具有溫度調(diào)節(jié)的殼體的塑料預(yù)制件的滅菌設(shè)備及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種塑料預(yù)制件的滅菌設(shè)備及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在飲料生產(chǎn)行業(yè)的技術(shù)領(lǐng)域中，通常已知首先要先制得塑料預(yù)制件，然后使塑料預(yù)制件在加熱爐中加熱，并通過(guò)吹塑機(jī)等設(shè)備將塑料預(yù)制件膨脹形成塑料容器。
[0003]在這種情況下，在待灌裝的飲料或多種應(yīng)用中，對(duì)容器自身分別進(jìn)行滅菌是必要或有利的。特別地，如果容器內(nèi)的細(xì)菌數(shù)量能在灌裝過(guò)程前顯著減少，則敏感的灌裝產(chǎn)品，尤其是在聚酯瓶(PET bottles)內(nèi)的敏感的灌裝產(chǎn)品的耐久性會(huì)得到明顯的改進(jìn)。因此，灌裝技術(shù)領(lǐng)域中已知包括不同的濕法無(wú)菌操作方法和干法無(wú)菌操作方法。這些方法實(shí)際上都具有一個(gè)根本性的缺點(diǎn):考慮到容器的體積較大，它們需要消耗大量的滅菌介質(zhì)(例如過(guò)乙酸或過(guò)氧化氫等)。因此，最近很多的吹塑機(jī)概念(machine concepts)均是基于以下事實(shí)進(jìn)行的:在容器的吹塑成型之前并在吹塑機(jī)內(nèi)，該細(xì)菌的數(shù)量已經(jīng)減少。也就是說(shuō)，在這種情況下，塑料預(yù)制件或“預(yù)制件”(英文用語(yǔ))都進(jìn)行滅菌。為此，塑料預(yù)制件需要穿過(guò)處理區(qū)，在這個(gè)處理區(qū)內(nèi)尤其通過(guò)氣態(tài)或液態(tài)的滅菌劑或者甚至是通過(guò)輻射(例如紫外線或電子輻射)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)塑料預(yù)制件的滅菌。
[0004]如果使用例如H2O2這類的氣態(tài)滅菌劑來(lái)進(jìn)行滅菌，則必須在整個(gè)滅菌過(guò)程中，并在處理區(qū)內(nèi)保持氣態(tài)滅菌劑的聚集狀態(tài)。只有這樣才能通過(guò)持續(xù)高濃度的滅菌介質(zhì)來(lái)保證獲得具有持續(xù)高滅菌率的強(qiáng)力滅菌過(guò)程。
[0005]然而，特別地，處理室的殼體壁(housing wall)也構(gòu)成了與這類滅菌相關(guān)的難題。為了使得滅菌劑的濃度應(yīng)該保持不變，即應(yīng)該確保任何一點(diǎn)的溫度都不會(huì)降低至混合物的零點(diǎn)溫度(dew point)以下。
[0006]在現(xiàn)有技術(shù)中，習(xí)慣性的通過(guò)滅菌介質(zhì)或滅菌介質(zhì)的溫度來(lái)直接實(shí)現(xiàn)殼體壁的溫度調(diào)節(jié)(tempering)。這意味著提供給滅菌器的工藝氣體(process gas)的溫度設(shè)置得較高，以實(shí)現(xiàn)處理區(qū)或者甚至是各個(gè)殼體壁相應(yīng)的溫度調(diào)節(jié)。然而，這種方式會(huì)導(dǎo)致不必要的高能耗，并導(dǎo)致機(jī)械零件產(chǎn)生過(guò)高的熱負(fù)荷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]因此，本發(fā)明的目的在于降低這類設(shè)備的能耗。此外，也能較好地避免這類設(shè)備中單個(gè)部件的應(yīng)力過(guò)度集中。這些目的通過(guò)根據(jù)本發(fā)明獨(dú)立權(quán)利要求的主題來(lái)達(dá)到。優(yōu)選實(shí)施例以及進(jìn)一步的改進(jìn)形成了從屬權(quán)利要求的主題。
