由热塑性材料制成的型坯或容器的处理工位、处理型坯或容器的设备、生产和包装容器的生产和包装线以及生产和包装容器的方法与流程

本发明的目的是一种由热塑性材料制成的型坯或容器的处理工位、一种处理型坯或容器的设备、一种生产和包装容器的生产和包装线以及一种生产和包装容器的方法。

涉及领域是所谓的“敏感”食品，即诸如例如等渗压饮料、果汁、果肉饮料、软饮料、茶、基于牛奶的饮料、基于咖啡的饮料等的对细菌污染和氧化特别敏感的产品的瓶装，为此，贯穿所有包装阶段防止可能的细菌污染是至关重要的。

背景技术：

使用无菌技术的包装线在现有技术中已经是众所周知的，其中各种操作在受控污染环境中进行，使得瓶装产品可以长时间储存并且即使在室温度也具有化学/物理和感官的稳定性。

在最早的工厂中，容器的生产在非无菌设备中进行，并且所形成的容器的随后被转移到容纳至少灌装机和加盖机的洁净室内中。

除了设计上不同外，“传统”无菌瓶装线设想：

-从由热塑性材料制成的型坯开始成型(模塑)容器；

-成型好的容器的化学灭菌；

-灌装好的容器的冲洗、灌装和加盖将在洁净室内进行。

洁净室是具有受控污染并且包围整个灌装设备的房间，包括处理区，容器实际在该处理区中进行灌装和加盖，以及辅助区，灌装/加盖机的移动装置在该辅助区中运行。

因此，绝尘室的主要缺点是其体积相当大，因此，需要冗长且成本高的灭菌程序。此外，例如消毒液体和无菌空气的工作流体存在相当大的浪费，并且有与磨损相关的现象发生，例如影响适合在洁净室内产生超压以阻止来自外部环境的污染物进入的空气净化所需的过滤器。

使用洁净室的另一个缺点在于，在执行机器部件的规格更改、维护或调整的程序中因这些程序所带来的污染风险而遇到的困难。因此，甚至操作员进入洁净室证明是特别困难的。

无菌技术的发展已经朝向减少必须保持无菌的容积的方向进展。

因此，无菌瓶装线的现代概念设想：

-使用化学药剂或辐射灭菌来进行型坯灭菌；

-从无菌型坯开始容器的“无菌”成形；

-被灌装的容器的冲洗和加盖将在无菌环境中进行。

在这方面，申请人已开发了一种用于在无菌条件下成形的成形设备，其中成形旋转转盘由适合限定受控污染环境的隔离装置保护，并且用于移动转盘和模具的移动装置位于所述隔离装置外(参见欧洲专利ep2246176)。

初步灭菌阶段涉及与经受通过吹塑和拉伸成形的型坯接触的所有装置，包括例如夹持构件、拉伸杆和吹塑空气回路。因此，申请人已开发了拉伸杆的专门解决方案(参见欧洲专利ep2340157)和吹塑空气回路的专门解决方案(参见欧洲专利申请ep26443142)。

以这种方式，申请人已经实现了开发一种完全无菌的吹塑成型机和瓶装线，其中,每个操作单元的处理区由专用的微生物隔离装置保护，移动和处理型坯/容器的装置被从该微生物隔离装置排除(参见欧洲专利ep2279850)。

该解决方案的主要缺点显然在于，结构的显著复杂性、由无菌区域所占据的相当大空间(虽然被限制和成形在可操作单元周围)以及在隔离装置内保持无菌条件的难度。

此外，操作期间所需的所有手动程序(例如，移除障碍物)并非都可以在使用处理手套的情况下执行。在某些情况下，隔离检修门必须打开，从而导致失去无菌条件。程序完成后，环境的无菌条件必须恢复，从而导致因生产线停机而造成的时间明显损失。

在这种情况下，甚至规格更改的程序也证明是冗长且有点困难。

在继续减少待灭菌的容积和进行灭菌程序所需的时间的情况下，我们找到了涉及灌装机的文档ep1357081所公开的解决方案，其中，隔离器的形状为环形，并适于覆盖容器的颈部周围区域。

