專利名稱：使微生物滅活的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的背景本發(fā)明涉及對微生物進行滅活，特別涉及一種采用廣譜多色光的短時間。高強度脈沖對微生物進行滅活。更具體地說，本發(fā)明涉及利用光的這種脈沖，對食品、包裝物、材料、醫(yī)療器械等類似物中的微生物進行滅活。
目前人們已作了很多的技術(shù)嘗試，來延長食品和其它的因微生物而易變質(zhì)的食品的保存期，并防止這些食品因微生物而產(chǎn)生腐敗現(xiàn)象。這些嘗試包括對食品進行處理和改進防腐包裝技術(shù)。
目前存在對用來殺菌或降低食品、包裝材料、醫(yī)療器械和其它物品的表面或其內(nèi)的微生物含量的方法和裝置的特別需求。這些方法和裝置可以被用來降低或消除化學(xué)防腐劑的需要。例如，諸如面包之類的焙烤食品在它們被焙烤之后但在充分冷卻以待包裝之前可能會從空氣中積聚諸如霉菌孢子之類的微生物。對焙烤食品進行二次加熱將使這些食品過干。因此，對這類食品進行表面殺菌但不需對這類食品進行二次加熱的新方法是為人們所希望的。
食品還容易發(fā)生酶促降解，這就限制了食品的有效保存期。酶促降解在例如剛切好的馬鈴薯和蘋果的褐變過程中是特別迅速和明顯的，不但如此，它對各種食品都具有不利影響。酶促降解可以是單獨作用的，或者可以與因微生物引起的腐敗變質(zhì)一同起作用。
對微生物滅活的方法和裝置非常需要的食品的一個例子是新鮮的魚。鮮魚在發(fā)生因微生物和/或酶引起的腐壞之前只有比較有限的保存期，它限制了鮮魚食品的批發(fā)和市售。人們非常希望有一些用來延長易腐食品，諸如鮮魚，和/或禽類、牛肉和豬肉的有效保存期的適當(dāng)方法和裝置。
而且，很多食品，例如一些果汁現(xiàn)在是通過在一些條件下利用加熱來進行處理以降低生物活性的，但這樣就會破壞經(jīng)處理的食品的味道和可口性。用來降低或消除生物活性而不用降低食品美味的加熱的方法和裝置是為人們所希望的，因為它能保持食品的味道和可口性，能提高消費者的食欲，并能由此增加經(jīng)過這種處理的食品的市售量。
目前人們已對將無菌食品(包括高酸性和低酸性食品)包裝在無菌包裝材料中的無菌包裝技術(shù)作了大量的調(diào)研和開發(fā)，以延長防腐食品的有效保存期。但是，這些方法和裝置都具有種種缺點，諸如，需要使用大量的化學(xué)殺菌劑，這樣就會在包裝材料或食品上留下殘余的化學(xué)品。用來對食品包裝材料進行殺菌和用于無菌包裝的新方法和新型裝置是為人們所希望的。
在1989年10月3日授予Dunn等人的、名為“食料保藏方法”的美國專利No.4,871,559中揭示了一與光生物學(xué)食品處理裝置一起使用的無菌包裝系統(tǒng)的一個例子，該專利援引在本文中作為參考之用。非相干、廣譜光的短脈沖被用來對食品進行保藏，以防止食品因微生物降解。結(jié)果，’559專利所揭示的內(nèi)容提供了較長的食品有效保存期，并且可以增強食品的穩(wěn)定性。采用高強度、非相干多色光脈沖可以進行高效率、有效的、高生產(chǎn)量的處理，并且可以具有很多經(jīng)濟實用的優(yōu)點。而且，每一次脈沖的短時間和光譜范圍可以使光脈沖的各種防腐作用集中于一薄的表面層上，諸如食品表面或包裝材料表面。
新鮮的水果、蔬菜和其它食品，例如草莓會從空氣、地面、水和其它與之接觸的來源積聚微生物，本文在這里所使用的微生物一詞包括細菌、病毒和真菌。這些微生物可以通過各種已知機理使易腐食品腐敗，從而顯著限制了食品的有效保存期。(有效保存期是指易腐食品可以經(jīng)過冷藏保存或非冷藏保存后仍保持可食用，沒有被微生物導(dǎo)致顯見的或有害的降質(zhì)或沾染的時間。)用來使這種微生物滅活，即，殺菌或消毒從而可以延長易腐食品，諸如草莓、橙子、西紅柿、南瓜、蘋果和其它可食用食品的有效保存期的適當(dāng)方法和裝置是為人們所希望的。
人們已對光的光生物作用作了研究，并且已作了種種嘗試以采用光來對食品或食品容器上的微生物滅活，所述光包括紅外光(780納米至2600納米；即，3.9×1014赫茲至1.2×1014赫茲)、可見光(380納米至780納米；即，7.9×1014赫茲至3.9×1014赫茲)、近紫外光(300納米至380納米；即，1.0×1013赫茲至7.9×1014赫茲)和遠紫外光(170納米至300納米；即，1.8×1013赫茲至1.0×1013赫茲)。例如，可參見授予Dunn等人的美國專利No.4,871,559、4,910,942和5,034,235，所有這些專利都援引在本文中作為參考之用。
在由Prentice Hall，Inc.公司的Jagger，J.先生撰寫的“紫外光生物技術(shù)的研究介紹”一文中報導(dǎo)了光的光生物作用的其它研究成果。美國專利No.2,072,417描述了采用活性射線，諸如紫外線對例如牛奶之類的物質(zhì)來進行照射；美國專利No.3,817,703描述了利用脈沖激光對透過材料進行殺菌；美國專利No.3,941,670描述了一種對包括食料在內(nèi)的材料進行殺菌的方法，它是藉助使所述材料受到激光的照射來使微生物滅活的。
延長易腐食品有效保存期的其它嘗試包括將殺微生物劑和/或抗微生物劑(microbiostats)作用于易腐食品的表面上。本文中所使用的術(shù)語“殺微生物劑”和“抗微生物劑”包括用來殺死或防止微生物(本文中所定義的“微生物”)生長/繁殖的物質(zhì)。殺微生物劑的一例子是化學(xué)殺真菌劑。總的來說，所述殺微生物劑和/或抗微生物劑是與一乳化劑相混合然后再涂敷于食品表面上的。所述乳化劑有助于所述殺微生物劑和/或抗微生物劑的涂敷和起作用，并且可以保證所述殺微生物劑和/或抗微生物劑在食品運輸過程中仍留在食品表面上，一直到食品被消費掉為止。
問題是，這種殺微生物劑和抗微生物劑已逐漸受到各國政府機構(gòu)越來越多的仔細審查，而且在某些情況中，已顯示它們可能是人體致癌劑。因此，幾種曾經(jīng)被普遍涂敷于食品表面以延長食品的有效保存期的殺微生物劑和抗微生物劑已經(jīng)或?qū)⒈徽畽C構(gòu)禁止使用食品。因此，人們非常希望有一種能延長易腐食品的有效保存期但不需要使用殺微生物劑或抗微生物劑，諸如化學(xué)殺真菌劑的方法。
本發(fā)明可以有利地滿足上述和其它需要。
本發(fā)明的概述本發(fā)明藉助提供一種用來使微生物滅活的裝置和方法，更具體地說是提供一種利用廣譜多色光的短時間、高強度脈沖使微生物滅活的裝置和方法，有利地滿足了上述需求和其它需求。
在一實施例中，本發(fā)明的特征在于提供這樣一種用來使微生物滅活的裝置，它采用了一閃光燈；一與所述閃光燈連接的電源；使包裝材料移動的裝置，用來使包裝材料相對于所述閃光燈移動，以使部分包裝材料受到一從所述閃光燈發(fā)射出來的廣譜多色光的高強度、短時間脈沖的作用；一用來對廣譜多色光的高強度、短時間脈沖的強度進行檢測并產(chǎn)生一能反映檢測到的強度的輸出信號的光敏二極管；一與所述光敏二極管相連的差動電路，用來測定所述輸出信號和一與一設(shè)定點強度相對應(yīng)的設(shè)定點信號之間的差值，并產(chǎn)生一能反映測定的差值的差動信號；以及一控制電路，它與所述差動電路相連，用來對由所述電源供送給所述閃光燈的功率大小進行控制，并可以在所述差動信號指示檢測到的強度已跌至設(shè)定點強度以下時增大所述電源的功率。所述裝置還可以包括一光纖導(dǎo)體，用來將廣譜多色光的高強度、短時間脈沖的至少一部分從所述光纖導(dǎo)體的第一端導(dǎo)引至所述光纖導(dǎo)體的第二端。所述光纖導(dǎo)體的第一端處于可以接收廣譜多色光的高強度、短時間脈沖的位置，所述光纖導(dǎo)體的第二端處于可以將廣譜多色光的高強度、短時間脈沖導(dǎo)引至所述光敏二極管的位置。
在另一實施例中，所述裝置包括一故障檢測電路，它可以在所述輸出信號指示檢測到的強度跌至一閾值強度之下時產(chǎn)生一故障信號。所述控制電路可以在所述故障信號指示檢測到的強度已跌至所述閾值強度之下時使所述裝置停止工作。
在又一實施例中，本發(fā)明的特征是提供這樣一種使微生物滅活的裝置，它具有一閃光燈；使包裝材料移動的裝置，用來使包裝材料相對于所述閃光燈移動，以使部分包裝材料依次受到一從所述閃光燈發(fā)射出來的廣譜多色光的高強度、短時間脈沖的作用；一圍繞所述閃光燈的外防護玻璃；以及一涂敷于所述防護玻璃的第一、第二端的外表涂層(即，一第一外涂層)。所述外表涂層可以例如包括聚四氟乙烯和/或鉑涂層。在該實施例的一變型中，一第二外表涂層至少部分地覆蓋住所述第一外表涂層。
在又一實施例中，本發(fā)明的特征在于提供這樣一種使微生物滅活的裝置，它采用了一第一閃光燈；一第二閃光燈；一裝料輸送管，它包括一與所述第一閃光燈并置的第一部分和一與所述第二閃光燈并置的第二部分。當(dāng)所述包裝材料管經(jīng)過所述第一部分和第一閃光燈時，所述第一部分被定位得可占據(jù)一包裝材料管的第一側(cè)，所述第一閃光燈被定位得可占據(jù)所述包裝材料管的第二側(cè)。當(dāng)所述包裝材料管經(jīng)過所述第二部分和所述第二閃光燈時，所述第二部分被定位得占據(jù)所述包裝材料管的第二側(cè)，并且所述第二閃光燈被定位得占據(jù)所述包裝材料的第一側(cè)。
在又一實施例中，本發(fā)明的特征是提供這樣一種使微生物滅活的裝置，它采用了一第一直管式閃光燈；一包封所述第一直管式閃光燈的第一水套；一形成在所述第一閃光燈的外部和所述第一水套的一內(nèi)部之間的第一冷卻水管道；一第二直管式閃光燈；一包封所述第二直管式閃光燈的第二水套；一形成在所述第二閃光燈的外部和所述第一水套的一內(nèi)部之間的第二冷卻水管道；一并置在所述第一水套和所述第二水套之間的裝料輸送管；一包封所述裝料輸送管的無菌空氣輸送管；一形成在所述裝料輸送管的外部和所述無菌空氣輸送管的一內(nèi)部之間的無菌空氣管道；一包封所述無菌空氣輸送管的反射器；以及一包封所述第一水套、第二水套和所述反射器的外防護玻璃。
在又一實施例中，本發(fā)明的特征是提供這樣一種用來使微生物滅活的裝置，它包括一第一直管式閃光燈；一第二直管式閃光燈；一設(shè)在所述第一直管式閃光燈和第二直管式閃光燈之間的裝料輸送管；一包封所述裝料輸送管的無菌空氣輸送管；一形成在所述裝料輸送管的外部和所述無菌空氣輸送管的內(nèi)部之間的無菌空氣管道；以及一包封所述第一閃光燈、所述第二閃光燈和所述無菌空氣輸送管的外防護玻璃。
在又一實施例中，本發(fā)明的特征是提供這樣一種使微生物滅活的裝置，它采用了一閃光燈；以及一第一保持件，它包括一第一燈保持裝置。所述第一燈保持裝置包括一保持圓筒，它包括一具有第一截錐形表面的第一凸緣；一并置地抵靠在所述截錐形表面上的第一O形圈；以及一第一壓縮缸，用來將一第一作用力施加于所述第一O形圈上，從而可以將所述第一O形圈壓緊在所述第一截錐形表面上。所述閃光燈的第一端定位在所述保持圓筒內(nèi)，并延伸經(jīng)過所述第一凸緣，所述第一截錐形表面被取向得與所述閃光燈的外部之間的夾角不到90度。所述截錐形表面和所述第一作用力一起，可以使所述第一O形圈壓緊所述閃光燈，從而可以在所述第一O形圈和所述第一截錐形表面，以及所述第一O形圈和所述閃光燈之間形成不透水的密封。
