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摘 要：本文针对带气饮料、啤酒的压力灌装专利申请，对该技术领域的不同技术分支进行分析，即主要从灌装机、灌装阀和特殊灌装方式这几个方面阐述国内外的专利技术。
关键词：带气饮料 啤酒 压力灌装 灌装阀
在采用预先注入惰性气体的压力灌装技术领域，专利的申请往往集中在灌装装置以及灌装阀上，但是，在啤酒消费领域，随着大型啤酒桶的出现，为了方便饮用和灌装，逐渐出现有关取酒器的专利技术申请。而在預先注入惰性气体压力灌装机械发展的成熟，离不开灌装中各种灌装条件的改善和优化。另外，为了达到灌装过程中存在一定压力，且防止灌装产品氧化，不乏有一些除预先注入惰性气体以外的其它压力灌装方式，其也能实现同样的技术效果，为该技术领域增添了新的血液。因此，有关碳酸饮料、啤酒等带气液体的压力灌装专利技术主要分为以下几个技术：灌装阀、灌装机、取酒器、灌装条件的优化、特殊灌装方式。
在带气饮料压力技术领域，最突出的技术分支是有关压力灌装机的专利申请（申请量为90左右，占比约36%），其次是有关灌装阀的专利申请（申请量为85左右，占比约34%）、有关取酒器的专利申请（申请量为40左右，占比约17%）、有关灌装条件的优化的专利申请（申请量为30左右，占比约12%）、有关特殊灌装方式的专利申请（申请为5左右，占比约2%左右）。
1 灌装机
在带气液体灌装技术领域，多数灌装机为等压灌装机，极少数情况下，也存在不等压灌装机。而本技术领域灌装机根据结构特点分为直立式和旋转式两大类。在此两类带气液体灌装机的基础上，申请人们纷纷作出改进，对其灌装速度、气密性、气泡大小、容器的破损率等均产生一定的促进作用。
除此之外，等压灌装是先充气，当灌装瓶内气压与储水器压力相等时后，开启进水阀门，碳酸水依靠液位差缓缓流入瓶内，瓶内的气体随之回到储水器的空间，此法碳酸水在管道中流速慢，冲动少，二氧化碳逸出也少，灌装效果较好。缺点：在灌装瓶与灌装装置密封圈脱离的瞬间，瓶内气压突然下降，便出现跑冒气现象。CN2035749U，中国轻机总公司南京轻工机械厂，无瓶不灌装检测及灌装缸高度调节等作出了改进。CN86106863A，胡延明，采用密封式等压灌装瓶、等压封盖的方法，从而实现灌装时不受饮料罐压和温度的制约，并确保瓶装商品饮料中二氧化碳含量满足计量标准需求。不等压灌装是往瓶内先灌注水，待瓶内气压与进水管道压力平衡时，关闭进水阀，打开排气阀，将瓶内气体排放空间，达常压后关闭排气阀，打开进水阀进行灌水。这样间断灌水，排气多次。缺点：由于排气压力大，会排出碳酸水，损失较大，不易灌满。CN86208331U，朱文理，19880420，在灌装装置的管道端部安装气体微调开关（常开），用以代替排气阀，增大灌装管道孔径，以提高流量。在制瓶（PET）过程中填充产品，CN104972640A（优先权1020141048741），20140404，克罗内斯股份公司，提供一种在制造容器过程中填充产品（碳酸饮料）的方法及装置，发明点在于其将预制品引入到吹膜中制造塑料容器后，在塑料容器内腔抽真空到低压，并将处于超压下的填充产品导入塑料容器的低压内腔中，从而提供一种有效的灌装方法。DE2657670A1，其中形成的容器借助于吹塑和填充体填充。 EP1529620A1中，借助于填充产品执行相应的塑料容器的吹鼓。
2灌装阀
