状态。
图3分步图解用本发明方法的包装容器的形成和灌装过程。
图4用图表形式说明了本发明的较佳的形成和灌装循环。
图1中所示的便是我们将要使用的与本发明方法有关的包装容器的一个较佳实施例，它由众所周知的可折叠的，柔性的包装材料形成。这种材料为分层结构，它包含一层坚固的核心纤维承载层，例如纸，它的任一面都能涂上热塑性材料，比如聚乙烯。聚乙烯层使包装材料得到所期望的水密性而且使材料可以加热密封(热熔)。在需要包装材料有附加的轻质或气密性的情况下，包装分层中也可含有一层铝箔或别的隔膜材料，这种材料可借助一个附加的热塑性材料层连接到纤维材料。
图I所示为包装容器处于被压缩或平置的状态，这是为了便于节省空间地运输、比如说从包装容器的生产处到最终形成且灌装所需内容的食品加工处。包装容器是这样生产出的，用一张平面的包装材料顺底部的线2折成两层，之后材料的纵向及横向边缘从里面平行热密封，如图所示纵向缝口3和一个横向缝口4。这种包装材料还提供了一种折叠方式，即折痕5，这样有可能以人们所知的方法将包装坯料变成坚固的平行六面体包装形式，如下面将会具体描述的那样。在包装容器1的上端，平置的坯料的一侧设有一开口6，其最好由一突出的，筒形塑料部分构成。该开口由一个盖或用塑料膜覆盖。
从图2易见包装容器I经过填装和密封之后，已成为平行六面体形状，折痕或折线5控制着包装容器的纵向及横向棱边7并使四个平置的折角8容纳多余材，从几何角度讲，多余的材料产生于平置的包装容器成形为平行六面体过程。上面两个折角8向下朝着包装容器侧面折叠且密封，同时底部的两个折角(未注明)向包装容器的底折叠并在底部热熔密封。从图2还可易见，在成形后的包装容器的棱边7与横向缝口4之间的包装容器相对平的上表面之间开有一个口，缝口4横跨包装容器上表面设置。
当该项发明实施时，它的出发点就是图示的包装容器1的类型或是其它的包装容器类型，这些类型在制造密封后，能在空的状态被压缩或平置，以使能被经济地运输。在无菌包装生产中，包装容器当然需要经过无菌处理，这一过程是在包装容器生产时或是生产出来以后完成的，例如通常的化学灭菌法或辐射灭菌。被压缩的纸盒或类似的包装容器，可用适合的货运容器运输，比如收缩膜缠绕的纸盒或类似的容器，且在直接运送到食品加工者手中的形式交付。在食品加工者处，或例如在一些当地的食品加工公司，设置一台包装机，就可对根据本发明预制的包装盒进行灌装及形成成品。这种机器的原理如图3所示，同时，图3也分步标示出，当向图1图2中所示的包装盒中灌装事先无菌化了的内容物，例如加热处理过的果汁时，本发明是怎样付诸实施的。自然，本方法也适用于无需灭菌的包装，操作工作程序与需要灭菌时基本相同，只是不再需要用于灭菌的包装，操作工作程序与需要灭菌时基本相同，只是不再需要用于灭菌的那些设备及其功能。下面将具体描述用于无菌生产以期达到较长保存期的包装生产过程的该方法。
包装容器1呈平置状被送至进给工位9，例如用与装平置包装容器的库直接或间接相连的输送机(未示出)或人工将平置包装容器直接从运输货箱中取出送至进给工位9。如上文提到过，这些包装容器是已经无菌处理的，例如用射线或是双氧水这类惯用的灭菌方法。带有密封开口6的包装容器1被直接向前上方送入。
进给后，每个包装容器到达填装和成形工位10，在这里，一根填装管基本向下垂直插入加工成形的包装容器开口处6。装填管11与一个相适当的泵相连，比如人们通晓的柱塞泵，这个泵2与盛有待包装物的容器相连。待包装的产品是事先经无菌消毒的，如加热处理且因此盛装产品的容器，填装管以及柱塞泵必须是防菌和消毒型的。
在进给工位9与密封工位13之间接有一条无菌通道16，无菌通道中通有无菌的空气，以便有一定的过压。通道两端均有阐门分别用以进给和放出包装容器，同时保证包装容器的无菌水平不至降低。在所举的实例中，通道只是覆盖了包装容器带有开口的一端，但是通道当然也可设计成能使整个包装容器通过其供给。
当包装容器1已放在灌装和形成工位10时，包装容器前端被抬升，直至开口6与靠着填装管11的下端的封头接触。借助例如一个在填装管中的切割装置，开口的上表面或塑料膜被它穿透(这个穿透过程也可产生在开口通过从工位9至工位10的通道16时，然后柱塞泵被致动，且带有一定过压地向包装容器中注入所需量的包装物。结果，包装容器从平置状态变成膨胀状态，它的体积超出了预定的内容物量(名义容积)，该量为形成该包装容器所掌握的量。这种过量填装的结果一般为包装名义容量的110%-140%。这就确保包装膨胀以使我们所不希望有的折痕得到避免，且包装在薄弱的折叠或折痕线5被局部改变或折叠。最大量的灌装大约需要半秒钟，紧接着部分被包装物被反吸出以使包装内容准确地对应于所掌握的名义内容物量。反吸是靠柱塞泵的活塞执行总行程的20%的限定的返回行程来进行的(参见图3)。膨胀和形成包装容器，包装容器改变成平行六面体的过程是很容易的，其过程中包装容器被向下旋转近似90°(如图3)，当通过设置在包装容器两侧的成形板12使其形成四边形截面的同时，在一灌装循环的最后阶段，成形板彼此相距一定距离设置，使包装容器得到所要的四边形截面形状。
