無菌包裝系統的消毒殺菌處理裝置及消毒殺菌處理方法

2023-05-12 12:54:26

專利名稱：無菌包裝系統的消毒殺菌處理裝置及消毒殺菌處理方法
技術領域：
本發明涉及一種卷材紙板制袋無菌包裝機的消毒殺菌處理裝置及消毒殺菌處理 方法。
背景技術：
在食品工業中，紙捲成形包裝系統是目前使用最廣泛的包裝系統，用於商業無菌 的液態食品例如果汁，飲料，牛奶等食品的無菌包裝。包裝材料由紙卷連續供給包裝機，經 過一系列成形過程進行灌裝，封合和切割。用於無菌包裝的材料實質上是一種複合材料， 是紙、聚乙烯、鋁箔、沙林樹脂多層複合的紙板，其中紙為結構材料，而鋁箔則為高阻隔性材 料。卷材紙板制袋無菌包裝系統以瑞典Tetra Pak公司的利樂包無菌包裝設備最具代表性， 其主要的工作程序是無菌空氣的生成一機器的滅菌一包裝材料的滅菌一包裝的成型一充 填、封口和割離。各個工序主要結構及機理是
1.無菌空氣的生成。無菌包裝操作前滅菌和物料充填時都需要提供無菌空氣。無菌 包裝機的無菌空氣的生成由水環式壓縮泵將吸入的空氣壓縮，吸入的空氣包含部分無菌室 回流空氣，泵內密封水環能將吸入的回流空氣中殘留的H2O2液洗去。壓出空氣經過氣水分 離分離水分，然後進入空氣加熱器被加熱到360°C。從加熱器出來的無菌熱空氣再經熱交換 器冷卻到120°C左右，通入無菌室用以保持正壓，保證充填區空間無菌。同時無菌空氣將殘 留蒸發的H2O2帶走，再經吸氣管流回水環式壓縮泵使用。2.機器的滅菌。無菌包裝前，所有直接或間接與無菌物料相接觸的機器部位都要 滅菌。採用雙氧水幹滅菌法，首先利用無菌熱空氣預熱霧化器的加熱表面到280°C工作溫度 後，將預定的35% H2O2溶液通過噴嘴均勻的噴灑到霧化器的加熱表面上，H2O2受熱氣化、激 活，隨後由熱氣流帶走氣化的雙氧水到無菌室及機器其它待滅菌部件的表面。H2O2的噴霧 量、時間由自動裝置控制，以確保最佳的滅菌效果。無菌熱空氣使H2O2分解成水，水蒸發而 無菌室自動乾燥。3.包裝材料的滅菌。包裝材料首先通過一充滿35% H2O2溶液(75°C)的滅菌槽，其 浸泡時間根據滅菌要求可預先設定。而後，經擠壓擠水輥和空氣刮刀(120°C)，除去殘留的 H2O2，最後進入無菌室。4.包裝的成型、充填、封口和割離。包裝材料進入無菌室後，依靠三件成型元件形 成紙筒。紙筒在縱上密封。無菌的製品通過進料管進入紙筒，紙筒中製品的液位由浮筒來 控制，包裝產品的封口均在物料液位一下進行。從而可以獲得內容物完全充滿的包裝產品。 產品的移位靠夾持裝置。包裝產品的橫封採用高頻感應加熱封口。封口後便形成枕形的包 裝件。切斷枕形包裝件之間的密封部分就可完成獨立無菌枕包裝。上述生產工藝行業內是熟知的，因此不再詳細描述。這類包裝機廣泛地用於食品 工業中，其包裝系統進行消毒殺菌時的效果優異，並且使用是令人滿意的和安全可靠的。同時根據以上的描述可知
1)包裝系統無菌空氣採用高溫滅菌的方法生成，即首先是將空氣加熱到360°C進行滅菌，然後再將其冷卻至120°C，以供給滅菌和保持充填區無菌正壓使用。因此能源消耗較大。2)使用120°C無菌空氣，容易造成包材起泡、變脆、斷裂等缺陷。同時也容易引起 機械零件間隙變化，造成機械卡死等問題。3)包裝機在使用水環式壓縮泵提供壓力空氣時，需要使用水作為密封介質，造成 水資源消耗較大。

發明內容