在液体灌装技术领域，灌装阀的作用主要是根据灌装工艺要求切断或沟通液室、气室盒与袋装容器之间的物料流通的通道，是灌装机控制灌装的关键部件。不同的灌装方式采用不同的灌装阀。对于啤酒等带气液体的灌装，一般采用等压灌装阀进行灌装。为了满足含气饮料等压灌装的工艺要求，国内外出现了许多有关灌装阀的专利申请，这些灌装阀不仅结构复杂而且种类繁多。例如顶杆启闭气阀、圆盘旋转阀、拨叉启闭气阀、长管式三室等压灌装阀、短管式等压灌装阀等，这些灌装阀都是在专利申请的某一时期得到了广泛应用，但随着灌装要求的不断提高，一些老式产品也正在逐渐被淘汰，新阀型不断出现。目前比较常规的是长管式三室等压灌装阀、短管式等压灌装阀等。
长管式等压灌装阀灌装工艺过程为： 1.充气负压，将二氧化碳或无菌空气充入容器中，容器中的空气经置换进入回气室，容器中形成负压。2.慢速灌装，在液面接触长管出液口以前要慢速灌装，以免液体飞溅产生泡沫。3.快速灌装，管嘴被淹没后，灌装变成淹没出流，灌装比较稳定，可以快速灌装。4.减速灌装，当液面达到排气口时，逐渐减缓进液速度，以免液体气泡进入气室。5.泄压回滴。灌装达到要求的包装量后，缓慢卸掉瓶口处压力，以免产生泡沫，同时管中余液回滴到瓶中。
目前国内外生产的灌装机型广泛采用短管式预真空等压灌装阀，其灌装过程以CO2气体作为酒缸内啤酒的背压气体，为了避免瓶内空气排回到酒缸，在背压前预先对瓶子抽真空，同时尽量提高酒缸内背压CO2的浓度，从而降低灌装过程的吸氧量。其工序一般如下：1.预真空，瓶子由托台升降压紧对中罩，真空阀受操控机构作用打开，吧瓶子与真空式连通，使瓶内空气排出。2.充气等压，开启气门通道，使酒缸中压力气体通过气管充入瓶腔内，形成瓶子与酒缸的等压状态。3.灌装，压力使液阀阀芯收到反压力，通过弹簧自动打开液阀，进行灌装液料，瓶内的气体通过气管返回酒缸。4.液满泄压，操控机构关闭气阀，从而加速液阀的下行速度，迅速闭合液阀，停止灌装作业。
3特殊灌装方式
前述技术分支中均属于对带气液体的压力灌装中的常规灌装方式，即属于压力灌装原理的灌装方式。但在该技术领域中，不乏创新的灌装方法和装置，同样能够实现对带气饮料、啤酒等液体的压力灌装，且达到较好的灌装效果。
例如克朗斯有限公司在公开号为CN104972640A（优先权1020141048741）的专利申请中，其采用在制瓶（PET）过程中填充产品，提供一种在制造容器过程中填充产品（碳酸饮料）的方法及装置，发明点在于其将预制品引入到吹膜中制造塑料容器后，在塑料容器内腔抽真空到低压，并将处于超压下的填充产品导入塑料容器的低压内腔中，从而提供一种有效的灌装方法。同时相关的，在专利技术DE2657670A1中，形成的容器借助于吹塑和填充体填充; 在专利技术EP1529620A1中，借助于填充产品执行相应的塑料容器的吹鼓。
对于啤酒来说，纯生啤酒的生产是建立在整个酿造、过滤、包装全过程对污染微生物严格控制的基础上，其特点体现在纯和生这两个字，纯生啤酒通过严格的过程控制，实现了无菌酿造，杜绝了杂菌污染，保证了酵母的纯种发酵，是啤酒拥有最纯正的口感和风味。纯生啤酒起源于20世纪90年代中期，我过最早的纯生啤酒是珠江啤酒厂生产的，1998年投放市场。传统的机械式灌装阀的缺点是，不能用于纯生啤酒的灌装生产的要求。传统的机械式灌装阀仅有真空处理和二氧化碳充气装置，经处理后的空酒瓶的含氧残存两和有害细菌的含量不符合纯生啤酒的灌装生产的质量要求。广东轻工机械二厂申请的公开号为CN2448816Y的专利技术中，采用一种出色南横啤酒机械式灌装阀，相对于传统机械式灌装阀，增设有用于对空瓶充干蒸汽的干蒸汽控制装置以及对空酒瓶瓶口定位和密封的定中装置，实现纯生啤酒的灌装。
