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TWI472459B - 移除真空壓力之頂部空間改性方法及其裝置 - Google Patents

移除真空壓力之頂部空間改性方法及其裝置 Download PDF

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TWI472459B
TWI472459B TW98116147A TW98116147A TWI472459B TW I472459 B TWI472459 B TW I472459B TW 98116147 A TW98116147 A TW 98116147A TW 98116147 A TW98116147 A TW 98116147A TW I472459 B TWI472459 B TW I472459B
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Description

移除真空壓力之頂部空間改性方法及其裝置
本發明大體上關於一種藉由使頂部空間改性以移除真空壓力而使熱充填容器輕量化的方法。其係藉由下述方式達成：用一加熱流體(以下稱為液體)充填一容器，密封該容器之內容物隔絕於來自外界空氣之污染物，且在加蓋程序期間調整該頂部空間之壓力以消除液體冷卻後在該容器內產生之真空力。該頂部空間改性程序在允許液體內容物冷卻及為該容器貼上標籤之前將該頂部空間下方位於該容器之上頸部區域中的液體往下排移。本發明進一步關於包裝在熱定型聚酯容器內的熱充填經殺菌產品，且特別有助於在想要一較長儲存壽命的情況包裝對氧敏感的食物及飲料。
俗稱之〝熱充填〞容器在習知技藝中廣為人知，藉此製造商供應用於各種液體的PET容器，這些液體被裝入此等容器內且液體產品係處於一高溫，通常是或大約85℃(185℉)。
容器被製造成能夠忍受容納一加熱液體的熱衝擊，得到一〝熱定型〞塑膠容器。此熱衝擊係因導入在充填時是熱的液體或是在液體被導入容器內之後加熱此液體所致。
但是，一旦液體在一加蓋容器內冷卻，容器內的液體體積減小，在容器內產生一真空。此液體收縮作用造成真空壓力，其在容器之側壁和端壁往內拉。而這會導致如果塑膠瓶未被建構成堅固到足以抗拒此力則其壁會變形。
一般而言，真空壓力已藉由會在真空壓力下往內扭曲之真 空鑲板的使用調適。習知技藝揭示許多鉛直取向真空鑲板，其允許容器忍受熱充填程序的折磨。此等鉛直取向真空鑲板通常是平行於一容器之縱向軸線平放且在朝向其縱向軸線的真空壓力下往內撓曲。
除了鉛直取向的真空鑲板，許多習知容器亦具有可撓基座區域以提供額外的真空補償。許多經設計用於熱充填的習知容器對於它們的端壁或基座區域有多種修改以允許有盡可能多的往內撓曲度藉以適應在容器內產生之真空壓力的至少一些。
但是，即便有真空鑲板的此種實質排移作用，容器需要更進一步的強化以避免在真空力下扭曲。
由液體冷卻造成的液體收縮導致真空壓力加強。真空鑲板朝此負壓偏轉達一減輕真空力的程度，藉由有效地產生一較小容器來較好地適應內容物之較小體積。但是，此較小形狀會被產生的真空力保持不變。結構物越難往內偏轉就會產生越大的真空力。在習知提案中，可能仍有大量真空存在於容器中，且除非在離容器之一端通常至少1/3距離處給容器提供一呈水平或橫向取向的大型環狀強化環，否則此真空傾向於使整體形狀扭曲。
本發明關於熱充填容器且舉例來說可搭配在以WO 02/18213和WO 2004/028910(PCT說明書)之案號公告的國際專利申請案中描述之熱充填容器使用，上述說明書的完整內容亦在適當處以引用的方式併入本文中。
這些PCT說明書構成熱充填容器之設計及此等設計想要克服或至少改善之問題的背景。
當將此等橫向取向鑲板定位在容器側壁或端壁或基座區域中時會出現一問題，即使是在液體冷卻且鑲板被顛倒時真空已從容器完全移除之後仍有問題。容器在略高於一典型環境溫度離開充填線，且鑲板被顛倒以在容器內達成一環境壓力，與在習知技藝中可見的負壓相反。容器被貼上標籤且經常在販賣點被冷藏。
冷藏提供更進一步的產品收縮，且在具備極小側壁結構的容器(俗稱〝玻璃外觀〞瓶)中可能因此在容器上發生難看的一些板片(panelling)。為克服此問題，頃已嘗試使基座橫向鑲板具備超過必要程度 的提取潛力，使得其可抗拒在充填期間出現之小頂部空間之力被迫顛倒。這在充填時產生一小正壓，且此正壓為此情況提供一些抒解。當發生更進一步的冷卻、例如冷藏期間，該正壓可能下降且可能提供冷藏溫度下之一環境壓力，且因此避免容器中之板片化現象。
