成型-充注-密封机用的带材材料灭菌装置 发明背景
【发明领域】
本发明涉及一种灭菌系统和灭菌方法，用于对送入成型-充注-密封机的带材材料进行灭菌。更特别地，本发明涉及这样的灭菌系统和灭菌方法，该系统和方法对高速送进成型-充注-密封机的带材实现高效灭菌。
相关技术说明
迄今为止，柔性包装，特别是无菌包装的成型、充注和密封，已经通过各种技术和装备在进行。但是，由于所成型和充注的包装的特性，以及无菌环境的要求，传统的系统不能以高速度生产无菌的自稳定(self-stable)产品。
希望充注线实现300包装/每分钟以上，最好600包装/每分钟以上效率达到80％至85％，但是。迄今为止这种速度还不能实现。因此，现有技术需要一种系统和方法，能够比现有技术和系统以更高的速度成型、充注和密封柔性包装。
但是，速度愈高，成功灭菌水平的实现就变得更成问题，这是由于随着送进速度的提高，带材在任何灭菌站的滞留时间减短。
发明概述
因此，本发明的主要方面在于提供一种高效率的灭菌系统和灭菌方法，从而允许在高速成型-充注-密封包装机上使用。
本发明的主要目的在于实现这样的目标，由于各组合起来的灭菌步骤，接受灭菌的带材上的高抗性孢子，例如微小杆菌或其它微生物累积降低5log。
本发明的诸方面，是通过提供一种装置总体实现的，该装置用于对送入成型-充注-密封包装机地带材材料灭菌，该装置包括：
第一液态化学物质浴槽，该液态化学物质例如是酸溶液，用于对经过浴槽的带材进行预洗；
第二液态灭菌剂浴槽，用于对经过浴槽的带材进行灭菌；
清洁装置，用于对从浴槽中离开的带材清洁过剩的灭菌剂；和
送进装置，用于输送带材材料，使其通过设置有酸和灭菌剂的第一和第二浴槽，以及清洁装置。
本装置还包括：第一再循环装置，用于将调节到适当浓度的酸溶液，经过返回导管，送回第一浴槽，该返回导管设置在第一浴槽出口和第一浴槽入口之间；和第一再循环箱，其连接在第一浴槽内所述第一再循环箱具有一个入口，以适应附加预洗化学物质的引入。
第二循环装置用于将液态灭菌剂送回第二浴槽，也可通过返回导管和第二再循环箱设置第二循环装置，在第二浴槽的出口与第二浴槽的入口之间设置该返回导管，在返回导管上设有该第二再循环箱，该第二再循环箱具有一个入口，以适应附加灭菌剂的引入。
在一个推荐实施例中，预洗酸可以是柠檬酸或醋酸。预洗站还可能包括用于灭菌的臭氧化水(ozonated water)。
液态灭菌剂可以是双氧水(H2O2)、臭氧化水或它们的混合物。
根据本发明，用于制造包装的带材材料，可以是塑料、塑料层压板、柔性箔层压板、箔和塑料的组合物、纸和塑料的复合材料，或者任何其它适合的柔性材料。
包装里可以充注要保存的热的或冷的无菌液体，例如柑橘(柠檬)汁，低酸饮料，例如奶制品、茶、咖啡，和包括柑橘果肉和水果颗粒的颗粒物质。
与本发明的上述特征相协调一致，还设置了预处理站和后处理站。在输入端，为带材设置了离子化空气处理站。在输出端还设置了刮除辊、热空气刮刀(hot air knives)和紫外线辐射装置，在带材离开灭菌液浴槽时，对带材提供后处理。
本发明应用的其它领域，从下面给予的详细说明将变得一目了然。不过，应当了解，详细说明和特定的例子，尽管作为本发明的推荐实施例给予了说明，这仅仅是作为例证，因为，对于本领域技术人员而言，从详细说明中将变得一目了然的是，在本发明的精神与范围之内，可以有各种修改和变型。
对附图的简要说明
从下面的详细说明和附图，对本发明的了解将变得更为全面，这些图仅仅是作为例证给出的，并不能因此构成对本发明的限制，其中：
图1是整个成型-充注-密封系统的示意框图，其中，应用了本发明的灭菌系统；
图2是一个示意框图，描绘了本发明的灭菌系统和方法成行排列的组成部分；和
图3是图2所示灭菌系统机械布局的一个推荐实施例的透视图。
对推荐实施例的详细说明
图1公开了本发明的系统与方法的包装成型和灭菌装置。用于制造带材W的薄膜，可以由包装辊坯送料机6供给。带材W随后穿过灭菌装置7向前行进。带材W从灭菌器7出现，并穿过口袋侧边密封转台8行进，在这里制成口袋P的侧接缝。带材W绕惰轮9行进，到达冷态口袋充注机11的外周边。带材W上已充注的口袋从充注机11出现，通过连续的超声顶部密封机18，在此，将已充注后的口袋的顶部开口密封。在这里，包装可以从灭菌环境或超净环境进入仅仅是清洁的环境，因为，里面包装有灭菌液体或其它物质的包装，已经被气密密封。从密封机18出现的带材W穿过一台吸管敷设装置20，此装置可以在每一个包装上固定一根吸管。带材W随后通过一台冲孔或切割模具22将密封的包装分离成单个的包装，用于供辅助包装机30处理，此辅助包装机可以以大约每分钟720包装的速度制成盒、多件包装(multi-paks)等等。
