碳酸飲料、啤酒等液體壓力灌裝專利技術(shù)分析

朱夢(mèng)詩(shī)

摘 要：本文針對(duì)帶氣飲料、啤酒的壓力灌裝專利申請(qǐng)，對(duì)該技術(shù)領(lǐng)域的不同技術(shù)分支進(jìn)行分析，即主要從灌裝機(jī)、灌裝閥和特殊灌裝方式這幾個(gè)方面闡述國(guó)內(nèi)外的專利技術(shù)。

關(guān)鍵詞：帶氣飲料 啤酒 壓力灌裝 灌裝閥

在采用預(yù)先注入惰性氣體的壓力灌裝技術(shù)領(lǐng)域，專利的申請(qǐng)往往集中在灌裝裝置以及灌裝閥上，但是，在啤酒消費(fèi)領(lǐng)域，隨著大型啤酒桶的出現(xiàn)，為了方便飲用和灌裝，逐漸出現(xiàn)有關(guān)取酒器的專利技術(shù)申請(qǐng)。而在預(yù)先注入惰性氣體壓力灌裝機(jī)械發(fā)展的成熟，離不開(kāi)灌裝中各種灌裝條件的改善和優(yōu)化。另外，為了達(dá)到灌裝過(guò)程中存在一定壓力，且防止灌裝產(chǎn)品氧化，不乏有一些除預(yù)先注入惰性氣體以外的其它壓力灌裝方式，其也能實(shí)現(xiàn)同樣的技術(shù)效果，為該技術(shù)領(lǐng)域增添了新的血液。因此，有關(guān)碳酸飲料、啤酒等帶氣液體的壓力灌裝專利技術(shù)主要分為以下幾個(gè)技術(shù)：灌裝閥、灌裝機(jī)、取酒器、灌裝條件的優(yōu)化、特殊灌裝方式。

在帶氣飲料壓力技術(shù)領(lǐng)域，最突出的技術(shù)分支是有關(guān)壓力灌裝機(jī)的專利申請(qǐng)（申請(qǐng)量為90左右，占比約36%），其次是有關(guān)灌裝閥的專利申請(qǐng)（申請(qǐng)量為85左右，占比約34%）、有關(guān)取酒器的專利申請(qǐng)（申請(qǐng)量為40左右，占比約17%）、有關(guān)灌裝條件的優(yōu)化的專利申請(qǐng)（申請(qǐng)量為30左右，占比約12%）、有關(guān)特殊灌裝方式的專利申請(qǐng)（申請(qǐng)為5左右，占比約2%左右）。

1 灌裝機(jī)

在帶氣液體灌裝技術(shù)領(lǐng)域，多數(shù)灌裝機(jī)為等壓灌裝機(jī)，極少數(shù)情況下，也存在不等壓灌裝機(jī)。而本技術(shù)領(lǐng)域灌裝機(jī)根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為直立式和旋轉(zhuǎn)式兩大類。在此兩類帶氣液體灌裝機(jī)的基礎(chǔ)上，申請(qǐng)人們紛紛作出改進(jìn)，對(duì)其灌裝速度、氣密性、氣泡大小、容器的破損率等均產(chǎn)生一定的促進(jìn)作用。

