CN101203428B - 用消毒预型件通过吹制生产无菌瓶子的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提出用预型件(12)通过吹制生产无菌瓶子的设备，其具有消毒处理单元(26)、热调节单元、模制单元，消毒处理单元(26)具有喷雾装置(36)，所述喷雾装置配有喷嘴(38)，所述喷嘴在每个预型件(12)上将呈层流形式且沿喷嘴(38)的中央喷射轴线(A2)的汽化的消毒剂流(F)喷射到预型件(12)内，所述中央喷射轴线(A2)在处理过程中总体上平行于预型件(12)的轴线(A1)，且在径向上偏离预型件(12)的轴线(A1)。

Description

用消毒预型件通过吹制生产无菌瓶子的设备
技术领域
本发明涉及用塑料预型件通过吹制生产无菌瓶子的设备。
本发明尤其涉及这样一种用塑料预型件通过吹制生产无菌瓶子的设备，其中，预型件以从上游向下游流动的连续流方式被输送到设备内，所述设备具有：
-消毒处理单元，其具有喷雾装置，所述喷雾装置配设有至少一喷嘴，所述喷嘴在处理过程中朝每个预型件的颈部喷射呈射流状的消毒剂流，以便对预型件的至少内壁加以消毒，
-热调节单元，其具有加热预型件的至少一炉，
-模制单元，其具有至少一模具和至少一吹制装置，所述吹制装置使每个预型件承受内部超压，以使预型件呈现所述模具型腔的形状，从而形成瓶子。
背景技术
文献US-A-2001/0010145提出一这种类型的用吹制消毒预型件生产无菌瓶子的设备的例子。
这种设备的缺陷在于，需要较大数值的消毒剂流量和/或消毒剂喷射压力，以便成功地完全覆盖预型件的内壁，从而完全消毒预型件的内部。
因此，所述设备的消毒剂消耗量大且消毒工序成本高。
这种设备尤其在文献WO-A2-99/03667中提出和示出，所述文献涉及无菌塑料容器的制造方法与设备。
所述设备具有将预型件供给加热部件的供给装置，在所述供给装置的上游，预型件至少在其内部由消毒单元予以处理。消毒单元尤其包括消毒剂，例如过氧化氢(H2O2)化学溶液，其尤其可利用加热部件的热作用进行热活化。
为此，消毒单元具有一喷雾器，其由一汽化喷枪构成，可用“冷”消毒剂、即用没有预先加热且处于液体状态的消毒剂润湿预型件的内部。
然后，消毒剂在热作用下，在蒸发前活化起作用。
在该文献所述的设备中，喷枪通常是双流体式喷枪。
实际上，汽化喷枪具有一液体喷嘴和一空气喷嘴，从而形成一环形喷射组件，所述组件可布置在预型件所经路径的上方，以便喷射消毒剂雾。
消毒剂雾由雾状液滴形成，由汽化喷枪以紊流方式朝预型件内部喷射。
根据定义，当雷诺数R例如大于临界雷诺数Rc＝2000时，流称为“紊流”，且反之，当雷诺数R约小于临界雷诺数Rc＝2000时，流称为“层流”。
应当指出，雷诺数R由下列公式定义：R＝Ux/v
其中，“U”是平均流速，“x”是线性基准尺寸--例如直径“d”，且“v”是流体的运动粘度系数，其等于流体的粘度系数与质量密度之商。
事实证明，预型件内这种消毒剂紊流导致形成一群液滴，所述液滴并没有均匀地分布在预型件的内壁上。
实际上，雾化喷枪的使用尤其以大流量消毒剂为特征，大流量消毒剂通过压缩气体而获得，所述气体例如压力约为2巴至3巴的压缩空气，从而使之产生紊流。
不过，紊流导致消毒剂的残余液滴不均匀地沉积在预型件的内壁上。此外，消毒剂的液滴形成加热时不会完全被汽化的过剩液滴。
因此，这些消毒剂液滴一方面对一般为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的预型件材料局部地产生化学腐蚀，且另一方面，当加热预型件时，对加热的热辐射产生疱瘤(loupe)效应，从而在来自相关预型件的瓶壁上出现斑点。
瓶壁上出现这种斑点是产品的外观缺陷，这种外观缺陷有时也称为“橘皮外表”。
发明内容
本发明尤其旨在弥补这些缺陷，特别是可至少在预型件的整个内壁及其颈部上获得理想的无菌度，并可生产尤其是没有“橘皮”型外观缺陷的瓶子。
