本發(fā)明總體上涉及液體或半液體食品加工系統(tǒng)領(lǐng)域。更具體地，其呈現(xiàn)了一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)提供較少的結(jié)垢風險，進而意味著增加運行時間。

背景技術(shù)：

今天，世界各地的液體食品加工公司感興趣的是，確保他們正在加工的食品以能夠確保食品安全食用的方式處理。例如，這表明每個批次仔細地遵循使用不同種類的傳感器和復(fù)雜的軟件工具，而且還在于，食品加工線中的不同部件的設(shè)計以使得從一個批次到另一個批次留下食物殘渣的風險減少到非常低的可能性這樣的方式進行。

正如食品安全是食品加工企業(yè)議程上的重要議題，確保產(chǎn)品損失保持在最低限度是他們的最關(guān)心的事項之一。由于諸如牛奶或水果等原材料在許多情況下在操作成本中具有重要作用，因此在大多數(shù)情況下降低產(chǎn)品損失對財務(wù)結(jié)果具有直接影響。其次，為了確保加工是環(huán)境友好的，如果可以降低最終產(chǎn)品的損失，則對于例如二氧化碳排放的影響會顯著降低。

導(dǎo)致產(chǎn)品損失的一個原因是因為系統(tǒng)需要定期清潔，并且對于每個清潔階段，當系統(tǒng)從生產(chǎn)切換到清潔時，在系統(tǒng)中的產(chǎn)品的部分最后將在排放裝置中。因此，如果可以增加系統(tǒng)的運行時間，則可以減少產(chǎn)品損失。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明優(yōu)選地尋求單獨地或以任何組合形式緩解、減輕或消除本領(lǐng)域中的上述一個或多個缺陷和缺點，并且至少解決上述問題。

根據(jù)第一方面，提供了一種系統(tǒng)，其包括：布置成保持液體產(chǎn)品(例如熱敏感液體產(chǎn)品)的第一主體，例如管道或者罐；布置成保持液體產(chǎn)品的第二主體，其中所述第二主體的第一端與所述第一主體相鄰；以及無菌空氣入口，其布置成將無菌空氣提供到所述第二主體的所述第一端內(nèi)。

所述系統(tǒng)可以布置成通過所述無菌空氣入口向所述第二主體提供無菌空氣，使得所述第二主體內(nèi)的壓力大于所述第一主體內(nèi)的壓力。

所述第一主體和所述第二主體可以通過閥彼此連接。

所述無菌空氣可以低于100℃，以便防止所述第一主體的與所述第二主體相鄰的部分被所述無菌空氣加熱。

所述系統(tǒng)還可以包括罐，其中同一個無菌空氣生產(chǎn)裝置被布置成向所述罐和所述第二主體提供無菌空氣。

蒸汽入口可以布置成提供蒸汽到所述第二主體內(nèi)，其中所述無菌空氣入口被布置成比所述蒸汽入口更靠近所述第一端。由此使得無菌空氣能夠被提供在所述第二主體的最靠近所述第一主體的部分內(nèi)。

所述蒸汽可以為110℃或更高。

溫度傳感器可以被布置成測量所述第二主體的所述第一端內(nèi)的溫度。

所述無菌空氣可以使用無菌空氣過濾器產(chǎn)生。

所述無菌空氣過濾器可以在約130℃預(yù)滅菌。

根據(jù)第二方面，提供了一種用于控制系統(tǒng)的方法，所述系統(tǒng)包括布置成保持液體產(chǎn)品(例如熱敏感產(chǎn)品)的第一主體，例如管道或者罐，布置成保持液體產(chǎn)品的第二主體，其中所述第二主體的第一端鄰近所述第一主體，以及被布置成提供無菌空氣到所述第二主體內(nèi)的無菌空氣入口，所述方法包括在所述第一主體內(nèi)提供液體產(chǎn)品，以及在所述第二主體的所述第一端內(nèi)提供無菌空氣。

在所述第一主體內(nèi)的所述液體產(chǎn)品可以在第一壓力下提供，而在所述第二主體的所述第一端內(nèi)的所述無菌空氣可以在第二壓力下提供，其中所述第二壓力高于所述第一壓力。

所述方法還可以包括在所述第二主體內(nèi)提供蒸汽。

所述方法還可以包括測量所述第二主體的所述第一端內(nèi)的所述無菌空氣的溫度，以及如果所述溫度高于閾值，則將無菌空氣提供到所述第二主體內(nèi)以降低所述溫度。

