专利名称：无菌塞封包装系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及无菌地灌装容器的方法、无菌地灌装容器的装置、有可以与此方法适用的输入组件的容器和这种容器的一种塞封和封盖口。
以无菌的方式灌装预消毒的容器是周知的，采用各种有不同的灌装装置、不同的容器和不同的消毒技术的系统。特别地，灌装的容器在确保生产过程中对容器的内部进行消毒的方式中生产。在灌装的工序中，容器的入口是开放的，并且用一个灌装喷嘴用选择的可流动材料灌装容器。然后密封入口，把可流动的材料装在容器中直到需要出料时。
为了保证容器的内容物尽可能地不受细菌和其它的微生物污染，根本的是灌装容器的工作本身不要把污染引入容器的内部。而且，在灌装后的容器重新密封必须以达到正确的密封的方式进行，从而不在运输或者储存的过程中发生污染。
各种现有技术专利论及了上述问题，这里参考美国专利4,805,378(Anderson)，美国专利2,930,170(Holsman等)，美国专利4,542,530(Thomas等)和美国专利4,672,688(Kalkipsakis)。这些现有技术专利说明了不同程度成功的系统。然而，现有技术系统都有某些欠缺，至少在某些灌装环境下具有欠缺的。
例如美国专利4,805,378公开了一种设置，其中跨越灌装入口的嘴部放置了一个挡板，它对进入容器的可流动材料提供一定的阻碍。当前的食品加工厂能够以超过每小时20,000公升的速率生产产品，重要的是容器要能够以这样的流速装入产品，以避免提供多头的灌装系统及类似物。为了达到这个数量级的灌装速率，需要在容器内加入较大直径的灌装入口，而美国专利4,805,378公开的挡板系统限制此口径从而限制了进入容器的流量。还有，对于高粘度的材料，以及对于含有固体颗粒，挡板系统不总是完全适用的。
美国专利4,805,378公开了一种容器，经一个直立的塑料套筒灌装容器，在塑料套筒的一端，一个第一法兰缘热熔合在包围容器的灌装开口的容器柔性塑料片壁上，并且，在套筒相反端的第二法兰缘处也热熔上一片可裂开的塑料膜。此片塑料膜在生产时已经加热消毒过，但是在灌装前很可能受到外部再污染，在临灌装前，在与无菌灌装器的灌装头接合后用流体(例如高压蒸汽)进行重消毒。在所述的方法中，推进形成灌装头的一部分的，与所述膜的外部一起消毒的切割工具，以切开所述的膜，然后除去，让包装的液体能够经过套筒并且经过局部热熔在法兰缘上的档板之间形成的裂隙进入容器内部。
如美国专利4,805,378所公开的，切开再消毒过的膜包括形成一对经膜的中心以直角交叉的直切口，并且径向向外伸到刚在直立的塑料套筒的外法兰缘稍向内的一点。因此，在液体或者液体样的产品流入袋子以灌装它的时候，膜的四个切口尖端或者说“反向瓣”被液体向内翻，并且伸向套筒的内端，在此它连接到袋上如上所述大致密封的区域。以此种顶膜的四个瓣的安排，有时会有不稳定的情况，因为它们留在灌装的密封包装上，在冲刷工序中难于清洁下面以去除套筒内的包装产物的残余物。还有，在灌装过程中这些瓣会降低产品进入容器的流量，从生产粘性或者含有颗粒产品的角度上说，这是不利的。
另外还有这样的风险，瓣的尖端可能卷在法兰缘的内侧角下并且在在后续的最终热封操作中被贴挂住。如果发生这种情况，就会有旁路密封的泄露通道出现的可能性，或者至少有密封失效的潜在源。因此，套筒的轴向高度应当相对于开口直径足够大，以避免这种可能性。在商业应用上，已知Anderson专利公开的开口地在16至32毫米范围。在进一步希望把开口扩大到60毫米或者70毫米时，用此专利公开的设置就需要相应地增加套筒的高度。除了保证膜的切瓣不进入密封区域外不需要增加套筒的高度，但是这种套筒的高外形会不被灌装机或者对于包装的最终用户等能普遍接受。因此本发明的目的是提供一种方法，克服与可裂的外膜相关的缺点。
一般地，上述的包装系统用在高酸性的产品，主要的是西红柿酱、橙汁和浓缩果汁。已知把上述包装系统用在低酸性的产品，如乳品、乳油和蛋浆等。
生产厂家正在开始利用加工系统的发展和市场需求，增加颗粒的和浓缩的产品的范围。当前考虑要包装的产品类型是菠萝块、西红柿丁、予制餐、肉酱、水果颗粒，以及各种其它的类似产品。这些产品出现于不同的酸度范围，并且普遍需要大口径的灌装喷嘴，以需要的流量填装容器和容许较大的颗粒大小。
一般地用容量为1,000公升或者以上的容器进行批量包装，并且随着加工厂能力的增加，当前需要大容量的、高度无菌的包装系统，这种包装系统使用大口径的灌装喷嘴并且提供在灌装后的高质量密封，并且系统能够用于低酸性制品。
根据本发明，提供一种灌装内部消毒的容器的方法，所述的容器有一个传输口，传输口含有一个密封到容器的壁上并且在其中界定一个流动通道的管状体，和一个接合进这个通道的密封插塞，所述管状体上有一个包围通道的环形外密封面，此方法含有步骤* 以选择的取向和定位支承管状体；* 提供一个消毒和灌装头，此灌装头上具有至少一个外密封环，它能与环形的密封面接合并且密封；和一个位于外密封环内的消毒室；* 使消毒灌装头和管状体互相接合，从而使外密封环与环形密封面接合并且密封。