[0008]在本發(fā)明所提供的塑料預(yù)制件的滅菌方法中，所述塑料預(yù)制件通過(guò)傳送裝置沿預(yù)設(shè)定的傳送路徑傳送，且在所述傳送過(guò)程中通過(guò)可流動(dòng)的滅菌劑對(duì)所述塑料預(yù)制件的作用以對(duì)所述塑料預(yù)制件滅菌至少一段時(shí)間。在這個(gè)例子中，所述塑料預(yù)制件在殼體內(nèi)傳送至少一段時(shí)間。
[0009]根據(jù)本發(fā)明，在滅菌過(guò)程前和/或在所述滅菌過(guò)程中，通過(guò)獨(dú)立于滅菌劑的熱源對(duì)所述殼體的至少一個(gè)部分加熱至少一段時(shí)間。作為另一替代選擇或補(bǔ)充，除了上述加熱之外，至少一個(gè)滅菌區(qū)也可以與外部環(huán)境熱隔離，其中所述塑料預(yù)制件在所述滅菌區(qū)內(nèi)進(jìn)行滅菌。優(yōu)選的，這個(gè)加熱過(guò)程也可以進(jìn)行一段時(shí)間，并優(yōu)選地在整個(gè)滅菌過(guò)程中持續(xù)加熱。在這種情況下，特別地，滅菌過(guò)程可以理解為將滅菌介質(zhì)來(lái)施加至塑料預(yù)制件上的加壓過(guò)程。滅菌介質(zhì)以及上述加壓過(guò)程可以以主動(dòng)的方式(例如通過(guò)噴射單元)施加在塑料預(yù)制件上或灌入塑料預(yù)制件內(nèi)。然而，塑料預(yù)制件也可以只傳送穿過(guò)包含滅菌劑的環(huán)境。附加的或可替換的熱隔離是基于以下概念進(jìn)行的:例如，室可以加熱一次，且通過(guò)熱隔離將該室維持在這一溫度水平。此外，通過(guò)熱隔離可以更容易地維持特定的且適當(dāng)?shù)臏囟人健Ｍㄟ^(guò)這種方式，例如，殼體的邊界壁也可以采用隔熱材料制成。通過(guò)這種方式，具有多層結(jié)構(gòu)的材料可例如用于制作殼體壁。
[0010]然而，優(yōu)選的，通過(guò)加壓裝置，比如噴嘴件等，將滅菌劑作用在塑料預(yù)制件上至少一段時(shí)間。在這種情況下，更優(yōu)選的，這些加壓裝置與待滅菌的塑料預(yù)制件共同移動(dòng)至少一段時(shí)間。在滅菌過(guò)程中，優(yōu)選的，滅菌劑作用在塑料預(yù)制件的至少一個(gè)內(nèi)表面上。在這種情況下，可以將前述的這類加壓裝置至少部分的伸入所述塑料預(yù)制件內(nèi)。然而，作為替換選擇或補(bǔ)充，也可以通過(guò)滅菌劑作用在塑料預(yù)制件的外表面上。
[0011]然而，還可以在實(shí)際的滅菌操作之前開(kāi)始加熱，例如在預(yù)加熱范圍內(nèi)(within thescope of a pre-heating)進(jìn)行加熱。殼體的(壁)部分以及該設(shè)備的其他區(qū)域也可以加熱，比如滅菌輪的載體、導(dǎo)軌、處理元件等。然后，通過(guò)熱隔離能更容易的維持加熱。