这种构型源自于仅对与灌装产品接触的容器的那些表面，即容器的内表面或靠近口部但不包括容器主体的外表面的表面进行消毒的奇妙想法。

但是，在该领域中被称为“颈环隔离器”的该解决方案确实需要进一步限制容器的主体区域的布置，以防止灭菌剂泄漏到环形隔离器的外部环境中而导致操作员的健康风险。

因此，颈环隔离器包括单个容积，容器颈部在该单个容积中过渡，并且该单个容积还容纳辅助构件和元件，诸如例如转移星(transferstar)的部件。

因此，即使通过“颈-环隔离器”型结构设计来转移，与维护和/或恢复无菌条件相关的问题仍然存在。

技术实现要素：

在该背景内，本发明的基本技术任务是提供一种由热塑性材料制成的型坯或容器的处理工位、一种处理型坯或容器的设备、一种生产和包装容器的生产和包装线以及一种生产和包装容器的方法，其解决了上文所述的现有技术的缺点。

具体地，本发明的目的是提供一种由热塑性材料制成的容器的型坯或处理工位、一种处理型坯或容器的设备、以及一种生产和包装容器的生产和包装线，其中，待消毒的容积和执行灭菌程序所需的时间相对于现有技术的解决方案进一步减少了。

本发明的另一个目的是提供一种更快速和容易地生产和包装容器，从而进一步减少沿生产线恢复无菌条件所需的停机时间的方法。

所限定的技术任务和指定目的基本上通过一种由热塑性材料制成的型坯或容器的处理工位来实现，包括：

-凹壳，所述凹壳构造成以这样的方式施加到单独型坯或容器的口部上，即，至少部分包裹型坯或容器的颈部，从而界定颈部的处理容积；

-流体源，其在待处理容积上可操作地起作用，用于在型坯或容器的颈部周围供应流体流，以防止污染物进入待处理容积。

优选地，待处理容积不包含型坯或容器的环部。

具体地，型坯或容器的主体处于与待处理容积间隔开设置但与其流体连通的外部环境中。

流体源优选地包括等离子体发生器。

具体地，等离子体发生器构造成产生浸入气体流中的等离子体球。

可替代地，流体源是无菌空气源或灭菌气体源。

在另一变型实施例中，流体源是带能量的水源。

在另一变型实施例中，至少一个紫外灯存在于待处理容积上并且可操作地起作用，以对其进行净化。

优选地，处理工位包括移动装置，用于将凹壳从脱离口部的构型移动到接合口部的构型。

具体地，移动装置包括导向支承件，凹壳可滑动地安装在该导向支承件上。

优选地，导向支承件具有主要延伸部，该延伸部基本上垂直于型坯或容器的对称轴线，使得凹壳可以垂直于该对称轴线滑动。

所限定的技术任务和所指定的目的基本上通过一种处理由热塑性材料制成的型坯或容器的设备来实现，其包括多个如上文所述的处理工位。具体地，每个处理工位具有其自己的凹壳，用于限定存在于其中的单独颈部的处理容积。

例如，处理工位是从热塑性材料颗粒开始模塑型坯的成型工位。

例如，处理工位是用于形成容器的成形工位。

例如，处理工位是用于灌装容器的灌装工位。

所限定的技术任务和所指定的目的基本上通过一种生产和包装容器的生产和包装线来实现，该生产和包装线包括多个如上文所述的处理设备。

具体地，每个处理设备的处理工位具有凹壳，其具有形状与上游或下游处理设备的处理工位的凹壳的侧表面的形状相反的侧表面。

所限定的技术任务和所指定的目的基本上通过一种生产和包装容器的方法来实现，包括下列步骤：

-从型坯开始形成容器；

-用灌装产品灌装容器；

-将瓶盖施加到每个容器。

上述步骤中的每一个包括下列子步骤：

-将凹壳以这样的方式施加到型坯或容器上，即，至少部分包裹型坯或容器的颈部，从而界定单独颈部的处理容积；

在颈部周围的待处理容积中供应流体流，以防止污染物进入待处理容积。

施加凹壳和在待处理容积中供应流体流的子步骤优选地在每个步骤的执行期间连续地执行，使得所有型坯和容器的口部和至少部分颈部总是被保护以免受污染。

附图说明

本发明的其它特征和优点将从如附图所示的由热塑性材料制成的型坯或容器的处理工位、处理型坯或容器的设备、生产和包装容器的生产和包装线以及生产和包装容器的方法的优选但非排他性的实施例的适当且因此非限制性的描述中变得更加显而易见，附图中：