但是這種情況非常難以成功規劃，因為這取決於運用一較大頂部空間以便在基座顛倒時間壓縮，且將一超過必要的較大頂部空間導入容器以維持產品品質較不討喜。
雖說最好使容器內之液面高度下降以便避免當消費者打開容器時濺出，頃發現在基座內提供太多潛正壓可能導致一些產品在容器被打開時、特別是在環境溫度下打開時濺出。
在大多數充填作業中，容器通常係被充填至一比容器之最高高度略低的高度，在頸部尾端的頂部。
最好將容器頂部空間維持為儘可能小以便為產品密度或容器容量之微小差異提供一容差，使一高速包裝充填線上之液體濺出和溢流的浪費最少化，且減輕容器因熱充填後之冷卻內容物造成的收縮。
頂部空間含有會即時傷害一些產品或對於容器結構完整性造成額外需求的氣體。實例包含對氧敏感的產品以及在高溫下充填和密封的產品。
在高溫下充填和密封一剛性容器在亦存在過多頂部空間氣體時會產生相當大的真空力。
據此，對於在高溫下充填的容器來說最好有較少頂部空間氣體，以減小作用於容器上可能損及結構完整性、誘發容器應力、或顯著扭曲容器形狀的真空力。在加熱殺菌及蒸煮殺菌(retort)程序中亦如此，其涉及首先充填容器、密封、然後使包裝物經歷高溫一段長時間。
熟習此技藝者知曉幾種用於增進包裝物耐熱性的容器製造熱成型程序。在例如聚酯、聚對苯二甲酸乙二酯的情況中，熱成型程序通常涉及在製程中抒解在容器中產生之應力且藉此改善晶體結構。
一般而言，欲用於冷充填碳酸飲料的聚對苯二甲酸乙二酯容器比起欲用於熱充填、加熱殺菌或蒸煮殺菌產品應用的容器具有較大內部應力及較少晶體分子結構。但，即便是諸如前述PCT說明書所述具有少 量殘餘真空壓力的容器，容器之頸部尾端仍被要求要非常厚以便忍受充填之溫度。
吾人之專利申請案WO 2005/085082敘述一種關於頂部空間排移法的舊提案，其完整內容在適當處以引用的方式併入本文中。
在本說明書中引用任何習知技藝之處並非認定其在任何國家或地區構成普遍為人所知之一部份。
鑑於以上所述，本發明之一可行實施例之一目的是提出一種頂部空間密封及改性方法，其可用來移除真空壓力致使容器內大致沒有剩餘的力。
本發明之一可行實施例之另一目的是提出一種頂部空間壓縮方法，藉此空氣或一些其他氣體或液體或以上之組合在密封壓力下被灌入頂部空間內產生一加大壓力以便消除在產品冷卻期間產生之真空壓力的效應。
本發明之一可行實施例之另一目的是提出一種頂部空間改性方法，藉此在無菌條件下將無菌或加熱液體、或空氣、或一些其他氣體或以上之組合灌入頂部空間內以產生正壓以便消除在產品冷卻期間產生之真空壓力的效應。
本發明之一可行實施例之另一目的是提出一種頂部空間改性方法，藉此在密封壓力下將無菌空氣、或一些其他氣體或以上之組合灌入頂部空間內以產生正壓以便消除在產品冷卻期間產生之真空壓力的效應。
本發明之一可行實施例之另一目的是提出一種頂部空間改性方法，藉此將一壓縮密封件施加於容器之頸部尾端。
本發明之一可行實施例之另一目的是提出一種頂部空間排移方法，藉此將一壓縮密封件施加於頸部尾端，該密封件可在使液體內容物冷卻之前被迫移入容器內，致使一正壓可被導入容器內。
在本發明之所有實施例、所有應被分開閱覽之目的中，一更進一步的替代目的是至少為公眾提供一有用的選擇。
依據本發明之一觀點，提出一種適於容納液體的容器，該容器包括或適於提供通入該容器的開口或孔隙，該開口或孔隙提供至少一流體的導入(如於此所定義)，該開口或孔隙在該容器內的增加的內部壓力下亦可密封。
依據本發明之另一觀點，提出一種容器，其具有一暫時性施加的密封件或蓋，致使一通入該容器內的開口或孔隙藉由一不完整密封形成於蓋與容器頸部尾端之間而提供，該孔隙用於在一氣體或液體或二者之壓力下導入，該孔隙亦可在扭力壓縮下密封以在加熱內容物冷卻之前在容器內提供內部壓力之一受控升高。
依據本發明之另一觀點，提出一種容器，其具有一在充填後立即提供一暫時密封的密封件或蓋及一可進出孔隙或開口，該孔隙在無菌條件下可進出以供導入一加熱或無菌氣體、或液體或二者，該孔隙進一步亦可在無菌條件下密封以在加熱內容物冷卻後在容器內提供內部壓力之一受控升高。
依據本發明之另一觀點，一種用流體充填容器的方法，該方法包括通過該容器的開放端導入流體使得該流體至少大致充滿該容器、提供具有開口或孔隙的密封件或蓋、提供一種通過該開口或孔隙導入至少一流體(如於此所定義)且在壓力下密封該開口或孔隙的方法。