在又一實施例中，本發(fā)明的特征在于提供這樣一種使微生物滅活的裝置，它具有一包括一第一電極和一第二電極的U形燈；用來將所述U形燈定位到一包裝材料杯內(nèi)的裝置；以及一保持裝置。所述保持裝置包括一用來容納所述第一電極的第一插座一用來容納所述第二電極的第二插座；一設(shè)置在所述第二插座內(nèi)的燈保持裝置。所述燈保持裝置基本上呈圓筒形，具有一遠離所述U形燈的遠部和一位于所述U形燈附近的近部。所述燈保持裝置由一種剛性材料制成，并且可以使所述近部相對于所述遠部、在所述第二插座內(nèi)移動。一第一O形圈位于所述遠部的外部、位于所述燈保持裝置和所述第二插座之間；一第二O形圈位于所述近部的內(nèi)部處、位于所述燈保持裝置和所述U形燈之間。
在又一實施例中，本發(fā)明的特征是提供這樣一種使微生物滅活的裝置，它具有一直管式閃光燈；一光導(dǎo)，它被定位得能接收從所述直管式閃光燈發(fā)射出來的光；以及用來將所述光導(dǎo)定位在一包裝材料杯內(nèi)的裝置。在一變型中，所述光導(dǎo)是多個彎的石英桿。在另一變型中，所述光導(dǎo)具有一用來將光朝著所述包裝材料杯的一內(nèi)底表面導(dǎo)引的中間層；以及至少兩個側(cè)層，用來將光朝著所述包裝材料杯的一內(nèi)側(cè)面的方向?qū)б?。該變型的所述?cè)層的下端從所述中間層彎曲地離開。
附圖簡要說明本發(fā)明的上述和其它方面、特征和優(yōu)點將從以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體描述中變得更為清楚，在各附圖中

圖1是根據(jù)本發(fā)明制造的一種無菌包裝裝置的一實施例的示意圖，它可以將一連續(xù)包裝膜制成一份份的包裝單元并同時在其中裝入食品，并在對各單包裝單元進行裝料之前，利用一種廣譜(即，170納米至2600納米；1.8×1015赫茲至1.2×1014)多色光的高強度(即，例如在包裝膜表面上測得的0.01焦耳/平方厘米至50焦耳/平方厘米的能量密度，例如0.5焦耳/平方厘米)、短時間的(即，0.001毫秒至100毫秒，例如，0.3毫秒)脈沖，使包裝膜上的微生物滅活，從而能提供無菌包裝的食品；圖2是圖1所示無菌包裝裝置的裝料和殺菌組件的局部剖視的具體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明制造的一種無菌包裝裝置的另一實施例的示意圖，它是用一食品裝填在預(yù)制的食品容器內(nèi)，并在對所述預(yù)制的食品容器進行裝料之前，利用一種廣譜多色光的高強度、短時間脈沖，使所述預(yù)制食品容器內(nèi)表面上的微生物滅活；圖4是一種將熱塑性塑料卷材和蓋材制成食品容器，然后用一食品來裝填所述食品容器的無菌包裝裝置的又一實施例的示意圖，它是在對所述預(yù)制的食品容器進行裝料之前，利用一種廣譜多色光的高強度、短時間脈沖，使所述預(yù)制食品容器內(nèi)表面上的微生物滅活的；圖5是脈沖光處理裝置的一實施例的示意圖，它可以利用一種廣譜多色光的高強度短時間的脈沖，對縱向地通過圍繞一狹長的非相干脈沖光源的外套殼的可泵送食品進行脈沖光處理；圖6是圖5所示的脈沖光處理裝置的另一實施例的示意圖，它是利用一種廣譜多色光的高強度短時間脈沖，對平行于一個或多個狹長的非相干光源行進的可泵送食品進行處理；圖7是脈沖光處理裝置的又一實施例示意圖，它可以在食品經(jīng)過一處理工站或處理區(qū)時，利用廣譜多色光的高強度短時間脈沖對各食品進行處理；圖8是一光組件的一變型的局部剖開的剖視圖，它可以是圖2所示的裝料和殺菌組件的一部分；圖9是圖8所示的光組件的一部分的一變型的剖視圖；圖10是圖8所示光組件的所述部分的另一變型的剖視圖；圖11是所述光組件另一變型的側(cè)視圖，它可以是圖2所示的裝料和殺菌組件的一部分；圖12是圖11所示光組件另一種變型的具體結(jié)構(gòu)圖；圖13是一可以用在圖12所示光組件變型中的外防護玻璃的局部剖視的立體圖；圖14是圖11所示光組件的所述另一變型的一部分的剖視圖；圖15是一光纖反饋系統(tǒng)的一變型的示意圖，所述光纖反饋系統(tǒng)可以用在圖8和圖11所示光組件的所述一變型和所述其他變型中；圖16是一可以采用圖14所示光纖反饋系統(tǒng)的閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)的方框圖；圖17是一系固系統(tǒng)的剖視圖，所述系固系統(tǒng)可以將一閃光燈固定于圖8和圖11所示的光組件的所述一變型和所述其他變型中；圖18是可以用在圖8和圖11所示的諸燈組件的另一種燈組件幾何形狀的立體圖，用以將所述諸燈組件的直徑減至最小，從而可以降低一可以與這些燈組件一起使用的包裝材料管的最小直徑；圖19是一燈組件的又一種變型的剖視圖，它可以是圖3和圖4所示的包裝組件的所述另一實施例或又一實施例的一部分；圖20是一燈夾持裝置的具體結(jié)構(gòu)剖視圖，它可以為用在圖19所示的燈組件又一變型中的U形燈提供不均勻性；圖21是其中采用了一不均勻的U形燈的所述燈夾持裝置的另一種具體結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖22是一光導(dǎo)的一實施例的示意圖，所述光導(dǎo)可以與一取代圖3和圖4所示無菌包裝組件中的U形燈的直管式閃光燈一起使用；
圖23是圖22所示的光導(dǎo)實施例的一變型的立體圖；圖24是一光導(dǎo)的另一實施例的一變型的俯視立體圖，該變型可以與圖3和圖4所示無菌包裝組件中的直管式閃光燈一起使用；以及圖25是圖24所示的光導(dǎo)另一實施例的所述變型的、局部剖開的仰視立體圖。
在各附圖中，相應(yīng)的編號表示相應(yīng)的構(gòu)件。
較佳實施例的具體描述以下對目前認為是本發(fā)明最佳實施方式的具體描述是非限制性的，它僅僅是用描述本發(fā)明的基本原理，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求書來確定。
現(xiàn)請參閱圖1，圖中示出了一種無菌包裝裝置10，其中，一卷傳統(tǒng)型柔性無菌包裝材料102依照傳統(tǒng)方式，藉助一系列輥子104而通向浸漬池106內(nèi)的吸收增強劑溶液。按照傳統(tǒng)情況，所述包裝材料通常可以包括一具有一層或多層內(nèi)涂層和密封層的層狀結(jié)構(gòu)；一諸如鋁箔之類的金屬箔片；一層壓層或紙層；以及一外層。所述內(nèi)層和外層可以由聚乙烯制成。較有利的是，所述包裝材料的內(nèi)表面最好能至少部分地反射廣譜光。
多余的吸收增強劑溶液可以由輥子110來除去，包裝膜隨后可藉助一縱向密包封置112而制成一縱向密封管。根據(jù)所需的是搭接封口還是翼形封口，可以將一條帶108加在所述包裝材料的一邊，以增強所述縱向接縫，并防止食品與包裝膜102的邊緣形成接觸。
無菌包裝裝置10的一個重要方面是將結(jié)合圖2在下文中具體描述的食品裝料和閃光燈組件200。在前面援引在本文中作為參考之用的’559專利中更具體地描述了圖1所示的無菌包裝裝置。
下面請參閱圖2，圖中示出了一裝料和閃光燈組件200。圖中所示的閃光燈組件200包括一外支承管202，所述外支承管上有一個或多個圍繞并沿著外支承管202分布的大功率氙閃光燈204，這樣，一旦發(fā)出脈沖，縱向密封的所述密封管(或包裝材料管)的整個內(nèi)表面將受到廣譜(即，170納米至2600納米；1.8×1015赫茲至1.2×1014)非相干多色光的高強度(即，例如在包裝膜表面上測得的0.01焦耳/平方厘米至50焦耳/平方厘米的能量密度)、短時間(即，0.001毫秒至100毫秒，例如，0.3毫秒)脈沖的作用。閃光燈204沿著外支承管202的設(shè)置可以有多種安排方式，最好是使包裝材料管的整個內(nèi)表面暴露于脈沖光之中。如圖所示，可以采用一螺旋式或盤旋形閃光燈，例如，也可以采用2個或4個基本直管式的閃光燈。較佳的是使一圓筒形外防護玻璃203圍繞各閃光燈，以防止各閃光燈204受到食品的噴濺，融化的沾染物、電壓電平劑和其它類似物的影響。
當(dāng)采用多個直管式閃光燈時，諸如將在下文中描述的各附圖所示的幾個閃光燈，可以使這些閃光燈在一“加特林機槍”式裝置中同時發(fā)光，可以成對地發(fā)光，或者可以依次發(fā)光。但是，各直管式閃光燈最好是同時發(fā)光，這樣每一次閃光就可以采用較低的能量密度值，但同時又可以保持一較高的總的能量密度值，對包裝材料進行高度殺菌。
由于來自相鄰閃光燈的光在這些閃光燈之間的邊界處相協(xié)作，當(dāng)多個直管式閃光燈同時發(fā)光時，就可以使每一次閃光采用較低的能量密度值而同時又可以保證在處理的整個表面上的是最小的總能量密度。對比之下，如果采用例如加特林機槍式裝置，每一次就則必須采用每次閃光具有較高的能量密度的閃光，以保證各閃光燈之間邊界處能有這種最小的總能量密度。由于在使各閃光燈同時發(fā)光時每次閃光可以采用較低的能量密度，因此，每次閃光，只需提供每一個閃光燈以較少的能量，由此可以減小閃光燈應(yīng)力，延長閃光燈的使用壽命。而且，如果采用同時發(fā)光的方式，還可以由此減小閃光燈電源供應(yīng)中所需的蓄能電容器的尺寸，從而可以降低成本，提高效率。
與使各閃光燈逐一發(fā)光所需的開關(guān)電路的個數(shù)相比，使各閃光燈同時發(fā)光還可以減少所需的開關(guān)電路的個數(shù)，并且可以減少所需的類似電源的個數(shù)，以保持各閃光燈發(fā)光之間的低電流值。而且，由于可以采用高電壓(將各閃光燈串聯(lián)時測得的端電壓)，因此，使各閃光燈同時發(fā)光還可以增大電源和各閃光燈之間的能量傳遞效率。
當(dāng)采用多個直管式閃光燈并且要求閃光燈成對地同時發(fā)光時，可以將這些閃光燈以串聯(lián)方式連接起來，從而可以使各對閃光燈分別起到彼此的正向電流和回流路徑的作用。藉助將各閃光燈串聯(lián)起來，就不再需要提供一單獨的絕緣回線(或其它的回流路徑)，因此，可以進一步簡化無菌包裝裝置的總體設(shè)計，并且可以最大程度地有效利用閃光燈組件內(nèi)的空間。
在外支承管202內(nèi)部的是一無菌食品管206(或裝料輸送管206)。閃光燈電線208和可選用的閃光燈冷卻劑管線210可以位于所述外支承管和無菌食品管202、206的中間(即，之間)。此外，可以將一從適當(dāng)供應(yīng)源(未示)獲得的無菌空氣220在壓力下通至外支承管和無菌食品管202、206之間，以便排放在包裝材料管內(nèi)部。無菌空氣220可以藉助種種技術(shù)，包括過濾、燒灼滅菌法和/或利用如本文所描述的廣譜多色光的高強度短時間脈沖來制得。