* 把消毒流体引入消毒室，消毒在外密封环内的至少插塞的径向外部和那部分管状体；* 沿脱离容器的方向从管状体，抽出插塞，同时把密封环保持与密封面的密封接触；* 经管状体向容器内引入可流动材料；* 向管状体内重新插入插塞，以从而封闭管状体；及* 把消毒灌装头和管状体互相脱开。
此方法可以进一步包含步骤* 在消毒灌装头上设置与外密封环同轴的内密封环，消毒室形成在两个密封环之间的环形空间内；* 提供一个其上有一个环形密封面的插塞，它与管状体上的环形密封面同轴心并且能由内密封环接合；* 使消毒灌装头和管状体互相接合，从而使外密封环与管状体上的环形密封面接合并且密封，并且内密封环与插塞上的环形密封面接合并且密封；和* 把消毒液体引入消毒室。
此方法可以进一步包含步骤* 在外密封环内的消毒灌装头上设置一个卡住夹片；* 通过卡住夹片卡住插塞，以从管状体撤出插塞。
此方法可以进一步包含步骤* 保持外密封环与所述体上的环形密封面密封接合，及内密封环与插塞上的密封面的密封接合；* 用卡住片卡住插塞。
* 从管状体撤出插塞，同时保持内密封环与插塞上的密封面的密封接合；
此方法可以进一步包含步骤* 把插塞部分地插入管状体；* 把插塞完全地插入管状体前，清洁插塞的外周边表面；然后* 把插塞完全地插入管状体。
清洁插塞的外周边表面可以通过把插塞部分地插入管状体内的流动通道内使消毒室内引入消毒液体达到。
此方法可包括在插塞重新插入管状体的过程中或者在插入之后把插塞密封在管状体上的步骤。密封可以通过把插塞焊接在管状体上达到。焊接可以通过作用高温消毒流体进行，是好通过蒸汽进行。
根据本发明的第二方面，提供一种无菌地灌装消毒的容器的消毒灌装装置，所述的容器有一个灌装喷嘴，灌装喷嘴有一个有贯穿的流动通道的管状体，和一个关闭这个通道的插塞，至少管状体上具有一个环形密封面，此装置含有* 以选择的位置固定容器和/或管状体的保持装置；* 一个消毒和灌装头，此灌装头上具有至少一个外密封环，它能够与环形的密封面接合；消毒和灌装头有一个位于外密封环内部的消毒室，消毒和灌装头之中有一个空腔，它能容纳要灌装的容器的插塞，消毒灌装头和/或管状体可以互相相向或者相背移动；* 能把消毒液体供应进消毒室的消毒液体供应装置；* 插塞拔出装置，能从管状体中拔出插塞，并且把插塞移动到消毒灌装头中的空腔；和* 灌装装置，从管状体中拔出插塞后，能经消毒灌装头灌装容器。
最好，消毒灌装头包括一个与外密封环同轴，并且与它向内间隔开，以在其间界定一个环形的空间的内密封环，所述的环形空间形成所述消毒室，所述的内密封环与设在插塞上的密封面可接合。
插塞拔出装置可以含有一或者多个卡住夹片，它能卡住插塞以从管状体撤出插塞，然后放入空腔中。夹片安装在一个在一个可以沿轴向方向向着和离插塞移动的柱塞上，夹片可以在卡住和释放位置之间移动。最好，当柱塞沿离开插塞的方向运动时夹片自动地移动到卡住位置，并且当柱塞沿朝向插塞的方向运动时夹片自动地移动到释放位置。柱塞能够在灌装容器后把插塞驱动到管状通道内。
消毒灌装头可能够在插塞完全插入在管状通道之前切断进入容器的灌装材料的流动。而且，消毒灌装头能够在插塞部分地重新插回管状通道时用消毒液体消毒插塞。
本发明的另一个方面提供一种无菌容器，适用于灌装可流动液体，无菌容器具有一个灌装开口，它包含贯穿流动通道的管状体；一个密封流动通道用的插塞，插塞在外表面上具有卡住结构，和在其上作用或者配合地把插塞锁定在流动通道内的固定装置或者结构。
最好，所述卡住结构使一个轴向力能够作用在插塞上，把插塞从灌装开口取出或者重新安装在灌装开口内。另外，所述卡住结构使之也可以将一个旋转的力作用在插塞上，把插塞从灌装开口取出或者重新安装在灌装开口内。
最好是用轴向装置把插塞从灌装开口取出或者重新安装在灌装开口内，所述轴向装置最好是滑动配合或者压配合的。
可选择地，插塞可以是杯状的，具有端壁和从端壁上伸出的圆环，端壁能当插塞插入在流动通道中时处在最外边。卡住结构可形成在端壁上，沿与圆环从端壁伸出相反的方向上突出。卡住结构可以是从端壁上突出的头的形式的。所述的头可以在下部切截为从流动通道能抽出插塞的卡住夹片提供着力点。锁定结构可以含有形成在插塞上的一个径向向外突出的环形棱，所述的能定位在一个肩台后、端面后或者在一个形成在流动通道内或者邻近处的槽中。流动通道和/或插塞可有一个环形密封，能够与插入环形通道的插塞密封。
插塞和/或管状体都可以用能在摄氏约130-180度的温度下连接在一起的热塑性塑料成。
插塞和管状体可以在生产时密封在一起。密封可以是机械可破裂的，或者可以能在摄氏约130-180度之间的温度下变薄，从而提供一种在用高温消毒液体消毒后简单地抽出插塞的设置。
根据本发明的另一个方面，提供一种在无菌容器上的插塞和封盖口，所述口包含一个具有贯穿流动通道的管状体，通道由管状体的圆柱形内壁界定，和一个用于密封流动通道的插塞，插塞外面上有一个卡住结构，和固定装置或者说结构用于把插塞锁定在流动通道内。
所述的固定装置包含一个绕插塞的周边形成的环形凹陷，和一个绕管状体的圆柱形内壁的直立突起形成的棱或者说边，此棱或者说边能够定位在凹陷中，在插塞工作安装在管状体内时，形成与凹陷的定位和/或密封接合。
最好是，插塞上的环形凹陷至少部分地用一个密封环填充。此密封环可以是放置在所述的凹陷中的低熔点密封剂的形式的。低熔点密封剂可以含有一种是聚乙烯橡胶样的材料。
