用于在无菌环境下填装密封柔性容器的机器及其填装方法

专利名称：用于在无菌环境下填装密封柔性容器的机器及其填装方法
技术领域：
本发明涉及一种权利要求1前序部分所述的在无菌环境下填装密 封柔性容器的机器及其填装方法。更为特别的是，本发明涉及一种在无菌环境下用流体材料对内部 已消毒的无塞柔性容器进行填装的机器以及一种利用所述液体进行填 装的方法。在本发明中，流体材料意味着具有流体的、浆状的，粉末状或片 状材料的特性的任意材料，或者形式为具有各种尺寸的碎片的材料， 特别是用作食品的材料。发现本发明其主要但非专用于包装在流体状 态下的食品物质，例如植物(例如，西红柿，水果等)的浆液等。
背景技术：
已知本领域的柔性容器包括能够使容器内部与外界隔离的封闭 塞。在对所述容器进行填装时，要打开塞子，从而对容器进行填装。很明显，该操作必须在无菌环境下进行，以防止在外部环境中的 细菌改变感官感觉以及使致病微生物在容器内繁殖。但不幸的是，使用没有密封件的塞子不能确保容器之前未被打开， 因此不能确保容器受到外部环境污染。另外，塞子还产生了增加容器的成本的附加成本，塞子的成本往 往会超过容器本身的成本。另外，获得具有带有相应塞子的大开口的容器也存在一定难度。由于塞子是刚性的，所以塞子具有不能减小的一定体积，因此， 带有塞子的容器还具有存放的问题。因此，迫切需要一种用于在无菌环境下填装柔性容器的机器，其 中，容器是没有塞子的，并且容器仅仅由沿四个侧面密封的两个薄片
材(每一片材均由一个层或多个层形成)形成并且其内部是无菌的。 发明内容本发明的一个目的在于提供一种用于在无菌环境下对柔性容器进 行填装的方法和机器，所述柔性容器具有能够满足所述需求并同时能 够消除现有技术中的问题的结构和功能性特征。本发明的该目的以及其它目的是通过具有权利要求所述的特征的 发明来实现的。本发明的方法大致包括以下步骤a) 提供内部无菌的容器；b) 通过形成在容器中的开口插入具有排放嘴的喷嘴；c) 通过所述嘴将流体材料送入容器内；d) 在送入流体材料之后从容器中抽出喷嘴；e) 通过密封容器的两个片材封闭所述开口。 在所述步骤b)中形成的开口可以通过切割装置或通过其它装置实现，并且可以在插入喷嘴的排放嘴之前形成，或者在刺入容器时通过排放嘴本身刺破或切开形成。权利要求4限定了一种用于实现权利要求1的方法的机器。 从属权利要求限定了根据本发明用于在无菌环境下填装柔性容器的机器的优选实施例。


借助附图，通过阅读以非限定性实施例方式提供的说明书，将能 够理解本发明的其它特征和优点，其中图1为本发明的机器的示意性竖直剖视图；图2为贯穿图1中详细结构的沿与图1的平面垂直的平面所得的 竖直截面；图3为半个箱体的透视图；图4为一个半个箱体以及另一个半个箱体中的一些部件的透视
图；图5为图3中半个箱体的内部的正视图；图6为在预填装阶段的图3中半个箱体的透视图(没有显示容器 2，以便可以看到其它部件)；图6A为穿过在图6所示阶段的箱体、沿图1的平面II-II的竖直 剖视图；图6B为沿图6A的平面IV-IV的水平剖^L图； 图7为在填装阶段下的图3中半个箱体的透视图(没有显示容器 2,以便可以看到其它部件)；图7A为贯穿在图7所示阶段的箱体、沿图1的平面II-II的竖直剖视图；图7B为沿图7A的平面VII-VII的水平剖视图；图7C显示了与图7相同的部件，并且可以看到容器2。
具体实施方式
