CN102026877B

CN102026877B - 消毒用于包装可倾倒食物制品的机器的包装材料幅的设备及方法

Info

Publication number: CN102026877B
Application number: CN2009801174262A
Authority: CN
Inventors: A·多纳蒂
Original assignee: Tetra Laval Holdings and Finance SA
Current assignee: Tetra Laval Holdings and Finance SA
Priority date: 2008-05-15
Filing date: 2009-05-14
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2029-05-14
Also published as: ATE538038T1; JP5324649B2; US20110038756A1; WO2009138481A1; EP2119631B1; JP2011520712A; ES2379408T3; HK1156585A1; EP2119631A1; RU2010151451A; BRPI0911805A2; MX2010011531A; CN102026877A; US8574491B2

Abstract

一种消毒用于包装可倾倒食物制品的机器的包装材料幅(2)的设备(1，1’)，设备(1，1’)具有：容纳在第一温度(T₁)下的液体消毒剂的消毒室(3)；用于在幅成形为一连串的可倾倒食物制品密封包装之前供给幅(2)以通过消毒室(3)的传送装置(9a，9b，9c)；用于消毒剂的保存箱(11)；供给装置(13，15，16，12)，选择性地激活供给装置从而将消毒剂从保存箱(11)供给到消毒室(3)；排放装置(12，17，18)，在包装机停止时选择性地激活排放装置从而将消毒剂从消毒室(3)排放到保存箱(11)中；以及冷却装置(55；55’)，在包装生产循环结束时，选择性地激活冷却装置从而冷却保存箱(11)中的消毒剂至低于第一温度(T₁)的第二温度(T₂)。

Description

消毒用于包装可倾倒食物制品的机器的包装材料幅的设备及方法

技术领域

本发明涉及一种用于消毒包装可倾倒食物制品的机器的包装材料幅的设备和方法。

背景技术

如已知的，使用由消毒纸板包装材料制成的包装出售许多食物制品，例如，果汁、UHT(超热处理)牛奶、葡萄酒、番茄汁等。

这种包装的典型实例是公知为无菌利乐砖(注册商标)的用于液体或可倾倒食物制品的平行六面体形状的包装，通过折叠和密封层压的条状包装材料制造无菌利乐砖。

包装材料具有多层结构，多层结构主要包括：用于刚度和强度的基层，基层可由诸如纸的纤维材料层形成；以及覆盖基层两侧的多个热封塑性材料(例如，聚乙烯薄膜)层。

在可长期保存制品(例如，UHT牛奶)的无菌包装的情况中，包装材料还包括诸如铝箔或乙基乙烯醇(EVOH)膜的气体和光阻隔材料层，气体和光阻隔材料层叠置在热封塑性材料上，并依次地覆盖有形成最终与食物制品接触的包装内表面的另一热封塑性材料层。

如已知的，在全自动包装机上生产这种包装，在自动包装机上，由以幅形式供给的包装材料形成连续的筒。包装材料幅从卷轴开卷，并被供给到消毒设备，在消毒设备中，通过使幅浸泡在液体消毒剂(例如，过氧化氢和水的浓溶液)的消毒室中对幅进行消毒。

幅随后被供给到无菌室，在无菌室中，通过加热蒸发消毒剂。幅随后被折叠为圆筒状并被纵向密封，从而以公知的方式形成连续的竖直圆筒，由此实质上形成无菌室的延伸部。包装材料的圆筒被连续地填充可倾倒食物制品，随后被供给到成型和密封设备，在成型和密封设备中，包装材料的圆筒被夹持在一对夹钳之间，夹钳横向地密封圆筒以形成枕状包装。随后，通过切割连结两个相邻的枕状包装的密封部使枕状包装相互分离，并且枕状包装被输送到最终的折叠台，在最终的折叠台中，以机械的方式将枕状包装折叠为完成的形状。

更具体地，消毒设备包括容纳消毒剂的消毒室，幅被连续地供给到消毒室。便利地，消毒室包括两个平行的竖直分支，竖直分支在底部相连，以限定相对于幅材的行进速度来说足够长的U形路径，使得有充足的时间来处理包装材料。

