一種用于填充瓶的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于將非碳酸（或碳酸）飲料填充至由內(nèi)壓穩(wěn)定的薄壁容器中的 方法。更具體地，本發(fā)明涉及在加工期間和之后，在液體中溶解氣體以適當(dāng)?shù)乜刂茡闲匀萜?或半撓性容器的內(nèi)壓。
【背景技術(shù)】
[0002] 通常的飲料通?？梢员粍澐譃樘妓犷愶嬃虾头翘妓犷愶嬃稀鹘y(tǒng)的玻璃容器已經(jīng) 成為支柱超過一個世紀(jì)。然而，越來越受歡迎撓性容器或半撓性容器引起了對于加工期間 和之后內(nèi)部包裝壓力的適當(dāng)控制的注意。
[0003] 過飽和的碳酸飲料需要撓性包裝以抵抗與外部的大氣壓力相比正的更高的內(nèi)壓。 非碳酸飲料（尤其當(dāng)以熱填充處理時）與負的內(nèi)壓（與環(huán)境壓力相比）有關(guān)。熱填充通常 在熱消毒過程之后，因此，當(dāng)冷卻產(chǎn)品（例如，在貨架上）時，發(fā)生負壓差，由此施加在包裝 上的外壓高于內(nèi)壓。為了克服壓差，即，為了將內(nèi)壓增加至與外壓可相比的水平，飲料和食 品工業(yè)已經(jīng)長期利用氮氣用于裝瓶和包裝應(yīng)用。
[0004] 在最相關(guān)的技術(shù)中，在覆蓋和密封容器之前，將微控的液氮滴注入容器中。在大多 數(shù)技術(shù)背后的基本想法是，當(dāng)少量液氮擊打飲料的表面或進入飲料核心時，它汽化并且在 氣相中提供壓力。事實上，從物理的角度來看，當(dāng)冷液氮（-190°c )暴露于環(huán)境（在環(huán)境溫 度）時，它立即發(fā)展為氣態(tài)氮?？赡艿兀瑢τ跓崽畛溥^程，小滴的蒸發(fā)過程可能是更快速的 和顯著的。因此，剛好在密封之前，通過所謂的溫和噴氮的壓力積累（剛好在覆蓋之前在飲 料上面）需要液氮的準(zhǔn)確填裝和精確定時的液氮滴至容器（瓶或罐等）的頂部空間中。因 為每個容器單獨進行氮注射，因此需要適當(dāng)?shù)膶ｉT裝置以確保以不同的線路速度氮供料的 高純精度。
[0005] WO 99/02406公開了一種生產(chǎn)包裝在罐或瓶或其它合適的容器中的液體產(chǎn)品的方 法。該方法包括將氮、二氧化碳和一氧化二氮氣體中的一種或多種注入液體產(chǎn)品中。該方 法的一個優(yōu)選特征是在注入氣體前冷卻液體產(chǎn)品。另一優(yōu)選特征是在封閉容器之前將液氮 添加至填充的容器的頂部空間中。
[0006] US 2004/0035089描述了一種使用惰性氣體如氮和/或二氧化碳在薄壁的包裝中 包裝液體產(chǎn)品的方法和裝置，其中惰性氣體以氣態(tài)通過注射器引入至冷液體中，液體利用 該惰性氣體成為飽和的或過飽和的。
[0007] GB 2134496描述了一種利用基本上無碳酸的飲料填充罐的方法，在該方法中，在 壓力下將N2氣體和CO 2氣體作為混合物溶解于飲料中。隨后，在與將N 2和CO 2氣體以預(yù)定 比例溶解在飲料中相同的溫度和壓力下將預(yù)定量的飲料引入至罐中，并將含有惰性氣體的 N2氣體和/或CO2供應(yīng)在罐中飲料的表面上，在罐的頂部空間中基本上替換空氣，而在罐的 填充和密封之間罐是開放的。
[0008] GB 2241941描述了一種利用低碳酸液體（如啤酒）填裝容器（特別是薄壁罐）的 方法，包括將二氧化碳溶解在液體中，以及將氮溶解在液體中同時通過冷卻器循環(huán)溶液，因 此在合適的亞環(huán)境溫度實施溶解。
[0009] EP 0489589描述了一種用于非碳酸液體食品裝罐的方法，根據(jù)該方法，在0至4°C 之間的溫度將氮溶解于產(chǎn)品中，其中，在氮壓力下將產(chǎn)品保持在保溫罐中足以允許泡沫減 退的一段時間。隨即液密關(guān)閉填充的罐，并且在每個封閉罐中氮從溶液出來以創(chuàng)造超大氣 壓力。
[0010] 如上面看見的，在所有的方法中，在注射氣體之前冷卻液體產(chǎn)品，以及在一些方法 中，在封閉容器之前，將液氮添加至填充的容器的頂部空間。然而，所有相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)文 獻強調(diào)液體必須是足夠過飽和的以在密封時確保產(chǎn)品中足夠量的氣體（氮）的需求。照這 樣，現(xiàn)有方法包括注射飽和飲料所需量很少倍的氮，和/或包括冷卻液體產(chǎn)品至預(yù)定的溫 度的步驟，和/或?qū)0 2/N2的氣體混合物引入產(chǎn)品中（具有預(yù)定的比率），其假設(shè)氮表面飽 和的液體能夠以過飽和水平將氮保持較長的時間。