参见附图，根据本发明，附图标号l从整体上表示了用于在无菌 环境下填装柔性容器的机器。所述机器能够将流体材料填装至在图1中局部显示的柔性容器2中。本发明的容器2包括两个薄片材，每一薄片材均由一层或多层形 成并且沿边界周边密封连接在一起，所述边界周边包括下侧2a、两个 横向侧2b以及在附图中看不到的下部。柔性容器2在内部是无菌的。在本发明的一个优选实施例中，机器1包括密封箱体3，该密封 箱体包括两个互补性半个箱体4a， 4b、用于将两个半个箱体夹在一起 并将它们松开的夹紧装置、用于在容器2中形成开口 5的开口形成装 置、用于填装容器2的填装装置以及用于在填装结束时密封开口 5的 焊接装置。下，将对每一个部件作更详细的说明，随后对容器2的填装工作过程作更详细的说明。从未示出的供给源经未示出的管道将流体材料供给至可移动的喷嘴8，该喷嘴在其端部设有流体材料的排放嘴9。喷嘴8大致竖直设置，并且其排放嘴9朝下。通过可以在推进位置与收缩位置之间运动的活塞10截断具有圆 形截面的喷嘴8，其中在推进位置处，活塞10阻止流体从供给源流向 喷嘴8，在收缩位置处，活塞10允许流体从供给源流向喷嘴8。活塞10通过本领域已知的装置操纵。喷嘴8可以在导引套筒6内的收缩位置和推进位置之间运动，所 述导引套筒限定了与外界隔离的内部无菌环境。在套筒6内、喷嘴8的侧面有两根小直径的冲洗管11，该冲洗管 由未示出的含有无菌冲洗流体(如蒸汽或冷凝蒸汽)的供给源供给液 体。如图l所示，两根冲洗管11以朝向排放嘴9的开口 12结束。 在进行冲洗时，冲洗液体从两根冲洗管排出以对排放嘴9进行清洁，这种操作通常在填装结束时进行。在喷嘴8的靠近排放嘴9的下部且与喷嘴8同轴并在外侧设置有上部环13和下部环14，每一个环均具有大致椭圆形，更准确地为杏仁形。上部环13具有彼此大致平行并与喷嘴8的轴线垂直的下部和上部 表面；下部环14具有与喷嘴8的轴线垂直并朝向上部环13的下表面 的上表面。下部环14的下表面是凹形的并且向上会聚，两根冲洗管ll在开 口 12处通向下部环14的下表面，因此，这两才艮冲洗管11通过所述环 13和14 (图1)。液体排放嘴9具有鸭嘴形，以模仿一种在没有流体材料通过时其 下端关闭的可变形柱体。排放嘴9由弹性材料(如橡胶)制成。由于其特殊的形状以及其形成使用的材料，因此，排放嘴9在没
有流体材料通过时保持关闭。排放嘴9以及两个环13,14都被包含在与外界环境隔离的无菌冲 洗腔室15内，并仅与冲洗和消毒液体的排放导管16连通，如图2所示o冲洗和消毒液体从导管16排出，以便在每一次生产开始之前，不 仅对供给材料的管道进行冲洗和消毒，而且还对排放嘴9、两个环13, 14以及无菌腔室15的整个内部进行冲洗和消毒。套筒6和可运动的喷嘴8位于所述腔室15之上，并且所述套筒6 与腔室15的上表面相结合。无菌腔室15为圆柱形并经通道19与位于无菌腔室15之下的箱体 3保持流体连通。由于圆柱形腔室15没有下表面，并且具有大致平行六面体形状的 箱体3在其上表面中具有第一圆形口 18,因此，这种连通是可以实现 的。所述圆形口 18由在每个半个箱体4a,4b上的两个半圆形边缘18a 限定(图3 )。通道19具有圆形外表面(图2)，该外表面能够密封抵靠在第一 口 18的半圆形边缘18a上并且优选由弹性材料形成。无菌腔室15与板25刚性结合，板25位于箱体3之上并具有通道 19插入的开口。通道19在板25之下延伸，其延伸量应足以使其能够进入箱体3 的第一口 18并形成密封。实质上，在分开两个半个箱体4a， 4b时，通道19使外界环境与 无菌腔室连接，从而在将半个箱体4a， 4b连接在一起时，形成与外界 环境隔离的一个区域；该区域由腔室15与箱体3的结合表示(图2)。为了使腔室15与外界环境隔离或与箱体3隔离，设置关闭阀17， 该阀为例如在关闭时能够阻断通道19的半球形阀。可以通过本领域的常用装置打开和关闭阀17。可以沿位于两个相应平行的竖直平面内的相应密封边缘将半个箱