最好是，圆柱形内壁上的棱或者说边与管状体的工作外端面间隔一个第一距离。最好插塞上的环形凹陷与管状体的插塞工作外端面间隔一个第二距离，所述第二距离小于所述的第一距离。
插塞可以有一个绕其周边形成的第二环形凹陷，所述的第二环形凹陷与第一环形凹陷间隔开，第二环形凹陷与管状体的插塞工作外端面间隔一个基本上与棱或者说边与管状体的料盖工作外端面间隔的距离相同的距离，从而当棱或者说边位于第二环形凹陷内时，料盖和插塞的工作外端面基本上互相平齐。在灌装容器之前，料盖和插塞可以焊接在一起。
棱或者说边可以有一个三角形截面，从而提供一个面向外和面向内都倾斜的面，使插塞和料盖能够简单地接合和脱开。
通过以举例的方式对本发明的优选实施例进行的说明可以了解本发明的上述特征和其它特征。说明参照了附图，但是在附图中的具体特征不应当构成对本发明的限制。
在说明书和权利要求书中，“包含”，“包含于”或者其派生词在使用时，这些词语解释为“包括”的而不是排除性的。
图1为经根据本发明的第一优选实施例10的容器和进入容器的传输口的半剖面图，另一个半边与图1对称；图2示出与图1所示的口接合的根据本发明的消毒头的侧视截面图；图3示出与图2相似的图，消毒液体消毒传输口的外表面；图4示出与图2和图3相似的图，插塞从传输口的管状体取走，灌装的材料被引入到容器内；图5示出与图3相似的图，但是部分插入到入口中的插塞部分封闭了入口，并且用消毒液体冲刷清洁插塞；图6示出与图5相似的图，插塞完全插入进管状体；图7示出互相分开的消毒灌装头和传输口；图8示出与传输口接合的消毒灌装头和消毒灌装头和传输口和第二实施例侧面截面图9示出与图8相似的图，插塞被提升出了管状体；图10示出与图8和9相似的图，部分地封闭了插塞；图11示与图8相似的图，但是完全封闭了插塞；图12到16示出在消毒灌装的不同阶段与传输口接合的本发明消毒灌装头第三实施例截面图；图17至20根据本发明的传输口不同的实施例的侧视截面图；图21示出灌装前根据本发明的插塞和料盖口的侧视截面图；图22示出图21所示的位置中插塞和料盖之间的相接的放大图；图23示容器灌装后的插塞和料盖口的侧视截面图；图24示出图23所示的位置中插塞和料盖之间的相接的放大图。
先参看图1，具有一个柔性壁12的容器10，柔性壁12有一个穿过它的传输口14，它用于向容器内引入可流动材料，通过它材料可以，但是不一定，从容器中发送出。传输口14包括一个管状体16(技术上也称作喷嘴或者料盖)，管状体有一个界定贯穿它的流动通道的圆柱形内壁18。一个向外的法兰缘起一个连接面的作用，容器壁12固定其上，从而在容器壁和体16之间提供一个不透流体的密封。设有一个插塞22关闭贯穿管状体16的通道，插塞22有一个端壁24和一个附着在壁24周边上并且有一个外表面28的环筒26，外表面28与所述体的内壁18紧密地磨擦配合。壁24有一个向上的头30，它在下面有切槽32，以界定一个用于从体16抽出插塞的卡住区域。管状体的外面34基本垂直于管状体的轴36，并且界定一个与消毒灌装头39接合的密封面，在下面将会更详细地说明。插塞的外面38类似地垂直于轴36，并且也界定一个与消毒灌装头接合的密封面。
现在参看附图中的图2，一个消毒灌装头39，含有一个外密封环40、一个内密封环42，在它们中间形成一个消毒室44。外密封环40有一个向下伸的法兰缘46，它绕管状体16的外周边设置，并且密封环40包括一个有利刃的叶片48，它能与体16上的密封面34接合并且用于咬入此密封面。内密封环42类似地有一个环形的叶片50，它能咬入插塞22上的密封面38，并且与插塞22上的密封面38密封。
为了开始灌装作业，把消毒灌装头39和传输口14的上表面互相接合，如图2所示。这可以用卡住夹片(未示)卡住传输口并沿轴52的方向提起传输口，直到密封面34和38分别与密封环40和42接合并且密封很方便地做到。
消毒灌装头设有一个消毒液体供应管线54，它连通到消毒室44内，并且由一个入口阀门56控制。一个消毒液体排放管线58从消毒室44引出，并且由出口阀门60控制。消毒液体一般地包含摄氏温度130-180度的高压蒸汽。
内密封环42形成在一个可以沿轴52向和离传输口14滑动的滑动套64的末端上。滑动套筒64起控制阀门的作用，用于控制可流动产品进入容器的流动，下文将对此详细说明。
一个柱塞62可以沿轴52在套筒64内形成的圆柱形空腔66中移动。柱塞62的末端装配有一系列卡住夹片70，它们由弹簧74加载。卡住夹片能与插塞22的头30接合，以把插塞22拉出管状通道19、消毒灌装头39设有一个产品供应通道76，要灌装到容器10的产品经过它通过头39供给。当套筒退回到图4所示的位置时，产品就经通道76流进容器中。
在使用中，装置基本上如下地工作。首先，使管状体16与外密封环40接合，从而使叶片刃48嵌入密封面34内。在整个的灌装过程中管状体16都会受到对着叶片刃48的压力，从而保持密封。同时叶片的内刃50会切入插塞22的密封面38。在此阶段消毒空腔44会是一个密封的空腔。应当注意到，外密封环40和内密封环42在管状体16和插塞22之间相接的相反的侧面。