在工作中，由一適當(dāng)?shù)臋M向密包封置114(圖1)橫向密封的所述縱向密封管內(nèi)先放入基本無菌的食品212的預(yù)定部分。所述無菌食品可以藉助短時高溫處理或藉助其它處理方法(諸如如本文所描述的通過利用廣譜多色光的高強度短時間脈沖)來進行制造。使所述縱向密封管向前行進一個包裝長度，同時閃光燈組件200發(fā)出多次脈沖，以便利用廣譜多色光的高強度短時間脈沖對食品212上方的所述縱向密封管的整個鄰近內(nèi)表面進行反復(fù)殺菌。
無菌空氣220離開外支承管202使之通過各閃光燈組件以使各閃光燈冷卻，從所述縱向密封管中除去因閃光燈放電而產(chǎn)生的燒蝕產(chǎn)物，并可以防止污物沉積在包裝材料管的經(jīng)處理過的區(qū)域上。在橫向密封之后，可以將所述包裝材料管分成(例如切割)成幾個零售包裝116(也請參見圖1)。
現(xiàn)請參閱圖3，本方法也可以應(yīng)用于其它形式的無菌包裝系統(tǒng)，諸如那些采用預(yù)制食品容器的無菌包裝系統(tǒng)。圖中示出了這樣一種無菌包裝裝置30。包裝裝置30采用了一些放入裝置30的一殺菌區(qū)304內(nèi)的預(yù)制食品容器302?？晒┻x用的是，在將各容器照射之前，可以藉助一噴射裝置306將一如前文所描述的吸收增強劑溶液噴入容器302內(nèi)。然后，使各容器逐漸經(jīng)過多個閃光燈處理工站308，在所述閃光燈處理工站中，可將U形閃光燈(U一閃光燈)、直管式閃光燈、燈泡式閃光燈和/或具有其它結(jié)構(gòu)的閃光燈放在容器開口上方或其內(nèi)。各閃光燈發(fā)出脈沖，即照光，使各閃光燈閃光照射每個食品容器302至少一次。隨后，移開處理工站308，并使每一食品容器302向前前進一個或多個閃光燈處理工站308，然后重復(fù)所述過程，從而當(dāng)食品容器沿各處理工站308向前行進時，能使每一食品容器302的整個內(nèi)表面均能受到廣譜非相干多色光的高強度短時間脈沖的作用。
還可以采用一無菌空氣凈化裝置，以將任何燒蝕材料從食品容器302中除去，防止污物沉積在已經(jīng)處理(或殺菌)的食品容器302內(nèi)，并對各閃光燈進行冷卻。
如果需要，還可以設(shè)置一適當(dāng)?shù)拈W光燈組，以便當(dāng)各食品容器302經(jīng)過所述處理區(qū)時對各食品容器的外表面和邊緣面進行處理。已經(jīng)殺菌的食品容器302經(jīng)過一裝料工站312，在該工站，可將經(jīng)測定的量的預(yù)處理食品導(dǎo)裝入每一食品容器302內(nèi)。然后，采用傳統(tǒng)密封方法，用一無菌蓋對每一食品容器302的頂部加以密封。
可以將一層狀無菌空氣簾設(shè)置在整個無菌包裝裝置30上方，以防止食品容器302受二次污染(即，受到微生物的二次污染)。藉助一氣體殺菌裝置350可以提供所述無菌空氣，所述氣體殺菌裝置包括一進氣鼓風(fēng)機352，它可以將空氣泵送經(jīng)過一過濾器354至一脈沖光處理區(qū)356，所述脈沖光處理區(qū)具有一系列包封在一反射殼體360內(nèi)的大功率氙閃光燈358?？諝庖砸欢ㄋ俾什粩嗟乇黄冉?jīng)過處理區(qū)356，所述空氣與閃光燈358的一定的脈沖重復(fù)頻率一起，可以保證當(dāng)空氣經(jīng)過脈沖光處理區(qū)356時，所有的空氣都能受到如前文描述的廣譜非相干多色光的多個高強度短時間脈沖的作用。
較佳的是，根據(jù)本實施例，光的脈沖是富紫外線的(例如，至少有5％的光能波長在170和380納米之間)，并且較理想的是具有每平方厘米至少0.1焦耳的能量密度，例如，在整個脈沖光處理區(qū)356具有至少0.4或0.5焦耳/平方厘米的能量密度。脈沖持續(xù)時間通常在大約0.1至3毫秒的范圍內(nèi)，例如0.3毫秒。
作為反射殼體360一部分的多燈反射器陣列可以為正在流過脈沖光處理區(qū)356的空氣或其它氣體提供多向基本均勻的照射。因此，空氣或其它氣體所攜帶的塵粒或菌落形成單元受到四面八方的處理，而不能自我屏蔽。在其它實施例中，可以采用諸如圖5和圖6所示的其它流體處理裝置來代替圖中所示的氣體殺菌裝置350，或者在圖中所示的氣體殺菌裝置350之外，再采用諸如圖5和圖6所示的其它流體處理裝置。
圖4所示的是一無菌包裝裝置40的另一實施例，它包括兩個塑料包裝材料卷材402、404，其中一個卷材用于制造成品包裝的容器本體，另一卷材用于包裝蓋。容器本體包裝用材料可以經(jīng)過一供選用的吸收增強劑浴槽406，如前文所描述的那樣。然后，可以使這種包裝用材料402經(jīng)過一抽吸和干燥部分，以除去多余的吸收增強劑溶液。
接下來，利用一沿著所述容器本體包裝用材料的前進方向縱向延伸的閃光燈陣列408，使所述容器本體包裝用材料受到一廣譜非相干多色光的高強度、短時間脈沖的作用。隨后，可以藉助一成形裝置410，將容器本體包裝用材料402熱成形成一些諸如杯子之類的適當(dāng)容器，然后，在一裝料工站412，將經(jīng)測量成定量的、經(jīng)無菌處理的食品裝入各容器。
所述蓋子包裝用材料同樣可以經(jīng)過一吸收增強劑浴槽414，利用一閃光燈陣列416，使它受到一廣譜多色光的多個高強度、短時間脈沖的作用。隨后，利用所述蓋子包裝用材料對那些經(jīng)裝料的、已成形的容器進行密封?？梢詫⑺龅恼麄€裝置保持處于一無菌空氣防護層作用之下，從而可以將二次污染的可能性減至最小。
現(xiàn)請參閱圖5，圖中示出了一種可以利用廣譜多色光的高強度、短時間脈沖對可泵送食品(諸如水)、流質(zhì)或半流質(zhì)食品(諸如果汁或湯汁)或氣體(諸如空氣)進行處理的裝置的一實施例的示意圖。裝置50包括一形成一處理腔502的圓筒形反射罩殼，食品從其中流過，它設(shè)在一脈沖光源504周圍。在所示的實施例中，脈沖光源是一大功率的氤閃光燈，它具有一通常的適當(dāng)?shù)碾娫?未示)用以啟動閃光燈工作。
一液體循環(huán)泵508可根據(jù)脈沖光源504的脈沖重復(fù)頻率，對流過處理腔502的食品的流速進行控制，這樣，在食品在處理腔502內(nèi)停留的整個停留時間過程中，從所述處理腔中經(jīng)過的所有食品都會受到一廣譜非相干多色光的預(yù)定數(shù)量的高強度、短時間脈沖的作用。因此，可以將離開處理腔502的食品殺菌(或消毒)達一理想程度。
在一些實施例中，食品處理腔502是設(shè)置得與脈沖光源504相分開，從而可以防止食品與光源504相接觸。
這可以通過采用一圍繞光源504的石英護套(或石英簡體)并使食品經(jīng)過石英護套的外側(cè)來實現(xiàn)。有利的是，冷卻水可以在光源504和石英護套之間循環(huán)。
所述處理腔的直徑可以根據(jù)很多因素而改變，這些因素包括(但不限于)待處理食品的具體吸收特性、光源504(即，閃光燈)的物理和工作特性，以及光的各脈沖(即，閃光)之間的食品混合程度。處理腔502可以包括一作為其外壁或作為一外反射器的反射組件，以便將經(jīng)過產(chǎn)品的照明光朝著所述食品反射。當(dāng)采用一外反射器時，所述反射組件可以包括一石英筒體(或石英管)，食品在其內(nèi)循環(huán)而外反射器設(shè)置在石英管外側(cè)。
應(yīng)予注意的是，流體(諸如空氣和水)是可以讓包括大部分UV光譜在內(nèi)的光透過的。因此，因這種媒質(zhì)內(nèi)的吸收作用而造成的衰減是相當(dāng)少的，通量密度僅僅靠離開光源的距離作用而得以減小。但是，對于具有很大吸收作用的流體來說，通量密度將按照離開閃光燈的距離和食品吸收作用的函數(shù)而降低。在任何一種情況中，通量密度的理想最小值，例如，0.4或0.5焦耳/平方厘米(或者甚至低達0.1或0.2焦耳/平方厘米，視待滅活的具體微生物而定)，應(yīng)該在整個所述處理區(qū)內(nèi)得以保持。
或者或除此之外，必須使食品發(fā)生混合作用以保證正在加以處理的所有流體都能受到適量的通量密度和適當(dāng)數(shù)量的脈沖(以達到理想的滅活，即，殺菌或消毒程度或水平)的作用。
現(xiàn)請參閱圖6，當(dāng)將閃光燈504(圖5)設(shè)置在圖5所示裝置50中的處理腔502(圖5)內(nèi)部時，可以將一個或多個閃光燈556交替地(或另外)設(shè)置在處理腔552的外部。圖中示出了一種較佳的設(shè)計，其中，待處理的食品經(jīng)過一采用透明處理導(dǎo)管(例如一石英管)的處理腔552。處理腔552是沿著一橢圓形反射器554的一個焦點設(shè)置。一閃光燈556則沿著橢圓形反射器554的另一焦點設(shè)置。
在圖示實施例的一變型中，如果需要，可以采用多個橢圓形反射器，每一反射器在一焦點具有一閃光燈，在另一焦點(未示)則具有所述處理腔552(在本變型中是狹長的)。
再請參閱圖示的變型，閃光燈556可以被裝套在一石英筒體(或管子)內(nèi)，以便以一種與上文結(jié)合上述實施例所描述的相同方式進行水冷卻和/或液體分譜過濾。以此方式，由于光脈沖可以由所述橢圓形反射器朝著處理腔552的中心聚焦，因此可以對被處理的液體的光吸收作用提供補償，這樣，所有的液體就可以受到較均勻的光處理。
現(xiàn)請參閱圖7，圖中示出了一光處理工站60的一實施例，所述工站包括一脈沖光源/反射器陣列602，一待處理的食品601可以經(jīng)過所述陣列、落下或滾落下來。脈沖光源/反射器陣列602藉助地面纜線和管道而與一電脈沖形成網(wǎng)絡(luò)603相連，所述網(wǎng)絡(luò)可以同時地或依次地激勵脈沖光源/反射器陣列602，以及一冷卻/濾光用液體循環(huán)器604，所述循環(huán)器可以使一液體媒質(zhì)(諸如水)循環(huán)通過一位于脈沖光源/反射器陣列602內(nèi)的每一閃光燈外部的石英筒體，以便利用所選的、具有所需光譜透射/光譜吸收特征的液體溶液來進行冷卻和/或光譜濾光。
脈沖光源/反射器陣列602采用多個閃光燈和相連的反射器，以在一處理區(qū)內(nèi)產(chǎn)生廣譜非相干多色光的高強度、短時間脈沖，在所述處理區(qū)內(nèi)，待處理的各食品受到一廣譜多色光的高強度、短時間脈沖的作用。雖然圖中所示的實施例60采用的是直管(即，直管式或圓筒形)閃光燈和反射元件，但是，也可以采用其它的設(shè)置。例如，可以將各閃光燈構(gòu)造成幾乎任意形狀，就像霓虹燈招牌可以制造成幾乎任意形狀一樣。同樣，反射器可以由具有很多不同幾何形狀的多種不同材料制成，以將閃光燈的光脈沖導(dǎo)引至待處理的食品。由紐約John Wiley and Sons，Inc.公司出版的、由William B.Elmer撰寫的《反射器的光學(xué)設(shè)計》(第二版)是反射器設(shè)計的基本原理入門書。