体4a， 4b连接在一起。由于两个半个箱体4a， 4b的特定形状，所以边缘不会形成连续的 环绕部，而是在中央部分形成上、下中断的环绕部。这些中断是由于第一口 18存在于箱体3的上表面(图6A)以及 第二口 20存在于箱体3的下表面(图4)而造成的。优选使密封垫与抵靠的密封边缘相连。抵靠形成密封的密封垫包括两个侧向密封垫21，两个在第一口 18 侧面的上部密封垫22以及两个在第二口侧面的下部密封垫23，如图3 所示。实质上，左上部密封垫22、左侧向密封垫21以及左下部密封垫 23呈现出C形，而右上部密封垫22、右侧向密封垫21以及右下部密 封垫23呈现出与所述C形的镜像形状。在实际中，两个C形中的一个与相同的半个箱体4a， 4b彼此相对。为了确保相对于外界环境密封箱体3，下部第二口 20通过由弹性 材料制成的两个密封托架24 (图3)关闭，当两个密封托架在彼此抵 靠时，形成密封以便使整个箱体3与外界环境相隔离。同样，由于已经与通道19密封连接在一起，因此来自外界环境的 空气不能经箱体3的顶部的第一口进入。为了利用流体材料填装容器2，使密封且空的容器2竖直地位于 两个半个箱体4a， 4b之间，以便使在两个关闭的半个箱体4a和4b 的密封边缘之间的容器2的一部分与外界环境隔离。容器2的下侧边缘2a正好水平地位于上部密封垫22之下(图1)。在实际中，在处于抵靠状态时，通过侧向密封垫21、下部密封垫 23以及在中央下部中的密封托架保持容器2。通过合适的消毒液，对箱体3的内部以及容器2的其内部的部分 进行消毒。所述消毒液根据已知技术，通过未示出的具有适当朝向的 导管到达箱体3的内部。另外，在对箱体3进行消毒之后，以很小的压力将消毒气体供给
箱体3，以防止任何内部气体渗漏至外部环境中。在箱体3中存在开口形成装置，以便在箱体3内与外部相隔离的 容器部分中，在容器2中形成开口5。所述开口形成装置由一对竖直的侧向刀片26a以及一个水平横向 刀片26b构成，以便切割容器2并形成开口 5(可以在图7C中看到)。所述刀片26a和26b设置成U形，刀片的长度为所获得的开口 5 尺寸的函数。刀片在它们的前部与刀片托架27相连，该刀片托架可以在两个半 个箱体4a(或4b)中的一个内滑动，以抵靠在与可滑动的另一个箱体 4b相连的支撑件上。在操作中，通过刀片26a和26b在容器2中形成切口，并且通过 位于抽吸器托架29前部的上部抽吸器28的操作从开口 5移开切割部 分5a，其中，所述抽吸器托架29能够在横向刀片26b上方、在箱体3 内运动。抽吸器托架29与两个半个箱体4a (或4b)中的一个可拆卸地相 连，从而在相对的半个箱体4b (或4a)中存在平坦的反作用面。为了防止因切割开口 5而导致容器的一部分完全离开容器，除了 水平刀片26b以外，还可以使用仅仅一个侧向刀片26a，或者可以仅 仅使用水平刀片26b本身。在这种情况下，随后被抽吸器28牵引离开的切割部分沿侧向折叠 线保持与容器2相连，如果还使用了第二侧向刀片26a，则该折叠线 会^L切穿。为了填装容器2，开口 5必须能够让排放嘴9穿过，从而必须对 其进行适当地加宽。为了加宽开口 5,设置有装置以拉开容器2中的两个接触薄片材， 以4更加宽开口 5。这些装置由位于一对相对抽吸器托架29a前部处的一个或多个下 部抽吸器28a构成，所述抽吸器托架29a在吸住容器2的相应片材之 后能够在横向刀片26b下方、在箱体3内运动分开。