依據本發明之另一觀點，一種用一流體充填一容器的方法包含透過容器之一開放端導入流體使得其至少大致充滿容器，在流體導入容器內之前或之後加熱該流體，提供一具有一開口或孔隙的密封件或蓋，該開口或孔隙初始係經密封，使加熱內容物冷卻，提出一種後續在受控條件下進出開口或孔隙且透過孔隙注入氣體及/或液體及在受控條件下密封孔隙的方法，以便補償在加熱內容物被冷卻後容器之頂部空間中的壓力減低。
依據本發明之另一觀點，提出一種容器，其有一具備一通入該容器之開口的上部部分，該上部部分具有一適於在一加熱或可加熱液體導入容器內後包含一可動密封件的頸部尾端，該密封件在該液體處於一已加熱狀態或加熱前之時可往內壓縮或機械地移動，以便加大頂部空間之壓力。
依據本發明之另一觀點，一種用一流體充填一容器的方法 包含透過容器之一開放端導入流體使得其至少大致充滿容器，在流體導入容器內之前或之後加熱該流體，提供一可動密封件用於開放端以覆蓋並約束該流體，該密封件能夠使容器之頂部空間機械壓縮以便補償在加熱內容物被冷卻後密封件下方容器之一頂部空間中的後續壓力減低。
依據本發明之另一觀點，提出一種容器加蓋裝置，其包含一適於圈圍一容器之一頸部且在容器之加熱內容物冷卻之前提供容器內部之一加壓作用的加壓構件。
在本說明書的發明說明和申請專利範圍中，除非有特別的描述，否則，詞語“流體”包括液體和氣體兩者。
在本發明所有新穎觀點中應被考量之進一步觀點將在以下說明中顯露。
1‧‧‧容器
2‧‧‧容器頸部
3a‧‧‧上部高度
8、80、92‧‧‧蓋
9‧‧‧內室
10‧‧‧密封表面
11‧‧‧頸部支撐環外緣
12‧‧‧頸部支撐環水平邊緣
13‧‧‧頸部支撐環下方
20‧‧‧瓶子開口
21‧‧‧熱液體
23d、23e、23f‧‧‧頂部空間
23c‧‧‧新頂部空間
33‧‧‧頸部支撐環
40‧‧‧流體面
41‧‧‧新位置
50‧‧‧壓縮力
66‧‧‧殺菌介質
81‧‧‧小開口或孔隙
82、92‧‧‧塞
821‧‧‧密封塞
882‧‧‧球閥型關閉件
83‧‧‧輸送裝置
84‧‧‧密封室
85‧‧‧扭力桿
86‧‧‧入口
87‧‧‧內部密封室頂部空間
88‧‧‧推桿
89‧‧‧密封環
91‧‧‧連通密封件
921‧‧‧塞暫時連接部位
93‧‧‧桿機構
99‧‧‧頸部尾端
101‧‧‧加蓋機頭部單元
102‧‧‧頂部空間改性單元
103‧‧‧可旋轉塔
844‧‧‧加蓋單元
883‧‧‧入口
884‧‧‧密封裙部
888‧‧‧壓力源
第1a-b圖和第2a-2b圖示出一習知容器，其經施加一可機械壓縮蓋以密封飲料；第3a-b圖示出第1和2圖之一壓縮蓋的更進一步習知使用；第4a-b圖和第5a-c圖示出依據本發明之一可行實施例的容器和蓋；第6a-c圖示出運用一密封室之本發明另一實施例；第7a-c圖、第8a-c圖、第9a-c圖、第10a-f圖、第11a-c圖、第12a-c圖、第13a-c圖、第14a-c圖、及第15a-c圖示出運用一密封室之本發明其他實施例；第16a-c圖示出本發明之另一可行實施例；第17a-c圖示出本發明之另一可行實施例；第18圖示出運用一密封室之本發明另一可行實施例；第19a-b圖示出呈一加蓋機形式之本發明一可行實施例；第20a-f圖和第21a-f圖示出運用一壓力室之本發明 另一可行實施例；第22a-c圖和第23a-c圖示意地示出本發明之一可行實施例；第24至27圖示意地示出呈一加蓋機形式之本發明另一可行實施例；且第28a-d圖、第29a-d圖及第30a-b圖示出運用一密封室之本發明其他實施例。
以下較佳實施例說明本質上僅為範例，且不欲以任何方式限制本發明或其應用或使用。
如前所述，為適應在一熱成型容器內之內容物的冷卻期間產生的真空力，容器通常已具備一系列圍繞其側壁的真空鑲板及一優化基座部分。在真空力的影響下，真空鑲板往內變形，且基座往上變形。這阻止在容器中其他處發生不想要的扭曲。但，容器依然承受內部真空力。鑲板和基座僅提供一抗拒此力的適度耐受結構。結構的耐受能力越強就會出現更大的真空力。此外，末端使用者在拿著容器時會感覺到真空鑲板。
通常在裝瓶工廠中，容器會被一熱液體充填然後加蓋然後接受一冷水噴灑導致容器內生成一真空，此真空係容器結構所必須能夠應付。本發明關於熱充填容器及一種用以大致移除或消除真空壓力的方法。這允許更大的設計自由度及輕量化的機會，因為結構不再被要求要能夠耐受原本會使容器機械地扭曲的真空力。