在此位置，消毒头会紧密地夹在传输口14上，并且会抬起柱塞52，引起夹片70紧紧地绕头部30夹持从而卡住住头部30。此后，用高温消毒液体，一般是高压蒸汽，冲刷消毒室44，从而清洁消毒室内所有暴露表面，消除任何微生物污染。应当注意，因为在内、外消毒环之间的间隙小，只有传输口的较小的区域需要消毒，这允许以较高温度消毒和较短的暴露时间。
一旦进行了消毒，并且一般摄氏150度进行5秒钟，套筒会开始向上移动，并且在向上移动时插塞22会从管状体16拉出到附图中图4所述的位置。如图4所示，插塞挂在密封头内的空腔中在管状体16的上方，并且使供应通道开放。
然后经通道76供应要灌装到进容器中的产品78，产品78通过流动通道19向下进入容器中。应当注意产品78与插塞22的下侧以及插塞22的环边发生接触。然而，产品不与任何在生产容器的消毒过程或者上述的消毒过程中没有进行无菌处理的表面接触。这样产品就根本没有可能在灌装过程中受到污染。假如在产品引入容器的时候产品本身是无菌的，它就不会在灌装工序中受到细菌的污染，所以在容器中应当是无菌的。
灌装容器以后，把插塞22再放置到管状体16中。这个过程示于附图中的图5。如图所示，把插塞22压入管状体中，从而使环边26进入圆柱形表面18并且与之接合。这此时，应当注意到，口56和60又被开放从而在关闭插塞时让蒸汽冲刷过消毒室。
以下说明一种设置，其中，在关闭插塞后用于排空消毒室的蒸汽用于在插塞引入到通道19中时清洁基本上整个插塞的外表面。但是在图5的实施例中，蒸汽将清洁和排空消毒室和插塞的上表面以及外和内密封环之间的管状体。
用所述和图5所示的方式清洁了传输口之后，能够进一步推插塞进入通道19，如附图6所示。应当注意，管状体的内壁18有一个环形的槽82，它刚好在密封表面34之下。插塞在外边缘上有一个指向外方的边84，当把插塞压进通道19中使得表面38处在表面34之下，边84将位于槽82中，在插塞和管状体之间形成一个锁定关系。可供选择地，槽82可有一个环形的橡胶密封86位于其中，并且边84与密封86接合以形成一个防止细菌进入密封装置。
应当注意到，在柱塞52内把插塞从图5所示的位置向内移动到图6所示的位置时，片70将自动地从头30上脱开，以使插塞22能够被进一步压入到管状体16内。
应当注意到，向着套筒64的下端形成了一个渐细的或者说带稍度的密封表面88。这个密封表面88能够与底座90接合并且密封，底座90界定于消毒密封头中刚好在消毒室之上。当套筒64向关闭位置移动时，如图5所示，表面88与底座90接合并且密封，以形成一个不透流液体的密封。这个密封会是金属对金属的密封或者是其它形式的硬密封，它会为套筒64的下向运动形成强制的制动作用。这使得用气体装置能够使套筒64上下运动。
在套筒64向关闭位置移动时硬密封将起切断或者说剪切任何会夹住的颗粒材料的作用。
显然，可以有许多形式的互锁设置可提供在插塞和管状体之间。重要的是不要存在微通道让微生物能够在插塞和管状体之间通过，不然的话，会破坏插塞和管状体之间密封的完整性。
把插塞密封到管状体中的其它设置包括某些形式的焊接系统。例如，插塞或者管状体两者之一，或者双方，可以由有高温消毒液体时软化的材料形成，并且，当这样地软化时，在插塞完全插入到管状体中时，把插塞和管状体焊接在一起，以从而形成这两个部件之间的防细菌的密封。也可提供一个第三部件，它在有高温蒸汽时熔化并且在插塞和管状体之间形成一个防细菌的密封。例如，某些形式的热熔胶，涂覆在环边26的外表面上可以取得所希望的焊接型密封。这些方面在下文详细说明。
现在参看附图中的图8到11，示出本发明的第二实施例，它与第一实施例相似，所不同的是套筒64起关闭产品经通道76的流动的作用。在此说明中与上实施例相似或者相同的部件给与相同的标号。这些部件上不再作说明。
如图所示，套筒64的下端有一个密封表面88，能够与密封头上的相应地渐细的底座90密封。然而，底座90已经隔开了一定距离低于上个实施例。在此实施例中，消毒灌装头设有另一个滑动密封，在套筒64向其关闭位置向下移动时它能密封套筒64的外表面94。这样，当套筒64从图9所示的位置向下向图10所示的部分关闭位置运动时，套筒64的外表面94会与滑动密封92接合，在渐细的密封表面88与底座90接触之前，关闭产品的流动。这样的优点是，如图10所示，高压蒸汽能够在插塞22完全地插入管状体16内之前引入到消毒室中，如图10清楚地所示，插塞22的环边26暴露在图10所示的部分关闭位置，从而环边的其它表面28能通过消毒液体，一般是蒸汽，清洁。可见到，在图10所示的部分关闭位置，将蒸汽引入到消毒室44中清洁基本上将所有的产品清除脱离插塞22的外表面28。这样，当插塞完全插入到管状体16中，如图11所示，表面28已清洁，因此，由于产品被夹在表面28和18之间而可能造成的微型通道从根本上消除了。
用高压高温蒸汽清洁插塞22的表面28的另一个优点是，在希望把插塞22焊接到管状体16中时，蒸汽起软化插塞的外表面的作用。当插塞在其关闭位置时，这两个部件就会焊接在一起。
现在参看图13、图14、图15和图16，所示为与上实施例相似的消毒灌装头，它也用于在插塞完全关闭前关闭产品进入容器的流动。