可以使三个托架27、 29和29a同时移动或者当然三个托架也可以 彼此固定。在使下部抽吸器28a运动分开的同时，必须使两个侧向密封圏21 向内转动，因此，必须使它们可以运动。为此，使两个侧向密封垫21 与对应的边缘相连，以便它们能够绕下部转动点y转动。两个侧向密 封圏21的运动在抽吸器28a的移开之前进行或与其同步进行。通过形成开口 5，使箱体3的内部与容器2的较小内部相连通， 在这一方面，由于两个下部密封托架24是关闭的，因此，容器2 内部的大部分(即，所有环绕箱体3的部分)仍没有与箱体3的内部连 通。在已适当地加宽了开口 5时，打开阀17以使箱体3与无菌腔室 15相连通，在无菌腔室15处可拆卸地设置喷嘴8的端部、排放嘴9 和两个椭圆环13， 14。通过连接通道9使喷嘴8下降进入箱体3内直至到达环13， 14， 并且排放嘴9位于容器2中围在箱体3内的部分内。每半个箱体4a， 4b均包括在上部环13附近设置并与该处密封的 下侧可动加压托架30。如图3所示，所述加压托架30位于在容器中形成开口 5的区域之 下，该区域在抽吸器托架29a的下方。实质上，在上部环13通过进入容器2的打开部分而到达设置下侧 加压托架30的位置时，这些下侧加压托架30采用经插入的容器片材 配合的形式环绕上部环13，以便与该处形成密封。加压托架30与上部环13之间的理想密封在开口 5的稍下方密闭 地密封容器2，以使容器内部与外界环境密封隔离；例如，能够防止 存在于箱体3中略微加压的消毒液体经开口 5进入容器2内。在到达图6、 6A和6B所示的该位置时，喷嘴8与位于容器2内 侧的下部环14以及排放嘴9 一起自由地沿它们的公共轴线竖直运动。在上部环13与两个下侧加压托架30之间形成密封之后，在下一 阶段，收回两个下部密封托架24以释放第二口 20。同时，使两个下
部密封垫23彼此相对运动，以便能够使容器2的两个片材在口 20处 分开并留出喷嘴8自由通过的通道。通过与对应边缘相联以便能够绕下侧转动轴线x转动的两个侧向 密封垫21的向内转动与两个下部密封垫23的运动一起进行。此时，喷嘴8、排放嘴9以及下部环14在即将填装的容器2内向 下推进。在下部环14运动到间隔开的密封托架24附近时，通过形式和功 能均与上面描述的下侧加压托架30相同的两个下部加压托架31经容 器的片材将其包围(图7)。应强调的是下侧加压托架30与下部加压托架31均位于箱体3内。另外，形成所述托架30， 31的材料优选为能够形成密封的弹性体。下部加压托架31与下部环14之间的理想密封与密封垫21、 22、 23 —起以密封方式使容器内部位于第二口 20之下的部分与容器内部 位于口 20之上的部分隔离；在实际中，能够防止流体填装材料例如因 飞溅或自然回流而到达下部环14与上部环13之间的容器2的内部。这样能够确保容器2的内部不会发生在用流体材料填装容器2时 可能引发的污染。用于所有存在于箱体中的托架27， 29， 29a， 30, 31的驱动装置 均为本领域常用的装置，故不对它们作详细说明。另外，所有托架27， 29， 29a, 30， 31均垂直于容器2所处的平 面地运动。在通过相应的加压托架30和31以密封方式包围上部环13和下部 环14时，开始容器2的填装。在已对容器2进行了填装时，通过以相反的方向进行上述操作， 从箱体3中抽出喷嘴8。在从容器2中抽出排放嘴9之前，利用通过 位于排放嘴9侧面的两根沖洗管11的冲洗流体对它进行冲洗。该沖洗能够避免弄脏容器2的内部，从而有助于随后的焊接操作。通过在填装结束时密封开口的焊接装置31 (特别是高温装置)，