如第1a-b圖及第2a-b圖中之習知解決方案所示，當熱液體(21)被導入一容器(1)時，液體佔據一由一第一上部高度(3a)界定的體積。萬一有一壓縮蓋(8)在充填後立即被施加於一容器頸部(2)，則會在液體上方及壓縮蓋密封表面(10)下方的頂部空間(23b)中產生一真空，該密封表面係可壓縮內室(9)與蓋(8)之外部部分接合的下部邊界。此頂部空間真空通常僅在蓋被移除時才會釋放。只要蓋(8)保持其位，真空力就保持幾乎不變。倘若容器之壁往內彎曲或撓曲，則真空壓力水準可能下降至一低水準。
參照第3a-b圖示出習知發明之另一實施例。
但是，如同習知技藝所揭示，蓋結構內用以實現一正壓之可動密封件的機械壓縮作用只在容器已冷卻時發生一次。這有著將蓋組件之未殺菌壁表面移到與容器之液體內容物連通的明顯缺點。這種污染是不被容許的且因此本發明之一實施例僅讓頂部空間之此種機械壓縮作用係在蓋施加後立即發生。
依此方式，機械壓縮作用可在容器之內容物處於一經加熱狀態的同時實現一正壓，且因此讓容器能被冷卻而不發生板片化。在壓縮作用下進入容器的蓋組件因此會被尚未冷卻的加熱內容物殺菌。應理解到可想見有許多不同結構可用於提供一初級密封結構，其可被迫往下使液體內容物大幅移動。舉例來說，600ml的容器會需要約20-30cc的液體移動。2000ml左右的容器會需要約70cc的液體移動。
可想見蓋(8)可為金屬或塑膠且在替代實施例中可被推入容器(1)之頸部內而非旋入且可為可被鎖定在一要求位置。
蓋(8)可為被任何合適機械或電動或其他手段或被手動地往下可控制地移動。
本發明之方法允許考慮機械壓縮作用之許多變數，但就需要大幅往下排移的較大容器來說，可想見從一壓縮蓋僅會獲得一些壓縮力，且更明顯的是剩下的壓縮力會從以下說明的方法獲得。
參照第4a-b圖，本發明之一範例實施例被示為有一蓋(80)與容器頸部(2)接合。從第4a圖以後的圖式全都關於與第4a圖所示類似的容器上部部分。
依據本發明之另一觀點，且參照第4a-b圖及第5a-c圖，在一液體(其可為已被加熱或合適在事後加熱)導入後，一蓋(80)可施加於一瓶子開口(20)，該蓋子包含小開口或孔隙(81)。因此一頂部空間(23a)被約束在容器內的蓋(80)下方以及流體面(40)上方。頂部空間(23a)在此階段係與外界空氣連通且因此處於環境壓力並考慮到流體面(40)。
如第6a-c圖所示，在一實施例中一密封室(84)被施加在頸部尾端和蓋組合之上以密封氣體或液體隔絕於外界空氣(密封室(84)之上部封閉端未示)。如圖所示，該密封室(84)較低部分可密封頸部支撐環外緣 (11)、頸部支撐環水平邊緣(12)、以及頸部支撐環下方(13)。在一壓縮力(50)導入後，例如藉由注入空氣或一些其他氣體導入，密封室內之加大壓力提供頂部空間(23b)內之壓力的後續增加並且因為塑膠容器之後續膨脹迫使流體面(40)降到一低點。
作為氣體注入的另一選擇，可注入一加熱液體譬如熱水。這會提供進一步的優點，因為注入的液體不會遭遇到將氣體注入一高溫環境內時通常會發生的膨脹作用。因此在稍早的熱充填階段期間最終會將較小的力施加於容器側壁。
再者，注入的液體在後續冷卻時收縮少於氣體。因此之故，必須注入頂部空間內以補償原本會發生之預期真空力的液體較少。
今參照第7a-c圖(壓縮力未示)，在壓力被維持在密封室(84)內的同時，包括塞(82)的一塞機構被從一輸送裝置(83)朝向小開口或孔隙(81)往下移動。如第8a-c圖所示，在壓力被維持在密封室(84)內的同時，孔洞因塞(82)放入小開口或孔隙(81)內而被永久地關閉。
此時如第9a-c圖所示，頂部空間(23b)在一取決於所輸送氣體量的受控壓力下被灌注，且密封室可在容器被頂出送回充填線時該室內之壓力釋放之後使輸送裝置(83)撤回。
如第10a-c圖所示，隨著瓶子繼續沿充填線往下走且被冷卻，頂部空間(23b)因液體體積收縮而擴大。流體面(40)降到一新位置(41)且高壓頂部空間(23b)在形成一新頂部空間(23c)時膨脹並喪失其壓力之一些或全部。
但重點在於一旦內容物被冷卻，容器內就沒有殘餘真空。
另一選擇，如第10d-f圖所示，塞(92)可為在蓋之製程中暫時地附接於蓋，例如藉由構件(921)附接。如實例所例示之一液體或氣體可依相同方式在壓力下被注入以環繞該塞且在壓力下進入容器頂部空間，然後一桿機構(93)被迫往下以將塞(92)永久地推入孔洞內。在此替代選擇中，不需要將該桿裝載多個塞機構。