图1和图2分别示出了根据本发明的、凹壳已在处理工位中施加到其上的型坯或容器的颈部区域的侧视图和剖视侧视图。

图3是示出根据本发明的、由热塑性材料制成的型坯壶容器的处理工位的侧视图。

图4是根据本发明的生产和包装容器的生产和包装线的平面图。

图5是示出在型坯或容器的交换期间属于两个连续处理设备的两个凹壳的平面图。

图6是示出两个根据本发明的处理型坯或容器的处理设备的平面图。

图7是示出在容器的交换之前属于两个连续处理设备的两个凹壳的剖视侧视图。

图8a和8b分别示出了在图4中出现的生产线的封闭设备中搁置和压紧封闭件的步骤以及将封闭件拧紧在容器上的步骤。

图9是示出了施加到容器上的凹形封闭件的立体图。

具体实施方式

参照各图，附图标记1表示由热塑性材料制成的型坯或容器2的处理工位。

如已知的，型坯的颈部没有经过处理，并且因此它与所形成的容器的颈部一致。该颈部用附图标记2a表示。

最初，处理工位1包括凹壳3，其被构造成以这样的方式施加到单个型坯或容器2的口2b上，即，至少部分地包裹型坯或容器2的颈部2a。

因此，凹壳3界定了限制在单个容器2(或型坯)的颈部2a周围的处理容积，从而也保护了其将与灌装产品(例如饮料)接触的内表面。

处理工位1包括流体源5，其在待处理容积4上可操作地起作用，用于在型坯或容器2的颈部2a周围供应流体流，以防止污染物进入待处理容积。

优选地，流体流是层流型流。

型坯或容器2的主体2d处于与待处理容积4分开设置的外部环境6中，但与待处理容积6流体连通。

在优选实施例中，流体源5包括等离子体发生器。具体地，等离子体发生器构造成产生浸入气体流中的等离子体球。该技术英语上被称为“plasmaballs”。

等离子体发生器优选地包括文献wo2009/050240所公开的装置。

该装置使得能够使用在其中的大气直接在型坯或容器2的颈部附近产生等离子体。

换言之，在处理工位1中，生产动作(例如，型坯的成型、型坯的热处理、容器的成形、容器的灌装、容器的加盖等)进行并且同时灭菌动作进行，用于对颈部2周围的大气以及因此凹壳3的内表面进行灭菌。

在变化型实施例中，流体源5是无菌空气源。使用无菌空气来保持颈部2a区域的流通，例如对于包装高酸性产品的无菌生产线中的应用是足够的，对于包装高酸性产品的无菌生产线，通常需要小数点后四位数的减少量。

在另一变化型实施例中，包装具有低酸性的产品的无菌生产线所采用的流体源5是灭菌气体源。

在又一变化型实施例中，流体源5是带能量的水源，即通过电场激活的水纳米结构源(即，用缩写ewns表示的工程水纳米结构(engineeredwaternanostructure))。