本發明的目的是提供一種消耗資源小且不易損壞包材及機械零件的無菌包裝系 統消毒殺菌裝置及方法。為了達到上述目的，本發明的技術方案是提供了一種無菌包裝系統的消毒殺菌處 理裝置，其特徵在於，包括無菌室及空氣過濾裝置，無菌室為一相對密閉的空間，空氣經空 氣過濾裝置過濾後被送入帶有滅菌槽的無菌室，在無菌室內的頂部設有霧化噴嘴及紫外光 燈，霧化噴嘴連接雙氧水裝置，雙氧水裝置還連接滅菌槽及無菌室，包裝材料先通過滅菌槽 後再由紫外光燈進行消毒，灌裝管部分設於無菌室內，灌裝管的頂端通過流量控制閥連接 清洗閥，清洗閥的一端連接蒸汽輸入裝置，另一端連接清洗裝置，當進行機器滅菌時，在灌 裝管的末端設置蒸汽疏水閥並通過清洗閥通入蒸汽，當進行清洗時，灌裝管的末端通過清 洗回流管連接清洗裝置。進一步，所述無菌室包括前無菌室、上無菌室、乾燥腔及滅菌槽，前無菌室、上無菌 室、乾燥腔及滅菌槽出口串通於一體，形成一個相對密閉的空間。所述空氣過濾裝置包括依次設於風機進風口處的初效過濾器、中效過濾器和精過 濾器，風機出風口通過送風管連接超精過濾器，精過濾器的出口連接所述乾燥腔，在送風管 內設有錐螺旋加熱器。所述雙氧水裝置包括雙氧水箱，雙氧水箱上連接有泵，泵的出口分三路，一路通過 第一閥門連接所述滅菌槽，一路通過第二閥門連接噴霧杯，噴霧杯連接所述霧化噴嘴，一路 通過第三閥門伸入所述前無菌室用於生產前灌裝頭浸泡滅菌。在所述第三閥門處及所述噴霧杯上分別設有第一溢流管及第二溢流管，第一溢流 管通過第四閥門連接所述雙氧水箱，第二溢流管直接連接所述雙氧水箱。所述滅菌槽通過回流管連接所述雙氧水箱，在回流管上設有第五閥門。所述清洗裝置包括清洗罐，在清洗罐上連接有清洗泵，清洗泵管路連接所述清洗 閥，在該管路上設有第六閥門。在所述前無菌室的下方設有集氣室，集氣室與前無菌室之間設有風門，集氣室管 路連接排氣風機，在該管路上設有風量調節閥。本發明的另一個技術方案是提供了一種無菌包裝系統的消毒殺菌處理方法，其特 徵在於，步驟為
步驟1、形成無菌室將前無菌室、上無菌室、乾燥腔及滅菌槽的出口串通於一體，形成 一個相對密閉的空間，這個相對密閉的空間統稱為無菌室；
步驟2、生成無菌空氣空氣過濾裝置將空氣過濾後形成無菌空氣並送入無菌室內； 步驟3、無菌包裝前機器的滅菌對灌裝管道、流量控制閥及充填部件採用蒸氣殺菌， 對無菌室內其它直接或間接與無菌物料相接觸的部位採用雙氧水滅菌；步驟4、包裝材料的滅菌包裝材料首先通過一充滿H2O2溶液的滅菌槽，而後經過乾燥 腔將包裝材料表面殘留的H2O2溶液吹乾，再到達上無菌室，由無菌室內的紫外光燈進行紫 外線殺菌；
步驟5、包裝材料從上無菌室經導向輥進入前無菌室，依靠成型元件形成紙管。本發明提供的裝置及方法在無菌空氣的生成階段採用過濾法生成無菌空氣，而在 無菌包裝前機器的滅菌階段分別採用蒸汽殺菌及雙氧水滅菌，在包裝材料滅菌階段採用雙 氧水和紫外線雙重殺菌，採用這些方法後既不會消耗大量的水資源也不像加熱及冷卻那樣 需消耗大量能源，同時，不易損壞包材及機械零件。


圖1為本發明提供的一種無菌包裝系統的消毒殺菌處理裝置示意圖。