在此实施例中，消毒灌装头98有一个可动套筒100，它用于把插塞22提升出管状体16，并且从而起开闭灌装通道76的作用。套筒100由一个内套筒102和外套筒104构成，它们可以彼此相对运动。内套筒102有锋利的下边缘106，用于接合插塞22上的密封表面138，外套筒104有一个倒角的下边缘108，它设置得与消毒灌装头的底座90接合和密封。一个滑动密封110密封内套筒102和外套筒104之间的间隙。
如图12所示，柱塞62在相对于卡住夹片70伸展开的位置。这把接合插塞22的下切槽32的抓夹片70的尖端71保持在脱离接合的位置，从而使尖端71离开下切槽32。
如图13所示，在把柱塞62撤出时，其下端的法兰缘73与夹片70上的一个内肩台75接合。这把夹片70轴向地离开管状体16移动，将各个夹片70上的柱塞77推向与内套筒102上的斜面79接合。这将尖端71推向在下切槽32下与插塞接合。
在图13所示的情况中，如图2到7或者8至14所示的实施例那样，消毒液进入消毒室44。
一旦完成了暴露在消毒室44中的插塞22和管状体16的各部分的消毒，内套筒102、柱塞62和插塞22一起撤出，直到插塞22的外表面38与斜面79的端接合，如图14所示。104、102、62、22各项部件保持在其相互位置，套筒104、套筒102、柱塞62和插塞22协同撤退到图15所示的位置。这是最好的撤出方法，因为它使会暴露于在其上流动的产品78的插塞22的外表38面积最小。这会降低污染的可能性。
稍差的撤出方案是，让套筒104、套筒102、柱塞62和插塞22协同撤退到图13所示的位置。然后一旦套筒104撤出到其最充分的程度，就会留下插塞22在一定的程度上阻滞产品78的通道。从而，为了这种阻滞最小，套筒104、套筒102、柱塞62和插塞22能够协同相对于套筒104移动，直到图15所示的插塞22的外表面38接合斜面79为止。显然，这有较大污染可能性，或者说，食品夹在套筒102和104之间的可能性，但是在插塞22放回到料盖16中以后，一发生冲刷，这种污染就会被清除掉。
如果希望，能够减少插塞22的圆周或者增加套筒104的内径，使得插塞22能移动到套筒104中，并从而产生绕插塞22的周边密封。这会保证没有外表面38的任何部分会夹持颗粒。为了如此，最好在插塞22和套筒104之间是压配合，但是压配合不要到使得从套筒104中退出插塞22发生困难的程度。
一旦外套筒104退到完全开放通道76，如图14所示，内套筒和插塞22可能阻滞通道76。如果开放不充分，内套筒102就和柱塞62一起移动，直到插塞22的上表面与外套筒104倒角的下缘接合的时候，如图15所示。如果希望，这个使插塞22的上表面与外套筒104倒角的下缘接合的步骤能在外套筒104与渐细的底座90脱离接合之前做到。
一旦完成灌装，外套筒104、内套筒102和柱塞62一起向管状体16轴向的运动。
如图16所示，一旦外套筒104通过与渐细的底座90接合关闭通道76，内套筒和柱塞就已经与它一起停止。
如图16所示，在此时，阀门56开放从而把消毒液体引入到消毒室44中。
消毒液体消毒和冲刷任何留在消毒室44中的食物产品，以从而在关闭前清洁插塞22的侧表面。
把插塞22的侧表面暴露于消毒液体的温度将使之软化，从而在插塞22被推入到管状体16中时，产生一个密封，如对图2至7或者图8至14的实施例所述的那样。
显然，通过提供一个装置，使内套筒102可以相对外套筒104运动，在外套筒仍与底座90接合时，插塞22能够移动到一个部分开放的位置，从而关闭充通道76。
类似地，在关闭灌装通道76的过程中，外套筒104能够首先对着底座90移动到一个关闭的位置，而同时插塞在一个开放或者半开放的情况中。这使插塞22的外表面可以用消毒液体按照前面实施例所述的方式清洁。显然在能独立地操纵插塞22的同时能够用外套筒104关闭灌装通道76在一定的环境下是有优越性的。
现在参照图17、18、19和图20。在这些附图中示出各种不同类型的传输口。显然它们不是可以使用的仅有类型，但是这四个实施例确实表示可以考虑为不同应用的传输口类型。
参看图17，会注意到在插塞22和传输口16之间有一个密封114，它密封在插塞22和传输口16之间的间隙。可以设想，密封114在由消毒液体加热时能够熔融或者至少软化。这样，当在插塞22从管状体16取出前进行传输口16的消毒时，密封114暴露于热的消毒液体会熔融，之后塞16可以从管状体16撤出。无论如何，密封114保证没有污染性的微生物会进入插塞22和管状体16之间的间隙中。
图18右手侧所示出一个不同的密封设置。这此设置中插塞22的外表面119上涂覆有胶性材料118，能够粘接在管状体16的内表面120上。因此，当插塞22的外表面119在封闭作业中加热时，这种胶性材料118会软化，从而在插塞22，如图18关闭时，胶性材料118会粘接在表面120上，如前面参照本发明的第二和第三实施例在以上所述的那样。这将形成一个在插塞22和管状体16之间的永久性粘接，从而保证这两个部件之间的密封在容器被灌装之后不会受到损害。
图19所示的实施例与图1所示的实施例相似。密封通过位于形成在管状体16内壁中的一个槽124中的一个橡胶密封122达到。橡胶密封122可能够与插塞22的外壁粘接，尤其是插塞22在关闭作业中加热时。插塞22还有一对外向的棱126，它们位于形成在管状体16内壁中的相应的槽128中。