雖然本實施例包括很多用來在食品保藏中降低活生物體、細菌或病毒的數(shù)量或酶活力的可能用途，但是，在無菌包裝方法中，采用光的高強度、短時間、廣譜、多色、非相干脈沖來對水和包裝材料進行殺菌的方法是本文所描述的各實施例的特別有用的方面。在這些方法中，通常采用的是包括光譜的近、遠紫外線部分的廣譜閃光燈輸出，因此，可以采用相對較低的能量密度。例如，即使生物體的密度非常高(高達1×106至1×108)，每次閃光以0.4或0.5焦耳/平方厘米的能量密度，只要一次或兩次閃光(或低達0.1焦耳/平方厘米，或者甚至低達0.01焦耳/平方厘米或更低，視待滅活的微生物而定)就可以對孢子、植物細菌、病毒和其它類似物進行滅活，即，殺菌或消毒。
現(xiàn)請參閱圖8，圖中示出了一光組件80的一變型的剖視圖，所述變型可以是圖2所示裝料和殺菌組件200的一部分。食品管道833(或裝料輸送管833)由一外支承管832(或無菌空氣輸送管832)所圍繞，所述外支承管可以將無菌空氣向下傳送至一噴射式分流出口835。多個閃光燈831，例如2個或4個，設(shè)置在一反射器832周圍，在一些實施例中，所述反射器還可以用作無菌空氣輸送管832。各閃光燈831固定在一接線盒826內(nèi)，所述接線盒還可以用作一高壓絕緣器、冷卻水分配器，以及閃光燈831、一光纖導(dǎo)體(未示)和冷卻水輸送管210(或冷卻劑管路210)(參見圖2)的固定裝置。
每一閃光燈831均被一石英管829(或水套829)所環(huán)繞。冷卻水可以在每一水套829和它們各自的閃光燈831之間流動。有利的是，冷卻水還可以用作一用于閃光燈831的起動“觸發(fā)器”的電流通路，由此可以將使用空間最優(yōu)化。所述起動觸發(fā)器可以為所采用的接地裝置(本技術(shù)領(lǐng)域中所熟知的)提供一電容，以便于起動所述閃光燈的光的初始脈沖。(迄今為止人們是將一電線圍繞所述閃光燈裹繞成一螺旋形線圈而不用冷卻水，并且所述“觸發(fā)器”是用電線而不是冷卻水。在本技術(shù)領(lǐng)域中，將螺旋形電線用作“觸發(fā)器”是為人們眾所周知的)。冷卻水可通過冷卻管路210(參見圖2)進入每一水套829中。
一石英防護玻璃828圍繞地設(shè)置在所有的閃光燈831、無菌空氣輸送管/反射器832和裝料輸送管833的周圍。外防護玻璃828可以用來防止各閃光燈831和反射器832受到食品的飛濺，并且可以防止它們受已加到一被消毒(或處理)過的包裝材料管內(nèi)表面上的電壓電平劑的作用。
此外，外防護玻璃828可以將光波長小于大約200納米的光過濾掉，所述波長會造成在包裝材料管內(nèi)部的外防護玻璃828外側(cè)形成臭氧，在外防護玻璃828內(nèi)的空間內(nèi)最好充有氮氣以防止臭氧在此空間內(nèi)形成，因為臭氧會使得無菌空氣輸送管/反射器832氧化。
有利的是，本實施例可以設(shè)置光纖導(dǎo)體(未示)，并且可以使光纖導(dǎo)體(未示)的各端部位于外防護玻璃828內(nèi)部的每一閃光燈831附近，從而可以直接接收光線或者，可以如圖14所示的那樣來設(shè)置光纖導(dǎo)體，這將在下文中予以描述。
各光纖導(dǎo)體可以使來自閃光燈組件80內(nèi)部的光線穿過裝料輸送管833和無菌空氣輸送管832之間的空間，并到達一對對紫外光敏感的二極管(未示)。該對紫外光敏二極管設(shè)置在光組件80外部的屏光盒(未示)內(nèi)。較佳的是，采用一中性密度濾光器和一設(shè)置在光纖導(dǎo)體和紫外光敏二極管之間的紫外選擇濾光器，以衰減光并將紫外光范圍之外的波長濾出。將一來自紫外光敏二極管的輸出信號傳送至一取樣保持電路(未示)，該電路可以在每一次放電，即，閃光之后由一控制單元(未示)加以監(jiān)控。如果與各光纖導(dǎo)體所攜載的光的峰值強度成正比(在每一閃光過程中)的輸出信號值小于在各閃光燈831的任一給定放電期間滅活微生物所需的預(yù)定最小值(例如，新閃光燈的光所產(chǎn)生的峰值的80％)，所述控制單元可以立即中斷包裝材料管的作業(yè)，一直到可以對光組件80重新補救能重新殺菌為止。
下面將結(jié)合圖14和圖15對光纖導(dǎo)體、紫外光敏二極管和控制單元進行進一步描述。
現(xiàn)請參閱圖9，圖中示出了可以與圖8所示閃光燈組件80一起使用的內(nèi)部幾何結(jié)構(gòu)的剖開視圖。圖中所示的是外防護玻璃928、閃光燈931、水套930、反射器937、裝料輸送管933、無菌空氣輸送管932(在圖9所示的實施例中，它與反射器937是分開的)和一包裝材料管917。
正如上文結(jié)合圖8所描述的那樣，一待包裝的食品可以通過裝料輸送管933而傳送至一裝料區(qū)(即，所述無菌包裝裝置的一部分，它位于閃光燈組件的正下方，食品在該部分被導(dǎo)引入包裝材料管內(nèi))(未示)。裝料輸送管933由無菌空氣輸送管932所圍繞，它可以用來將無菌空氣向下輸送至噴射式分流出氣口835(參見圖8)。
無菌空氣可以保持包裝材料管917內(nèi)具有一正壓力，這樣，當(dāng)所述包裝裝置工作時，或者當(dāng)它停止工作時，可以維持圖8所示閃光燈組件80的周圍和上方的無菌環(huán)境。無菌空氣還可以對外防護玻璃928進行冷卻，假如從各閃光燈931發(fā)射出來的光的一部分被吸收在外防護玻璃928內(nèi)，這樣就會使外防護玻璃928變熱，因此無菌空氣的冷卻作用是較有利的。無菌空氣輸送管932還可以用作一輸送器，以便當(dāng)無菌包裝裝置需要在使用之前進行殺菌時傳送預(yù)殺菌劑。
無菌空氣輸送管932被反射器937所圍繞，它(反射器937)可以用反射劑加以處理或制成，從而可以對波長在200納米和1200納米之間的光進行高度反射。所述反射器最好是一種由New Hampshire市的Labsphere，Inc.公司以SPECTRALON為商標出售的聚四氟乙烯基材料制成的套筒，如1990年3月27日授予Springsteen先生的、名為“激光諧振器材料”的美國專利No.4,912,720中所描述的那種材料，該專利援引在本文中作為參考之用。反射器937最好采用這樣一種幾何結(jié)構(gòu)設(shè)計，即，可以在包裝材料管917的內(nèi)表面上可獲得均勻的光分布。
有利的是，如果反射器937是導(dǎo)電的，則所述反射器還可以用作各閃光燈931的地線，或者是回流通路，這樣就可以節(jié)省組件80內(nèi)的空間(參見圖8)。但是，當(dāng)各對閃光燈以串聯(lián)方式連接時，各對閃光燈可以相互提供一回流通路，從而就不再需要一地線。)在圖示的實施例中，各閃光燈931是一個或多個，例如，兩個或四個，并且是氣體放電燈，諸如采用230毫米O形圈安裝的燈，這種燈是可以從加利福尼亞州圣地亞哥市的PurePulse Technologies，Inc.公司買到的、以No.01812-525為零件號的燈。各閃光燈931圍繞反射器937設(shè)置，并且固定在接線盒826(參見圖8)內(nèi)，所述接線盒可以用作一高壓絕緣器、冷卻水分配器，并可以用作一用于閃光燈931。光纖導(dǎo)體和水套930的固定裝置。如圖所示，閃光燈931被水套930所環(huán)繞，并且在水套930和閃光燈931之間形成了一空間，水可以流過所述空間，從而對各閃光燈931進行冷卻，由此可以延長閃光燈931的使用壽命。在反射器937和無菌空氣輸送管932之間的空間內(nèi)流動的水可以對反射器937進行冷卻。
閃光燈組件80被外防護玻璃928所環(huán)繞，所述外防護玻璃如上文所述由石英制成。如上文所述，外防護玻璃928的目的是為了防止閃光燈931和反射器937受到食品的飛濺，并且可以防止它們受到預(yù)殺菌劑的作用。而且，外防護玻璃928可以將波長短于200納米的光濾出，這樣在所述外防護玻璃和包裝材料管917之間就不會形成臭氧。在外防護玻璃928內(nèi)、外防護玻璃928和反射器937以及水套930之間的空間充填有氮氣，從而可以防止在這些空間內(nèi)形成臭氧，否則臭氧會使得反射器937被氧化。
現(xiàn)請參閱圖10，圖中示出了圖8所示光組件的所述部分的一變型的剖開視圖，其中，已根據(jù)本發(fā)明各方面采用了空間優(yōu)化特征，以最優(yōu)化地利用空間，從而可以使本變型與更小直徑的包裝材料管一起使用。圖中示出了閃光燈1031、裝料輸送管1033、無菌空氣輸送管1032、外防護玻璃1028，以及包裝材料管1017。應(yīng)予注意的是，圖10所示變型中省略了反射器937(圖9)、水夾套930(圖9)。
用一反射劑(即，經(jīng)過反射處理)對無菌空氣輸送管1032的一外表面進行處理，從而可以對那些從各閃光燈31發(fā)射出來的、波長在200納米和1200納米之間區(qū)域內(nèi)的光進行高度反射。所述反射劑最好是以SPECTRALON為商標在市場上出售的聚四氟乙烯基材料，如上文所提到的’720專利中所描述的材料。有利的是，用這種反射劑來涂敷無菌空氣輸送管1032，就不再需要一單獨的反射器937(諸如圖9所示變型中所用)。
藉助使水在外防護玻璃1028內(nèi)部、各閃光燈1031和無菌空氣輸送管的外部空間內(nèi)流動，可以對也用作反射器的無菌空氣輸送管1032以及各閃光燈1032進行冷卻，因此就不再需要水套930(圖9)。如果無菌空氣輸送管1032上的反射劑是金屬性的，為了防止反射劑受到水的腐蝕影響，可以用二氧化硅薄層對它加以涂敷。
現(xiàn)請參閱圖11，圖中示出了圖8所示光組件的另一變型的側(cè)視圖。圖中所示的是外防護玻璃1117，以及一下保持件1120和第一、第二上保持件1122、1124。
與在圖8、圖9和圖10所示的變型一樣，外防護玻璃1117的作用是防止各閃光燈(未示)、反射器(未示)、水套(未示)和裝在光組件內(nèi)的其他結(jié)構(gòu)受到食品的飛濺和預(yù)殺菌劑的作用。
現(xiàn)請參閱圖12，它是圖11所示的光組件變型的立體分解圖。圖中所示的是外防護玻璃1217、閃光燈1231、反射器1237、水套1230、下保持件1220、第一和第二上保持件1222、1224、一石英窗1250、一連接件1252、一波紋套筒1254、另一下保持件1256、一接觸軟管1258、一推進器1260、一凸緣1262、一反射器套筒1264、裝配螺釘266，以及U形密封件1268。
上述構(gòu)件的裝配如圖12所示，這對于本技術(shù)領(lǐng)域的熟練人員來說是可以理解的。外防護玻璃1217最好由石英制成；閃光燈1231可以是直管式(或圓筒形)閃光燈，諸如可以從加利福尼亞州圣地亞哥市的PurePulse Technologies公司買到的、以No.01812-525為零件號的230毫米O形圈安裝的燈；反射器1237和反射器套筒1264最好是一其外部被一套筒包封的不銹鋼管，所述套筒由諸如以SPECTRALON為商標在市場上出售的聚四氟乙烯基材料制成，如專利’720中所描述的材料；水套1230最好是具有一定尺寸的石英筒體，從而可以容納各閃光燈1231并且可以提供一供冷卻水在其中流動(或循環(huán))的空間；一個和另一個下保持件1220、1256和第一、第二上保持件1222最好由加入了25％玻璃的聚四氟乙烯制成。