在另一变化型实施例(未示出)中，至少一个紫外(uv)灯在待处理容积4上存在并且可操作地起作用，以对其进行净化。

具体地，该紫外灯位于凹壳3内。

优选地，待处理容积4绕颈部2a部分地延伸，将型坯或容器2的环部2c留在其外面。

在本文中，技术术语“环部”被理解为在型坯或容器2的颈部2a的圆周上的突起，该突起位于颈部2a的螺纹区域下方。

凹壳3优选地可在至少一个脱离型坯或容器2的口部2b的构型与一个接合口部2b的构型之间移动。

为此，移动装置7被提供来用于移动凹壳3。

在本文所述和所示实施例中，用于移动凹壳3的移动装置7包括导向支承件8，凹壳3可滑动地安装在导向支承件8上。

具体地，导向支承件8具有主要延伸部，该延伸部基本上垂直于型坯或容器2的对称轴线a，使得凹壳3可相对于对称轴线a垂直滑动。

有利地，这里提出的处理工位1可用于在生产和包装容器2的生产和包装线100上执行各种处理步骤。例如，处理工位1是模塑型坯的成型工位或形成容器的成形工位或灌装工位或封闭件施加工位或夹持工位。

图4示出了包括多个处理设备10、11、12、13、14的生产和包装线100，每个处理设备又包括多个处理工位1。

处理设备10、11、12、13、14为旋转转盘型或直线型。

最初，每个处理工位1具有其自己的凹壳3，其限定已经到达该处理工位1的型坯或容器2的颈部2a的单独处理容积4。

换言之，每个处理设备10、11、12、13、14具有与处理工位1一样多个凹壳3和处理容积4。处理容积4彼此分开且独立。换言之，在每个处理设备10、11、12、13、14中，每个型坯或容器2具有其自己的颈部2a的处理容积4并且其与其它型坯/容器2的处理容积分开且不共用。

这里所述和所示的生产和包装线100包括：

-成型设备10，包括多个用于从热塑性材料的颗粒开始模塑型坯的成型工位1；

-成形设备11，包括多个用于形成容器2的成形工位1；

灌装设备12，包括多个用于灌装所形成的容器2的灌装工位1；

封闭或封盖设备13，包括多个用于封闭或加盖灌装好的容器2的封闭或加盖工位1。

例如，成形设备11是吹塑机。

优选地，热调节设备14设置成插入在用于模塑型坯2的成型设备10与成形设备11之间。

具体地，热调节设备14包括多个热调节工位1，用于赋予型坯2适合通过拉伸-吹塑成形的预定温度曲线。实际上，在从成形设备11离开时，型坯2的温度为大约100℃，使得适合沿型坯2的对称轴线a建立温度梯度的热分布步骤是优选的，以使后者适合通过拉伸-吹塑成形。

例如，热调节设备14为红外型或微波型。

生产和包装线100还包括多个转移设备或转移星15。这些转移星15中的每一个包括用于夹持型坯或容器2的多个夹持工位1。

例如，夹持器或夹爪设置在每个夹持工位中，并且其夹持型坯或容器2的颈部2a。

最初，每个处理设备10、11、12、13、14、15的处理工位1呈现凹壳3，其具有形状与上游或下游处理设备10、11、12、13、14、15的处理工位1的凹壳的侧表面的形状相反的侧表面。

换言之，处理设备的凹壳3沿生产线100与下一个或上一个处理设备的凹壳3形状互补。

图5是属于两个连续处理设备的两个凹壳3a、3b的平面图。用附图标记3a表示的第一凹壳形状细长，并且在侧表面上具有适合接纳另一凹壳的凹槽，该另一凹壳用附图标记3b表示并在平面图中呈现圆形形状。

下面描述根据本发明的生产和包装容器的方法。

首先，提供从热塑性材料的颗粒开始模塑型坯2的步骤。

具体地，颗粒在相应成型工位1中被熔化和塑造；在每个成型工位中，具有由凹部(也被称为“母模具”)和可插入凹部中的凸部(也被称为“公模具”)构成的模具。例如，型坯2通过注射成型或压缩成型或注射压缩成型获得。

在每个成型工位1中，一旦型坯2已经生成，则对应凹壳3采用接合口部2b的构型，以至少部分地包裹型坯2的颈部2a并界定颈部的处理容积4。流体源5在待处理容积4中连续供应，即不中断地供应流体流(例如，等离子体)，保持颈部2a区域恒定地流通。