在图20所示的实施例中，插塞22有一个较深的圆环130，在其下边缘有一个向外的法兰缘132，而在其上边缘端有一个向外的法兰缘134，位于形成在管状体16中的凹陷136中。假如插塞22是在管状体16中紧密地滑动配合的，法兰缘132和134的结合效果，以及插塞22与管状体16之间的，长的面对面接触理应保证在插塞22和管状体之间的密封不会受到损害。还有，向外的法兰缘132在插塞22插入管状体16中时起到擦拭作用，以保证在插塞22插入管状体16时，管状体16的内表面没有产品。在插入的过程中，插塞22的外表面也可以受到清洁，以保证在插塞22完全地插入到管状体22中时，两个表面都基本上无食品制品。
图20的插塞22的向上的头部30不包括前述其它实施例那样的下切槽32。在图20中，头部30由一个在其终端有一个尖锐的突起70B的钩具70A接合。当钩具70A轴向运动离开管状体16引起斜面77A与斜面79A接合，从而把突起70B推向头部30的方向时，突起70B被推入头部30的材料中。
在上述的实施例中，在容器灌装后插塞22的密封在料盖16中时，最好要保证污染不沿在料盖16和插塞22之间的相接界定的通道进入容器中。但是，插塞22能较容易地从料盖16中取出以利于灌装也是重要的。还有当容器灌装之后，重要的是插塞22较易于插入到料盖16中，并且在一旦插入后，较易于从料盖16中取出，以经料盖16卸出容器的内容物。
尽管可以把插塞22和料盖16都形成到较小的公差，但是仅靠它们较紧密的公差保证维持插塞22和料盖16之间的密封的完整性是不安全的。还有，如果在插塞22和料盖16之间的配合做得太紧，把插塞22插入料盖16，随后从料盖16取出插塞22就会很困难，并且可能导致系统关闭或者开放方面的故障，转而可能导致容器的内容物流失。
一般，在制造后会在内部消毒容器和料盖16，一般地通过离子照射法进行。在灌装前容器的内部保持在来菌状态，从而合引入到容器中的材料是引入到一个无菌的环境，在实用的角度上是根本的问题。为帮助保持无菌状态，图21至24所示的实施例是有用处的。
如图21和22所示，一个插塞和料盖口包括一个料盖16和一个插塞22。料盖16由一个限定一个通道14的管体构成，并具有内圆柱壁18。料盖16配合到容器壁12上，而液体材经通道14引入到容器中。料盖16有一个外端面34和一个绕料盖周边伸展直立棱120。棱120起加强料盖和保证它在灌装过程中或者插塞22插入或者拔出料盖16的过程中不变形。
插塞22包括一个端壁24和一个环边26，环边26的外表面与圆柱形壁18紧密地滑动配合。插塞22有一个直立的头部30，它在数码32所示处有下切槽，从而能卡住插塞并从料盖16中撤出，或者在需要时重新插入到料盖16中。
环边26的径向外表面有一个形成在其中的第一环形槽122，槽中填充一个橡胶密封环124。密封环124最好用低熔点的密封剂，例如聚烯烃橡胶形成。
插塞22和料盖16不必要用相同的材料形成。例如料盖可以用聚乙烯形成，而插塞可以用聚丙烯之类的材料形成。
环边26内形成有一个第二环形槽126，位于环边的径向外表面上其最内端附近。
料盖16的壁18内形成有一个环形的棱或者说边条128，这在图2中看得最清楚。应注意到，棱128大体是三角形截的，从而向外的表面130和向内的表面132都有渐细的或者说带稍度的结构，以便于棱128与槽126接合。应注意到，环边26的末端134也是渐细的或者说带稍度的结构，以方便把环边26插入到料盖中。
在图21和22所示的位置中，插塞22的端面38与料盖16的外端面34平齐。这是容器12灌装材料前的情况。
如果需要，在灌装前，可以通过一个临时的焊接或者图22中的136所示的密封，把插塞和料盖密封在一起。如技术上所公知，袋的内部，和料盖的内部，在制造后由适宜的消毒技术，一般是用辐射法，消毒。为了保证以灌装前的密封完整性，插塞22和料盖16之间的连接可以如136所示的细节那样成型和焊接在一起，以从而在连接上形成一个脆弱的焊接138。希望灌装袋子时，把插塞从料盖16中取出，破坏焊接138。但是在灌装时这个区域要首先以参照图1至20所述的方式进行消毒。
在把袋子灌装之后要把插塞重新引入到料盖16中去，而且是进一步推入料盖，到达图23和24所示的位置。在此位置凹陷122将位于邻接棱128处，从而棱128本身嵌入进橡胶密封环124中。最好是，在插塞部分地引入到料盖中以后，在关闭的过程中橡胶密封环124由引入到橡胶密封环124上的消毒蒸汽加热。这个过程在上文详细说明了。
在橡胶密封环124加热以后，将把插塞22进一步地推入料盖16中，到达图23和24所示的位置，其中棱128嵌入在橡胶密封环124内。在此位置，橡胶密封环冷却，并且至少部分地固化，从而把插塞22锁定和密封在料盖16中。因此，制造弹性密封环124的材料，最好是在相对短的时间内在蒸汽温度下能部分地熔融或者可塑化的材料。
为把插塞从料盖16中取出，卡住插塞然后向外拉，从而破坏密封剂124和棱128之间的密封。
对于上述实施例可以有各种改变而不脱离本发明的范围。例如可以有多个棱128，带有相应的多个凹陷122，各充以适宜的密封剂124，以从而改进密封的完整性。类似地，制造插塞、料盖，和密封剂的材料可以与上述的不同。还有在使用不同的包装系统时需要进行必要的改变。