根據(jù)第三方面，提供了一種具有計算機程序邏輯的計算機程序產(chǎn)品，所述計算機程序邏輯被布置成實施根據(jù)第二方面所述的方法。

附圖說明

通過下面參考附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的說明性和非限制性的詳細描述，將更好地理解本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點以及額外的目的、特征和優(yōu)點，其中：

圖1大致示出了尤其包括罐和填充機的食品加工系統(tǒng)的下游部分的示例。

圖2大致示出了尤其包括罐和填充機的食品加工系統(tǒng)的下游部分的示例，其中所述下游部分設(shè)置有環(huán)形連接。

圖3是圖解食品加工系統(tǒng)的下游部分的另一個示例的總體流程圖，該食品加工系統(tǒng)尤其包括罐和填充機，其中所述下游部分設(shè)置有環(huán)形連接。

圖4是第一管道與連接到第一管道上的第二管道的總示意圖，其中在第二管道中提供蒸汽。

圖5是第一管道與連接到第一管道上的第二管道的總示意圖，其中在第二管道中提供無菌空氣。

圖6是第一管道與連接到第一管道上的第二管道的總示意圖，其中在第二管道中提供無菌空氣和蒸汽。

具體實施方式

圖1總體上示出了系統(tǒng)100的示例，系統(tǒng)100是用于加工和包裝液體或半液體食品的較大系統(tǒng)的一部分，該食品如在紙箱包裝中包裝的所謂的延長保質(zhì)期(ESL)牛奶。更具體地，系統(tǒng)100示出了用于接收經(jīng)熱處理的產(chǎn)品并且將其進給到罐106(優(yōu)選地具有冷卻系統(tǒng)的封閉罐)的入口102，該罐被布置成保持產(chǎn)品而沒有被再次污染的風險。產(chǎn)品從罐106經(jīng)由管道107被進給到填充閥108。填充閥108可以將產(chǎn)品引導(dǎo)到填充機110或通過回收閥112和回收管道114將產(chǎn)品引導(dǎo)到回收罐，回收管道114將填充閥108和回收閥112連接。

在系統(tǒng)100的準備期間，產(chǎn)品通過入口102被進給到罐106以在罐中形成產(chǎn)品的緩沖物，從而平衡罐106上游和下游的產(chǎn)品流中的微小變化。當在罐中形成緩沖物時，連接罐和填充閥108的管道107填充有產(chǎn)品，并且回收管道114也填充有產(chǎn)品。

在用產(chǎn)品填充系統(tǒng)100并且例如通過使用溫度傳感器115和壓力傳感器117確保溫度和壓力是在目標間隔內(nèi)之后，將產(chǎn)品進給到填充機110，在填充機110中將產(chǎn)品填充到包裝中。

在生產(chǎn)期間，或換句話說，在已經(jīng)填充系統(tǒng)100并且產(chǎn)品被進給到填充機110之后，當處理ESL牛奶時，產(chǎn)品應(yīng)該保持在約4℃的溫度，以確保阻止微生物生長。如果在一段時間內(nèi)沒有產(chǎn)品被送入回收罐，則存在回收管道114中的產(chǎn)品例如被周圍環(huán)境加熱到4℃以上的溫度的風險。如果這種溫度升高不被阻止并且保持在控制下，則這會導(dǎo)致保存在回收管道114中的產(chǎn)品中的微生物生長。

此外，如果存在填充機的計劃外停止，則產(chǎn)品將滯留在將罐106連接到填充閥108的管道107中。如果停止持續(xù)長的時間，則存在微生物生長的風險，并且其影響是，需要浪費管道107中的產(chǎn)品，并且在由填充機導(dǎo)致的計劃外停止之后在再次啟動之前系統(tǒng)需要清潔。

為了克服在由于由填充機110引起的計劃外停止而導(dǎo)致的長久的停工的情況下在管道107中滯留的產(chǎn)品可能變壞的問題，可以使用圖2所示的系統(tǒng)200。與圖1所示的系統(tǒng)100不同，系統(tǒng)200使得產(chǎn)品可以循環(huán)，從而在填充機停止的情況下不存在滯留產(chǎn)品。

系統(tǒng)200可以包括：入口，該入口進而包括第一入口202a和第二入口202b；連接到入口的閥204；形成用以平衡上游產(chǎn)物流和下游產(chǎn)物流的變化的緩沖物的罐206；填充閥208，其將產(chǎn)品流的一部分進給到填充機210，或者在填充機停止的情況下，使得產(chǎn)品流被進給通過填充機；回收閥212；回收管道214，其將回收閥212連接到閥裝置216；以及在線冷卻器218，其使得被循環(huán)的產(chǎn)品保持在設(shè)定的溫度間隔內(nèi)。