在成型步骤结束时，型坯2的温度为大约100℃，使得它们转移到热调节设备14，热调节设备14赋予型坯2适合通过拉伸吹塑成形的预定温度曲线。

在每个热调节工位1中，当型坯2到达时，对应凹壳13采用接合口部2b的构型，以至少部分地包裹型坯2的颈部2a并界定颈部的处理容积4。

流体源5在待处理容积4中连续供应，即不中断地供应流体流(例如，等离子体)，从而保持颈部2a区域恒定地流通。

当热调节完成时，型坯2转移到成形设备11。

包括两个彼此铰接的半部并限定容纳型坯2的腔室的模具布置在每个成形工位1中。成形模具为已知类型，例如“书型模具”或“鳄口式模具”。

具体地，拉伸吹塑成形通过将加压流体吹过施加到型坯2的颈部2a的喷嘴或密封件来进行，以在环部2c上形成紧密密封，并且将拉伸杆逐渐插入型坯2的管状主体以延伸它。拉伸吹塑成形是已知工艺过程，并且因此其在本文中不再作进一步描述。

在每个成形工位1中，当型坯2到达时，对应凹壳13采用接合口部2b的构型，以至少部分地包裹型坯2的(以及接着所形成的容器的)颈部2a并界定颈部的处理容积4。

优选地，凹壳3在每个成形工位1中由密封件构成。

流体源5在待处理容积4中连续供应，即不中断地供应流体流(例如，等离子体)，从而保持颈部2a区域恒定地流通。

当成形工艺完成时，容器2到达灌装设备12。适合将灌装产品供应到下面的容器2内的灌装阀布置在每个灌装工位1中。

在每个灌装工位1中，当容器2到达时，对应凹壳13采用接合口部2b的构型，以至少部分地包裹容器2的颈部2a并界定颈部的处理容积4。

流体源5在待处理容积4中连续供应，即不中断地供应流体流(例如，等离子体)，从而保持颈部2a区域恒定地流通。

一旦灌装好，则容器2继续移动到施加凹形封闭件或瓶盖的封闭设备13。

在本文中，凹形封闭件50被理解为瓶盖或盖子，其包括基部50a和从基部50a延伸并与其限定腔室(参见图9)的侧表面50b。在基部的相反端上，封闭件50具有设计成接纳容器2的口部2b的开口。

凹形封闭件50的施加通过向下的轴向压力并且接着将其绕容器2的颈部2a旋拧来进行。为此，封闭件50的侧表面50b具有内螺纹，以旋拧到容器2的颈部2a的外螺纹上。

封闭设备12优选地包括至少两个不同的单元：将凹形封闭件50施加到容器2的施加单元以及拧紧已经施加到容器2的封闭件50的拧紧单元。

具体地，施加封闭件50的施加单元构造成将封闭件50搁置并压紧在容器2的口部2b上。

优选地，在施加单元中，每个封闭件50搁置在对应容器2的口部2b上并接着压紧在该口部2b上。

在本文所述和所示实施例中，封闭件50通过导向件落到容器2的口部2b上。这在瓶装领域中被称为“alavolèe(飞行)”夹持。封闭件50通过容器2在移动时碰到的倾斜平面p压到口部2b上。

“alavolèe”夹持是本领域中已知的概念，例如在非无菌加盖机中，并且为此其不再进一步详细描述。

施加封闭件50的施加单元优选地包括隧道隔离器131，其适合限定包含至少容器2的颈部2a的受控污染环境132。

具体地，受控污染环境132的容积在限制于容器2的颈部2a的区域中延伸。

与单独覆盖单一颈部2a的凹壳3不同，在这种情况下，隔离器131限定由所有容器2的颈部2a共用的环境132。

在拧紧单元中，每个封闭件50以这样的方式旋拧到对应容器2，即，使其密封并形成紧密密封。

拧紧单元优选地包括已知类型的非无菌加盖机。

优选地，用于移动容器的移动系统设置在瓶盖施加单元与拧紧瓶盖的拧紧单元之间，并且其防止容器之间的接触。例如，该移动系统包括至少一个转移星，该转移星支承多个在容器2的颈部2a上可操作地起作用的夹持器。没有相互接触的移动可提供防止容器1被压碎的作用，这可引起封闭件50被提升。