外防護玻璃1217、閃光燈1231、反射器1237和水套1230的作用與結(jié)合圖9和圖10所描述的作用是大體相同的。但是，應(yīng)予注意的是，如圖所示變型的一個特征是它是采用反射器1237和水夾套1230之間，以及和外防護玻璃1217之間(圖12)的空間來作為在水套1230和閃光燈1231之間流動的冷卻水的回流通道。例如，冷卻水可以借助閃光燈1231和水套1230之間的空間如圖12所示方向向下流動，并且可以藉助向上流過水套1230和反射器1237以及外防護玻璃1217之間的空間而返回。
現(xiàn)請參閱圖13，圖中示出了可以用在圖12所示的光組件變型中的所述外防護玻璃的局部剖視立體圖。圖中示出的是外防護玻璃1300，它由石英玻璃制成，并具有一第一鉑外表涂層1302和一位于第一外表涂層1302上、由聚四氟乙烯制成的第二外表涂層1304。第一和第二外表涂層1302、1304將外防護玻璃1300的端部1306、1308上的外防護玻璃1300外表面覆蓋住，留下外防護玻璃1300透明和裸露的中心部分1310，因此，可以對自其內(nèi)所包封的閃光燈(未示)發(fā)射出來的光進行傳導(dǎo)。
外防護玻璃1300藉助所述上、下保持件(參見圖12和圖13)而保持在位。一些墊圈(參見圖14)設(shè)置在上、下保持件，以及外防護玻璃1300的兩端1306、1308的內(nèi)部之間。這些墊圈在端部1306、1308之間形成一不透水密封件，從而可以使待傳送的冷卻水借助外防護玻璃1300從所述上保持件(或下保持件)傳送至所述下保持件(或上保持件)，以使冷卻水從所述閃光燈返回，并且可能的話，進行光譜濾光，如本文中所描述的那樣。
有利的是，第一和第二外表涂層1302、1304可以防止光穿過外防護玻璃1300的端部1306、1308，即，所述第一和第二外表涂層1302、1304的至少其中之一基本上是不透明的。結(jié)果，從所述閃光燈發(fā)射出來并由包裝材料管向后朝著所述閃光燈并向下朝著各墊圈反射的光就不能穿透外防護玻璃1300的端部1306、1308。因此，可以防止光反射到各墊圈上因為光會破壞各墊圈內(nèi)的聚合物，所以防止光的反射可以延長各墊圈的使用壽命，而且還有助于將無菌包裝裝置的停機修理時間減至最小。
采用第一和第二外表涂層1302、1304的另一優(yōu)點是它們有助于在處理過程中防止外防護玻璃1300的端部發(fā)生碎裂或裂開。
為了進一步增強第一和第二外表涂層1302、1304的這些優(yōu)點，有利的是，這些涂層在端部1306、1308的下緣1312、上緣1314上相重疊。但是，在所示的實施例中，第一和第二外表涂層并不圍繞端部1306、1308的上下緣1312、1314不涉及端部1306、1308的內(nèi)部。
第一外表涂層1302，即，鉑涂層的涂敷作業(yè)最好是利用本技術(shù)領(lǐng)域中已知的熱化學(xué)沉積方法來完成，從而可以獲得2000至3000埃的厚度。第二外表涂層1300，即，聚四氟乙烯涂層的涂敷作業(yè)最好是利用諸如在本技術(shù)領(lǐng)域中已知的靜電處理方法來完成，從而可以獲得約0.010英寸的厚度。
第二外表涂層1304最好是以粉末或粒狀形式、采用例如PF8聚四氟乙烯粉末而涂敷成諸薄層，并在這種涂敷過程中被噴涂或噴染成白色。正如上文中所指出的，采用靜電處理方法來涂敷所述諸薄層，然后在涂敷作業(yè)之后，再進行燒結(jié)，以將這些薄層粘接于外防護玻璃上和/或第二外表涂層1304的較早涂敷的薄層上。
應(yīng)予注意的是，第一外表涂層1302，即，鉑涂層，還有助于將第二外表涂層1304，即，聚四氟乙烯涂層粘附于外防護玻璃1300上，并且可以使端部1306、1308處于受壓狀態(tài)，這樣就可以增強端部1306、1308的強度。第二外表涂層1304可以使大部分光從端部反射出去。在本實施例的其它變型中，可以省略第一和第二外表涂層1302、1304中的其中之一，從而僅采用第一外表涂層1302或第二外表涂層1304。
在本實施例的又一變型中，以一種與上述針對外防護玻璃進行描述的相同方式對水套的端部進行涂敷也是較理想的。
現(xiàn)請參閱圖14，它是圖11和圖12所示的光組件變型的一部分的具體結(jié)構(gòu)剖視示意圖。圖中示出了外防護玻璃1417、諸閃光燈1431、第一上保持件1420、第二上保持件1458、裝料輸送管1437，以及反射器1431。圖中還示出了一對閃光燈O形圈1431和一外防護玻璃O形圈1452。
閃光燈O形圈1450和外防護玻璃O形圈1452是用來分別在上保持件1458、1420之間，以及各閃光燈1431和外防護玻璃1417之間形成密封。各閃光燈1431的端部1460定位在第二上保持件1458內(nèi)，電的連接線1454連接在各閃光燈1431和一適當(dāng)?shù)碾娫?未示)之間。裝料輸送管1437最好覆蓋有一由聚四氟乙烯基材料制成的護套1456，所述聚四氟乙烯基材料是以SPECTRALON為商標在市場上銷售并在前述專利’720中描述的那種，該專利已援引在本文中作為參考之用。
圖中還示出了水套1459和第一、第二外表涂層1464、1466；在上文中已對它們作了具體描述。正如本技術(shù)領(lǐng)域的那些熟練人員所能理解的那樣，第一和第二外表涂層1464、1466可以保護外防護玻璃O形圈1452以免受到那些例如由包裝材料管917和1017(圖9和圖10)向后朝著外防護玻璃1417反射的光的影響。
現(xiàn)請參閱圖15，它是可以用在圖8和圖11所示的光組件變型中的光纖反饋系統(tǒng)的一變型的示意圖。圖中示出的是外防護玻璃1528、包裝材料管1517、水夾套1529和閃光燈1531。圖中還示出了一光線1550，該光線自閃光燈1531發(fā)射出來，穿過石英水夾套1529和外防護玻璃1528而照射在包裝材料管1517的內(nèi)表面1552上。
從包裝材料管1517的內(nèi)表面1552反射出來的是光1554的第一反射光線。圖中所示的一凹槽1556開在外防護玻璃1528的一內(nèi)表面1558內(nèi)。所述凹槽1556的橫截面呈普通直角三角形，它可以使光線1550從外防護玻璃1528的內(nèi)側(cè)自由地到達外防護玻璃1528的外側(cè)。
但是，第一反射光線1554將被凹槽1556的一上表面1560轉(zhuǎn)向。結(jié)果，一第二反射光線1562將在外防護玻璃1528內(nèi)、沿著一平行于外防護玻璃(最好是圓筒形)1528的中心軸線(未示)的軌道而被向上導(dǎo)引。在外防護玻璃1528的上端1564處，第二反射光線1562被一光纖導(dǎo)體1566所捕獲，并從光纖導(dǎo)體1566的第一端1568穿過光纖導(dǎo)體1566而到達光纖導(dǎo)體1566的第二端1570。一旦從第二端1570射出，一改向光線1572將進入一對紫外光敏感的二極管1574內(nèi)。在到達所述對紫外光敏感的二極管之前，改向光線1572可以穿過一中性密度濾光器1580和/或一“帶通”濾光器1582，所述帶通濾光器可以讓在紫外光譜內(nèi)的光穿過，但卻阻擋紫外光譜以外的光線。
該紫外光敏感的二極管1574與一能提供一輸出的檢測器電路1576相連，所述輸出能反映出照射在紫外光敏二極管1574上的光量。所述檢測器電路1576可以包括一取樣保持電路，在這種情況中，所述輸出可以反映在每一次閃光(在每一次閃光之前重新設(shè)定所述取樣保持電路)過程中照射在紫外光敏二極管1574上的峰值光量。該光量又能反映出照射在包裝材料管1517的內(nèi)表面1552上的光量。根據(jù)該輸出，可以確定包裝材料管1517的所述內(nèi)表面處是否有足夠的能量密度值，以對包裝材料管1517進行凈化。
有利的是，本變型不僅可以對由各閃光燈1531所產(chǎn)生的光量進行(間接)檢測，而且，同樣重要的是，還可以對照射在包裝材料管1517的所述內(nèi)表面上的光量進行檢測。這是有利的，因為如果外防護玻璃1528的一外表面較臟，這些光量(即，所產(chǎn)生的光量和照射在內(nèi)表面1552上的光量)可能是不同的。
如果包裝材料管1517的內(nèi)表面1552處的能量密度不足，即，低于預(yù)定閾值，例如0.4或0.5焦耳/平方厘米，則可以增大饋送給閃光燈1571的功率，并且可以使所述包裝裝置停止工作，一直到維修好為止。
現(xiàn)請參閱圖16，它是一種可以采用圖15所示光纖反饋系統(tǒng)的閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)的方框圖。圖中示出的是紫外光敏二極管1620(或其它適當(dāng)?shù)淖贤鈾z測器)、檢測器電路電路1622和閃光燈1631。如圖所示，來自閃光燈1631的光被傳導(dǎo)至一紫外光敏二極管/檢測器電路1620、1622，如上文所描述的那樣，所述紫外光敏二極管/檢測器電路可以測定到達包裝材料管1517(圖15)的內(nèi)表面1552(圖15)的光量和/或閃光燈1631所產(chǎn)生的光量。如上文中所提到的，所述紫外光敏二極管/檢測器電路1620、1622可以包括一在每一閃光之前重新設(shè)定的取樣保持電路。來自所述紫外檢測系統(tǒng)(1620、1622)的輸出信號(即，一檢測信號)被導(dǎo)引至一差動電路1650。所述檢測信號可以反映到達包裝材料管1517(圖15)的內(nèi)表面1552(圖15)的光量和/或由閃光燈1631所產(chǎn)生的光量，或者是當(dāng)紫外光敏二極管/檢測器電路1660、1662包括一取樣保持電路時，可以反映這種光的峰值光量。一來自紫外設(shè)定點電路1652的設(shè)定點信號也被導(dǎo)引至所述差動電路1650。
差動電路1650可以測定所述紫外設(shè)定點信號和檢測信號之間的差值，并且可以據(jù)此產(chǎn)生一差動信號。將所述差動信號被導(dǎo)引至一積分器1654，所述積分器可將一控制信號提供給一電源1656?；蛘?，可以采用一比例一積分一微分裝置(PID)或其具有傳遞功能的裝置，以替代積分器1654。電源1656利用所述控制信號可對電源1656產(chǎn)生的一電壓輸出的電壓電平進行設(shè)定。所述電壓信號被提供至一脈沖發(fā)生器1658，并被所述脈沖發(fā)生器1658利用，從而可以產(chǎn)生電壓脈沖，所述電壓脈沖被提供給閃光燈1631，使所述閃光燈產(chǎn)生廣譜多色光的高強度、短時間脈沖。
有利的是，當(dāng)紫外光敏二極管/檢測器電路1620、1622檢測到照射在包裝材料管1517(圖15)的所述內(nèi)表面上的能量密度值逐步降低時，由差動電路1650所產(chǎn)生的差動信號就增大。結(jié)果，由積分器1654產(chǎn)生的所述控制信號就可為電源1656提供信號，從而可以產(chǎn)生一較大的電壓輸出，由此可以使發(fā)給脈沖發(fā)生器1658的所述電壓信號的幅值增大。這又使得那些由脈沖發(fā)生器1658產(chǎn)生的、提供給閃光燈1631的電壓脈沖的幅值增大，因此應(yīng)該可以使閃光燈1631所產(chǎn)生的光的強度增大。該增大的閃光燈密度通常又應(yīng)該會使得包裝材料管1517(圖15)的所述內(nèi)表面處的能量密度值增大，并伴隨著差動信號的減小。