进行开口 5上的焊接操作。这些焊接装置32位于抽吸器托架29a之下的箱体3中，并且例如 使这些焊接装置与该托架29a相连。优选，本发明的机器还包括用于将容器2保持在竖直位置处的保 持装置。在图l所示的例子中，这些保持装置呈两个夹具34的形式，每一 夹具均设有两个钳口 35。夹具34设置在密封箱体3的侧面并由普通的汽缸-活塞单元35 操纵。夹具34能够在略微拉伸的状态下保持柔性容器2。在这种情况下，钳口 35在容器的上部侧向端部处夹持容器2，两 个夹具34通过沿水平线从箱体3中抽出而动作。应强调的是在使容器2的开口 5加宽时，通过汽缸-活塞单元 36，使两个夹具34朝箱体3运动，以便能够在不会破坏处于拉伸状态 下的容器3的情况下，使侧向密封垫21彼此接近。如从以前的描述中能够理解的那样，本发明用于在无菌环境下填 装柔性容器的机器能够满足要求，并且能够克服参照现有技术、在说 明书序言部分中提到的问题。在这一方面，本发明的机器能够实现对内部无菌的无塞容器进行 填装。通过使用这种容器，与现有技术中使用的有塞容器的成本相比， 由于降低了容器的成本，因此能够大大减小材料包装成本。另一个优点在于通过根据本发明，在装满时对容器进行焊接， 能够避免模制成形，与不能确保这一点的传统类型的容器形成对比。本发明的另一个确定的优点在于通过无需借助操作者就能自动 布置将被填装的容器的方式使用本发明的机器。为了满足特定偶然的需求，本领域技术人员能够对在无菌环境下 填装柔性容器的上述机器作出改进和变形，但所有这些均应落入由下 面的权利要求限定的本发明的保护范围内。
权利要求
1. 一种用于对柔性容器(2)填装流体材料的方法，所述容器(2) 包括沿定界容器(2)的周边密封连接在一起的两个薄片材，其特征在 于，该方法包括以下步骤a) 提供内部无菌的容器(2);b) 通过形成在容器(2)中的开口 (5)插入具有排放嘴(9)的喷 嘴(8 );c) 通过所述嘴(9 )将流体材料送入容器内；d) 在送入流体材料之后，从容器(2)中抽出喷嘴(8);e) 通过密封容器(2)的两个片材封闭所述开口 (5)。
2. 根据权利要求l所述的方法，其包括在步骤a)之后的以下步臘.a')将所述容器(2)的至少一部分插入密封箱体(3)内； a')对所述密封箱体(3)的内部进行消毒； a'〃)在插入密封箱体(3)内的所述容器部分中形成开口 (5); 喷嘴(8)经由开口 (5)的所述插入是在无菌条件下进行的。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中，通过切割装置(2a，26b，27) 形成步骤a'〃)的所述开口。
4. 一种用于对柔性容器(2)填装流体材料的机器，所述容器(2) 包括沿界定容器(2)的周边密封连接在一起且内部无菌的两个薄片材， 其特征在于，该机器包括-密封箱体(3)，其包括两个互补的半个箱体(4a， 4b);-夹紧装置，其用于沿能够相互接触以使其内部与外界环境隔离 的相应密封边缘(21， 22， 23)将所述两个半个箱体夹在一起以及将 它们松开，所述容器(2)竖直地布置并由所述边缘(21, 22, 23)保 持，且容器(2)的至少一部分插入所述箱体(3)，该部分与外界隔离；-位于所述密封箱体(3)中的开口形成装置(26a， 26b， 26c), 用于在插入箱体(3)中的所述容器部分中形成开口 (5); -填装装置(8， 9)，其用于通过所述开口 (5)向所述容器(2) 填装流体材料；-用于在填装结束时密封所述开口 (5)的焊接装置(32)。
5. 根据权利要求4所述的机器，其中所述密封箱体(3)的所 述内部经由设置在两个夹持在一起的半个箱体(4a， 4b)顶部中的第 一口 (18)与同外界环境隔离的腔室(15)相连通，并且其还包括阀 装置(17),该阀装置用以阻断所述腔室(15)与所述箱体(3)之间 的连通，以便形成进行清洁/消毒填装装置(8， 9)的无菌腔室。