在準備期間，經(jīng)由入口進給無菌水。在用無菌水填充系統(tǒng)并且循環(huán)無菌水之后，其可以經(jīng)由回收閥212從系統(tǒng)輸送到排出裝置。

如果要加工ESL牛奶或任何其他應(yīng)保持冷藏的產(chǎn)品，則無菌水可以是冷的，以確保系統(tǒng)不僅被沖洗，而且在生產(chǎn)開始之前還被冷卻。

在已經(jīng)用無菌水沖洗系統(tǒng)200之后，可以將無菌空氣引入系統(tǒng)200?？梢越?jīng)由罐206引入無菌空氣，使得系統(tǒng)中存在的無菌水被移除。這可以例如通過將無菌空氣引入罐206中并且從這里通過閥204到達閥裝置216，同時，將無菌空氣從罐206經(jīng)由閥裝置216、在線冷卻器218、填充閥208、泵220，饋送回到閥裝置216，經(jīng)由回收閥212到達回收罐。

在用無菌水和無菌空氣沖洗系統(tǒng)200之后，系統(tǒng)可以用產(chǎn)品填充。這可以通過經(jīng)由入口202a,202b填充并經(jīng)由閥204、罐206、閥門裝置216、在線冷卻器218、填充閥208、泵220、閥裝置216、回收管道214、回收閥212到排出裝置進給來完成。

在生產(chǎn)期間，產(chǎn)品經(jīng)由入口202a,202b，經(jīng)由閥204、罐206、閥裝置216、在線冷卻器218、填充閥208被進給到填充機210。為了確保沒有產(chǎn)品滯留在連接填充閥208和閥204的管道中，產(chǎn)品的一部分可以轉(zhuǎn)移到填充機210，并且通過將產(chǎn)品的一部分進給回到閥204來使該部分循環(huán)。

在填充機210的計劃外停止或計劃停止的情況下，可以改變填充閥208，使得所有產(chǎn)品循環(huán)，并且進入的產(chǎn)品導(dǎo)致更多的產(chǎn)品在罐中緩沖。

為了確保產(chǎn)品保持冷凍或以任何其它方式保持在目標溫度間隔內(nèi)，在填充機210停止的情況下，可以使用在線冷卻器218。在所示示例中，在線冷卻器218是設(shè)置有4℃水的管式熱交換器，以確保產(chǎn)品在通過在線冷卻器時，溫度降低到目標溫度間隔。通過這樣做，減少了在填充機210停止期間產(chǎn)品被再次污染的風險，這從食品安全角度以及產(chǎn)品損失角度來看都是積極的。

圖3示出了類似于圖1和圖2所示的系統(tǒng)的食品加工系統(tǒng)的系統(tǒng)300的流程圖。

在系統(tǒng)300中，液體產(chǎn)品可以經(jīng)由入口302經(jīng)由第一閥304進給到罐306。液體產(chǎn)品可以從罐經(jīng)由第二閥308和在線冷卻器310進給到導(dǎo)流閥312。導(dǎo)流閥312可以被設(shè)置成將產(chǎn)品流的一部分轉(zhuǎn)移到填充機314或不將該流轉(zhuǎn)移到填充機使得產(chǎn)品流被進給通過填充機314。在生產(chǎn)期間，導(dǎo)流閥可以被設(shè)定為轉(zhuǎn)移產(chǎn)品流的一部分。將產(chǎn)品流的僅一部分進給到填充機314的原因是為了確保不存在具有滯留產(chǎn)品的死端。

未轉(zhuǎn)向到填充機的產(chǎn)品可以經(jīng)由泵316進給到第三閥318。產(chǎn)品可以從第三閥318被進給到入口302，使得實現(xiàn)環(huán)形連接，從而使得產(chǎn)品可以在系統(tǒng)中循環(huán)。通過在系統(tǒng)中配有在線冷卻器310，產(chǎn)品在再循環(huán)時可以保持冷卻，使得可以保持低的微生物生長的風險。

為了跟蹤在系統(tǒng)中的液面，可以使用液面?zhèn)鞲衅?。在圖3所示的示例中，第一液面?zhèn)鞲衅?20可以設(shè)置在導(dǎo)流閥312的上游，第二液面?zhèn)鞲衅?22可以設(shè)置在導(dǎo)流閥312的下游。