为了有效地相对较快地进行处理(例如，大约7秒)以减小消毒室的尺寸，消毒剂必须保持在诸如73℃左右的很高的温度下。在已知的消毒设备中，可通过诸如将电加热器安装到消毒室的竖直分支的壁上实现该目的。

由于包装材料的幅的表面覆盖有热封塑性材料(通常为聚乙烯)层，所以消毒剂完全不能渗透包装材料的幅的表面。然而，沿着幅的边缘，纤维材料层露出，往往吸收消毒剂。这种现象在该技术领域中公知为“边缘灯芯效应”(edge wicking)，并且如果使幅在消毒室中仅停留很短时间则上述效应保持在可接受的限度内，这是在包装机的正常操作过程中的情况。

然而，如果由于某些原因，包装机停止，消毒室必须立即排空。否则，纤维材料层的边缘吸收消毒剂，几毫米宽的边缘灯芯效应不可避免地削弱了如上所述的用以形成包装材料的圆筒、对幅的随后的纵向密封。

换言之，在机器停止的状况中，消毒剂被快速地排出到通常为双壁的保存箱。内壁限定保存箱的容纳消毒剂的内壳；外壁形成保存箱的外壳，外壳与内壳共同限定用于热隔离消毒剂的通常充满空气的间隙。

在已知的机器中，在短暂停止的状况中，通常不超过15-20分钟，特别当再次起动机器时，尽管消毒室变空，但仍然易于发生边缘灯芯效应。

通过仔细研究该现象找到多个原因，最主要的原因是：

——纤维材料的多孔性，然而，由于造纸成本原因，仅能够减小纤维材料的多孔性。

——流体静压，由于U形消毒室的高度取决于必要的处理时间，所以也难以减小流体静压，仅能够通过改变消毒设备的构造减小流体静压，由此使整个系统复杂化；以及

——在机器停止期间消毒室的温度，以及消毒剂被供给回消毒室时消毒剂的温度。

关于后者，具体地，即使在停止期间消毒室的温度与供给回消毒室的消毒剂的温度之间仅相差几度，也会产生严重的边缘灯芯效应。在传统的机器中，这种温度差异由排空的消毒室温度升高的趋势引起，因为恒温控制对由排空消毒室引起的热吸收的减少的响应的不可避免地发生延迟：因此，消毒室内的温度通常在至少80℃左右。因此，消毒室的壁上和包装材料中残留的消毒剂易于蒸发，由此形成消毒室的饱和蒸汽状态，因而纤维材料层的孔包含饱和的空气/蒸气混合物。

当液体消毒剂在不可避免地低于消毒室内温度的温度下被供给到消毒室时，幅的温度降低，并由此孔中的空气/蒸气混合物的温度降低。这种降低实际上对空气具有负面影响，空气经历仅几个百分比的体积收缩，而这种降低对蒸汽具有非常严重的影响，蒸汽再凝结并由此在液体状态下呈现更小的体积。这种体积剧烈减小具有将消毒剂“吸”到纤维材料层的孔中的作用，这是形成边缘灯芯效应的主要原因。

为了解决该问题，提出了消毒设备，在该消毒设备中，消毒剂在被供给到消毒室之前被加热。

在长期停止的情况中，例如，在包装生产循环结束时，将消毒剂简单地排放到保持箱中足以防止边缘灯芯效应，即使当再次起动包装机时，也不会发生边缘灯芯效应。在长期停止的情况中，消毒室内的残留液体蒸发，并且消毒室内的相对湿度减小。当在包装生产循环结束之后再次起动包装机时，消毒室和消毒室内的包装材料完全变干。