6. 根据权利要求4所述的机器，其中所述开口形成装置包括对 所述容器(2)进行切割以形成其开口 (5)的至少一个刀片(16a, 16b)。
7. 根据权利要求4所述的机器，其包括装置(28， 29)，用于 相互拉开容器(2)的两个接触薄片材，以便加宽所述开口 (5),所述 加宽装置(28， 29)位于箱体(3)内。
8. 根据权利要求7所述的机器，其中与所述拉开装置(28, 29) 的相互回缩同步地，两个半个箱体(4a， 4b)的密封边缘的两个侧向 密封垫(21)向内转动，因此使它们与对应的边缘相联以便能够绕下 部转动点(y)转动。
9. 根据权利要求4所述的机器，其包括用于将所述容器(2) 保持在竖直位置处的保持装置(33， 34, 35, 36)。
10. 根据权利要求9所述的机器，其中所述保持装置包括两对 夹具(34),每一夹具均设有设置在密封箱体(3)侧面的钳口 (35)。
11. 根据权利要求5所述的机器，其中所述填装装置包括供给 管，所述供给管由供给源供给并具有设有排放嘴(9 )的可动喷嘴(8 )。
12. 根据权利要求11所述的机器，其中所述喷嘴(8)可以从 排放嘴(9)位于所述腔室(15)内的收缩位置运动至所述排放嘴(9) 位于容器(2)内的推进位置。
13. 根据权利要求5所述的机器，其中所述半个箱体(4a， 4b) 的边缘形成由下部口 (20)下部地断开的密封环绕部，所述半个箱体(4a， 4b)包括两个布置用来封闭所述下部口 (20)的密封托架(24) 和两个下部加压托架(31 )，所述下部加压托架通过插入的容器形成片 材包围下部环(14)，所述下部加压托架抵靠在该下部环上，它们形成 密封以便以密封方式使容器内部的位于下部第二口 (20)上方的部分 与容器内部的位于所述口 (20)上方的部分相隔离。
14. 根据权利要求12所述的机器，其中使密封环绕部的两个下 部密封垫(23)朝向彼此运动，以能够使容器(2)的两个片材在下部 第二口 (20)处运动分开，以便留出喷嘴(8)自由通过的通道。
15. 根据权利要求5所述的机器，其中每个半个箱体(4a， 4b) 均包括上部可动加压托架(30)，该加压托架(30)位于在容器中形成 开口 (5)的区域之下，并且通过插入的容器形成片材使自身定位在上 部环(13)周围并与上部环形成密封，加压托架(30)与上部环(13) 之间的密封密闭地密封在开口 (5)稍下方的容器(2),以便以密封方 式使容器内部与外界环境隔离。
全文摘要
本发明的方法用于对柔性容器(2)进行填装，该容器包括沿界定周边密封连接在一起的两个薄片材，该方法包括以下步骤提供内部无菌的容器(2)；通过形成在容器(2)中的开口(5)插入具有排放嘴(9)的喷嘴(8)；通过所述嘴(9)将流体材料送入容器内；在送入流体材料之后，从容器(2)中抽出喷嘴(8)；通过密封容器(2)的两个片材，封闭所述开口(5)。填装机器包括密封箱体(3)，其包括两个互补的半个箱体(4a，4b)；夹紧装置，其用于沿相应密封边缘(21，22，23)将所述两个半个箱体(4a，4b)夹在一起并将它们松开，以使其内部与外界隔离；位于所述密封箱体(3)中的开口形成装置(26a，26b，26c)，其用于所述容器在插入箱体(3)中的部分中形成开口(5)；填装装置(8，9)，其用于通过所述开口(5)填装所述容器(2)流体材料；用于在填装结束时密封所述开口(5)的焊接装置(32)。
文档编号B65B55/02GK101146714SQ200580049303
公开日2008年3月19日 申请日期2005年3月30日 优先权日2005年3月30日
发明者皮耶尔·L·梅鲁西 申请人:Fbr-Elpo股份有限公司