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专利名称:用于混合饮料的装置和方法
技术领域:
本发明涉及一种用于混合饮料的装置和方法。
背景技术:
在混合诸如果汁、柠檬水等饮料的过程中,或者将几种配方组分分别地添加到水中,或者使所制备的诸如饮料浓缩物或糖浆等基本组份与水混合以调节最终产品中配料的期望浓度。对此,从例如BlUmlS.,FischerS.〃HandbuchderFulltechnik"[装瓶技术手册],Behr’sVerlag,Hamburg,2004等现有技术已知所制备的混合后的饮料可以被供给到热处理单元并且在灌装饮料之前暂时储存在无菌缓冲罐中。可以在热处理单元的入口与无菌缓冲罐之间设置返回管路,然而,其只能用于将热处理过的产品添加到所制备的混合后的饮料中,例如,以在生产程序中断过程中在回路中移动产品。
发明内容
在不同产品之间进行变换时,或者在生产长时间中断的过程中,必须利用水将存在于管道系统的产品排出和/或推出。特别地,该类型的排出产品部分必须被丢弃。在频繁更换产品或者制造少量产品的情况下,在产品成本以及废水成本两方面,这都是不经济的。因此,需要在此方面作出改进的装置和方法。通过如下装置来实现该目的。
—种用于混合饮料的装置,特别是利用所制备的混合后的饮料的返回部分(returnofaproportion)来混合饮料的装置,所述装置具有-收集罐,其用于收集含水的混合相(mixedphase),在所述混合相中含有混合饮料所需的配方组分,所述混合相的含水量高于混合后的饮料的含水量;-生产管路,其用于提供浓缩物以及用于输送所述混合后的饮料,在所述浓缩物中含有混合饮料所需的配方组分,并且所述浓缩物的含水量低于所述混合后的饮料的含水量;-测量装置,其用于测量所述混合相的特征组分的浓度;-添加管路,其使所述收集罐与所述产品管路相连接,用于将所述混合相添加到所述浓缩物,其中,用于调节所述混合相与所述浓缩物的体积混合比的定量装置被设置于所述添加管路。利用用于收集如下含水混合相的收集罐该混合相含有用于混合饮料的配方组分并且含水量高于混合后的饮料的含水量,可以结合之前的混合后的产品的任意部分,例如在冲洗管道部分、处理容器过程中产生的部分,在收集未被正确地杀菌或灌装的最终产品过程中获得的部分。在用于提供浓缩物的生产管路中,可以以预定的混合比将浓缩物与混合相混合成饮料,其中,在所述浓缩物中含有混合饮料所需的配方组分,并且所述浓缩物的含水量低于混合后的饮料的含水量。浓缩物优选地为第一预备混合的产物,其中,除含水量之外,饮料的配料已经以与最终产品的混合比相同的混合比存在。因此,根据本发明的装置用于通过调节饮料的期望的含水量来进行最终混合。为此目的,设置测量装置和添加管路,
所述测量装置用于测量混合相的特征组分的浓度,所述添加管路使收集罐与用于将混合相混合到浓缩物的生产管路相连接。为此,用于调节混合相与浓缩物的体积混合比的定量装置被设置于添加管路。因而,可以使混合相的添加体积流量(volumeflow)与相关要求相适应。所述装置优选地包括用于使所制备的混合后的饮料的一部分返回的至少一个管路。优选地,用于使混合相循环的循环管路被设置于收集罐。以这种方式,减小混合相的浓度的瞬时变动。优选地,测量装置被配置成能够测量循环后的混合相的浓度。因而,可以特别精确地确定所述浓度。优选地,根据本发明的装置还包括位于入口端的测量装置和/或位于出口端的测量装置,所述位于入口端的测量装置用于测量浓缩物的特征组分的浓度,所述位于出口端的测量装置用于测量所制备的混合后的饮料的特征组分的浓度。因而,可以精确地且适时地对混合相的用量进行控制。优选地,根据本发明的装置还包括控制装置,该控制装置基于由位于入口端和/或位于出口端的测量装置确定的浓度值控制定量装置。以这种方式,可以根据改变的工作状态自动且特别精确地调节用量。优选地,根据本发明的装置还包括用于使所制备的混合后的饮料从生产管路返回到收集罐的返回管路。因此,可以以简单的方式回收利用管道系统中的产品。优选地,根据本发明的装置还包括用于使所制备的混合后的饮料和被热处理过的饮料从缓冲罐返回到收集罐的返回管路。因而,可以回收利用已经被处理过的饮料。