此替代選擇之另一實例見於第18圖。在本發明此實施例中，蓋(80)具有藉由一構件(圖中未示)暫時地附接的塞(92)。一密封室(84)圈圍著蓋且經由密封環(89)壓抵於蓋之上表面的壓縮作用提供 一內部密封室頂部空間(87)。氣體或液體或二者之組合自一壓力源(888)透過一入口(86)注入內部密封室頂部空間(87)內且透過塞周圍的空間注入容器頂部空間內。一旦獲得容器內所需壓力，推桿(88)往下推進以迫使塞(92)進入蓋內之位置且因此在所需壓力下密封住容器頂部空間。當塞被推入最終位置時，這精確地達成使容器密封時之一經計算內部壓力。這為由容器內之任何加熱內容物之冷卻產生的後續真空效應提供正向補償。
參照第19a和19b圖，本發明可被製造成沿著非常相似的路線到一充填線上之一典型加蓋站運作。一典型加蓋機頭部單元(101)封裝密封室(84)且提供經由蓋密封並加壓容器以密封住容器的功能。一典型加蓋單元視情況可能已將蓋旋緊到定位，但容器會因為一塞在蓋內處於一〝未塞緊〞位置且允許液體或氣體在容器內外之間通行而保持未密封。將容器密封的精確時點係在塞被敲入定位且蓋內頂部空間不處於環境壓力之時，一如在充填加蓋區內進行的習知加蓋程序的典型情況，但用本發明不同的是一頂部空間改性單元(102)，其包含加蓋機頭部單元(101)、密封室(84)以及一可旋轉塔(103)，可接收已加蓋的容器(1)，且隨後使容器加壓緊接著用一蓋密封塞使容器密封。
另一選擇，頂部空間改性單元(102)，其包含加蓋機頭部單元(101)、密封室(84)以及一可旋轉塔(103)，可能也執行典型加蓋機的普通功能。此單元可接收空的容器，施加有塞的蓋且隨後將蓋旋緊到定位且使容器加壓，最後經由使塞推進或其他密封方法使容器密封。
本發明之更其他實例例示於第20a-f圖。蓋(80)可在蓋內納入一橡膠或其他合適材料的密封塞(821)。這會提供在頂部空間加壓之前讓容器有一初始防漏密封的好處。依此方式，容器可在內容物冷卻之前、例如在充填加蓋之後立即藉由過壓被灌注來自一液體或氣體的壓力，或者容器可經由在內容物已被冷卻且容器內有一真空之後可進行的程序被灌注來自一液體或氣體的壓力。舉例來說，蓋和密封塞(821)可在液體內容物已經冷卻之後被非常熱的水(66)殺菌。這會殺菌蓋之上表面，然後可注入一加熱液體以補償真空壓力。在注射針撤回後，殺菌用加熱液體可在容器被頂出壓力室時被移除。密封塞(821)會已關閉並密封住容器以阻止蓋 下方之頂部空間與室被打開時出現之外界空氣之間的任何聯繫。
蓋(80)內之一合適塞機構的更另一選擇例示於第21a-f圖。可利用一球閥型關閉件(882)提供一孔洞，透過此孔洞可在如上所述之壓力室內進行頂部空間改性。一旦頂部空間已被加壓，一旋轉推桿(831)可關閉球閥，同時頂部空間被維持在正確壓力下，如第21d-f圖所示。
第22a-c圖示出利用本發明之方法的頂部空間改性之一典型實例方法。將一空容器(頸部尾端以下未示)充填或甚至〝過充填〞至頸部尾端之邊緣，且施加一有一開口的蓋，透過該開口可例如藉由一球關閉器件實現頂部空間改性。至少將已加蓋的頸部尾端裝入一壓力室(圖中未示)內且使容器處於一經計算的壓力下。此壓力增加可為如例示實例由一氣體注入造成或是藉由更多液體超量注入造成。在此過程中，容器的大小會加大至一允許流體面下降(前提是氣體被注入)的程度且隨後可關閉球閥關閉件以維持容器內之加大壓力。
使用更常見之〝推拉〞式運動用關閉件可進行相同方法程序，如第23a-c圖之相似方式所示。
作為本發明之更另一選擇，且為去除對於蓋本身內之孔洞或塞機構的需求，參照第17a圖，可由一加蓋單元施加一正常的蓋，但不強迫旋緊到定位。然後可將頸部尾端關在密封室(84)內且迫使液體或氣體透過蓋與頸部尾端之螺紋機構之間的間隙(如圖中液體通道(86)所示)進入容器內。一旦獲得期望壓力，如第17b圖所示，可藉由使密封室(84)內之扭力桿(85)推進同時保持容器頂部空間加壓的方式將蓋旋緊到定位。在此實施例中，此方法可為利用標準的蓋而非改良的蓋實現。第17c圖例示扭力桿(85)之移除，正確地旋緊蓋(80)，然後立即將容器頭部從密封室(84)頂出。
應理解到本發明藉由修改一典型加蓋機提供執行一頂部空間改性程序的多種選擇。此機械層面可輕易地被用來除了在過程中使頂部空間改性更提供對容器加蓋的功能。
第24圖顯示容器可如何從容器之頸部支撐環(33)正下方被裝入一典型密封室(84)內。
第25圖例示整個容器可如何被裝入一密封室(84)內。在 此實施例中容器要到從密封室頂出後才會被加大的壓力施予應力。
第26圖示出本發明之一替代實施例。可想見密封室(84)視情況可包括一下端密封裙部(884)。在此實例中，一軟材料密封環可透過一入口(883)在水或氣體的壓力下鼓漲以與容器肩部形成緊密接觸。然後氣體或液體可透過入口(86)灌入內部密封室頂部空間(87)內以在最終密封之前使容器頂部空間改性。