关键词：带气饮料 啤酒 压力灌装 灌装阀
在采用预先注入惰性气体的压力灌装技术领域，专利的申请往往集中在灌装装置以及灌装阀上，但是，在啤酒消费领域，随着大型啤酒桶的出现，为了方便饮用和灌装，逐渐出现有关取酒器的专利技术申请。而在預先注入惰性气体压力灌装机械发展的成熟，离不开灌装中各种灌装条件的改善和优化。另外，为了达到灌装过程中存在一定压力，且防止灌装产品氧化，不乏有一些除预先注入惰性气体以外的其它压力灌装方式，其也能实现同样的技术效果，为该技术领域增添了新的血液。因此，有关碳酸饮料、啤酒等带气液体的压力灌装专利技术主要分为以下几个技术：灌装阀、灌装机、取酒器、灌装条件的优化、特殊灌装方式。
在带气饮料压力技术领域，最突出的技术分支是有关压力灌装机的专利申请（申请量为90左右，占比约36%），其次是有关灌装阀的专利申请（申请量为85左右，占比约34%）、有关取酒器的专利申请（申请量为40左右，占比约17%）、有关灌装条件的优化的专利申请（申请量为30左右，占比约12%）、有关特殊灌装方式的专利申请（申请为5左右，占比约2%左右）。
1 灌装机
在带气液体灌装技术领域，多数灌装机为等压灌装机，极少数情况下，也存在不等压灌装机。而本技术领域灌装机根据结构特点分为直立式和旋转式两大类。在此两类带气液体灌装机的基础上，申请人们纷纷作出改进，对其灌装速度、气密性、气泡大小、容器的破损率等均产生一定的促进作用。
除此之外，等压灌装是先充气，当灌装瓶内气压与储水器压力相等时后，开启进水阀门，碳酸水依靠液位差缓缓流入瓶内，瓶内的气体随之回到储水器的空间，此法碳酸水在管道中流速慢，冲动少，二氧化碳逸出也少，灌装效果较好。缺点：在灌装瓶与灌装装置密封圈脱离的瞬间，瓶内气压突然下降，便出现跑冒气现象。CN2035749U，中国轻机总公司南京轻工机械厂，无瓶不灌装检测及灌装缸高度调节等作出了改进。CN86106863A，胡延明，采用密封式等压灌装瓶、等压封盖的方法，从而实现灌装时不受饮料罐压和温度的制约，并确保瓶装商品饮料中二氧化碳含量满足计量标准需求。不等压灌装是往瓶内先灌注水，待瓶内气压与进水管道压力平衡时，关闭进水阀，打开排气阀，将瓶内气体排放空间，达常压后关闭排气阀，打开进水阀进行灌水。这样间断灌水，排气多次。缺点：由于排气压力大，会排出碳酸水，损失较大，不易灌满。CN86208331U，朱文理，19880420，在灌装装置的管道端部安装气体微调开关（常开），用以代替排气阀，增大灌装管道孔径，以提高流量。在制瓶（PET）过程中填充产品，CN104972640A（优先权1020141048741），20140404，克罗内斯股份公司，提供一种在制造容器过程中填充产品（碳酸饮料）的方法及装置，发明点在于其将预制品引入到吹膜中制造塑料容器后，在塑料容器内腔抽真空到低压，并将处于超压下的填充产品导入塑料容器的低压内腔中，从而提供一种有效的灌装方法。DE2657670A1，其中形成的容器借助于吹塑和填充体填充。 EP1529620A1中，借助于填充产品执行相应的塑料容器的吹鼓。
2灌装阀