为此，本发明提出前述类型的设备，其特征在于，所述喷嘴的中央的喷射轴线在处理过程中总体上平行于预型件的轴线，且在径向上相对预型件的轴线偏离；并且，所述消毒剂流以层流形式喷射到所述预型件内部。
借助于例如用消毒剂如过氧化氢(H2O2)与空气的热蒸汽混合物以层流形式喷射消毒剂流，使消毒剂均匀分布在预型件的内壁上，因此可消除出现“橘皮”式外观缺陷的危险。
但是，根据每个预型件的内壁型面，利用层流不可能一定到达预型件的底部。
实际上，一旦将消毒剂层流喷射到预型件中，尤其是直径小、长度大的预型件中，甚至由于这种层流而在预型件的底部形成不流动空气阻塞--称为超压，从而干扰消毒剂的均匀冷凝。
借助于喷嘴的喷射轴线相对于预型件的轴线的偏差E，消毒剂层流在预型件的包括底部在内的整个内壁上均匀地冷凝。
因此，这种超压阻塞的形成问题得到较好的解决，且预型件的整个内壁和颈部完全由消毒剂层流予以消毒。
根据本发明的其它特征：
-所述喷射轴线偏离由所述颈部限定的开口的内径数值的至少百分之十九；
-所述喷射轴线偏离由所述颈部限定的开口的内径数值的至多百分之三十二；
-在所述消毒处理单元中，所述预型件总体上沿纵向的行进方向排列，且它们一个在另一个一侧、平行地且呈直立位置布置；并且，所述喷嘴的喷射轴线相对于所述行进方向沿基本正交的方向径向地偏移；
-所述喷嘴产生总体上呈垂直帘状的消毒剂流；
-所述喷雾装置配设有多个总体上纵向地排列的喷嘴；并且，所述喷嘴的喷射轴线基本平行；
-消毒剂由含过氧化氢或汽化过氧化氢的化合物构成，其通过加热超过活化温度而进行活化；
-过氧化氢通过在高于活化温度的温度下加热所述预型件，而在所述热调节单元的炉内通过加热进行活化；
-过氧化氢通过喷射到在高于活化温度的温度下被预先加热过的预型件上，而在消毒处理单元中进行活化；
-过氧化氢在高于一百零六摄氏度的温度、例如接近110至120摄氏度的温度下进行喷射。
附图说明
下面，在参阅为了便于理解而参照附图的详细说明中，本发明的其它特征和优越性将得到更好的理解，附图如下：
-图1是示意图，示出具有符合本发明的消毒单元且用吹制法生产瓶子的设备的第一实施例；
-图2是沿剖面2-2的轴向剖面图，示意地示出预型件处于图3所示设备的消毒单元中；
-图3是俯视图，示出一系列处于消毒单元中的预型件；
-图4是示意图，示出具有符合本发明的消毒单元且用吹制法生产瓶子的设备的第二实施例。
具体实施方式
在下文中，类似或相同的构件用相同的标号标示。
图1示出从塑料预型件12用吹制法生产瓶子14的设备10。
这种设备10例如用于制造塑料瓶子14，所述塑料材料例如为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
每个预型件12总体上具有管的形状，所述管的一端部封闭，且另一端部已经具有瓶子14的颈部16的最终形状。
作为非限制性实施例，图2示出预型件12，且其柱形主体18的轴线A1垂直延伸。
主体18的轴线A1与颈部16的轴线重合。
预型件12的下端部20封闭，而其上端部形成颈部16，所述颈部限定开口22且这里配设有外部径向凸缘24。
这里，预型件12预先用注模法制成。
预型件12按照从上游向下游流动的连续流、即在图1中从左向右被输送到设备10的内部。
在图1所示的第一实施例中，设备10从上游向下游具有：消毒处理单元26，其优选具有消毒剂制备部件；热调节单元28；及模制单元30。
有利地，设备10继模制单元30之后还具有灌装单元32和封口单元34。
消毒处理单元26具有喷雾装置36，所述喷雾装置配设有至少一喷嘴38，所述喷嘴38在处理过程中朝每个预型件12的颈部16喷射消毒剂流F，以便根据应用情况生产消毒瓶子或无菌瓶子14。
下面，从与本发明的特征有关的方面，较详细地说明消毒处理单元26。