第27圖顯示第26圖之密封室可如何被納入一具備旋轉頭施加器之典型加蓋單元(844)內。這會允許一改良加蓋單元用正常方式施加一蓋，但會在扭力施加以使蓋密封在容器上之前使頂部空間改性。
在促成本發明時，藉由在液體收縮之前排移頂部空間的方式完全或大致移除真空壓力此時會導致能夠因為機械式扭曲力經移除而從側壁移除大量的重量。
依據本發明之另一觀點，且參照第11a-c圖，在一已被加熱或適合後續加熱的液體導入後，可施加一包含一小開口或孔隙(81)的蓋，該孔隙被一連通密封件(91)暫時性覆蓋。因此一頂部空間(23d)被約束在容器內的蓋(80)下方以及流體面(40)上方。頂部空間(23d)在此階段不與外界空氣連通且因此在充填線上冷卻階段期間係處於典型容器壓力。
如第12a-c圖所示，一旦容器已被依慣例冷卻至一用於貼標籤和配送的水準，頂部空間(23e)將會處於一具備下降流體面的擴大狀態，且已因為容器內之加熱液體的收縮作用而產生一真空。
如本發明此較佳實施例所示，為了移除真空壓力，將一密封室(84)施加在頸部尾端和蓋組合上方以密封住連通密封件(91)使之隔絕於外界空氣(密封室(84)之上部封閉端未示)。
在導入一殺菌介質(66)後，例如藉由注入熱水(較佳高於95℃)或熱水與蒸汽之一混合物的方式導入，該殺菌介質對密封室(84)之內表面及連通密封件(91)進行殺菌。
今參照第13a-c圖，在殺菌介質被留在密封室(84)內的同時，使包括塞(82)的一塞機構從一輸送裝置(83)朝向小開口或孔隙(81)往下放。塞機構戳破連通密封件(91)且如第14a-c圖所示被再次暫時性撤 回，提供密封室內的蓋(80)上方之無菌容積與蓋下方之頂部空間(23e)之間的連通。
如第14a-c圖所示，殺菌介質(例如95℃的熱水)因為連通密封件已被戳破而立即透過小開口或孔隙(81)被吸入容器內。這導致壓力均衡化或容器內之真空壓力之移除，致使頂部空間(23f)的底面高度升高。在另一較佳實施例中，液體事實上會在從密封室(84)供給之一小壓力下被注入容器內，致使容器內的壓力事實上是正壓且頂部空間事實上很小。
容器內之產品體積的完整性不因蓋上方之環境已在與頂部空間連通之前被殺菌而受損，且送入容器內的額外液體取代因所述頂部空間重置方法之前容器內之加熱液體收縮而〝損失〞的容積。
在壓力均衡後，且參照第15a-c圖，輸送裝置(83)再次推進致使塞(82)會被注入孔洞內以將孔洞永久封閉。
此時頂部空間(23f)如前所述係處於一取決於已輸送用於補償先前液體收縮作用之液體體積的受控壓力。
如今密封室可用於輸送裝置(83)之撤回，這可為在容器被頂出並送回充填線時該室內之殺菌介質及/或壓力釋放後完成。
以上已說明一種消除容器內之真空壓力的方法。參照第16a-c圖，在一封閉容器內之加熱內容物經過冷卻後的原始頂部空間高度、或流體面(40)提供一呈現在第一頂部空間(23d)內的真空。在依據本發明此實施例補償後，頂部空間高度改變且視頂部空間內所含壓力而定或許升高新位置(41)，且頂部空間23f內的壓力此時較佳幾乎處於環境壓力或較佳稍成正壓致使容器之側壁被微小內部壓力支撐。
參照第28a-d圖，本發明之一替代實施例亦納入一可壓縮蓋，其中壓縮作用係在充填之後內容物冷卻之前發生。依此方式，藉由在液體是熱的之時進行壓縮，一旦內容物被送入容器內，內室(9)可被內容物殺菌。可壓縮蓋可如前所述被裝在一壓縮室內，特別是大型容器的情況。舉例來說600ml的容器會需要約20-30cc的液體移動，但2000ml左右的容器會需要約70cc的液體移動。這麼大量的移動倘若沒有一進入容器內的極大移動室係難以實現的。因此，為了使室大小保持最小，可想見壓縮室 可提供特定量之氣體或液體注射，且一可壓縮蓋可提供剩下的必要壓縮作用。依此方式，亦將少量氣體注入容器內。當然，就小型容器來說，應理解可僅使用可壓縮蓋。
不同於習知技藝所述，本發明在容器內提供熱液體以在內室(9)之內部呈現表面之底側已被壓入熱液體內容物內時予以殺菌。
通常，在產品冷卻時，會在容器內之蓋下方初級頂部空間(23b)中產生一真空。倘若容器之壁並非堅固到足以忍受此力，此真空可能某種程度地扭曲容器(1)。
但由於內部壓力已在產品冷卻之前被往上調整，淨效應可能是產品冷卻期間之一暫時性升高壓力水準，且一旦產品冷卻完成就大致沒有壓力，或甚至有利地有一少量正壓。