有利地，每个型坯/容器2沿生产线100一直保持被保护以免受污染，当在每个处理工位——其是成型工位、热调节工位、成形工位、灌装工位、瓶盖施加工位等——中时,口部2b和部分颈部2a区域(以及因此容器2的内表面)被发现是处在从外面恒定地经受流体流的处理容积4内。

实际上，在从一个处理设备到另一处理设备的转移中，型坯或容器2留下一个待传送至另一处理工位1的处理工位1。在该转移过程中，型坯或容器2因此从一个待处理容积4传至另一个。在该行进过程中，无菌条件的连续性通过凹壳3的侧面的相反成形并且通过凹壳3沿对应导向支承件8平移来确保——诸如这些的措施确保每个颈部2a恒定地被覆盖。

具体地，在型坯/容器2从一个设备或从一个转移星至另一个的转移中，上游转移星的凹壳3可以是固定的，而下游转移星的凹壳3平移，以便不与上游转移星的凹壳3干涉，但确保对容器2的颈部2a的连续覆盖。

这些凹壳3之间的干涉因此由于凹壳之一的径向缩回而得以避免。

此外，凹壳3的侧轮廓设置有开口，该开口可防止将使结构复杂化的、不得不提供凹壳3的进一步垂直移动。

根据本发明的由热塑性材料制成的型坯或容器的处理工位的、处理型坯或容器的处理设备的、生产和包装容器的生产和包装线的以及生产和包装容器的方法的特征在所提供的描述中清楚表述。

首先，由于型坯或容器的颈部的单独处理容积形成在单独处理工位(例如，成型工位、热调节工位、成形工位、灌装工位以及瓶盖施加工位)中的事实，待灭菌容积进一步减少。

因此，存在从由颈-环隔离器限定的环形容积到很多限制于单独颈部区域的容积的过渡。

每个型坯/容器均具有单独无菌容积，即容积不与其它型坯/或容器的容积共用的事实允许更快且更安全的维护程序。例如，在受阻的情况下，人们可以对所涉及的唯一容器(并且因此对正在处理的对应容积)进行干预，而其它正在处理的容积不受影响。

同样，规格更改将证明是更容易的，其中，停机时间明显减少了，并且装置和生产线的灵活性提高了。

已将处理容积限制于单个颈部区域也使得能够将灭菌操作仅仅集中在实际需要它们的表面上，即口部、靠近颈部的区域以及容器的内部，由此避免对非常广泛的容器主体的外表面或容积进行灭菌(如具有颈-环隔离器的情况)。

利用被称为“等离子体球”的现有技术的优选实施例使得能够保持颈部区域持续流通，因此使用其中的大气直接在颈部附近产生等离子体。

因为这种技术对于操作者是安全的并且不需要对容器的主体区域进行进一步限制，所以这种技术特别适用于开放的处理容积(其是由凹壳限定的处理容积)。

假定在每个处理工位中，生产动作(例如，型坯的模塑、型坯的热调节、成形、灌装、加盖等)并且同步灭菌动作进行，则布置专门用于灭菌的单元和步骤不再是必须的。

实际上，灭菌基本上与生产线上的所述可操作步骤相伴随。

在专门设计用于低酸度并采用灭菌气体的应用的实施方案中，因为可以使用具有相对低的灭菌性能水平的灭菌气体，所以操作者不会有风险。其原因在于，颈部区域一直保持流通，并这不限于生产之前的环境灭菌阶段。实际上，在处理型坯/容器的每个处理步骤期间，颈部区域一直经受灭菌气体流。

在生产线的生产周期开始之前的灭菌周期因此可以减少，从而使停机时间进一步减少。

此外，由于相邻转移星的凹壳的侧表面的形状相反并且由于凹壳的径向自由度，因此，无菌区域的连续性被确保。

因此，沿整条生产线延伸的无菌区域不再是必须的，因为很多有限的、分开的无菌区域是足够的，其中这些无菌区域仅在将型坯/容器从一个转移星转移到另一个的转移阶段中设置为成对连通。