热调节单元28具有至少一炉40，所述炉在与模制相适合的温度下加热预型件12。
模制单元30具有至少一模具42和至少一吹制装置44，所述吹制装置使每个预型件12承受内部超压，从而所述预型件呈现模具42型腔的形状，从而形成瓶子14。
模制单元30也可具有延伸部件(未示出)，所述延伸部件在模制工序期间朝模具42的底部拉制预型件12。
灌装单元32将待包装制品46注入来自模制单元30的瓶子14中，然后封口单元34例如用适当的帽盖48--作为变型是罩和/或塞--密封地封闭已灌注的无菌瓶子14。
现在来详细说明按照本发明的消毒处理单元26的一优选实施方式。
优选地，消毒剂由含过氧化氢或汽化过氧化氢(H2O2)的化合物构成，其以含有处于蒸汽状态的消毒剂的气体射流、优选是干蒸汽射流的形式，朝预型件12喷射。
为此，消毒处理单元26的消毒剂制备部件(未示出)尤其具有消毒剂加热部件(未示出)和空气源(未示出)，所述空气有利地通过任何适宜的装置予以压缩和/或消毒，所述空气源设置用于驱动消毒剂穿过喷雾装置36的喷嘴38。
压缩空气有利地加以脱水，且以定向流低速地流动，以便构成消毒剂蒸汽的运载工具。
消毒剂蒸汽的浓度例如大致为百分之二十五。
在喷嘴38的出口，含消毒剂的蒸汽达到给定的温度T，该温度基本上高于消毒剂的蒸发温度。
在使用过氧化氢(H2O2)的情况下，喷嘴出口的温度T有利地高于一百零六摄氏度(106℃)，优选地为一百一十摄氏度(110℃)至一百二十摄氏度(120℃)。
当该蒸汽与较冷的预型件12内壁50接触时，消毒剂冷凝成水汽，以致消毒剂薄层沉积在整个预型件12上，特别是沉积在预型件12的内壁50上，因此，预型件12的内壁50蒙上一薄层消毒剂水汽。
因此，有利地，消毒剂冷凝沉积成基本均匀的一薄层，所述薄层相对于现有技术来说，可消除出现斑点和“橘皮”外观的危险。
此时预型件12进入具有加热炉40的热调节单元28中，以便在高于或等于模制温度的温度下加热预型件12，以能接着实施吹制工序。
显然，模制温度取决于和应用有关的预型件12的类型，作为例子，温度例如为九十五摄氏度(95℃)至一百三十五摄氏度(135℃)。
然而，通过将覆有消毒剂水汽薄层的预型件12带到超过称为活化温度的温度，可获得杀菌作用。
过氧化氢(H2O2)的活化温度例如从约七十摄氏度(70℃)开始，这里即为低于模制温度的温度。
有利地，预型件12进入热调节单元28中，这引起消毒剂加热活化，从而在预型件12的内壁50上具有直接杀菌作用。
公知地(未示出)，这种用于预型件的加热炉40具有纵向加热隧道，输送装置沿该纵向加热隧道将预型件12从隧道的第一端部输送至其第二端部，在所述隧道的第一端部，预型件12一般是冷的，然后再经隧道的第二加热或再加热端部输出，准备好进入吹制工序。
为确保预型件12完全加热，即形成底部的下端部20和主体18的柱形壁都被完全加热，预型件12在其利用输送装置在加热炉40中移动期间一般绕自身转动，所述输送装置具有握持部件，例如文献WO-A-00/48819中所述的类型。
另外，隧道的一壁配有辐射加热部件，而另一壁配有通气孔以使吹送空气进入，从而方便在预型件12的整个厚度上均匀加热，而不会使表面材料层过热。
实际上，吹入的空气可排放加热部件所产生的对流热，以方便所述加热部件产生的辐射穿透到构成预型件12的材料厚度中。
为了更详细了解这种预型件加热炉40，例如参考文献EP-A-0.620.099或EP-A-0.564.354。
但在例如图1所示的设备10的情况下，吹送到加热炉40中于预型件12上的空气，导致事前由于在消毒处理单元26中冷凝而沉积在预型件12外部上的消毒剂水汽薄层全部或部分地被除去。
因此，在加热炉40的出口处，获得主要在内部无菌的预型件12。
借助于根据第一实施例的设备10，细菌数对数减小约3D或3Log，相当于1000单位(103)。
公知地，细菌数量例如在洗选、过滤和培养工序之后进行计数统计。