应当理解，本说明书中的词语“上”、“下”，或者“在上方”、“在下方”不是打算用于指示灌装作业必须以特定取向进行。这些词语简单地用于辅助说明优选的实施例，此系统可以用于水平地或者竖直地或者以一定的倾角倾斜地灌装。因此，这些词语不应当以任何方式限制本发明的范围。
应当理解本说明书揭示和定义的发明拓展到所述的各个特征两个或者多个的结合，或者文或图的启示。所有这些不同的结合构成本发明的不同的方面。显然对于领域内的一般技术人员，能够对本发明的上述实施例进行不偏离本发明范围的修改。
权利要求
1.一种无菌地灌装内部消毒密封的容器的方法，所述的容器有一个传输口，传输口含有一个密封到容器的壁上并且限定一个贯穿流动通道的管状体，和一个接合进这个通道的插塞，管状体上面具有一个包围所述流动通道的外环形密封面，此方法含有步骤* 以选择的取向和定位支承管状体；* 提供一个消毒灌装头，所述灌装头上具有至少一个外密封环它能够与环形的密封面接合并且密封；和一个位于外密封环内的消毒室；* 使消毒灌装头和管状体互相接合从而使外密封环与环形密封面接合并且密封；* 把消毒液体引入消毒室以消毒至少插塞的外侧和在外密封环内的那部分管状体；* 沿脱离容器的方向从管状体撤出插塞，同时保持密封环与密封面的密封接触；* 经管状体向容器内引入流动材料；* 向管状体内重新插入插塞，以从而封闭管状体；及* 把消毒灌装头和管状体互相脱开。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，进一步包含步骤* 消毒灌装头上设置与外密封环同轴的内密封环，消毒室形成在两个密封环之间的环形空间内；* 提供一个其上有一个环形密封面的插塞，它与管状体上的环形密封面同轴并且能由内密封环接合；* 使消毒灌装头和管状体互相接合，从而使外密封环与所述管状体上的环形密封面接合并且密封，并且内密封环与插塞上的环形密封面接合并且密封；和* 把消毒液体引入消毒室。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，以进一步包含步骤* 在外外密封环内的消毒灌装头上提供一个卡住夹片；* 用卡住夹片卡住插塞以从管状体撤出插塞。
4.根据权利要求1至3任何一项的方法，其特征在于，进一步包含步骤* 保持外密封环与所述管状体上的环形密封面密封接合，及内密封环与插塞上的密封面的密封接合；* 用卡住夹片卡住插塞，和* 从管状体撤出插塞，同时保持内密封环与插塞上的密封面的密封接合；
5.根据权利要求1至4任何一项的方法，其特征在于，进一步包含步骤* 把插塞部分地插入管状体；* 把插塞完全地插入管状体前清洁插塞的外周边表面；然后* 把插塞完全地插入管状体。
6.根据权利要求1至5任何一项的方法，其特征在于，所述清洁插塞的外周边表面的步骤是通过在把插塞部分地插入管状体中的流动通道中的同时，向消毒室内引入消毒液体达到。
7.根据权利要求1至6任何一项的方法，其特征在于，所述方法包括在把插塞重新插入管状体的过程中或者之后把插塞密封到管状体上的步骤。
8.根据权利要求7的方法，其特征在于，密封是通过把插塞焊接在管状体上达到。
9.根据权利要求8的方法，其特征在于，焊接通过使用以下介质之一进行高温消毒流体；蒸汽。
10.一种无菌地灌装消毒的容器的消毒灌装装置，所述的容器有一个灌装喷嘴，所述喷嘴有一个贯穿的流动通道的管状体，和一个关闭这个通道的插塞，至少管状体上具有一个环形密封面，此装置含有* 以选择的位置固定容器和/或管状体的固定装置；* 一个消毒灌装头，所述灌装头上具有至少一个外密封环，它能与管状体上的环形的密封面接合；消毒灌装头有一个位于外密封环内部的消毒室，消毒和灌装头之中有一个空腔，它能容纳要灌装的容器的插塞，消毒和灌装头和/或管状体可以彼此相向或者相背移动；* 能够把消毒流体供应到消毒室的消毒液体供应装置；* 插塞拔出装置，能够从管状体中拔出插塞，并且把插塞移动到消毒灌装头中的空腔；和* 灌装装置，能够在拔出插塞后经过消毒灌装头灌装所述容器。
11.根据权利要求10的消毒灌装装置，其特征在于，消毒灌装头包括一个内密封环，它与所述外密封环同轴，并且与它向内间隔开，从而在其间界定一个环形的空间，所述的环形空间形成所述消毒室，所述的内密封环与设在插塞上的密封面可接合。
12.根据权利要求10或者11的消毒灌装装置，其特征在于，插塞拔出装置可以含有一或者多个卡住夹片，用于卡住插塞以从管状体向所述空腔撤出插塞。
13.根据权利要求12的消毒灌装装置，其特征在于，所述夹片安装在一个在一个可以沿轴向方向向着和离开插塞移动的柱塞上，夹片可以在卡住和释放位置之间移动。
14.根据权利要求12或者13的消毒灌装装置，其特征在于，当柱塞沿离开插塞的方向运动时，夹片自动地移动到卡住(接合)位置，并且当柱塞朝着插塞的方向运动时，夹片自动地移动到释放位置。
15.根据权利要求12至14任何一项的消毒灌装装置，其特征在于，柱塞可以在灌装容器后把插塞驱动到管状通道内。
16.根据权利要求10至15任何一项的消毒灌装装置，其特征在于，消毒灌装头能够在插塞完全插入在管状通道之前，切断进入容器的灌装材料的流动。