這樣，就提供了一個閉環(huán)反饋系統(tǒng)，其中，當(dāng)在包裝材料管1517的內(nèi)表面1552處檢測到的能量密度值減小時，由閃光燈1531產(chǎn)生的光的強度就增大，從而可以補償檢測到的能量密度值的這種減小。當(dāng)檢測到包裝材料管1517的內(nèi)表面1552處具有一適當(dāng)?shù)哪芰棵芏戎禃r，使閃光燈1531所產(chǎn)生的光的強度停止增大。(以相同的方式，如果檢測到內(nèi)表面1531處的能量密度值太大，則降低由閃光燈1531所產(chǎn)生的光的強度，一直到檢測到適當(dāng)?shù)哪芰棵芏戎禐橹埂?當(dāng)提供給閃光燈1631的電壓脈沖的電壓電平由于工作情況而不再能增大時，例如，在預(yù)定量小于閃光燈1631和/或電源1656的最大電壓的情況下，由紫外光敏二極管/檢測器電路1620、1622所檢測到的能量密度值仍下跌到低于由一閾值電路1662所指示的理想能量密度閾值，可以由一比較器1660來觸發(fā)(或指示)一故障狀態(tài)(所述比較器將一將來自紫外光敏二極管/檢測器電路1620、1622的輸出信號與一來自閾值電路1662的閾信號相比較)，所述故障信號可以用來例如使包裝材料管1517(圖15)的處理作業(yè)停止下來(即，殺菌、裝料和密封)，一直到無菌包裝裝置維修好為止，例如，一直到更換閃光燈1631和/或一直到可以從外防護玻璃1528的外表面上清除食品飛濺物、燒蝕的食品和/或預(yù)殺菌劑為止。
現(xiàn)請參閱圖17，它是用來將一閃光燈1731的兩端固定于圖8和圖11所示的光組件變型的上和/或下保持件內(nèi)的系固系統(tǒng)的剖視圖。圖中所示的閃光燈1731具有一金屬連接器1750，它進入一保持腔1752(或圓筒形腔)。所述保持腔1752由例如下保持件1754的一部分和壓縮缸1756形成，所述下保持件可以由加入了25％玻璃纖維的聚四氟乙烯制成，所述壓縮缸也可以由加入了25％玻璃纖維的聚四氟乙烯制成。與金屬連接器1750相連的是一能為閃光燈1731提供一進出的電流路徑的引線電纜。與例如圓筒形腔1752內(nèi)的下保持件1754成一體的是一截錐形凸緣1758。截錐形凸緣1758的一截錐形下表面1760的取向是大體上面朝著遠離閃光燈1731的方向，并且截錐形下表面1760相對于金屬連接器1750的一圓柱形外表面來說是小于90度，例如為45度。截錐形凸緣1758的垂直表面1762的取向是面朝著閃光燈1731，所述垂直表面最好是垂直于保持腔1752的一內(nèi)壁并垂直于金屬連接器1750的圓筒形外壁。
設(shè)在壓縮缸1756和截錐形凸緣1758的截錐形下表面1760之間的是一并置緊抵在截錐形表面1760上的可壓縮橡膠墊圈1764(或O形圈1764)和一并置緊抵在壓縮缸1756上的滑動墊片1766。壓縮缸1756包括一與下保持件1754的螺紋部1770相配合的螺紋部1768。
當(dāng)壓縮缸1756例如隨著一例如朝著閃光燈1731的旋轉(zhuǎn)矢量力而作例如順時針旋轉(zhuǎn)時，壓縮缸1756的螺紋部1768和下保持件1754的螺紋部1778結(jié)合在一起，可以將一壓縮力作用在所述滑動墊片1766上，所述壓縮力的方向平行于圓筒形腔1752的中心軸線并朝著截錐形凸緣1758。響應(yīng)于該作用力，可以將滑動墊片1766壓緊在墊圈1764上，從而又可以將所述墊圈壓緊在截錐形凸緣1758的截錐形表面1760上。
響應(yīng)于作用在墊圈1764上的作用力，墊圈1764在截錐形表面1760的作用下被徑向向內(nèi)導(dǎo)引。這樣就在金屬連接器1750、墊圈1764和截錐形凸緣1758之間形成一密封。
有利的是，這可以防止冷卻水從閃光燈1731外側(cè)和水套內(nèi)部的一區(qū)域1772流入圓筒形腔1752內(nèi)和從下保持件1754流出。有利的是，這種密封的形成是與閃光燈1731在長度上的不一致性以及閃光燈1731在直徑上的不一致性的公差無關(guān)的。
而且，可以對圖示的變型加以修改，使閃光燈1731的一玻璃部分向下伸入圓筒形腔1752內(nèi)，從而可以在閃光燈1731的所述玻璃部分和截錐形凸緣1758之間(與所描述的金屬連接器1750和截錐形表面1760之間相對)形成密封。以此方式，可以防止冷卻水與金屬連接器1750相接觸，這在本變型的特定應(yīng)用中可能是較有利的。
現(xiàn)請參閱圖18，它是另一種閃光燈組件的幾何結(jié)構(gòu)的立體圖，所述閃光燈組件可以在圖8和圖11所示的閃光燈組件中使用，用以最大程度地減小閃光燈組件的直徑，由此可以使與所述閃光燈組件一起使用的包裝材料管的直徑達到最小。圖中示出的是裝料輸送管1800、一直徑減小的包裝材料管1802(部分剖開)，以及第一和第二閃光燈1804、1806。直徑減小的包裝材料管1802的直徑可以例如是大約3厘米至7厘米，例如5厘米。一外防護玻璃(未示)可以象圖8和圖11所示的實施例一樣使用，但是，圖18中略去了所述外防護玻璃，以使圖18更為清楚。
第一閃光燈1804沿著裝料輸送管1800的上部1808并置在直徑減小的包裝材料管1802內(nèi)。在直徑減小的包裝材料管1802的內(nèi)部，裝料輸送管1800的上部1808和上閃光燈1804是平行并置的，并且按圖18所示的方向，上部1808是設(shè)置在右側(cè)，上閃光燈1804設(shè)置在左側(cè)。
在裝料輸送管1800的上部1808以及第一閃光燈1804(或上閃光燈1804)的下方的是裝料輸送管1800的過渡部分1810。過渡部分1810是裝料輸送管1800的一偏移區(qū)域，該偏移區(qū)域從裝料輸送管1800的上部1808過渡到下部1812。
下部1812是平行于第二閃光燈1806(或下閃光燈1806)并置的。在直徑減小的包裝材料管1802的內(nèi)部，按圖18所示的方向，下部1812是設(shè)置在左側(cè)，下閃光燈1806則設(shè)置在右側(cè)，因此是從那些被上部1808和上閃光燈1804所占據(jù)的側(cè)面起占據(jù)了直徑減小的包裝材料管1820的對置側(cè)面。
因此，過渡部分1810可以將裝料輸送管1800從直徑減小的包裝材料管1802的右側(cè)過渡到直徑減小的包裝材料管1802的左側(cè)(按圖18所示的方向)。這種過渡可以將所述包裝材料管內(nèi)供上閃光燈1804用的空間安排在裝料輸送管1800的左側(cè)，而將包裝材料管1800內(nèi)供下閃光燈用的空間安排在裝料輸送管1800的右側(cè)，同時仍可以容納直徑減小的包裝材料管1802。
以此方式，由于直徑減小的包裝材料管1802從上、下閃光燈1804、1806上經(jīng)過，當(dāng)上閃光燈1804和下閃光燈1806一齊工作時，它們可以使直徑減小的包裝材料管1802的整個內(nèi)表面(右側(cè)和左側(cè))處于廣譜多色光的一個或多個高強度、短時間脈沖作用之下。
但是，與此同時，與迄今為止已知的裝置相比，用來圍繞在直徑減小的包裝材料管1802內(nèi)的裝料管1800、上、下閃光燈1804、1806所需的內(nèi)部空間量，即其直徑，得到了顯著的減小。
現(xiàn)請參閱圖19，它是一光組件的又一變型的剖視圖，所述變型可以是圖3和圖4所示的無菌包裝組件的另一實施例的一部分。圖中示出了一外防護玻璃1900和一具有一第一金屬電極1904、一第二金屬電極1906、一第一0形圈1908、一第二O形圈1910和一第三O形圈1912的U形閃光燈1902(或U形燈1902)。圖中還示出了一包括閃光燈保持裝置1915的閃光燈插座1914，所述閃光燈保持裝置可以使U形燈電極間距具有非均勻性。
工作時，將U形燈1902的電極1904、1906插入閃光燈插座1914(或閃光燈保持件1914)內(nèi)，使第一O形圈1908將第一電極1904與閃光燈保持件1914的第一燈座1916的內(nèi)壁密封隔開。燈保持件裝置1915將第二電極1906容納在閃光燈保持件1914的第二燈座1918的內(nèi)部，第二O形圈1910可將第二電極1906與閃光燈保持裝置1915的一內(nèi)表面密封隔開，第三O形圈1912則可將閃光燈保持裝置1915的一外表面與第二插座1918的一內(nèi)表面密封隔開。
有利的是在一形成在一凸肋1922附近的第一溝槽1920的內(nèi)部，將第二O形圈1910設(shè)置得緊抵閃光燈保持裝置1915的所述內(nèi)表面，所述凸肋凸伸入閃光燈保持裝置1915的內(nèi)部。該凸肋1922可以防止第二O形圈在閃光燈保持裝置1915內(nèi)部滾動而超出閃光燈保持裝置內(nèi)的一預(yù)定范圍。所述第一溝槽沿著閃光燈保持裝置1915的一內(nèi)周緣位于U形燈1912附近，它大體上呈圓筒形。
第三O形圈1912位于另一溝槽1924內(nèi)，所述另一溝槽形成在一對自閃光燈保持裝置1915徑向向外凸伸的凸肋1926之間。所述另一溝槽1924位于離開U形燈1902的遠處、在閃光燈保持裝置1915的一與第二O形圈1910所在的溝槽1920相反的端部。和第二O形圈1910一樣，所述另一溝槽可以防止第三O形圈1906在閃光燈保持裝置1915的外部滾動而超出由一對凸肋1926所限定的預(yù)定范圍。
有利的是，閃光燈保持裝置1915由一種諸如不銹鋼之類的剛性金屬材料制成，并且閃光燈保持裝置1915的近端可以相對于閃光燈保持裝置的遠端側(cè)向地移動，以此方式，閃光燈保持裝置1915可以有利地克服U形燈的第一和第二電極1904、1906之間間距不一致的問題，同時，較有利的是還可以使插座1914和電極1904、1906之間保持不透水密封。
有利的是，這種水密封可以使水在密封流體回流中循環(huán)，所述密封流體回路包括一位于外防護玻璃1900內(nèi)但位于U形燈1902外側(cè)的空間。該水，諸如在本技術(shù)領(lǐng)域中已知的，可以為U形燈1902提供冷卻作用，從而延長U形燈1902的使用壽命，并且可以增大U形燈1902可以被使用的閃光重復(fù)頻率，而且還可以為從U形燈1902發(fā)射出來的光提供光譜濾光作用。
現(xiàn)請參閱圖20，它是閃光燈保持裝置2000的具體結(jié)構(gòu)剖視圖。圖中示出了第二電極2002、第二O形圈2004、第三O形圈2006、閃光燈保持裝置2000和插座2010的第二燈座2008。從圖中可以看到，電極2002已被插入第二燈座2008內(nèi)部的閃光燈保持裝置2000內(nèi)，第二O形圈2004位于溝槽2012內(nèi)，所述溝槽形成在其近端處的閃光燈保持裝置2000的內(nèi)周緣處。第三O形圈2008位于第二燈座2008的內(nèi)表面和另一溝槽2014之間，所述另一溝槽位于閃光燈保持裝置2000的遠端的外部處。