灭菌系统7在图2所示的框图中给予了更详细的说明。如图所示，带材W从左向右运动，经过一系列的站，以对带材进行处理。在入口端，设置了一种离子化空气冲洗站40。紧随离子化冲洗站40之后的，是预洗浴槽42，浴槽内装有柠檬酸、醋酸(酒石酸、乳酸、苹果酸或其它有机酸)。预洗浴槽42还设置了再循环导管42R，该导管具有与其连接的再循环箱42T。紧随预洗浴槽42之后的是灭菌浴槽44，该浴槽装有双氧水(H2O2)和臭氧化水。浴槽44也设有再循环导管44R，该导管具有与其连接的再循环箱44R。再循环箱42T和44T两者的设置，均是为了对分别在浴槽42和44内的相应液体，在其再循环范围内，方便地调节该液体的浓度，以便控制清洗效率。经过浴槽44之后，带材W穿过一排刮除辊46和热空气刮刀48，以从带材上去除过剩的灭菌剂和化学物质。作为带材W的最后处理，带材通过紫外线照射站50，用以在带材进入图1中所示的成型-充注机之前，进一步灭菌。
更详细地参看图2方框图所示的系统和方法，在清洗站40，对带材W的离子化空气冲洗，正好设置在其进入预洗浴槽42之前，是为在相应的酸和灭菌剂浴槽42和44的处理，进行有效的预处理。这种离子化空气冲洗可以减少微生物污染度(microbial load)高达1log。
预洗浴槽42的使用取决于所包装的产品是什么，即取决于是环境充注保藏、热充注保藏或灭菌充注保藏。浓度达5％(推荐1-3％)的食品级柠檬酸或醋酸，可以在浴槽42中使用，以1米/秒(可以高达2米/秒)的速度对带材进行预洗。其它的酸，例如酒石酸、乳酸和苹果酸以及水，可以在预洗浴槽42中使用。在高速下的机械清洗作用和在温度为65℃的化学物质中清洗，会有助于减少微生物污染度1-2log。在再循环箱42T中的臭氧化水，可以用于灭菌的应用，以增强灭菌效果。在再循环箱中液体的温度，可以高达30℃，其浓度推荐达25ppm(最好10ppm)。在预洗浴槽中的暴露时间小于1-2秒，推荐1秒，不过，这要根据带材W的速度改变。
在一个推荐实施例中的最后清洗与灭菌浴槽44，装的是过氧化氢基化学物质(过氧化氢、过氧醋酸等等)。对于用于灭菌的，推荐用双氧水(H2O2)，在温度70℃时浓度达50％，带材在其中的暴露时间为1-3秒。对于不同的化学物质，具体的处理条件将有所改变。对于非灭菌的应用，预洗可以使用酸或水，而在灭菌浴槽44中最终洗，可以有臭氧化水。或者，作为替换，灭菌浴槽中的液体可以包括双氧水(H2O2)和臭氧化水的混合物。
在处理站46，过剩的灭菌剂被刮除辊46和热空气刮刀48在温度达150℃的状态下去除。
在处理站50，带材被暴露在紫外线光线的照射下，紫外线的波长为200-260纳米，推荐用波长为254纳米的低压到中压灯。紫外线处理可以采用达3秒的暴露时间(推荐达到200兆焦耳/平方厘米)，不过，这样可能费用昂贵，且实际上难于实现。因此，无论如何，紫外线处理应当保证至少100兆焦耳/平方厘米。
参看图3，该图描述了图2所述系统的机械布局的一个推荐实施例，处理站40、42、44、46和50，在灭菌装置7中示出为一排排列。从图纸的左侧开始，离子化空气预冲洗站40，设置在带材W进入预洗浴槽42的入口处。预洗浴槽42设置了化学物质入口42-I，用于将酸溶液引入其中。浴槽42还设置了出口42-O，用于与图2所示的再循环导管42R和再循环箱42T连接。设置了一系列上送进辊子43和下送进辊子47，用于输送带材，当带材穿过灭菌装置到成型-充注-密封机时，使其经过装在相应的浴槽42和44中的液体。灭菌浴槽44包括化学物质的出口44-O，用于与图2所示的再循环导管44R和再循环箱44T连接。循环浴槽44还设有一个适当的入口，设置在图3所示装置的另一侧，但是，为了清晰起见，此入口并未示出。相应的循环泵(未示出)也设置在适当位置。
在浴槽44的出口，设置了刮除辊46，用于从带材W上刮除过剩的灭菌剂和化学物质。还设置了热空气刮刀48，用于从带材上进一步去除过剩的化学物质。这些被去除的化学物质，落入倾斜的化学物质排放盘45，并返回灭菌浴槽44供再使用。再有，由于化学物质排放盘45从带材W的下面通过，从流经排放盘的灭菌液产生的挥发物，接触覆在上面的带材W，进一步增强对带材的灭菌。在图3所示灭菌装置7的出口端，设置了适当的紫外线光源、相应的反射器和装置50，以在带材进入成型-充注-密封机之前，执行最终的灭菌处理。
本发明的说明如上所述，显然可以通过多种方式给予改变。这些改变并不认为是超出本发明的精神和范围，而所有这些修改，对于本领域技术人员显而易见的是，均包括在下述权利要求的范围之内。