具體實施例方式以下結合實施例來具體說明本發明。 實施例無菌包裝操作前滅菌和物料充填時需要的無菌空氣通過過濾方法獲得。在風機1 進風口處裝置一組由初效過濾器2、中效過濾器3和精過濾器4組成的三級過濾器，送風管 內設置多組錐螺旋加熱器5及溫度感應器6，風機1出風口處裝置超精過濾器7，過濾精度 為0. 1-0. 2 μ m，出口無菌空氣溫度為45 °C，風機流量通過變頻實現多段控制，保證無菌室 處於正壓狀態，提高了無菌室內的安全性。無菌包裝前機器的滅菌包括兩部分一是機器的灌裝管8、流量控制閥門10、充填 部件11採用蒸汽殺菌。殺菌時，灌裝管8下端接入蒸汽疏水閥12，135°C蒸汽經清洗閥9進 入灌裝管8、流量控制閥門10及充填部件11進行殺菌。殺菌完成後移去蒸汽疏水閥12。封 管後再對灌裝頭採取雙氧水浸泡殺菌；二是對無菌室內其它直接或間接與無菌物料相接觸 的機器部位採用雙氧水滅菌，殺菌時將預定的35% H2O2溶液(40°C )通過霧化噴嘴14均勻 的噴灑到無菌室，使整個無菌室充滿霧化彌散的雙氧水，H2O2結合紫外線照射達到強力殺菌 的效果。H2O2的噴霧量由噴霧時間控制。包裝材料的滅菌採用H2O2液和紫外線雙重殺菌方式。包裝材料15首先通過一充 滿35% H2O2溶液(40°C)的滅菌槽16，其浸泡時間根據滅菌要求可預先設定，而後經過乾燥 腔17將包裝材料15表面殘留的雙氧水吹乾，再到達上無菌室18，在上無菌室18內裝有多 根紫外光燈13，保證了包材殺菌效果。物料充填無菌環境的建立依靠無菌室的形成，前無菌室19、上無菌室18、乾燥腔 17、滅菌槽16出口串通於一體，形成一個相對密閉的空間，這個相對密閉的空間統稱為無 菌室。前無菌室19下端開設風門20，殺菌時風門20關閉，生產時風門20打開；前無菌室 19的下方設有集氣室21，集氣室21後部排風管道裝有風量調節閥22與排氣風機23相連， 設定風量調節閥22使集氣室21形成一個低負壓空間，便於收集無菌室排出氣體。從乾燥 腔17吹出的無菌空氣(45°C)流經上無菌室18，自前無菌室19下端風門20流出，無菌空氣 將所經之處殘留的H2O2和水分帶到集氣室21，由排氣風機22引出到室外。
雙氧水系統是包裝系統消毒殺菌處理方法重要構成部分，由雙氧水箱25、滅菌槽 16、噴霧杯29、噴嘴14、第二閥門26、第三閥門27、第一閥門30及泵24等組成。雙氧水加 熱採用水浴加熱方式，雙氧水使用溫度40°C，雙氧水分三路供給包裝機，一路用於生產前機 器噴霧滅菌，雙氧水經第二閥門26注入噴霧杯29，再通過霧化噴嘴14對無菌室滅菌；一路 用於生產前灌裝頭浸泡滅菌，雙氧水經第三閥門27注入到灌裝頭；一路用於生產時對包裝 材料浸泡滅菌，雙氧水經第一閥門30注入到滅菌槽16，此路生產時連續循環，暫停和生產 結束時雙氧水經第五閥門31回流到雙氧水箱25。在第三閥門27處及噴霧杯29上分別設 有第一溢流管及第二溢流管，第一溢流管通過第四閥門28連接所述雙氧水箱25，第二溢流 管直接連接所述雙氧水箱25。設立獨立CIP清洗系統。清洗時，灌裝管8連接到清洗回流管32，自清洗泵33出 來的清洗液經清洗閥9 (B閥)、流量控制閥10、灌裝管8流回清洗罐34，清洗流程和工藝按 已知方式控制。殺菌時，將清洗回流管32接上蒸汽疏水閥12，關閉清洗管道上的第六閥門 35，打開蒸汽閥36可對灌裝管路殺菌。本發明提供的一種無菌包裝系統的消毒殺菌處理方法，步驟為
步驟1、形成無菌室將前無菌室19、上無菌室18、乾燥腔17及滅菌槽16的出口串通 於一體，形成一個相對密閉的空間，這個相對密閉的空間統稱為無菌室；