現(xiàn)請參閱圖21，它是閃光燈保持裝置2100的另一種結(jié)構(gòu)的剖視圖，其中采用了一不均勻的U形燈。圖中示出了第二電極2102、插座2106的第二燈座2104，閃光燈保持裝置2100，第二O形圈2108和第三O形圈2110。
正如可以從圖中看到的，閃光燈保持裝置2100的近端相對于閃光燈保持裝置2100的遠端作了橫向移動，以與U形燈電極之間不均勻的間距相適應(yīng)。閃光燈保持裝置2100的所述近端，即，鄰近于所述U形燈的那一端部的這種移動迫使所述閃光燈保持裝置的該近端比第二燈座2104的另一內(nèi)表面更靠近第二燈座2104的一內(nèi)表面。
有利的是，可以由第二和第三形圈2108、2110保持完整的全密封，與此同時還可以與不均勻的U形燈相適應(yīng)。因此，閃光燈保持裝置可以有利地降低與其一起使用的U形燈的制造精度，從而可以減少費料的產(chǎn)生并顯著降低成本。
現(xiàn)請參閱圖22，它是可以與圖3和圖4中的無菌包裝組件中的直管式閃光燈(未示)一起使用的光導(dǎo)2200的一實施例的示意圖，其中不再需要用U形閃光燈(U形燈)，并且可以消除U形閃光燈所帶來的，諸如成本和電極間距不精確之類的問題。圖中所示的所述光導(dǎo)已被放低而進入一包裝材料杯2202內(nèi)，從而可以將光譜多色光2203的高強度、短時間脈沖從所述直管式閃光燈發(fā)射到包裝材料杯2202的內(nèi)表面2204上。較佳的是，光導(dǎo)2200由一種諸如石英的材料制成，石英在很寬的光譜范圍內(nèi)是一優(yōu)良的光導(dǎo)體。
現(xiàn)請參閱圖23，它是圖22所示的光導(dǎo)實施例的一變型的立體圖。從圖中可以看到，光導(dǎo)2300位于一包裝材料杯2302的上方。所述光導(dǎo)采用了三個石英層2304、2306、2308，在所述石英層的一上端2310，所述石英層的橫截面近似呈矩形，并可將光大體上向下導(dǎo)引，如圖23所示的方向。在石英層2304、2306、2308的下端2312處，一中間層2306繼續(xù)向下，從而可以將光投射至包裝材料杯2302的一底面上。每一側(cè)層2304、2308均朝著離開中間層2306的方向、朝著包裝材料杯2302的內(nèi)側(cè)面2314彎曲。側(cè)層2304、2308的邊緣2316、2318彎曲得當(dāng)從上方看所述光導(dǎo)時(如圖23所示的方向)，所述光導(dǎo)看上去其橫截面大體上呈圓形，從而有助于將光導(dǎo)2300插入內(nèi)部橫截面為圓形的包裝材料杯2302內(nèi)。
工作時，將光譜多色光的高強度、短時間脈沖投射至位于光導(dǎo)2300上端2310處的一上表面上。光脈沖穿過該上表面而進入光導(dǎo)2300。進入中間層2306的光穿過所述光導(dǎo)向下投射。該光從光導(dǎo)2300射出，并投射到包裝材料杯2302的底部上。進入每一側(cè)層2304、2308的光被光導(dǎo)2300大體向下導(dǎo)引，但位于光導(dǎo)的下端2312附近的光被側(cè)層2304朝著離開中間層2306的方向、并朝著包裝材料杯2302的內(nèi)側(cè)表面2314的方向?qū)б?。該光隨后從側(cè)層2304、2308射出，并投射在包裝材料杯2302的內(nèi)側(cè)表面2314上。
在直管式閃光燈相繼閃光的過程中，藉助使所述光導(dǎo)在包裝材料杯2302內(nèi)上、下移動，并且在這種相繼閃光過程中藉助使包裝材料杯2302或光導(dǎo)2300旋轉(zhuǎn)，可以用廣譜多色光的高強度、短時間脈沖對包裝材料杯2302的整個內(nèi)表面2314進行處理，而不需要使用U形燈。
有利的是，藉助采用直管式閃光燈來代替U形燈對包裝材料杯進行處理，本變型因此可以克服采用U形燈所帶來的問題，并且，使用直管式閃光燈，可以避免采用U形燈時所需要比直管式閃光燈為高的成本。
現(xiàn)請參閱圖24，它是可以與圖3和圖4所示的無菌包裝組件中的直管式閃光燈2402一起使用的光導(dǎo)2400的所述實施例的另一變型的俯視立體圖。圖中示出了直管式閃光燈2402、一包裝材料杯2404和多個彎曲的石英桿2406，每一石英桿的上端2408均沿著直管式閃光燈2402的一部分定位。較佳的是，一反射器(未示)將從閃光燈2402的上部(如圖24所示方向)發(fā)射出來的光向下聚焦到彎曲的石英桿2406的上端2408內(nèi)。
工作時，從直管式閃光燈2402發(fā)射出來的光被接收入彎曲的石英桿2406的上端2408內(nèi)，并由所述彎曲的石英桿大體向下載送。
現(xiàn)請參閱圖25，它是圖24所示光導(dǎo)2500的所述實施例的所述變型的、局部剖除的仰視立體圖。圖中示出了包裝材料杯2502的剖視圖以及彎曲石英桿2506的下端2504。從圖中可以看到，彎曲的石英桿2560的下端2504被取向得可以將光2504大體向下導(dǎo)引。每一下端2504朝著包裝材料杯2502的內(nèi)側(cè)面向外彎曲，并被取向成每一向外彎曲的下端2504之間有近似60度的位移。
工作時，來自直管式閃光燈并由彎曲的石英桿2506載送的光被向下導(dǎo)引入包裝材料杯2502內(nèi)，一直到它到達彎曲的石英桿2506的下端2504為止。在彎曲的石英桿2506的下端2504處，光被向外朝著包裝材料杯2502的內(nèi)側(cè)面導(dǎo)引。有利的是，藉助使每一下端相對于鄰近的下端2504作60度角的偏移，可以使被載送在彎曲的石英桿2506內(nèi)的光最大程度地散射遍及包裝材料杯2502的整個內(nèi)周緣。
在操作時，在廣譜多色光相繼地高強度、短時間脈沖的照射過程中，光導(dǎo)2506在包裝材料杯2502內(nèi)上、下移動，從而可以使包裝材料杯2502的整個內(nèi)側(cè)面和底面都受到這種光的作用。
以此方式，提供了這樣一種實施例，其中，包裝材料杯2502的內(nèi)表面可以受到廣譜多色光的高強度、短時間脈沖的作用，而不需要使用傳統(tǒng)的U形燈。
雖然以上已藉助本發(fā)明的幾個具體實施例和其應(yīng)用對本發(fā)明作了具體描述，但是，對于本技術(shù)領(lǐng)域的那些熟練人員來說，還可以對本發(fā)明作出種種不背離本發(fā)明保護范圍的修改和變化，因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求書來限定。
權(quán)利要求
1.一種用來使微生物滅活的裝置，它包括一閃光燈；一與所述閃光燈連接的電源；使包裝材料移動的裝置，它用來使包裝材料相對于所述閃光燈移動，以使部分包裝材料受到一從所述閃光燈發(fā)射出來的廣譜多色光的高強度、短時間脈沖的作用；一用來對廣譜多色光的高強度、短時間脈沖的強度進行檢測并產(chǎn)生一能反映檢測到的強度的輸出信號的光敏二極管一與所述光敏二極管相連的差動電路，用來測定所述輸出信號和一設(shè)定點信號之間的差值(所述設(shè)定點信號相應(yīng)于一設(shè)定點的光強度)，并產(chǎn)生一能反映經(jīng)測定的差值的差動信號；以及一控制電路，它與所述差動電路相連，用來對由所述電源供送給所述閃光燈的功率電平進行控制，并可以在所述差動信號指示檢測到的強度已跌至設(shè)定點強度以下時增大所述功率電平。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，它還包括一光纖導(dǎo)體，用來將廣譜多色光的高強度、短時間脈沖的至少一部分從所述光纖導(dǎo)體的第一端導(dǎo)引至所述光纖導(dǎo)體的第二端，所述第一端被定位得可以接收廣譜多色光的高強度、短時間脈沖，所述第二端被定位得可以將廣譜多色光的高強度、短時間脈沖導(dǎo)引至所述光敏二極管。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述控制電路包括用來在輸出信號指示檢測到的強度跌至一閾值強度之下時使所述裝置停止工作的裝置。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，它還包括一圍繞所述閃光燈的外防護玻璃，廣譜多色光的高強度、短時間脈沖可穿過所述外防護玻璃而被導(dǎo)引；以及一切割在所述外防護玻璃內(nèi)的凹槽，用來對從包裝材料反射回來的廣譜多色光的高強度、短時間脈沖的一部分脈沖進行導(dǎo)引，使它們穿過所述外防護玻璃而到達所述光纖導(dǎo)體的第二端。
5.一種用來使微生物滅活的裝置，其特征在于，它包括一閃光燈；一與所述閃光燈連接的電源；使包裝材料移動的裝置，它用來使包裝材料相對于所述閃光燈移動，以依次使部分包裝材料受到一從所述閃光燈發(fā)射出來的廣譜多色光的高強度、短時間脈沖的作用；一用來對廣譜多色光的高強度、短時間脈沖的強度進行檢測并產(chǎn)生一能反映檢測到的強度的輸出信號的光敏二極管；一與所述光敏二極管相連的比較器電路，用來測定所述輸出信號和一閾值信號之間的差值(所述閾值相應(yīng)于一閾值光強度)，并產(chǎn)生一能指示檢測到的強度是否已跌至所述閾值之下的故障信號；以及一控制電路，它與所述比較器電路相連，用來對所述電源進行控制，并可以在所述故障信號指示檢測到的強度已跌至所述閾值強度時停止所述裝置的工作。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，它還包括一光纖導(dǎo)體，用來將廣譜多色光的高強度、短時間脈沖的至少一部分從所述光纖導(dǎo)體的第一端導(dǎo)引至所述光纖導(dǎo)體的第二端，所述第一端被定位得可以接收廣譜多色光的高強度、短時間脈沖，所述第二端被定位得可以將廣譜多色光的高強度、短時間脈沖導(dǎo)引至所述光敏二極管。
7.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述控制電路包括用來對由所述電源供送給所述閃光燈的功率電平進行控制，并可以在所述輸出信號指示檢測到的強度已跌至閾值強度以下時增大所述功率電平。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，它還包括一圍繞所述閃光燈的外防護玻璃，廣譜多色光的高強度、短時間脈沖可穿過所述外防護玻璃而被導(dǎo)引；以及一切割在所述外防護玻璃內(nèi)的凹槽，用來對從包裝材料反射回來的廣譜多色光的高強度、短時間脈沖的一部分脈沖進行導(dǎo)引，使它們穿過所述外防護玻璃而到達所述光纖導(dǎo)體的第二端。
9.一種用來使微生物滅活的裝置，其特征在于，它包括一閃光燈；使包裝材料移動的裝置，它用來使包裝材料相對于所述閃光燈移動，以使部分包裝材料依次受到一從所述閃光燈發(fā)射出來的廣譜多色光的高強度、短時間脈沖的作用；一圍繞所述閃光燈的水套；以及一涂敷于所述水套的第一、第二端的外表涂層。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述外表涂層包括一含聚四氟乙烯的涂層。