在液体灌装技术领域，灌装阀的作用主要是根据灌装工艺要求切断或沟通液室、气室盒与袋装容器之间的物料流通的通道，是灌装机控制灌装的关键部件。不同的灌装方式采用不同的灌装阀。对于啤酒等带气液体的灌装，一般采用等压灌装阀进行灌装。为了满足含气饮料等压灌装的工艺要求，国内外出现了许多有关灌装阀的专利申请，这些灌装阀不仅结构复杂而且种类繁多。例如顶杆启闭气阀、圆盘旋转阀、拨叉启闭气阀、长管式三室等压灌装阀、短管式等压灌装阀等，这些灌装阀都是在专利申请的某一时期得到了广泛应用，但随着灌装要求的不断提高，一些老式产品也正在逐渐被淘汰，新阀型不断出现。目前比较常规的是长管式三室等压灌装阀、短管式等压灌装阀等。
长管式等压灌装阀灌装工艺过程为： 1.充气负压，将二氧化碳或无菌空气充入容器中，容器中的空气经置换进入回气室，容器中形成负压。2.慢速灌装，在液面接触长管出液口以前要慢速灌装，以免液体飞溅产生泡沫。3.快速灌装，管嘴被淹没后，灌装变成淹没出流，灌装比较稳定，可以快速灌装。4.减速灌装，当液面达到排气口时，逐渐减缓进液速度，以免液体气泡进入气室。5.泄压回滴。灌装达到要求的包装量后，缓慢卸掉瓶口处压力，以免产生泡沫，同时管中余液回滴到瓶中。
目前国内外生产的灌装机型广泛采用短管式预真空等压灌装阀，其灌装过程以CO2气体作为酒缸内啤酒的背压气体，为了避免瓶内空气排回到酒缸，在背压前预先对瓶子抽真空，同时尽量提高酒缸内背压CO2的浓度，从而降低灌装过程的吸氧量。其工序一般如下：1.预真空，瓶子由托台升降压紧对中罩，真空阀受操控机构作用打开，吧瓶子与真空式连通，使瓶内空气排出。2.充气等压，开启气门通道，使酒缸中压力气体通过气管充入瓶腔内，形成瓶子与酒缸的等压状态。3.灌装，压力使液阀阀芯收到反压力，通过弹簧自动打开液阀，进行灌装液料，瓶内的气体通过气管返回酒缸。4.液满泄压，操控机构关闭气阀，从而加速液阀的下行速度，迅速闭合液阀，停止灌装作业。
3特殊灌装方式
前述技术分支中均属于对带气液体的压力灌装中的常规灌装方式，即属于压力灌装原理的灌装方式。但在该技术领域中，不乏创新的灌装方法和装置，同样能够实现对带气饮料、啤酒等液体的压力灌装，且达到较好的灌装效果。
例如克朗斯有限公司在公开号为CN104972640A（优先权1020141048741）的专利申请中，其采用在制瓶（PET）过程中填充产品，提供一种在制造容器过程中填充产品（碳酸饮料）的方法及装置，发明点在于其将预制品引入到吹膜中制造塑料容器后，在塑料容器内腔抽真空到低压，并将处于超压下的填充产品导入塑料容器的低压内腔中，从而提供一种有效的灌装方法。同时相关的，在专利技术DE2657670A1中，形成的容器借助于吹塑和填充体填充; 在专利技术EP1529620A1中，借助于填充产品执行相应的塑料容器的吹鼓。
对于啤酒来说，纯生啤酒的生产是建立在整个酿造、过滤、包装全过程对污染微生物严格控制的基础上，其特点体现在纯和生这两个字，纯生啤酒通过严格的过程控制，实现了无菌酿造，杜绝了杂菌污染，保证了酵母的纯种发酵，是啤酒拥有最纯正的口感和风味。纯生啤酒起源于20世纪90年代中期，我过最早的纯生啤酒是珠江啤酒厂生产的，1998年投放市场。传统的机械式灌装阀的缺点是，不能用于纯生啤酒的灌装生产的要求。传统的机械式灌装阀仅有真空处理和二氧化碳充气装置，经处理后的空酒瓶的含氧残存两和有害细菌的含量不符合纯生啤酒的灌装生产的质量要求。广东轻工机械二厂申请的公开号为CN2448816Y的专利技术中，采用一种出色南横啤酒机械式灌装阀，相对于传统机械式灌装阀，增设有用于对空瓶充干蒸汽的干蒸汽控制装置以及对空酒瓶瓶口定位和密封的定中装置，实现纯生啤酒的灌装。