第三閥318可以被配置成如上所述將產(chǎn)品流引導(dǎo)到入口，或者經(jīng)由第五閥324將該流引導(dǎo)到排放或回收系統(tǒng)。在清潔期間，水和清潔溶液可被發(fā)送到排放或回收系統(tǒng)。

在清潔之后，可以設(shè)置第五閥324，使得可以經(jīng)由第五閥324將無菌空氣進給到系統(tǒng)中。為了避免產(chǎn)品進入系統(tǒng)的在第五閥324和第三閥318之間的部分(本文稱為回收管道)，該部分可以用過壓無菌空氣填充。

無菌空氣可以用于排空罐306。在存在用于向罐提供無菌空氣的系統(tǒng)的情況下，該系統(tǒng)還可以用于向回收管道提供無菌空氣。

使用過壓無菌空氣的優(yōu)點在于，不需要使用蒸汽來確保食品安全，所述過壓無菌空氣是使在回收管道中的無菌空氣的壓強高于在生產(chǎn)過程中靠近放置的含有產(chǎn)品的管中的壓強。與無菌空氣不同，蒸汽將具有負面效果，即產(chǎn)品可能在第三閥的靠近回收管道的一部分上燃燒。因此，通過具有過壓的無菌空氣而不是蒸汽，可以發(fā)生較少的結(jié)垢，從而導(dǎo)致改善的運行時間。

當填充排空系統(tǒng)時，可能有空氣被截留在系統(tǒng)中。為了確保該空氣被推出系統(tǒng)并且例如不被推入到填充機中，系統(tǒng)可以通過以下方式來填充產(chǎn)品：關(guān)閉第一閥304并通過入口以與在生產(chǎn)期間產(chǎn)品流方向相反的方向進給產(chǎn)品，即通過第三閥318、泵316、導(dǎo)流閥312、第二閥308進給產(chǎn)品到罐306。通過使用例如罐306中的液位開關(guān)，當罐被填充到一定水平時，可以通過使用控制器或其他數(shù)據(jù)處理裝置通知系統(tǒng)。

當罐被填充到一定液位時，第一閥304可以被打開，使得產(chǎn)品從入口302經(jīng)由第一閥304被進給到罐306。

在所示示例中，從入口經(jīng)由第一閥到罐的第一流動路徑短于從入口經(jīng)由第三閥、泵、導(dǎo)流閥、在線冷卻器、第二閥到罐的第二流動路徑。因此，在所示的示例中，由于第一流動路徑比第二流動路徑短，并且第二流動路徑填充有產(chǎn)品，而第一流動路徑除了入口和第一閥之間的部分之外是空的，因此在打開第一閥時，產(chǎn)品流將選擇第一流動路徑。然而，如果需要將經(jīng)由入口進給的產(chǎn)品引導(dǎo)到第一流動路徑，則可以在靠近入口的第二流動路徑上設(shè)置閥，使得第二流動路徑可以關(guān)閉。

在用產(chǎn)品填充第一流動路徑之后，產(chǎn)品可以繼續(xù)經(jīng)由入口進給到系統(tǒng)中，并且來自罐的產(chǎn)品流現(xiàn)在可以切換到從罐經(jīng)由第二閥308、在線冷卻器310到達導(dǎo)流閥312，其中產(chǎn)品流的一部分可以進給到填充機314，并且部分經(jīng)由泵316、第三閥318和第一閥304進給到罐306。

為了確?？梢员３之a(chǎn)品損失低，可以通過經(jīng)由罐306進給到系統(tǒng)中的無菌空氣推出存在于系統(tǒng)中的產(chǎn)品來排空系統(tǒng)。

在排空過程的第一步驟中，放置在系統(tǒng)中的在罐、第二閥、在線冷卻器和導(dǎo)流閥312之間的產(chǎn)品可以通過使用經(jīng)由罐進給到系統(tǒng)中的無菌空氣被推出到填充機內(nèi)。為了確保產(chǎn)品沿該方向進給，第一閥304可以在該第一步驟中關(guān)閉。另一個選擇是，如果具有位于罐出口上方的罐入口，則當罐液面高于罐入口時，使第一閥關(guān)閉。