參照第29a-d圖，本發明之另一相似實施例提供一具有一可機械控制〝出〞和〝進〞位置的機械蓋。壓縮蓋(8)在容器(1)被一熱飲料充填後立即施加於容器。在此特定實施例中，可壓縮內室(9)之密封表面(10)被排移高於第24a-d圖所示先前實例。
參照第30a-b圖，揭示本發明之另一實施例。蓋結構可為兩件式構造或是單一單元，藉此可壓縮內室(9)與頸部尾端(99)上之一內螺紋接合且導致頂部空間在蓋被施加緊固於容器(1)時壓縮。同樣的，就較大型容器來說，這提供使氣體或液體注射量保持最少的能力，同時運用熱液體內容物之排移在容器被密封時提供容器壓力之加大。
在以上說明中已提及具有已知等效物之本發明特定組件或整體，這些等效物視同被個別提及地併入本文中。
儘管本發明已用舉例方式且參照其可行實施例說明，應理解到可不脫離如隨附申請專利範圍項所界定之發明範圍對本發明做出修改或改良。
80‧‧‧蓋
81‧‧‧小開口或孔隙
84‧‧‧密封室

Claims (44)

  1. 一種容器封裝裝置，用於在加壓於容器之頂部空間時將一密封件施加於一已填充容器之一開口端，包括：接收多個已填充容器的裝置，其具有一第一內部壓力；提供一密封室的裝置；提供一輸送裝置的裝置，其中該輸送裝置控制並將該密封件施加至所述容器，且該密封室圍繞該輸送裝置；移動該密封室以銜接至該容器的一表面或該容器的一蓋子的裝置，以在該密封室的內部與該容器內部之間提供一密封的連接；提供耦合到該密封室的調節系統或一壓力源的裝置，以一體積的氣體、或蒸汽、或液體或其組合，使該密封室內和該容器內的壓力升高；當該密封室遭受一升高內部壓力以於該密封的容器內創造一增高的壓力時，該容器密封裝置移動該密封室以密封該容器於該密封室內，該增高的壓力大於所述的第一壓力。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中該密封裝置是一加蓋裝置，以及該密封件為蓋子或關閉封件。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中該容器充滿一加熱的液體。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中該密封裝置是由一可旋轉驅動塔所驅動的一旋轉裝置。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的裝置，其中該容器被該可旋轉驅動塔以一大致上圓形路徑移動。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中該密封室於該容器的頸部尾端附近提供該容器臨時密封。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的裝置，其中該密封室於該頸部尾端的頸部支撐環附近提供該容器的臨時密封。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中提供該輸送裝置的裝置為一個握持裝置，用於握持該蓋子在適當位置以接合該容器的一尾端。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中提供該輸送裝置的裝置提供封蓋扭矩以關閉該容器。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中該壓力源或調節系統提供至少一種液體及/或氣體或其組合，如蒸汽。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的裝置，其中該至少一種液體及/或氣體為實質上無菌。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中該已填充容器具有一蓋子，該蓋子在引入接受該已填滿容器的該裝置前已基本到位。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的裝置，其中該蓋子適於提供一臨時開口或一孔隙到該容器中，該臨時開口或孔隙提供該容器頂部空間的加壓。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的裝置，其中該臨時開口由一密封件覆蓋。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的裝置，更包含一應用裝置，在通過該臨時開口加壓該容器之前提供一殺菌介質以實質上消毒該蓋子及/或臨時密封件。