步驟2、生成無菌空氣空氣過濾裝置將空氣過濾後形成無菌空氣並送入無菌室內，過 濾精度0. 1-0. 2 μ m，出口無菌空氣溫度45 °C ；
步驟3、無菌包裝前機器的滅菌對灌裝管道8、流量控制閥10及充填部件11採用蒸氣 殺菌，對無菌室內其它直接或間接與無菌物料相接觸的部位採用雙氧水滅菌；
蒸氣殺菌的步驟為135°C蒸氣經清洗閥9進入灌裝管8、流量控制閥10、充填部件11 進行殺菌，殺菌完成後移去蒸氣疏水閥12，封管後再對灌裝頭採取雙氧水浸泡殺菌；
雙氧水滅菌的步驟為將35% H2O2 (40°C)溶液通過霧化噴嘴14均勻得噴灑到無菌室 內，使整個無菌室充滿霧化彌散的H2O2溶液；
步驟4、包裝材料的滅菌包裝材料15首先通過一充滿35% H2O2 (40°C)溶液的滅菌槽 16，其浸泡時間根據滅菌要求可預先設定，而後經過乾燥腔17將包裝材料15表面殘留的 H2O2溶液吹乾，再到達上無菌室18，由無菌室18內的紫外光燈13進行紫外線殺菌；
步驟5、包裝材料15從上無菌室18經導向輥進入前無菌室19，依靠成型元件形成紙 管。包裝材料管在縱向上以已知方式密封形成連續的豎直縱向密封管，而後離開無菌室，實 際上，包裝材料管形成無菌室的延續部分，並連續的充滿灌裝食品，然後將其送入到成形和 橫向密封裝置中，形成無菌的枕形包裝。此部分僅作為機器組成部分，因此不再細述。
權利要求
一種無菌包裝系統的消毒殺菌處理裝置，其特徵在於，包括無菌室及空氣過濾裝置，無菌室為一相對密閉的空間，空氣經空氣過濾裝置過濾後被送入帶有滅菌槽(16)的無菌室，在無菌室內的頂部設有霧化噴嘴(14)及紫外光燈(13)，霧化噴嘴(14)連接雙氧水裝置，雙氧水裝置還連接滅菌槽(16)及無菌室，包裝材料(15)先通過滅菌槽(16)後再由紫外光燈(13)進行消毒，灌裝管(8)部分設於無菌室內，灌裝管(8)的頂端通過流量控制閥(10)連接清洗閥(9)，清洗閥(9)的一端連接蒸汽輸入裝置，另一端連接清洗裝置，當進行機器滅菌時，在灌裝管(8)的末端設置蒸汽疏水閥(12)並通過清洗閥(9)通入蒸汽，當進行清洗時，灌裝管(8)的末端通過清洗回流管(32)連接清洗裝置。
2.如權利要求1所述的一種無菌包裝系統的消毒殺菌處理裝置，其特徵在於，所述無 菌室包括前無菌室(19)、上無菌室(18)、乾燥腔(17)及滅菌槽(16)，前無菌室(19)、上無菌 室(18 )、乾燥腔(17)及滅菌槽(16)出口串通於一體，形成一個相對密閉的空間。
3.如權利要求2所述的一種無菌包裝系統的消毒殺菌處理裝置，其特徵在於，所述空 氣過濾裝置包括依次設於風機(1)進風口處的初效過濾器(2 )、中效過濾器(3 )和精過濾器 (4)，風機(1)出風口通過送風管連接超精過濾器(7)，精過濾器(7)的出口連接所述乾燥腔 (17)，在送風管內設有錐螺旋加熱器(5 )。
4.如權利要求2所述的一種無菌包裝系統的消毒殺菌處理裝置，其特徵在於，所述雙 氧水裝置包括雙氧水箱(25 )，雙氧水箱(25 )上連接有泵(24)，泵(24)的出口分三路，一路 通過第一閥門(30 )連接所述滅菌槽(16 )，一路通過第二閥門(26 )連接噴霧杯(29 )，噴霧杯 (29)連接所述霧化噴嘴(14)，一路通過第三閥門(27)伸入所述前無菌室(19)用於生產前 灌裝頭浸泡滅菌。