除此之外，等壓灌裝是先充氣，當(dāng)灌裝瓶?jī)?nèi)氣壓與儲(chǔ)水器壓力相等時(shí)后，開(kāi)啟進(jìn)水閥門(mén)，碳酸水依靠液位差緩緩流入瓶?jī)?nèi)，瓶?jī)?nèi)的氣體隨之回到儲(chǔ)水器的空間，此法碳酸水在管道中流速慢，沖動(dòng)少，二氧化碳逸出也少，灌裝效果較好。缺點(diǎn)：在灌裝瓶與灌裝裝置密封圈脫離的瞬間，瓶?jī)?nèi)氣壓突然下降，便出現(xiàn)跑冒氣現(xiàn)象。CN2035749U，中國(guó)輕機(jī)總公司南京輕工機(jī)械廠，無(wú)瓶不灌裝檢測(cè)及灌裝缸高度調(diào)節(jié)等作出了改進(jìn)。CN86106863A，胡延明，采用密封式等壓灌裝瓶、等壓封蓋的方法，從而實(shí)現(xiàn)灌裝時(shí)不受飲料罐壓和溫度的制約，并確保瓶裝商品飲料中二氧化碳含量滿足計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)需求。不等壓灌裝是往瓶?jī)?nèi)先灌注水，待瓶?jī)?nèi)氣壓與進(jìn)水管道壓力平衡時(shí)，關(guān)閉進(jìn)水閥，打開(kāi)排氣閥，將瓶?jī)?nèi)氣體排放空間，達(dá)常壓后關(guān)閉排氣閥，打開(kāi)進(jìn)水閥進(jìn)行灌水。這樣間斷灌水，排氣多次。缺點(diǎn)：由于排氣壓力大，會(huì)排出碳酸水，損失較大，不易灌滿。CN86208331U，朱文理，19880420，在灌裝裝置的管道端部安裝氣體微調(diào)開(kāi)關(guān)（常開(kāi)），用以代替排氣閥，增大灌裝管道孔徑，以提高流量。在制瓶（PET）過(guò)程中填充產(chǎn)品，CN104972640A（優(yōu)先權(quán)1020141048741），20140404，克羅內(nèi)斯股份公司，提供一種在制造容器過(guò)程中填充產(chǎn)品（碳酸飲料）的方法及裝置，發(fā)明點(diǎn)在于其將預(yù)制品引入到吹膜中制造塑料容器后，在塑料容器內(nèi)腔抽真空到低壓，并將處于超壓下的填充產(chǎn)品導(dǎo)入塑料容器的低壓內(nèi)腔中，從而提供一種有效的灌裝方法。DE2657670A1，其中形成的容器借助于吹塑和填充體填充。 EP1529620A1中，借助于填充產(chǎn)品執(zhí)行相應(yīng)的塑料容器的吹鼓。

2灌裝閥

在液體灌裝技術(shù)領(lǐng)域，灌裝閥的作用主要是根據(jù)灌裝工藝要求切斷或溝通液室、氣室盒與袋裝容器之間的物料流通的通道，是灌裝機(jī)控制灌裝的關(guān)鍵部件。不同的灌裝方式采用不同的灌裝閥。對(duì)于啤酒等帶氣液體的灌裝，一般采用等壓灌裝閥進(jìn)行灌裝。為了滿足含氣飲料等壓灌裝的工藝要求，國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)了許多有關(guān)灌裝閥的專利申請(qǐng)，這些灌裝閥不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜而且種類繁多。例如頂桿啟閉氣閥、圓盤(pán)旋轉(zhuǎn)閥、撥叉啟閉氣閥、長(zhǎng)管式三室等壓灌裝閥、短管式等壓灌裝閥等，這些灌裝閥都是在專利申請(qǐng)的某一時(shí)期得到了廣泛應(yīng)用，但隨著灌裝要求的不斷提高，一些老式產(chǎn)品也正在逐漸被淘汰，新閥型不斷出現(xiàn)。目前比較常規(guī)的是長(zhǎng)管式三室等壓灌裝閥、短管式等壓灌裝閥等。

長(zhǎng)管式等壓灌裝閥灌裝工藝過(guò)程為： 1.充氣負(fù)壓，將二氧化碳或無(wú)菌空氣充入容器中，容器中的空氣經(jīng)置換進(jìn)入回氣室，容器中形成負(fù)壓。2.慢速灌裝，在液面接觸長(zhǎng)管出液口以前要慢速灌裝，以免液體飛濺產(chǎn)生泡沫。3.快速灌裝，管嘴被淹沒(méi)后，灌裝變成淹沒(méi)出流，灌裝比較穩(wěn)定，可以快速灌裝。4.減速灌裝，當(dāng)液面達(dá)到排氣口時(shí)，逐漸減緩進(jìn)液速度，以免液體氣泡進(jìn)入氣室。5.泄壓回滴。灌裝達(dá)到要求的包裝量后，緩慢卸掉瓶口處壓力，以免產(chǎn)生泡沫，同時(shí)管中余液回滴到瓶中。