有利地，加热炉40具有保护部件，所述保护部件尤其用于限制暴露于这样吹送到隧道内部的消毒剂的部分或构件的腐蚀。
根据设备10的另一实施变型(未示出)，密封消毒室可设置用于对预型件12和瓶子14进行完全无菌的处理。
根据这里示出的实施方式，尤其是图3示出的实施方式，预型件12在消毒处理单元26中沿纵向水平方向、即行进方向X1，呈垂直位置地排列，且颈部16朝上。
行进方向X1在处理过程中通过预型件12的轴线A1。
根据本发明，在处理过程中，喷嘴38的中央(moyen)喷射轴线A2总体上平行于每个预型件12的轴线A1，且所述中央喷射轴线A2在径向上相对于预型件12的轴线A1偏离一确定的偏置值E，且消毒剂流F以层流的形式被喷射到预型件12内部。
优选地，中央喷射轴线A2这里是垂直的，沿着正交于行进方向X1的颈部16的内半径R1偏移中心。
作为变型，垂直的中央喷射轴线A2沿着与纵向行进方向X1平行的、或与所述纵向行进方向X1形成一确定数值的角度θ的颈部16的一内半径R偏移中心。
有利地，喷嘴38的形状可总体上将消毒剂流F以层流形式、即这里以垂直帘、优选以纵向垂直帘的形式朝下喷射。
为此，喷嘴38有利地具有纵向缝隙或环形缝隙，作为变型，例如具有总体上呈环形的喷射流F孔。
层流F这里总体上沿一纵向垂直平面即喷射平面X2延伸，所述平面在径向上相对于行进方向X1偏移等于偏置值E的距离。
这里，消毒剂流F允许无限多条在喷射平面X2中垂直延伸的中央喷射轴线A2。
优选地，偏置值E在最小值Emin和最大值Emax之间，所述最小值Emin基本等于每个预型件12的颈部16的内径D1的百分之十九，而所述最大值Emax基本等于颈部16的内径D1的百分之三十二。
根据一优选实施方式，偏置值E选择成是固定的，且基本等于八毫米，从而它适合预型件12的型式，所述预型件12的内径D1约为二十五毫米至四十二毫米。
借助于按照本发明的喷嘴38的布置，消毒剂流F基本上与每个预型件12的内壁50的第一区段52都齐平，以致消毒剂流F触及内壁50的所述区段52。
消毒剂流F在到达预型件12的下端部20时，在预型件12的底部滑动，且沿内壁50的与第一区段52完全相对的第二区段54上升。
这样，消毒剂流F总体上以层流方式扫过每个预型件12的整个内壁50。
按照本发明的布置尤其可防止在预型件12的底部形成超压阻塞--其妨碍消毒剂到达底部。
特别是，使用长度约为35毫米且标定直径约为3毫米的喷嘴，消毒剂在喷嘴38出口处的推进速度小得足以获得例如约为0.3米/秒至0.5米/秒的层流。
应当指出，消毒剂流F形成完全围绕流F扩散的消毒剂雾，这使消毒剂尤其涂覆在每个预型件12的整个内壁50上。
此外，该雾也涂覆在颈部16的外壁上，这样可同时对每个预型件12的内壁50和颈部16进行消毒或杀菌。
图4示出本发明的用吹制法生产无菌瓶子的设备10′的第二实施例，该设备10′类似于图1所示的设备，下面将作比较说明。
图4所示的设备10′的主要不同点在于：热调节单元28和消毒处理单元26之间顺序颠倒。
这样，设备10′从上游向下游分别具有热调节单元28、消毒处理单元26和模制单元30。
单元26、28和30这里类似于图1所示的单元。
因此，预型件12首先由热调节单元28加热，使得所述预型件达到高于或等于模制温度的温度，例如九十五摄氏度(95℃)至一百三十五摄氏度(135℃)。
然后，这样加热的预型件12进入消毒处理单元26中予以消毒。
但是，因为预型件12置于高于过氧化氢(H2O2)的活化温度、例如约为七十摄氏度(70℃)的温度下，因此不会发生如前所述的冷凝，因而不会覆盖一层均匀的消毒剂水汽薄层。
实际上，消毒剂与加热的预型件12一接触就立刻进行活化和挥发，因此此时在整个预型件12上、即在预型件12的内壁50和外部分上产生类似的杀菌作用。
因此，借助于图4所示的设备10′，可对预型件12完全消毒，且获得的灭菌度约为6Log、即高于图1所示的设备10的灭菌度。