17.根据权利要求10至16任何一项的消毒灌装装置，其特征在于，消毒灌装头能够在插塞部分地重新插回管状通道时用消毒液体消毒插塞。
18.一种无菌容器，适用于灌装可流动液体，无菌容器具有一个灌装开口，它包含一个内有贯穿流动通道的管状体；和一个密封流动通道用的插塞，插塞在外表面上具有卡住结构，并且在其上有工作上或者配合地将把插塞锁定在流动通道内的固定装置或者锁定结构。
19.根据权利要求18的无菌容器，其特征在于，所述卡住结构能够应用轴向的力作用在插塞上，把插塞从灌装开口取出或者重新安装在灌装开口内。
20.根据权利要求18的无菌容器，其特征在于，所述卡住结构能够应用旋转的力作用在插塞上，把插塞从灌装开口取出或者重新安装在灌装开口内。
21.根据权利要求17至20任何一项的无菌容器，其特征在于，用轴向装置把插塞从灌装开口取出或者重新安装在灌装开口内，所述轴向装置最好是滑动配合或者压配合的。
22.根据权利要求17至20任何一项的无菌容器，其特征在于，所述插塞和开口包括螺纹、或者凸轮或者销钉锁定装置。
23.根据权利要求17至22任何一项的无菌容器，其特征在于，插塞可以是杯状的，具有端壁和悬挂在端壁上的圆环，端壁适用于在插塞插入在流动通道中时处在最外边。
24.根据权利要求23的无菌容器，其特征在于，卡住结结构成在端壁上，沿圆环从端壁伸出的方向相反的方向上突出。
25.根据权利要求24的无菌容器，其特征在于，卡住结构可以是从端壁上突出的头的形式。
26.根据权利要求25的无菌容器，其特征在于，所述的头是切槽的为从流动通道抽出插塞的卡住夹片提供着力点。
27.根据权利要求18至26任何一项的无菌容器，其特征在于，锁定结构可以含有形成在插塞上的一个径向向外突出的环形棱，所述的棱能够定位在一个肩台后、端面后或者在一个形成在流动通道内或者邻近处的槽中。
28.根据权利要求18至27任何一项的无菌容器，其特征在于，所述流动通道和/或插塞中有一个环形密封，它能够与插入到环形通道中的插塞密封。
29.根据权利要求18至28任何一项的无菌容器，其特征在于，插塞和/或管状体由适于在摄氏约130到180度之间的温度下结合在一起的热塑性塑料成。
30.根据权利要求18至29任何一项的无菌容器，其特征在于，插塞和管状体可以在制造时密封在一起。
31.根据权利要求30的无菌容器，其特征在于，所述密封是可机械地破裂的。
32.根据权利要求30的无菌容器，其特征在于，所述密封能在摄氏约130到180度之间的温度下变脆弱，从而提供一种在用高温消毒液体消毒后简单地抽出插塞的装置。
33.一种插塞和封盖口，用在无菌容器上，所述口包含一个具有贯穿的流动通道的管状体，通道由管状体的圆柱形内壁界定，和一个用于密封流动通道的插塞，插塞外面上有一个卡住结构，及固定装置或用于把插塞锁定在流动通道内；所述固定装置含有一个绕插塞的外周形成的环形凹陷，和一个绕管状体的圆柱形内壁的直立突起形成的环形棱，此棱能定位在凹陷中，在插塞工作安装在管状体内时，与凹陷形成定位和/或密封接合。
34.根据权利要求33的插塞和封盖口，其特征在于，用一个密封环至少部分地填充在插塞上的环形槽。
35.根据权利要求33或34的插塞和封盖口，其特征在于，所述密封环是放置在所述的凹陷中的低熔点密封剂。
36.根据权利要求35的插塞和封盖口，其特征在于，圆柱形内壁上的棱与管状体的工作外端面间隔一个第一距离。
37.根据权利要求33至36任何一项的插塞和封盖口，其特征在于，插塞上的环形凹陷与插塞工作外端面间隔一个第二距离，所述第二距离小于所述的第一距离。
38.根据权利要求33至37任何一项的插塞和封盖口，其特征在于，插塞可以有一个绕其周边形成的第二环形凹陷，所述的第二环形凹陷与第一环形凹陷间隔开，第二环形凹陷与插塞工作外端面间隔一个距离，这个距离基本上与棱离开料盖口工作外端面间隔的距离相同，从而当棱位于第二环形凹陷内时，料盖口和插塞的工作外端面基本上互相平齐。
39.根据权利要求39的插塞和封盖口，其特征在于，在灌装容器之前，料盖口和插塞是焊接在一起的。
40.根据权利要求33至39任何一项的插塞和封盖口，其特征在于，棱具有一个大体三角形截面，从而提供一个沿外向面和内向方向都倾斜的面，使插塞和料盖口能够简单地接合和脱开。
全文摘要
无菌地灌装消毒容器的消毒灌装方法和插塞装置,所述的装置包括有一个灌装嘴,灌装嘴含有一个有贯穿流动通道(19)的管状体(16),和一个关闭这个通道的插塞(22);一个可以向和离开管状体移动的消毒灌装头(39),它带有分别接合管状体和插塞上的环形密封面的外(40)和内(42)密封环和一个位于外密封环内的消毒室(44),并且在灌装头中的一个空腔容纳插塞。消毒流体供给装置将流体供给室(44)。插塞拔出夹片(70)从管状体(16)抽出插塞(22)并将它存在头的空腔中,罐装装置通过头灌装容器。插塞(22)包括夹片(70)的卡住结构。插塞(22)的管状体(16)可包括棱或凹槽作为定位装置;和在灌装前后合作的密封焊接或橡胶环。
文档编号B65B55/02GK1307529SQ99808081
公开日2001年8月8日 申请日期1999年6月25日 优先权日1998年6月29日
发明者伊恩·麦克阿瑟·安德森 申请人:阿斯特拉帕克有限公司