在第二步驟中，放置在系統(tǒng)中的位于第三閥318、泵316和導(dǎo)流閥312之間的產(chǎn)品可以通過設(shè)置第二閥308使得從罐進給的無菌空氣被引導(dǎo)到第三閥318而被推出到填充機314。通過以這種方式向后排空系統(tǒng)的一部分，放置在第三閥和導(dǎo)流閥之間的產(chǎn)品可以被包裝和使用，而不是被輸送到排放裝置。由于導(dǎo)流閥和第三閥之間的距離在某些位置是長的，因此大量節(jié)省可以實現(xiàn)。

通過設(shè)有第一液面?zhèn)鞲衅?20，可以測量導(dǎo)流閥312上游的產(chǎn)品的量。當產(chǎn)品的量低于閾值時，系統(tǒng)可以改變，使得放置在第三閥318和導(dǎo)流閥312之間的產(chǎn)品通過改變第二閥308被推向?qū)Я鏖y312，如上所述。

類似地，通過具有第二液面?zhèn)鞲衅?22，可以測量導(dǎo)流閥下游的產(chǎn)品的量，以便知道何時停止饋送無菌空氣，從而將產(chǎn)品推向?qū)Я鏖y。

圖4是第一管道400與連接到第一管道400上的第二管道402的總示意圖。為了避免產(chǎn)品殘留物從第二管道遷移到第一管道，在第二管道中提供蒸汽。

盡管未示出閥，但是第一管道400可以經(jīng)由閥(例如圖3中所示的第三閥318)連接到第二管道402。在這種情況下，第一管道400將對應(yīng)于連接泵316和入口302的管道，并且第二管道402將對應(yīng)于連接第三閥318和第五閥324的回收管道。這也適用于圖5和圖6所示的布置。

為了避免產(chǎn)品殘留物從第二管道402遷移到第一管道400，可以在第二管道中提供蒸汽。使用蒸汽的優(yōu)點是由于蒸汽的高溫，不需要的微生物將被殺死，并且因此以這種方式通過第二管道感染產(chǎn)品的風險保持較低。然而，使用蒸汽的缺點是作為第一管道和第二管道之間的共享元件的元件404將被蒸汽加熱。這又將導(dǎo)致由于蒸汽產(chǎn)生的熱量而在元件404上發(fā)生結(jié)垢，而且產(chǎn)品被加熱，這可能導(dǎo)致微細菌生長。這可能例如對于所謂的延長保質(zhì)期(ESL)牛奶而言是一個問題。

為了避免第一管道中的產(chǎn)品被提供在第二管道中的蒸汽加熱，可以使用例如圖5中所示的系統(tǒng)。圖5以與圖4所示的布置相同的方式示出了第一管道500和連接到第一管道500上的第二管道502的總示意圖。然而，為了避免產(chǎn)品殘留物從第二管道遷移到第一管道，在第二管道中提供無菌空氣而不是蒸汽。通過使用無菌空氣，可以避免元件504的不期望的加熱，積極的效果是將發(fā)生較少的結(jié)垢，并且產(chǎn)品不以相同的方式加熱。

為了降低產(chǎn)品殘余物從第一管道500遷移到第二管道502的風險，第二管道中的壓力可以高于第一管道中的壓力，導(dǎo)致在存在泄漏的情況下，產(chǎn)品能夠從第一管道遷移到第二管道的可能性低。由于第二管道可以在生產(chǎn)期間構(gòu)成死端，這又使得在稍后階段會遷移到系統(tǒng)的其它部分(例如第一管道)的微生物在第二管道中生長的可能性低。

圖6示出了另一實施方式。第一管道600以與圖4和圖5所示類似的方式連接到第二管道602上。如圖5所示，在第一管道和第二管道之間共享的元件604通過使用第二管道的與元件604靠近的端部中的無菌空氣防止被加熱。然而，為了進一步降低具有微生物生長的風險，靠近該元件的無菌空氣屏障由蒸汽屏障補充。

為了確保蒸汽屏障不加熱元件604，可以使用溫度傳感器606。如果溫度傳感器606檢測到第二管道的端部中的溫度太高，即，作為可能的結(jié)果，存在元件將被結(jié)垢和被加熱的產(chǎn)品加熱的風險，則無菌空氣可以通過無菌空氣入口608被進給到第二管道的該端部。

雖然沒有提到，但是代替在圖4,5和5中示出的在第一管道中具有產(chǎn)品，產(chǎn)品可以在罐中或用于保持產(chǎn)品的任何其他容器中。

上面主要參考幾個實施方式描述了本發(fā)明。然而，如本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的，除了上面所公開的實施方式之外的其它實施方式在由所附專利權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)同樣是可行的。