[0011] 此外，在大多數(shù)現(xiàn)有的方法中，除將氮注射至液體外，還將另外的氣體隊和/或CO2 供應(yīng)至容器中產(chǎn)品的表面上同時在填充和密封容器之間容器仍然是開放的。這增加了控制 和/或復(fù)雜的同步化的巨大困難。
[0012] 在這個點，值得注意的是液相越飽和，氣體漏泄越明顯且強烈。此外，過飽和是物 理上很少定義的狀態(tài)并且因此更難控制。正如在本文中顯示的，為了適當(dāng)控制加工期間和 之后撓性容器或半撓性容器的內(nèi)壓，過飽和并不是必須需要的。
[0013] 因此，本發(fā)明的目的是提供一種在碳酸或非碳酸產(chǎn)品的冷填充過程或熱填充過程 中用于壓力積累和控制的一般方法和廣泛原理（comprehensive principle)。通過該方法， 確定撓性容器或半撓性容器的最終（貨架（shelf))內(nèi)壓適當(dāng)控制所需要的氣體的精確量 (或其相應(yīng)的壓力），從而避免不必要的過飽和以及氣體浪費。
[0014] 本發(fā)明的另一目的是處理生產(chǎn)的整個線路，或根據(jù)當(dāng)?shù)氐膲毫?溫度條件的填 料，而不是處理移動單個容器。同氣體-奔流系統(tǒng)和方法相對比，分配氮滴于單獨的每個 瓶。因此，所提議的方法是氮氣節(jié)省并且不依賴于與其它線路裝置有關(guān)的線路中斷、線路路 速度變化或任何斷開時間問題。
[0015] 最后，但并非最不重要的一點是，因為所提議的方法與界限清楚的物理狀態(tài)有關(guān)， 所以很容易設(shè)計和控制。
【具體實施方式】
[0016] 本發(fā)明的特點之一是利用亞飽和液體和/或遲飽和狀態(tài)（late saturation state)操作（填充），使得氣體的逸出不是顯著的而是微小的影響。
[0017] 氣體可以是根據(jù)所需的壓力積累、產(chǎn)品性能、填充條件（例如，填充溫度）、沿著線 路的氣體注入的位置等所選擇的氮或任何其它氣體。例如，二氧化碳（CO 2)可以用于內(nèi)壓 積累以平衡外部環(huán)境壓力，P <-= latm。在這種情況下，可以獲得非常輕的碳酸水。對于T =25°C和P <-= latm，可以平衡環(huán)境壓力的CO2氣體的平衡溶解度是大約I. 5gr/l，與常規(guī) 的碳酸飲料相差甚遠，但是仍是不可不重視的因此不可以忽視。然而，在打開之后，CO2濃度 可能降低，因為外部的CO 2環(huán)境濃度是~1%。因此，碳酸化作用實際上是非常小的水平并 且在打開之后立即減少。
[0018] 值得注意的是，在輕碳酸水或碳酸水之間的健康考慮主要涉及水合水平。一些人 認為，碳酸化可能導(dǎo)致脫水的風(fēng)險（例如，通過在腎上產(chǎn)生壓力）。另一方面，研宄已經(jīng)確認 了一些輕碳酸水的健康益處。實際上，在碳酸飲料和非碳酸飲料之間的健康差異仍然在激 烈的討論中。
[0019] 因此，利用CO2，使用低水平的CO2可以實現(xiàn)雙重目標(biāo)：⑴壓力積累，以及⑵理想 水平的輕碳酸產(chǎn)品。
[0020] 上面提出的方法和原理的另外的應(yīng)用是一氧化二氮（笑氣）（N2O)用于壓力積累 并因此用于輕氣化的用途。一氧化二氮是不易燃的無毒氣體，其沒有顏色或氣味，是微甜的 并且無法仿制。因此，它廣泛用于醫(yī)藥、娛樂、烹調(diào)領(lǐng)域并且被許可作為食品添加劑。一氧 化二氮氣體用于食品服務(wù)，例如烹調(diào)噴霧（cook sprays)，因為它防止細菌增長，或者在點 心（snack food)中填充它以消除細菌。還將它用作起泡劑或混合劑（例如，在牛奶過程中， 在制造生奶油中等）。
[0021] 除作為食物生產(chǎn)的重要組分外，例如一氧化二氮箱（cartridge)是受歡迎的并且 是政府認可的食品添加劑。它還成為用于冷卻食品的二氧化碳（箱）的普通替代物。
[0022] 值得注意的是，即使意外吸入，一氧化二氮被認為是相對更安全的鎮(zhèn)靜劑。沒有 "宿醉"效應(yīng)-在停止氣體供應(yīng)之后3-5分鐘內(nèi)從身體中消除氣體。一氧化二氮不是過敏 原。只有以非常高的劑量給藥且呼吸持續(xù)非常長的時間，才出現(xiàn)一些副作用。因此，它是娛 樂和享樂受歡迎的根源之一?？刂芅 2O的使用的現(xiàn)今真正的挑戰(zhàn)是避免由娛樂性使用向其 他集約方法轉(zhuǎn)移。
[0023] N2O的另一特性是它在環(huán)境溫度是惰性的并且它溶于水得到中性溶液。當(dāng)一氧化 二氮溶于水時存在的平衡向右進行（lies far to the left):
[0024] N2CHH2O = H2N2O2 (7)
[0025] 考