有利地，热调节单元28的炉40是普通炉，其位于消毒处理单元的上游，如前所述，不存在被消毒剂腐蚀的危险，因而不需要特殊的辅助保护部件。
通过设备10或10′尤其是消毒处理单元26的预型件12，在这里垂直定向，且颈部16朝上，即处于“颈部在上”的位置。
作为变型，预型件12在消毒处理单元26中垂直定向，而颈部16朝下，即“颈部在下面”，预型件12可在设备10、10′中，特别是从一个单元到另一单元改变垂直定向。
本发明已借助喷雾装置36予以说明，所述喷雾装置36有利地具有纵向缝隙式或环形缝隙式的喷嘴38。显然，根据一些实施变型(未示出)，消毒剂流F可由沿喷射平面X2排列的多个管形喷嘴38实施喷射。
应当指出，设备10和10′已用排列的处理单元26、28、30、32、34作为说明而示出，但是这些处理单元可根据不同的格局加以布置。
某些处理单元26、28、30、32、34可使用旋转装置例如转盘(未示出)。

Claims (10)

1.用塑料预型件(12)通过吹制生产无菌瓶子(14)的设备(10，10′)，其中，预型件(12)以从上游向下游流动的连续流方式被输送到所述设备(10，10′)内部，且所述设备具有：
-消毒处理单元(26)，其具有喷雾装置(36)，所述喷雾装置配设有至少一喷嘴(38)，所述喷嘴在处理过程中朝每个预型件(12)的颈部(16)喷射呈射流状的消毒剂流(F)，以便对预型件(12)的至少内壁(50)加以消毒，
-热调节单元(28)，其具有加热预型件(12)的至少一炉(40)，
-模制单元(30)，其具有至少一模具(42)和至少一吹制装置(44)，所述吹制装置使每个预型件(12)承受内部超压，以使预型件呈现所述模具(42)型腔的形状，从而形成瓶子(14)，
其特征在于，所述喷嘴(38)的中央的喷射轴线(A2)在处理过程中总体上平行于预型件(12)的轴线(A1)，且在径向上相对预型件(12)的轴线(A1)偏离；并且，所述消毒剂流(F)以层流形式喷射到所述预型件(12)内部。
2.根据权利要求1所述的设备(10，10′)，其特征在于，所述喷射轴线(A2)偏离由所述颈部(16)限定的开口(22)的内径(D1)数值的至少百分之十九。
3.根据权利要求1或2所述的设备(10，10′)，其特征在于，所述喷射轴线(A2)偏离由所述颈部(16)限定的开口(22)的内径(D1)数值的至多百分之三十二。
4.根据权利要求1所述的设备(10，10′)，其特征在于，在所述消毒处理单元(26)中，所述预型件(12)总体上沿纵向的行进方向(X1)排列，且它们一个在另一个一侧、平行地且呈直立位置布置；并且，所述喷嘴(38)的喷射轴线(A2)相对于所述行进方向(X1)沿基本正交的方向径向地偏移。
5.根据权利要求4所述的设备(10，10′)，其特征在于，所述喷嘴(38)产生总体上呈垂直帘状的消毒剂流(F)。
6.根据权利要求4或5所述的设备(10，10′)，其特征在于，所述喷雾装置(36)配设有多个总体上纵向地排列的喷嘴(38)；并且，所述喷嘴(38)的喷射轴线(A2)基本平行。
7.根据权利要求1所述的设备(10，10′)，其特征在于，消毒剂由含过氧化氢或汽化过氧化氢的化合物构成，其通过加热超过活化温度而进行活化。
8.根据权利要求7所述的设备(10)，其特征在于，过氧化氢通过在高于活化温度的温度下加热所述预型件(12)，而在所述热调节单元(28)的炉(40)内通过加热进行活化。
9.根据权利要求7所述的设备(10′)，其特征在于，过氧化氢通过喷射到在高于活化温度的温度下被预先加热过的预型件(12)上，而在消毒处理单元(26)中进行活化。
10.根据权利要求7或9所述的设备(10，10′)，其特征在于，过氧化氢在高于一百零六摄氏度的温度下进行喷射。
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