[0012]根據(jù)前面已經(jīng)提到的，滅菌介質(zhì)的濃度是根據(jù)滅菌劑(比如H2O2)含量與熱空氣含量之間的固定比率來(lái)決定的。在這種情況下，熱空氣充當(dāng)滅菌劑的載體介質(zhì)。滅菌劑(比如11202)在空氣中的濃度越高，該混合物的零點(diǎn)溫度(dew point)也越高。為了使在處理區(qū)內(nèi)的濃度保持不變，任何地方的局部溫度都不能下降至低于該混合物的零點(diǎn)溫度。
[0013]滅菌劑，比如H2O2實(shí)際上隨后會(huì)凝結(jié)，并由此導(dǎo)致濃度的下降。在現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備的例子中，由于工藝氣體和處理區(qū)的殼體之間的熱傳遞較差，因此空氣溫度必需大幅度的高于傳送H2O2所必需的溫度。
[0014]本發(fā)明此時(shí)提出，前述殼體區(qū)域，尤其是殼體壁，應(yīng)該獨(dú)立于滅菌劑進(jìn)行加熱，或者應(yīng)該對(duì)處理區(qū)分別提供單獨(dú)供熱，和/或通過(guò)熱隔離維持至少一個(gè)特定的溫度水平。由于將處理區(qū)的加熱以及過(guò)氧化氫或滅菌劑的氣態(tài)傳送這兩個(gè)工作分別實(shí)現(xiàn)功能上的分離，或由于熱隔離，使得這兩個(gè)功能可單獨(dú)進(jìn)行優(yōu)化。
[0015]這一操作使得工藝氣體，即尤其是可流動(dòng)的滅菌劑的溫度能降低至傳送例如過(guò)氧化氫等滅菌劑所必需的溫度水平。通過(guò)這種方式，該設(shè)備的單個(gè)零部件的熱負(fù)荷也由此降低。本申請(qǐng)中還指出，可流動(dòng)的滅菌劑可以是實(shí)際藥劑本身，比如過(guò)氧化氫；還可以是熱空氣和滅菌劑的混合物。通過(guò)混合操作來(lái)產(chǎn)生該可流動(dòng)的滅菌劑更為有利。
[0016]該混合操作尤其是滅菌劑(同樣可流動(dòng)的)和另一可流動(dòng)介質(zhì)之間的混合操作。其中，該滅菌劑例如尤其但不限于11202。而另一可流動(dòng)介質(zhì)尤其是氣態(tài)共存的介質(zhì)，尤其是空氣，并特別優(yōu)選為無(wú)菌空氣。
[0017]通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的上述操作，處理區(qū)的殼體可通過(guò)加熱構(gòu)件進(jìn)行單獨(dú)的溫度調(diào)節(jié)。在這種情況下，該加熱構(gòu)件具有相當(dāng)好的熱傳遞效果。通過(guò)這種方式，該加熱方法更為有效，且整體的效率也能增加。
[0018]在另一優(yōu)選實(shí)施例中，該滅菌劑為氣體或蒸汽形式的滅菌劑。該滅菌劑優(yōu)選地分別為過(guò)氧化氫或過(guò)氧化氫混合物。優(yōu)選地，將滅菌劑，尤其是過(guò)氧化氫，保持在一定溫度或設(shè)置成恰好足夠用于滅菌劑或藥劑的氣態(tài)傳送的溫度。
[0019]本發(fā)明在這里描述和請(qǐng)求保護(hù)的主要是塑料預(yù)制件。然而，這里指出，本發(fā)明還可以應(yīng)用于其他容器的滅菌，比如塑料瓶、玻璃瓶及其他類似物的滅菌。此外，本發(fā)明也能用于容器封閉體(closure)的滅菌。