在上述类型的已知的消毒设备中，在每个生产循环结束时，通过吹入空气使包装机的消毒室和其它消毒部件通风，以移除任何残留的消毒剂，随后用水进行喷洒以去除残留的消毒剂。

上述类型的包装机被广泛和良好地应用于食品业的广泛的领域中；并且具体地，消毒设备的性能能够确保关于控制无菌包装以及残留消毒剂允许量的规则中较大的安全余量。

然而，该食品业中需要进一步的改进，尤其是关于消毒剂的平均“寿命”，即，消毒剂保持有效的平均时间长度。

发明内容

本发明的目的是提供一种消毒设备，与上面的已知的消毒设备相比，该消毒设备简单且廉价地延长了消毒剂的平均寿命。

根据本发明，提供一种如权利要求1所述的消毒设备。

本发明还涉及一种如权利要求9所述的消毒方法。

附图说明

将参照附图以示例的方式描述本发明的两个优选的非限制性实施例，在附图中：

图1示出了本发明的第一实施例的线路图；

图2和图3以两种不同的工作构造示出了本发明的第二实施例的局部的线路图。

具体实施方式

图1中的附图标记1表示用于消毒包装可倾倒食物制品的包装机的包装材料幅2以及上述公知类型的幅2的消毒设备整体。

幅2以公知的方式(未示出)从卷轴被供给到设备1，从而在形成一连串的可倾倒食物制品密封包装(未示出)之前被消毒。从设备1向下游对幅2以公知的方式执行的形成操作、补偿操作以及密封操作(如上所述)不构成本发明的一部分，在此仅为了清楚提及这些操作。

幅2具有多层结构，幅2包括：用于刚度和强度的基层，基层可由诸如纸的纤维材料制成；以及覆盖基层两侧的多个热封塑性材料(例如，聚乙烯薄膜)层。

在可长期保存制品(例如，UHT(超热处理)牛奶)的无菌包装的情况中，幅2还包括诸如铝箔或乙基乙烯醇(EVOH)膜的气体阻隔材料层，气体阻隔材料层叠置在热封塑性材料上，并依次地覆盖有最终与食物制品接触的另一热封塑性材料层。

参照图1，设备1主要包括U形消毒室或消毒池3，消毒室3包含在例如范围在70℃到75℃之间并优选不低于73℃的温度T₁下的液体消毒剂，例如，过氧化氢(H₂O₂)和水的30％的溶液。消毒室3由两个竖直的分别作为入口和出口的管道4、5限定，管道4、5具有各自的顶部开口6、7并在底部通过底部部分8相互连接。

举例来说，图1示出了用于引导幅2通过管道4、5和消毒室3的底部部分8的多个水平辊，更具体地，图1示出了：邻近管道4的顶部开口6的输入辊9a；邻近管道5的顶部开口7的输出辊9b；以及装纳在消毒室3的底部部分8中的返回辊9c。

因此，幅2在消毒室3中形成了U形路径P，路径P的长度取决于幅2的行进速度，并该长度能够保持包装材料进入消毒剂中的长度足够长。

消毒室3构成消毒剂控制回路10的一部分，控制回路10还包括：

——消毒剂保存箱11；

——用于填充/排放消毒室3的管道12；

——浸入保存箱11中并由电动马达14驱动的泵；

——经由阀16连接泵13和管道12的供给管道15；以及

——经由阀18连接管道12和保存箱11的排放管17。

保存箱11用于加满消毒室3以补偿由湿的外行幅2引起的消毒剂损失，并用于在排放消毒室3时(例如，在包装机发生任何中止的情况中)保存消毒剂。

阀16优选为双通二位常开型阀，但具有流动开启/关闭构件(未示出)，流动开启/关闭构件允许在关闭位置泄漏，从而如所述地补偿在生产循环过程中在消毒室3中的不可避免的消毒剂损失。为此，具有形成于开启/关闭构件中的尺寸适当的孔的商品化阀足以满足要求。

出于安全考虑，阀18也优选为双通二位常开型阀，从而允许在电气系统发生故障的情况中排放消毒室3。

回路10还包括再循环管道19，再循环管道19连接保存箱11与形成于消毒室3的入口管道4顶部的公知的溢流件(未示出)，以确定消毒室3中的最大消毒剂液面。

设备1还包括用于控制消毒室3中的消毒剂的温度的系统20。在图1的实施例中，系统20包括装配到管道4、5的壁上并由管壁的加粗线示意性示出的多个电加热器。

设备1还包括用于在消毒剂被供给到消毒室3之前预加热消毒剂的系统21。

系统21主要包括使用水作为工作流体的对流热交换器22。更具体地，热交换器22具有：连接到泵13的供给管道15的消毒剂入口23；连接到再循环管道19的消毒剂出口24；以及串联连接到加热回路25并具有入口26和出口27的水相器。

加热回路25主要包括循环泵28，循环泵28具有：与热交换器22的出口27连接的进水管道29；以及连接到电阻加热器31的供给管道30，电阻加热器31的出口依次地连接到热交换器22的入口26。