11.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述外表涂層包括一含鉑涂層。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，它還包括至少部分地覆蓋住所述含鉑涂層的另一外表涂層。
13.如權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述另一外表涂層包括一含聚四氟乙烯的涂層。
14.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，它還包括一圍繞所述水套和所述閃光燈的外防護玻璃；以及涂敷于所述外防護玻璃的第一、第二端的另一外表涂層。
15.一種用來使微生物滅活的裝置，其特征在于，它包括一第一閃光燈；一第二閃光燈；一裝料輸送管，它包括一與所述第一閃光燈并置的第一部分和一與所述第二閃光燈并置的第二部分，當(dāng)所述包裝材料管經(jīng)過所述第一部分和與之并置的第一閃光燈時，所述第一部分被定位得可占據(jù)一包裝材料管的第一側(cè)，所述第一閃光燈被定位得可占據(jù)所述包裝材料管的第二側(cè)，當(dāng)所述包裝材料管經(jīng)過所述第二部分和與之并置的所述第二閃光燈時，所述第二部分被定位得占據(jù)所述包裝材料管的第二側(cè)，并且所述第二部分被定位得占據(jù)所述第一側(cè)，所述第二閃光燈被定位得占據(jù)所述第二側(cè)。
16.如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述第一閃光燈是一氙閃光燈。
17.如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述包裝材料管是一包括至少一個聚乙烯層的疊層。
18.一種用來使微生物滅活的裝置，其特征在于，它包括一第一直管式閃光燈；一包封所述第一直管式閃光燈的第一水套；一形成在所述第一閃光燈的外部和所述第一水套的一內(nèi)部之間的第一冷卻水管道；一第二直管式閃光燈；一包封所述第二直管式閃光燈的第二水套；一形成在所述第二直管式閃光燈的外部和所述第一水套的一內(nèi)部之間的第二冷卻水管道；一并置在所述第一水套和所述第二水套之間的裝料輸送管；一包封所述裝料輸送管的無菌空氣輸送管；一形成在所述裝料輸送管的一外部和所述無菌空氣輸送管的一內(nèi)部之間的無菌空氣管道；一包封所述無菌空氣輸送管的反射器；以及一包封所述第一水套、第二水套和所述反射器的外防護玻璃。
19.如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，還包括一包封所述外防護玻璃的反射材料。
20.如權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于，所述反射材料包括一包裝材料。
21.如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，它還包括一形成在所述第一水套的一外部、第二水套和所述反射器，以及所述外防護玻璃的內(nèi)部之間的水回流管道。
22.一種用來使微生物滅活的裝置，其特征在于，它包括一第一直管式閃光燈；一第二直管式閃光燈；一設(shè)在所述第一直管式閃光燈和第二直管式閃光燈之間的裝料輸送管；一包封所述裝料輸送管的無菌空氣輸送管；一形成在所述裝料輸送管的一外部和所述無菌空氣輸送管的內(nèi)部之間的無菌空氣管道；以及一包封所述第一閃光燈、所述第二閃光燈和所述無菌空氣輸送管的外防護玻璃。
23.如權(quán)利要求22所述的裝置，其特征在于，它還包括一涂敷于所述無菌空氣輸送管的外表面上的經(jīng)反光處理的涂層；以及一形成在所述第二直管式閃光燈的一外部、所述第一直管式閃光燈和所述無菌空氣輸送管，以及所述外防護玻璃的內(nèi)部之間的冷卻水管道。
24.如權(quán)利要求23所述的裝置，其特征在于，它還包括一包封所述外防護玻璃的反射材料。
25.如權(quán)利要求24所述的裝置，其特征在于，所述反射材料包括一包裝材料。
26.如權(quán)利要求23所述的裝置，其特征在于，它還包括一涂敷于所述第一水套的第一端的第一外表涂層，以及一涂敷于所述第一水套的第二端的第二外表涂層。
27.如權(quán)利要求26所述的裝置，其特征在于，所述第一外表涂層和所述第二外表涂層包括含鉑涂層。
28.如權(quán)利要求26所述的裝置，其特征在于，所述第一外表涂層和所述第二外表涂層包括含聚四氟乙烯的涂層。
29.如權(quán)利要求26所述的裝置，其特征在于，它還包括一涂敷于所述第一水套的所述第一端的第一外表涂層上的第三外表涂層，以及一涂敷在所述第一水套的第二端的所述第二外表涂層上的第四外表涂層。
30.如權(quán)利要求29所述的裝置，其特征在于，所述第一外表涂層和所述第二外表涂層包括含鉑涂層，所述第三外表涂層和第四外表涂層包括含聚四氟乙烯的涂層。
31.一種用來使微生物滅活的裝置，其特征在于，它包括一閃光燈；以及一第一保持件，它包括一第一燈保持裝置，所述第一燈保持裝置包括一保持圓筒，它包括一具有第一截錐形表面的第一凸緣，所述閃光燈的第一端定位在所述保持圓筒內(nèi)，并延伸經(jīng)過所述第一凸緣，所述第一截錐形凸緣與所述閃光燈的一外部之間的夾角不到90度；一并置地抵靠在所述截錐形表面上的第一O形圈；以及一第一壓縮缸，用來將一第一作用力施加于所述第一O形圈上，從而可以將所述第一O形圈壓緊在所述第一截錐形表面上，其中所述截錐形表面和所述第一作用力一起，可以使所述第一O形圈壓緊所述閃光燈，從而可以在所述第一O形圈和所述第一截錐形表面，以及所述第一O形圈和所述閃光燈之間形成不透水的密封。
32.如權(quán)利要求31所述的裝置，其特征在于，它還包括一包括一第二燈保持裝置的第二保持件，所述第二燈保持裝置包括一保持圓筒，它包括一具有第二截錐形表面的第二凸緣，所述閃光燈的第二端定位在所述保持圓筒內(nèi)，并延伸經(jīng)過所述第二凸緣，所述第二截錐形凸緣與所述閃光燈的一外部之間的夾角不到90度；一并置地抵靠在所述截錐形表面上的第二O形圈；以及一第二壓縮缸，用來將一第二作用力施加于所述第二O形圈上，從而可以將所述第二O形圈壓緊在所述第二截錐形表面上，其中所述截錐形表面和所述第二作用力一起，可以使所述第二O形圈壓緊所述閃光燈，從而可以在所述第二O形圈和所述第二截錐形表面，以及所述第二O形圈和所述閃光燈之間形成不透水的密封。
33.如權(quán)利要求32所述的裝置，其特征在于，它還包括一與所述閃光燈并置的裝料輸送管；一包封所述裝料輸送管的無菌空氣輸送管；以及一包封所述閃光燈和所述無菌空氣輸送管的外防護玻璃。
34.如權(quán)利要求33所述的裝置，其特征在于，它還包括一形成在所述裝料輸送管的一外部和所述無菌空氣輸送管的一內(nèi)部之間的無菌空氣管道。
35.如權(quán)利要求31所述的裝置，其特征在于，它還包括一位于所述第一壓縮缸的一外表面上的第一組螺紋；以及一位于所述壓縮缸的一內(nèi)表面上的第二組螺紋，這樣，在將所述壓縮缸插入所述保持圓筒內(nèi)時，可以與所述第一組螺紋相螺合。
36.一種用來使微生物滅活的裝置，其特征在于，它包括一包括一第一電極和一第二電極的U形燈；用來將所述U形燈定位到一包裝材料杯內(nèi)的裝置；以及一保持裝置，它包括一用來容納所述第一電極的第一插座；一用來容納所述第二電極的第二插座；一設(shè)置在所述第二插座內(nèi)的燈保持裝置，所述燈保持裝置基本上呈圓筒形，具有一遠離所述U形燈的遠部并具有一位于所述U形燈附近的近部，所述燈保持裝置可以在所述第二插座內(nèi)移動，從而可以使所述近部相對于所述遠部移動；一位于所述遠部的一外部處、在所述燈保持裝置和所述第二插座之間的第一O形圈；以及一位于所述近部的一內(nèi)部處、在所述燈保持裝置和所述U形燈之間的第二O形圈。
37.如權(quán)利要求36所述的裝置，其特征在于，它還包括一位于所述遠部的所述外表面上的第一溝槽，所述第一O形圈位于所述第一溝槽內(nèi)；以及一位于所述近部的所述內(nèi)表面上的第二溝槽，所述第二O形圈位于所述第二溝槽內(nèi)。
38.一種用來使微生物滅活的裝置，其特征在于，它包括一直管式閃光燈；一光導(dǎo)，它被定位得能接收從所述直管式閃光燈發(fā)射出來的光；用來將所述光導(dǎo)定位在一包裝材料杯內(nèi)的裝置。
39.如權(quán)利要求38所述的裝置，其特征在于，所述光導(dǎo)包括多個彎曲的石英桿。
40.如權(quán)利要求38所述的裝置，其特征在于，所述多個彎曲的石英桿包括至少六個彎曲的石英桿，它們包括下端，所述各下端相對于彼此向外彎曲，從而可以將由所述彎曲的石英桿所載送的光導(dǎo)引至所述包裝材料杯的一內(nèi)側(cè)面上。
41.如權(quán)利要求40所述的裝置，其特征在于，所述諸下端相互之間有近似60度的角偏移。
42.如權(quán)利要求41所述的裝置，其特征在于，所述光導(dǎo)包括一用來將光朝著所述包裝材料杯的一內(nèi)底面導(dǎo)引的中間層；以及至少兩個側(cè)層，它們的下端朝著離開所述中間層的方向彎曲，用來將光朝著離開所述包裝材料杯的一內(nèi)側(cè)面的方向?qū)б?br> 全文摘要
本文描述了通過廣譜多色光的高強度、短時間脈沖作用于包裝材料表面使微生物和酶滅活從而使食品防腐的方法和裝置。在一些實施例中,采用了一光敏二極管來檢測光的強度,采用一控制電路,以便在需要對光的強度加以調(diào)整時對傳送給一閃光燈的功率進行調(diào)整。在一些實施例中,采用一外防護玻璃以保護各閃光燈。所述外防護玻璃在其端部可以加上涂層材料。此外,例如藉助采用一具有偏移的第一和第二部分的裝料輸送管,所述裝料輸送管在第一和第二部分具有一過渡區(qū)域,或者不用水套,而是在水經(jīng)過各閃光燈時采用一外防護玻璃來容納水,從而使燈組件幾何結(jié)構(gòu)的幾個變型可以與小直徑的包裝材料管一起使用。在其它一些實施例中,一燈保持裝置包括一具有一第一凸緣的保持圓筒,所述保持圓筒與一壓縮缸一起作用,可以將第一O形圈壓入閃光燈內(nèi)。在又一實施例中,一燈保持裝置位于一其內(nèi)插入了U形燈的一電極的插座內(nèi)。所述燈保持裝置可以使一近部相對于其一遠部移動。在又一實施例中,一光導(dǎo)被定位得能接收從一直管式閃光燈發(fā)射出來的光,并將這種光傳送到一包裝材料杯內(nèi)。
文檔編號A23L3/26GK1275890SQ97182393
公開日2000年12月6日 申請日期1997年9月11日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月11日
發(fā)明者A·H·布什內(nèi)爾, H·莫勒, R·W·克拉克, M·格斯滕, D·米德, 拉爾斯－奧克·內(nèi)斯隆德, H·梅爾賓, P·厄蘭德斯, O·斯塔克 申請人:坡里坡勒斯技術(shù)股份有限公司