优选地,根据本发明的装置还包括汇集装置,其能够被连接至收集罐,用于汇集和返回灌装在瓶或类似容器中的所制备的混合后的饮料。因而,可以进一步提高所制备的混合后的产品的回收程度。还通过如下方法来实现本发明的目的。一种混合饮料的方法,特别是利用所制备的混合后的饮料的返回部分来混合饮料的方法,所述方法具有如下步骤a)收集含水的混合相,在所述混合相中含有混合饮料所需的配方组分,所述混合相的含水量高于将被混合的饮料的含水量;b)提供浓缩物,在所述浓缩物中含有混合饮料所需的配方组分,所述浓缩物的含水量低于将被混合的饮料的含水量;c)测量所述混合相的特征组分的浓度;以及d)通过将所述混合相添加到所述浓缩物中来混合饮料,其中,根据在步骤C)中测量到的浓度来调节所述混合相和所述浓缩物的体积混合比,以将所述混合后的饮料中的特征组分的浓度调节为目标值。对此,通过将混合相添加到浓缩物中来混合饮料,其中,根据测量到混合相的浓度来调节混合相和浓缩物的体积混合比,以将混合后的饮料中的特征组分的浓度调节为目标值。优选地,所添加的混合相的体积流量与所添加的浓缩物的体积流量相适应。可以以简单的方式利用流量计和定量装置来控制这种用量。优选地,也添加水
,以调节所述目标值。因此,即使在混合相特别浓或者被耗尽的情况下,也可以非常容易地调节所述目标值。优选地,所制备的混合后的饮料从无菌缓冲罐和/或从汇集罐返回混合相,以清空充填容器。以这种方式,可以特别有效地返回混合后的产品。优选地,测量的浓度为含糖量,特别地为白利值。因而,对于多种含糖饮料可以采用标准测量技术。优选地,还测量饮料浓缩物中的特征组分的浓度和/或混合后的饮料的特征组分的浓度。因此,可以特别精确地控制用量。优选地,在饮料的混合过程中,浓缩物与混合相结合为连续流定量线路。这种将在混合过程中定量的组份的连续供给便于提供连续的产品流以及便于连续地进行饮料的进一步处理,所述连续供给例如还可以包括定量供水线路。
在附图中图示出本发明的优选实施方式。示出如下附图图1是根据本发明的装置的示意图,以及图2A至图2F是图1中的装置的被选择的工作状态。
具体实施例方式从图1可以看出,根据本发明的用于混合饮料3的装置1的实施方式包括用于收集混合相(mixedphase)7的收集罐5,所述混合相7主要为所制备的混合后的饮料3的稀释物(dilution)。混合相7是下述组份中的至少两种组份的混合物A)预混合后的饮料浓缩物9,其已经含有限定的复合物
(composition)中的所有配方组份,并且为用于混合饮料3的基本组份;B)已经混合并且热处理过的饮料3',该饮料3'在灌装之前例如被暂时地储存在缓冲罐内,特别地被暂时地储存在无菌缓冲罐11中;C)已经混合后的饮料3",其已经被灌装到瓶中,并且例如被保持在汇集罐13中并被暂时地储存;以及D)水15,其能够在产品改变之后或者生产暂停之后,以生产水的形式或者以淡水的形式从装置1的管系统被引入到收集罐5中。在未示出的、单独的生产步骤中混合作为中间产品的饮料浓缩物9,除含水量之外,该饮料浓缩物9已经与所制备的混合后的饮料3对应。因此,除了饮料浓缩物9中的含水量之外,在混合期间要考虑的所有配方组分都已经以最终产品中期望的比例存在。优选地基于目标特征值确定含水量或者说饮料3的浓度,该目标特征值诸如是饮料3的特征配料的浓度或适当的特征组分的浓度。在混合诸如果汁、柠檬水或糖浆等含糖饮料3的情况下,混合后的饮料3的浓度KA、混合相7的浓度KM及浓缩物9的浓度KK优选地被指定为含糖量的值,特别地被指定为白利值。然而,在混合过程中要考虑并且由相关测量装置监控的浓度KA、KM和KK也可以以其它组分、配料或参数为特征。如果特征组分的浓度KA、KM、KK,优选地含糖量,特别地浓缩物9的白利值比所制备的混合后的饮料3的相关值高2%至25%,则能够特别有利地实现根据本发明的方法。
混合相7中的诸如含糖量等特征组分的浓度KM可以依据根据本发明的装置1的工作状态而改变。如图1所示,循环管路17和用于测量浓度KM的测量装置19被设置于收集罐5。通过未图示的泵使混合相7循环而使浓度KM的瞬时变动最小化,并且确保为混合饮料3的目的而被引入到浓缩物9中的混合相7的浓度KM是已知的,并且该浓度KM可以用作混合控制用的输入量。装置1还包括生产管路21,该生产管路21用于提供浓缩物9、用于混合饮料3以及用于将所制备的混合后的饮料3传送到后面的处理单元,例如,介质供给单元的预流罐(preflowtank)23以及后面的用于饮料3的热处理的热交换器24。各情况中的流动方向由箭头图示出。收集罐5的流出口(runoff)通过混合管路25连接至生产管路21,流量计27和定量装置(dosingdevice)29被设置到所述混合管路25,用于调节混合相7的体积流量VM,其中,所述定量装置29例如为控制阀等。混合相7的体积流量VM是用于控制饮料混合的输出量,并且依据测量到的混合相7的浓度KM,在适用的情况下,依据进一步的输入量,也就是被供给的浓缩物9的体积流量VK和浓度KK来调节混合相7的体积流量VM,使得饮料3优选地在混合相7被引入到流动的浓缩物9之后被最终混合,也就是,使得饮料3的浓度KA在引入混合相7后被调节为目标值。此外,如图1所示,生产管路21包括位于入口端的测量装置31,其用于测量浓缩物9