泵28的进水管道29经由管道32与填充管道33和排放管道34连接，填充管道33和排放管道34依次地可通过各自的水龙头35、36连接到总水管。用于补偿加热回路25的压力的水箱/压缩空气箱37以及最大压力阀38以公知的方式支路连接到补偿管道33。

设备1还包括在图1中示意性示出的公知的通风系统40。

通风系统40在包装生产循环的末端被运行，从而将空气吹到消毒室3和包装机的其它消毒部件中以移除残留的消毒剂；随后气流被供给到以公知方式将该气流与水一起喷洒以除去残留的消毒剂的清洗器48。

在清洗器48的下游，通风系统40包括压缩机41以及用于分离水相的空气-水的分离器42，水相经由管道49排出。另一方面，空气在包装机运转时被回收(管道47)、消毒，并被供给回设备1。

如图1所示，保存箱11的侧部和底部由双壁43、44界定；内壁(43)限定保存箱11的容纳消毒剂的内壳45；外壁(44)形成保存箱11的外壳46，外壳46进而与内壳45共同限定用于热隔离消毒剂的充满空气的间隙50。

保存箱11的内壳45通过各自的水龙头53、54分别连接到用于采样和改变消毒剂的两个不同的排放管道51、52。

有利地，设备1还包括冷却系统55，在包装生产循环结束时且消毒剂从消毒室3中排出到保存箱11之后，选择性地激活冷却系统55从而将消毒剂冷却到低于温度T₁的温度T₂.。

更具体地，温度T₂选择为阻止消毒剂变质和不稳定，温度T₂优选地至少比温度T₁低15％。更具体地，温度T₂为60℃或更低，在所示实例中，温度T₂为58℃。

冷却系统55主要包括：用于填充/排放保存箱11的间隙50的管道56；经由相应的阀58连接到管道56的冷却剂供给管道57；经由相应的阀60也连接到管道56的第一排放管道59；以及与保存箱11的间隙50持续连通的第二排放管道61。

在所示的实例中，冷却剂是水，供给管道57连接到总水管。

两个阀58、60均为双通二位阀，阀58常闭，阀60常开。

如图1所示，填充/排放管道56经由形成于保存箱11的底部外壁44中的开口62终止在间隙50中。类似地，排放管道61经由形成于保存箱11的侧部外壁44的顶部的开口63连接到间隙50。

开口63优选地位于在保存箱11中的消毒剂的最高液面之上。

当阀58打开而阀60关闭时，冷却剂从供给管道57经由间隙50连续地流到排放管道61，由此冷却在保存箱11的内壳45中的消毒剂。

通过简单地关闭阀58而打开阀60，使制冷剂从间隙50排出。

设备1以如下方式操作。

当冷却开始时，消毒室3是空的，所有的消毒剂位于保存箱11的内壳45中；并且保存箱11的内壳45与外壳46之间的间隙50充满空气。

泵13开始运转，经由热交换器22抽吸大量的消毒剂，例如，50l/min。

在该阶段，阀16关闭，但如所述的，阀16允许少量的消毒剂(每分钟几升)泄漏到管道12。阀18打开，因而直到达到最佳生产循环起始状态才填充消毒室3。同时，泵28使水循环流经加热器31，并且用于控制消毒室3中的温度的系统20开始工作。

循环起始状态例如为，对于固定到消毒室3的壁上的加热器是72℃，且对于保存箱11中的消毒剂是75℃(填充温度)。在这种情况中，消毒室3和幅2都是干燥的，几乎无发生边缘灯芯效应的风险。

在循环起始时，阀16打开，而阀18关闭，因而消毒室3被快速地填充消毒剂；之后，阀16关闭。

在包装机正常操作的过程中，消毒剂以73℃的最低温度被保持在消毒室3和保持箱11中。如果这两个温度中的任一者降到预定的阈值之下，则分别通过系统20加热器和回路25使加热循环开始工作。

泵13连续地运转，以保持消毒剂连续地流经热交换器22(另一方面，在该阶段，加热器31常闭)，并便利地保持消毒剂以每分钟几升的速度通过阀16连续地泄漏，以补偿如所述的由湿的外行幅2引起的消毒室3中的消毒剂的损失并保持消毒室3底部和管道12是热的。多余的消毒剂从消毒室3中溢出，并沿再循环管道19流回到保持箱11中。