目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的灌裝機(jī)型廣泛采用短管式預(yù)真空等壓灌裝閥，其灌裝過(guò)程以CO2氣體作為酒缸內(nèi)啤酒的背壓氣體，為了避免瓶?jī)?nèi)空氣排回到酒缸，在背壓前預(yù)先對(duì)瓶子抽真空，同時(shí)盡量提高酒缸內(nèi)背壓CO2的濃度，從而降低灌裝過(guò)程的吸氧量。其工序一般如下：1.預(yù)真空，瓶子由托臺(tái)升降壓緊對(duì)中罩，真空閥受操控機(jī)構(gòu)作用打開(kāi)，吧瓶子與真空式連通，使瓶?jī)?nèi)空氣排出。2.充氣等壓，開(kāi)啟氣門(mén)通道，使酒缸中壓力氣體通過(guò)氣管充入瓶腔內(nèi)，形成瓶子與酒缸的等壓狀態(tài)。3.灌裝，壓力使液閥閥芯收到反壓力，通過(guò)彈簧自動(dòng)打開(kāi)液閥，進(jìn)行灌裝液料，瓶?jī)?nèi)的氣體通過(guò)氣管返回酒缸。4.液滿泄壓，操控機(jī)構(gòu)關(guān)閉氣閥，從而加速液閥的下行速度，迅速閉合液閥，停止灌裝作業(yè)。

3特殊灌裝方式

前述技術(shù)分支中均屬于對(duì)帶氣液體的壓力灌裝中的常規(guī)灌裝方式，即屬于壓力灌裝原理的灌裝方式。但在該技術(shù)領(lǐng)域中，不乏創(chuàng)新的灌裝方法和裝置，同樣能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)帶氣飲料、啤酒等液體的壓力灌裝，且達(dá)到較好的灌裝效果。

例如克朗斯有限公司在公開(kāi)號(hào)為CN104972640A（優(yōu)先權(quán)1020141048741）的專利申請(qǐng)中，其采用在制瓶（PET）過(guò)程中填充產(chǎn)品，提供一種在制造容器過(guò)程中填充產(chǎn)品（碳酸飲料）的方法及裝置，發(fā)明點(diǎn)在于其將預(yù)制品引入到吹膜中制造塑料容器后，在塑料容器內(nèi)腔抽真空到低壓，并將處于超壓下的填充產(chǎn)品導(dǎo)入塑料容器的低壓內(nèi)腔中，從而提供一種有效的灌裝方法。同時(shí)相關(guān)的，在專利技術(shù)DE2657670A1中，形成的容器借助于吹塑和填充體填充; 在專利技術(shù)EP1529620A1中，借助于填充產(chǎn)品執(zhí)行相應(yīng)的塑料容器的吹鼓。

對(duì)于啤酒來(lái)說(shuō)，純生啤酒的生產(chǎn)是建立在整個(gè)釀造、過(guò)濾、包裝全過(guò)程對(duì)污染微生物嚴(yán)格控制的基礎(chǔ)上，其特點(diǎn)體現(xiàn)在純和生這兩個(gè)字，純生啤酒通過(guò)嚴(yán)格的過(guò)程控制，實(shí)現(xiàn)了無(wú)菌釀造，杜絕了雜菌污染，保證了酵母的純種發(fā)酵，是啤酒擁有最純正的口感和風(fēng)味。純生啤酒起源于20世紀(jì)90年代中期，我過(guò)最早的純生啤酒是珠江啤酒廠生產(chǎn)的，1998年投放市場(chǎng)。傳統(tǒng)的機(jī)械式灌裝閥的缺點(diǎn)是，不能用于純生啤酒的灌裝生產(chǎn)的要求。傳統(tǒng)的機(jī)械式灌裝閥僅有真空處理和二氧化碳充氣裝置，經(jīng)處理后的空酒瓶的含氧殘存兩和有害細(xì)菌的含量不符合純生啤酒的灌裝生產(chǎn)的質(zhì)量要求。廣東輕工機(jī)械二廠申請(qǐng)的公開(kāi)號(hào)為CN2448816Y的專利技術(shù)中，采用一種出色南橫啤酒機(jī)械式灌裝閥，相對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)械式灌裝閥，增設(shè)有用于對(duì)空瓶充干蒸汽的干蒸汽控制裝置以及對(duì)空酒瓶瓶口定位和密封的定中裝置，實(shí)現(xiàn)純生啤酒的灌裝。