  16. 如申請專利範圍第12項所述的裝置，包含在該蓋子中創造一臨時開口的裝置，該臨時開口或孔隙提供該容器頂部空間的加壓。
  17. 如申請專利範圍第12項所述的裝置，其中該容器的頂部空間壓力比在引入接受已填充容器的裝置的頂部空間壓力升高或增加。
  18. 如申請專利範圍第12項所述的裝置，對於熱填充，其中在熱填充之後較大的壓力補償該容器的內容物冷卻的一壓力降低。
  19. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中該蓋子適於提供 一臨時開口，且在該容器的內部加壓後，該輸送裝置密封或塞住該臨時開口。
  20. 如申請專利範圍第19項所述的裝置，其中該密封件或蓋子適於被刺穿以提供該開口或孔隙並將該容器頂部空間暴露於壓力。
  21. 一種施加一密封件至一具有一第一內部壓力的已填充容器之一開口端的方法，包含：定位一密封室，該密封室於該容器的該開口端包含該密封件和一輸送裝置，使該密封室的內部與該容器的內部具有一密封連接；以一體積的氣體、或蒸汽、或液體或其組合加壓該密封室內部以及該容器內部；在加壓的密封室內相對於該容器的該開口端移動該輸送裝置，以放置該密封件，以便在該容器內關閉該開口端和密封該氣體、或蒸汽、或液體或其組合，同時在該容器內的保持一第二內部壓力，其中該第二內部壓力高於該第一內部壓力；從該密封室釋放該關閉容器。
  22. 如申請專利範圍第21項所述的方法，其中該密封件是一蓋子，其與用於該容器的該開口端而提供的一頸部尾端接合。
  23. 如申請專利範圍第21項所述的方法，在正壓力從該密封室釋放之前，在該容器內保持該正壓力。
  24. 根據申請專利範圍第23項所述的方法，在該正壓力從該密封室釋放之後，在該容器內該正壓力不會增加。
  25. 根據申請專利範圍第21項的方法，其中，在從該密封室釋放該密封容器前，釋放該密封室內的壓力。
  26. 根據申請專利範圍第21項的方法，其中，移動該輸送裝置的步驟包括垂直地移動該密封件以與該容器的該開口端接合。
  27. 根據申請專利範圍第22項所述的方法，其中移動該輸送裝置的步驟包括在該容器的一頸部尾端旋轉一蓋子。
  28. 根據申請專利範圍第21項的方法，還包括填充和密封該容器的初始步驟，移動該容器朝向加壓室的步驟，以及建立或提供通過該密封件或蓋子進入該容器內部的一開口的步驟。
  29. 根據申請專利範圍第28項的方法，其中在該密封室加壓前，該密封室對該密封件或蓋子密封。
  30. 根據申請專利範圍第28項的方法，其中當該開口在該加壓室內時，在該密封件或蓋子中建立該開口。
  31. 根據申請專利範圍第28項的方法，其中該容器被放置在一滅菌裝置以消毒該蓋子及/或一臨時的密封件。
  32. 根據申請專利範圍第31項的方法，其中該滅菌裝置設置在該加壓室內。
  33. 如申請專利範圍第21項所述的方法，其中該容器被填入一加熱的液體。
  34. 根據申請專利範圍第33項的方法，包括在該液體引入該容器之前或之後加熱該液體。
  35. 如申請專利範圍第21項所述的方法，還包括填充和密封或加蓋該容器的初始步驟，其中該密封件或蓋子設置有一進入該容器內部的開口。
  36. 根據申請專利範圍第35項的方法，其中在該密封室加壓前，該密封室對該密封件或蓋子密封。
  37. 根據申請專利範圍第35項的方法，其中在該密封室加壓前，該密封室對該容器的該頸部密封。
  38. 根據申請專利範圍第35項的方法，其中在該密封室加壓前，該密封室對該容器密封。
  39. 根據申請專利範圍第35項的方法，其中在該容器移動到該加壓室中之後，該輸送裝置控制該密封件或蓋子。
  40. 根據申請專利範圍第39項的方法，其中，移動該輸送裝 置的步驟包括垂直地移動該密封件或蓋子，以與該容器的該開口端接合。
  41. 根據申請專利範圍第40項的方法，其中，移動該輸送裝置的步驟包括在該容器的該頸部尾端上旋轉一蓋子。
  42. 根據申請專利範圍第21項的方法，其中該體積的氣體、或蒸汽、或液體或其組合包括一加熱液體或蒸汽。
  43. 根據申請專利範圍第21項的方法，其中在加熱的內容物冷卻後，對於該容器的一頂部空間中的壓力減少提供補償。
  44. 根據申請專利範圍第35項的方法，其中在該容器經過初步填充和密封後，在該建立一進入該容器的一開口前，讓該容器中的液體內容物冷卻。
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