泵28也连续地运转；并通过系统20加热器以正常的方式控制消毒室3中的消毒剂的温度，只要温度降到阈值之下，系统20加热器就被激活。

如果保持箱11中的消毒剂的温度降到阈值之下，则加热器31被激活。

在包装机停止的状况中，阀18立即打开，因而消毒剂从消毒室3快速地排放到保持箱11中。

在小于15-20分钟的短暂停止的状态中，消毒室3冷却到操作温度之下，同时消毒剂被加热至填充温度(例如，75℃)。

通过关闭系统20加热器并吹入处于低于消毒室3温度的温度的消毒空气而使消毒室3冷却。

通过激活加热器31加热消毒剂。

通常在不到一分钟的时间快速地达到上面的状态，并确保下一次起动时边缘灯芯效应的可接受程度。在实际中，通过冷却消毒室3和预加热消毒剂至更高的温度防止当填充消毒室3时消毒室3中的蒸汽冷凝。

在包装生产循环结束时停止的状况中，在排放消毒室3之后，通风系统40开始工作，从而使包装机的消毒室3和其它消毒部件通风并移除任何残留的消毒剂；通过雾化水射流以公知的方式清洗空气流来去除残留的消毒剂。

同时，冷却系统55也开始工作从而将保持箱11中的消毒剂冷却到温度T₂。

更具体地，阀58打开，而阀60关闭，使得冷却剂从供给管道57经由间隙50流到排放管道61，由此冷却保持箱11的内壳45中的消毒剂。

冷却通常持续和通风阶段一样长的时间，大约10分钟。

一旦消毒剂被冷却，阀58关闭，阀60打开，从而排放保持箱11的间隙50中的水。

申请人注意到，在循环结束冷却很大程度地减小了制冷剂的变质和不稳定，由此很大程度地延长了消毒剂的平均工作寿命。

通过在生产循环结束时冷却消毒剂，还防止消毒剂蒸发并由此防止设备1的多个部件变湿以及在下一消毒阶段稀释过氧化氢浓度。

这些效果通过保持箱11的间隙50实现，该已知设备已具有热隔绝消毒剂的特征，因此不需要添加热交换器。换言之，并入冷却阶段仅需要对已知设备进行最小的改变。

图2和图3示出了根据本发明的消毒设备的不同的实施例，由1’表示该消毒设备整体，在下面仅对该消毒设备不同于设备1的部分进行描述，并对与已描述的部件相同或对应的部件使用相同的附图标记。

设备1’与设备1的不同之处在于，在包装生产循环结束时被选择性地供给到保持箱11的间隙50中的冷却剂由从通风系统40的分离器42中排出的水形成。

来自通风系统40的分离器42的水通常处于大约35℃的温度，并由此能够有效地冷却保持箱11中的消毒剂。

换言之，通风系统40的管道49可通过阀65选择性地连接到用于填充/排放保持箱11的间隙50的管道56’。以上部件共同限定消毒剂冷却系统55’，可在包装生产循环结束时选择性地使消毒剂冷却系统55’开始工作。

阀65是四通二位型阀，并与管道49、管道56’以及两个连通到排放部的管道66、67接合。

更具体地，阀65可分别置于如图2和图3所示的第一操作位置和第二操作位置：在生产过程中所采取的第一操作位置中，(图2)，阀65使管道49与管道66相连，并使管道56’与管道67相连，即，排放通风系统40和冷却系统55’；而在包装生产循环结束同时通风系统40运转时所采取的第二操作位置中(图3)，阀65使管道49与管道56’相连，并使管道66与管道67相连，即，允许水从通风系统40的管道49流经保持箱11的间隙50，从而在保持箱11被排放之前冷却保持箱中的消毒剂。