完成灌装和形成循环后，包装容器从工位10送至封口工位13，在这里被灌注管11穿透的开口6再次被封闭并用无菌和水密性的热密封塑料条14封好。塑料条14也可包含一层铝箔。包装容器从工位10传送到封口工位13是开口6封闭在无菌通道16中进行的，在传统方式，通道16的进给和出口处均有阐门装置，同在类似的众所周知方式通过吸入的无菌气体在稍稍的过压下被保持。当包装容器放到封口工位13时，包装容器下部也有一形成过程，其中底部折角8也被压平且向着包装容器下端折叠和封闭。这一操作过程是按照所知的方式进行的，同时角的牢固的密封通过使用适当的粘合剂，比如热熔胶，或用表面上的热塑料层把角热封于包装容器底表面。
经过上面所描述的处理后，包装容器又从封口工位13被送到卸荷工位15，在这里包装容器被放到输出道或输送机上。在这里完成包装容器上端，上端两角均被压平并向下折叠且封于包装容器的两垂直端壁，这和前面所述的处理和形成容器的底端的方式是基本相同的。如果需要，当包装容器被放到卸荷工位时，可加上某些形式的盖子，或一个旋帽17覆盖开口6，这样曾在顶部设置的塑料条14被撕去后包装容器还能封闭。这时包装容器准备从形成和灌装机传送和进一步处理，比如放到成组的装运容器中为了送到销售点或直接送到消费者手中。
利用一种预制的平置的无菌包装容器的方法，它的灌装是通过容器上的一个开口，使实施该方法的灌装和成形方法及机器都大为简化。根据需要，亦可用别的方法对例如带有某种开口装置的包装进行灌装，比如通过灌装机上的一个分离的阀门，这个阀门可以放置在包装容器的底面。这样就会为包装容器造成形状更为复杂的不适于灌装的开口。如上文提到的，内容物可能为不同粘度的液体，用这种方法还可以包装其它类型的产品，比如汤或饮料等含有极小的水果或蔬菜颗粒的糊状产品或其它使用本发明的方法的产品。在上面方式生产的包装容器将被自动灌满，即没有顶部的空隙，但顶部空隙是有可能产生的，因为内容物中含有部分气体，或者由于在过量的灌注后为得到所需的标准容量，要将内部气体吸出，同时部分内容物在此循环中流失。
图4中绘出了用本发明方法进行包装容器灌注和成形的工作循环曲线。图中所举例是一标准容量为1升的包装容器，图中曲线明显示出无论活塞泵是怎样的，在大约半秒的时间内向包装容器中灌入1.2升的内容物，保证其中有足够的压力使包装容器形成为适当状态。在接下来的半秒内，活塞泵上产生一定限度的回缩使容器中过剩的内容物被反映出来，经过大约为1秒的灌注，盒内就得到所需的1升的标准容量。由于包装容器的尺寸形状的不同，这种不同部分原因是由于所用包装材料及采用的折痕线的差异，过量灌注的程度也需有所变化。经实验证明，在大多数情况下，过量灌注量应为包装容器内所需标准量的110%至140%。
使用本发明方法，就能既经济又合理的预制无菌包装容器，这些预制的包装容器被封好运到果汁生产者处，在该处在无菌的条件下灌入事先无菌处理过的果汁，再封口制成成品以待运到销售点或消费者手中。应用本发明的原理就能保证在相对原始的外部条件下达到高标准的卫生和无菌要求。
权利要求
1.一种形成和灌注用可折材料制造的包装容器的方法其特征在于预制的压缩包装容器与所需灌注的内容物由一导管相连，内容物经这根导管被灌入包装容器，使其达到膨胀状态，之后内容物被反吸，直至容量达到预定的量值，最后包装容器被密封。
2.如权利要求1中所述的方法其特征在于，包装容器事先经过处理以使其内部无菌消毒;包装容器呈闭口密封状态运至成形灌注工位;消毒的内容物在无菌的条件下经导管被灌注;包装容器在无菌的条件下被再关闭和密封。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于内容物经包装盒上设置的开口被灌入。
4.如前述任一或多个权利要求所述的方法，其特征在于为完成灌注成形，包装盒从平置状态扩张成形为气垫形状态，然后经过外部成形及内部折角过程使包装容器成为一个平行六面体形状。
5.如前面任一个或多个权利要求所述的方法，其特征在于包装容器在灌注成形过程中，灌入其标准量的110%至140%的内容物。
6.如前面任一条或多条权利要求所述的方法，其特征在于被灌物为可泵抽的液体和或气体。
全文摘要
本发明是关于一种灌注成型包装容器的方法，这种包装容器用可折叠的材料生产，事先被无菌密封好，呈平置状态被运到食品加工者处。预制的压缩包装容器与一活塞泵相连，通过过量灌注使包装容器扩张成型，然后再将一部分内容物反吸出，使容器内容量达到预定值。接下来再将包装容器密封并最后按需要成型，比如成型为平行六面体。
文档编号B65B3/30GK1112902SQ9510293
公开日1995年12月6日 申请日期1995年2月14日 优先权日1994年2月15日
发明者J·E·奥尔森 申请人:利乐拉瓦尔集团及财务有限公司