的浓度KK;以及位于出口端的测量装置33,其用于测量混合后的饮料3的浓度KA。如果需要,这用作混合饮料3的可控变量。另外,在流动方向上,在出口端的测量装置33的前方,设置有用于将诸如生产水或淡水等水15引入到生产管路21中的供水管路35。流量计37和定量装置39被设置到供水管路35,用于调节引入到生产管路21中的水15的体积流量VM,其中,所述定量装置39例如为控制阀等。供水管路35用于根据需要调节或校正浓度KA,特别是在仅通过添加混合相7不能调节或校正浓度KA的情况下。例如,当混合相7的浓度KM对于校正混合来说太大或者在混合饮料3期间收集罐5是空的时,就会涉及供水管路35的使用。对此,供水管路35在流动方向上配置在添加管路25的前方或后方并不重要。虚线表示用于收集罐5的可选的供水管路36。在生产管路21的出口端,还设置有定量或关闭装置41和第一返回管路43,该第一返回管路43用于返回所制备的混合后的饮料3或者用于将生产水15注入到收集罐5。为了使所制备的混和并热处理过的饮料3'从无菌缓冲罐11返回到收集罐5,设置可以例如开口到生产管路21的第二返回管路45。为了有助于产品从无菌缓冲罐11在不经过生产管路21的情况下流动到收集罐5,优选地,设置第三返回管路46,以将无菌缓冲罐11直接连接至第一返回管路43或收集罐5。利用上述返回管路,在需要的情况下,例如可以使热处理过的饮料
3'从无菌缓冲罐11返回到处理单元23、24的输入端。图2A至图2F基于根据本发明的装置1的所选择的工作状态的流体流动示出根据本发明的方法。对此,为了清楚起见,省略了装置1的之前已经描述过的个别组成部件。图2A示出了注入生产水15的状态,在各生产状态之间和改变产品时,在混合饮料3之前,生产水15充填装置1的管道系统。为此,在生产管路21中流动的浓缩物9与来自供水管路35的水15在生产管路21中混合并且被调节为KA的目标值,使得生产管路21的输出端直到诸如预流罐23和热交换器24等处理单元充填有所制备的混合后的饮料3。这里,生产水注入到收集罐5中。作为测量装置31和33的补充,用于测量诸如白利值等饮料特征组分的测量装置47可以设置于收集罐5的输入端。
图2B示出了混合后的饮料3移动到后面的处理单元时的状态,这里所述处理单元是预流罐23和热交换器24。浓缩物9和水15如前所述地混合并且通过处理单元23、24,直到运送产品的管道系统将所制备的混合后的饮料3和热处理过的饮料3'充填到无菌缓冲罐11的输入端。对此,生产水15注入到收集罐5中。图2C示出了来自收集罐5的混合相7被添加到浓缩物9中的第一生产状态。可选地,如这里的虚线所示,可以添加来自供水管路35的水15,以调节位于输出端的测量装置33测量到的目标浓度KA。为了简单起见,这里图示出了测量装置
19,而没有图示出循环回路。图2D示出了例如不正确地灌装到瓶中的内容物从汇集罐13进入收集罐5的第二生产状态。通过将该所制备的混合后的饮料3"引入到混合相7中,与第一生产状态相比,混合相7的浓度KM发生改变。因此,使所添加的混合相7的体积流量VM与在各情况下利用测量装置19测量到的浓度KM相适应,如果需要,如虚线所示,添加水15以调节生产管路21的出口端的浓度KA。图2E图示出在混合相7已经用完后收集罐5变空的情况下的第三生产状态。在该情况下,仅通过从供水管路35向浓缩物9添加水15来调节浓度KA。图2C至图2E还示出了,在各情况下,所制备的混合后的饮料3连续地通过处理单元23、24以及后面的无菌缓冲罐11。因而,饮料3的混合优选地连续地进行,由此,所添加的混合相7的和/或水15的体积流量可以连续地与所测量的浓度KK和KM以及与浓缩物9的体积流量VK相适应。因此,可以在生产运行中回收利用混合相7,而无需中断饮料3的混合。为了控制处理过的饮料3',可以在无菌缓冲罐11之前设置另一测量装置49,用于测量诸如白利值等特征值的浓度KA。图2F图示出了如下步骤之后的生产结束时的状态已经再次利用水15冲洗装置1的管道系统以从管道中去除浓缩物9及混合后的饮料3的残留物,以将它们收集到收集罐15,并使它们用于后续生产过程中的再利用。保持在收集罐5中的饮料残留物被供给到储存容器