5.如權利要求4所述的一種無菌包裝系統的消毒殺菌處理裝置，其特徵在於，在所述 第三閥門(27)處及所述噴霧杯(29)上分別設有第一溢流管及第二溢流管，第一溢流管通 過第四閥門(28 )連接所述雙氧水箱(25 )，第二溢流管直接連接所述雙氧水箱(25 )。
6.如權利要求4所述的一種無菌包裝系統的消毒殺菌處理裝置，其特徵在於，所述滅 菌槽(16)通過回流管連接所述雙氧水箱(25)，在回流管上設有第五閥門(31)。
7.如權利要求1所述的一種無菌包裝系統的消毒殺菌處理裝置，其特徵在於，所述清 洗裝置包括清洗罐(34 )，在清洗罐(34 )上連接有清洗泵(33 )，清洗泵(33 )管路連接所述清 洗閥(9)，在該管路上設有第六閥門(35)。
8.如權利要求2所述的一種無菌包裝系統的消毒殺菌處理裝置，其特徵在於，在所述 前無菌室(19)的下方設有集氣室(21)，集氣室(21)與前無菌室(19)之間設有風門(20)， 集氣室(21)管路連接排氣風機(23 )，在該管路上設有風量調節閥(22 )。
9.一種無菌包裝系統的消毒殺菌處理方法，其特徵在於，步驟為步驟1、形成無菌室將前無菌室(19)、上無菌室(18)、乾燥腔(17)及滅菌槽(16)的出 口串通於一體，形成一個相對密閉的空間，這個相對密閉的空間統稱為無菌室；步驟2、生成無菌空氣空氣過濾裝置將空氣過濾後形成無菌空氣並送入無菌室內；步驟3、無菌包裝前機器的滅菌對灌裝管道(8 )、流量控制閥(10 )及充填部件(11)採 用蒸氣殺菌，對無菌室內其它直接或間接與無菌物料相接觸的部位採用雙氧水滅菌；步驟4、包裝材料的滅菌包裝材料(15)首先通過一充滿H2O2溶液的滅菌槽(16)，而後 經過乾燥腔(17)將包裝材料(15)表面殘留的H2O2溶液吹乾，再到達上無菌室(18)，由無菌室(18)內的紫外光燈(13)進行紫外線殺菌；步驟5、包裝材料(15)從上無菌室(18)經導向輥進入前無菌室(19)，依靠成型元件形 成紙管。
10.如權利要求9所述的一種無菌包裝系統的消毒殺菌處理方法，其特徵在於，步驟3 中所述蒸氣殺菌的步驟為135°C蒸氣經清洗閥(9)進入灌裝管(8)、流量控制閥(10)、充填 部件(11)進行殺菌，殺菌完成後移去蒸氣疏水閥(12)，封管後再對灌裝頭採取雙氧水浸泡 殺菌；步驟3中所述雙氧水滅菌的步驟為將H2O2溶液通過霧化噴嘴(14)均勻得噴灑到 無菌室內，使整個無菌室充滿霧化彌散的H2O2溶液。
全文摘要
本發明提供了一種無菌包裝系統的消毒殺菌處理裝置，其特徵在於，包括無菌室及空氣過濾裝置，空氣經空氣過濾裝置過濾後被送入帶有滅菌槽的無菌室，在無菌室內的頂部設有霧化噴嘴及紫外光燈，霧化噴嘴連接雙氧水裝置，包裝材料先通過滅菌槽後再由紫外光燈進行消毒，灌裝管部分設於無菌室內，灌裝管的頂端通過流量控制閥連接清洗閥，清洗閥的一端連接蒸汽輸入裝置。本發明還提供了一種利用上述裝置的方法，其步驟為先形成無菌室，通過空氣過濾法形成無菌空氣，再利用雙氧水及紫外線對包裝材料進行滅菌處理。本發明提供的裝置及方法既不會消耗大量的水資源也不像加熱及冷卻那樣需消耗大量能源，同時，不易損壞包材及機械零件。
文檔編號B65B55/08GK101985318SQ20101027056
公開日2011年3月16日 申請日期2010年9月2日 優先權日2010年9月2日
發明者姜衛東, 王曉斌 申請人:上海普麗盛輕工設備有限公司