[0020]在該方法的一優(yōu)選例子中，通過(guò)另一可流動(dòng)介質(zhì)作用于前述的殼體部分。其中，尤其可以將加熱后的空氣或熱空氣施加于這部分。在這種情況下，可以在滅菌過(guò)程還沒(méi)有開(kāi)始的時(shí)間點(diǎn)對(duì)壁開(kāi)始進(jìn)行加壓。通過(guò)這種方式，優(yōu)選地對(duì)滅菌區(qū)或殼體進(jìn)行預(yù)先溫度調(diào)節(jié)。優(yōu)選的，殼體部分為至少一個(gè)殼體壁(或蓋壁或底壁)。然而，也可以對(duì)多個(gè)或所有的殼體壁進(jìn)行加熱。此外，也可以對(duì)殼體的其他元件進(jìn)行加熱，例如對(duì)裝配在殼體內(nèi)的窗口進(jìn)行加熱。而且，這些殼體壁可以具有開(kāi)口，該開(kāi)口例如用于提供或移出容器。也可以在所述殼體的部分加熱前使用多種技術(shù)原理，例如窗口的電加熱以及依靠熱空氣來(lái)加熱其他壁部分等。
[0021]然而，可選擇地，也可以使用電加熱裝置。此外，也可以利用流體介質(zhì)和/或蒸汽形式的介質(zhì)進(jìn)行加熱。
[0022]通過(guò)這種方式，也可以在處理區(qū)內(nèi)安裝獨(dú)立的加熱裝置，例如加熱窗口等。加熱后的流動(dòng)介質(zhì)從另一用于處理塑料預(yù)制件的設(shè)備中流出。如前所述，現(xiàn)有技術(shù)的已知設(shè)備中，該設(shè)備具有多個(gè)部件，這些部件通常一個(gè)接一個(gè)的排列。在這種情況下，該設(shè)備中的這些部件中的某些部件，例如尤其是用于加熱塑料預(yù)制件的加熱爐將會(huì)散發(fā)大量的廢熱。
[0023]通過(guò)如前所述的方式，可以利用拉伸吹塑機(jī)的加熱爐所產(chǎn)生的廢熱；為此，在這種情況下，加熱后的介質(zhì)可優(yōu)選地通過(guò)合適的管道或?qū)虬宓竭_(dá)滅菌裝置。這個(gè)加熱爐所產(chǎn)生的廢熱具有從約30°C至60°C的可使用的溫度水平。如果該溫度水平傳遞至處理區(qū)，則滅菌介質(zhì)的溫度可以降至從約90°C至110°C的溫度水平。通過(guò)這種方式，在這種情況下，熱廢氣，尤其是加熱爐的熱廢氣可提供給滅菌裝置，以實(shí)現(xiàn)加熱的目的。而且，該熱廢氣尤其可以凈化，以提高周?chē)h(huán)境的衛(wèi)生狀況。這里提到的加熱爐用于加熱塑料預(yù)制件；然而，也可以使用其他機(jī)器或使用廢熱對(duì)塑料預(yù)制件進(jìn)行加熱。通過(guò)這種方式，例如，吹塑機(jī)的大功率壓縮機(jī)所產(chǎn)生的廢熱也能同樣地和/或額外地使用。
[0024]此外，該設(shè)備的多個(gè)其他部件也能共同地或同時(shí)地用作加熱介質(zhì)的熱源。
[0025]在另一優(yōu)選實(shí)施例中，在凈化室內(nèi)對(duì)塑料預(yù)制件進(jìn)行滅菌。優(yōu)選的，該凈化室可通過(guò)前述的殼體封閉。在這種情況下，可設(shè)置流動(dòng)裝置(sluice device)，以將塑料預(yù)制件提供給加熱室。
[0026]在另一優(yōu)選實(shí)施例中，殼體的輪廓可與塑料預(yù)制件的傳送路徑的輪廓相適配。
[0027]通過(guò)這種方式，可以實(shí)現(xiàn)待加熱的壁部分面積的最小化。待加熱的壁部分也可以是底部或頂部。
[0028]通常地，加熱后的可流動(dòng)介質(zhì)優(yōu)選地在到達(dá)待加熱壁部分前進(jìn)行凈化。通過(guò)這種方式，在操作中將考慮以下事實(shí):滅菌通常在凈化室內(nèi)進(jìn)行。因此，可使用高效的顆粒狀空氣過(guò)濾器(例如H14)以對(duì)該介質(zhì)進(jìn)行凈化。上述凈化也會(huì)導(dǎo)致