该方案明显地还具有优点：利用通常在使设备1的消毒室和其它的消毒部件通风时使用的水冷却消毒剂，由此消除图1方案中的附加水消耗。

明显地，可在不背离所附权利要求限定的保护范围的情况下对在此描述的消毒设备1、1’以及方法进行变型。

Claims

1.一种消毒用于包装可倾倒食物制品的机器的包装材料幅(2)的设备(1，1’)，所述设备(1，1’)包括：

——容纳在第一温度(T₁)下的液体消毒剂的消毒室(3)；

——用于在所述幅(2)成形为一连串的可倾倒食物制品密封包装之前供给所述幅(2)以通过所述消毒室(3)的传送装置(9a，9b，9c)；

——用于所述消毒剂的保存箱(11)；

——供给装置(13，15，16，12)，选择性地激活所述供给装置从而将所述消毒剂从所述保存箱(11)供给到所述消毒室(3)；以及

——排放装置(12，17，18)，在包装机器停止时选择性地激活所述排放装置从而将所述消毒剂从所述消毒室(3)排放到所述保存箱(11)中；

其特征在于，还包括冷却装置(55；55’)，在包装生产循环结束时选择性地激活所述冷却装置从而冷却所述保存箱(11)中的所述消毒剂至低于所述第一温度(T₁)的第二温度(T₂)。

2.如权利要求1所述的设备，其中所述第二温度(T₂)至少比所述第一温度(T₁)低15％。

3.如权利要求1或2所述的设备，其中所述第二温度(T₂)为60℃或更低。

4.如权利要求1所述的设备，其中所述保存箱(11)由双壁(43，44)界定，所述双壁形成在它们之间的间隙(50)；其中所述冷却装置(55；55’)包括供应装置(56，57，58；56’，65)，在包装生产循环结束时，选择性地激活所述供应装置从而将冷却剂供给到所述保存箱(11)的所述间隙(50)中。

5.如权利要求4所述的设备，其中所述冷却剂为水。

6.如权利要求4或5所述的设备，其中所述供应装置包括可选择性地连接到总水管的供水装置(56，57，58)。

7.如权利要求4或5所述的设备，还包括通风系统(40)，在包装生产循环结束时选择性地激活所述通风系统从而将水洗过的空气射流吹入到至少所述消毒室(3)中；其中所述供应装置包括流体连通装置(56’，65)，选择性地激活所述流体连通装置从而将所述通风系统(40)的排水管道(49)连接到所述保存箱(11)的所述间隙(50)。

8.如权利要求7所述的设备，还包括用于从由所述包装机器排出的空气-水射流分离水部分的分离装置(42)；其中所述流体连通装置包括：连接所述分离装置(42)至排出部的第一管道(49)；连接所述保存箱(11)的所述间隙(50)至排出部的第二管道(56’)；以及阀装置(65)，该阀装置可选择性地置于使所述第一和第二管道(49，56’)相连的操作位置，使得被所述分离装置(42)分离的水部分在排出之前流经所述保存箱(11)的所述间隙(50)。

9.一种消毒用于包装可倾倒食物制品的机器的包装材料幅(2)的方法，所述方法包括如下步骤：

——将第一温度(T₁)下的液体消毒剂供给到消毒室(3)中；

——在所述幅成形为一连串的可倾倒食物制品密封包装之前供给所述幅(2)以通过所述消毒室(3)；

——在所述包装机器停止时将所述消毒剂从所述消毒室(3)供给到辅助箱(11)；

——其特征在于，包括步骤：在包装生产循环结束时，冷却所述辅助箱(11)中的消毒剂至低于所述第一温度(T₁)的第二温度(T₂)。

10.如权利要求9所述的方法，其中所述第二温度(T₂)至少比所述第一温度(T₁)低15％。

11.如权利要求9或10所述的方法，其中所述第二温度(T₂)为60℃或更低。

12.如权利要求9所述的方法，其中所述冷却步骤包括将冷却剂供给到形成于限定所述辅助箱(11)的双壁(43，44)之间的间隙(50)中。

13.如权利要求12所述的方法，其中所述冷却剂是水。

14.如权利要求12或13所述的方法，其中所述供给步骤包括连接所述辅助箱(11)的所述间隙(50)至所述总水管的步骤。

15.如权利要求12或13所述的方法，还包括在包装生产循环结束时的通风步骤，其中，空气射流被吹入到至少所述消毒室(3)中，随后用水清洗所述空气射流；所述供给步骤包括：从由所述包装机器中排出的空气-水射流分离水部分的步骤，以及在所述水部分排出之前将所述水部分供给到所述辅助箱(11)的所述间隙(50)中的步骤。