CN102348471A - 用于对物体进行灭菌的设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于对物体进行灭菌的设备，包括灭菌导管（2），该灭菌导管（2）具有用于引入未灭菌物体的入口和用于取出灭菌物体的出口；喷射装置，该喷射装置用于将加热并蒸发的灭菌流体引入导管（2）内；吸取装置（30，115），用于俘获从导管（2）流出的排出流体。该设备具有注入装置（10），该注入装置用于注入垂直于导管（2）的流体流以产生流体屏障，该流体屏障用于将灭菌导管与外部非灭菌区域隔离，所述流体屏障形成在导管（2）的所述入口处。本发明还涉及一种用于调节对物体进行灭菌的灭菌导管内的灭菌流体分布的方法。

Description

用于对物体进行灭菌的设备和方法

技术领域

本发明涉及一种用于对物体进行灭菌的设备和方法。

背景技术

众所周知，在大多数的工业领域，尤其是食品工业中，也就是在饮料容器的无菌灌装和无菌食品包装的领域，需要对物体，尤其是容器进行灭菌。灭菌通常用化学试剂来实现，例如，过氧化氢，其可以用于如纸张，塑料，金属或有机材料中每种材料的表面上。

对于食品工业，为了保证灌装在无菌条件下进行，不只对容器，内部和外部，而且对于它们的密封物，例如在灌装结束时用于密封容器的瓶盖或瓶塞也必须进行灭菌。

鉴于此，用于对容器密封物进行灭菌的已知设备包括灭菌导管，该灭菌导管具有一个内部限定密封物通道的壁。

特别地，在导管内部限定了一个具有控制无菌气氛的空间，所述已知设备还包括喷射装置，用于将加热并蒸发的灭菌液（即：化学试剂）注入导管内，并包括干燥装置，用于在导管内引入热气体。因此，该设备包括用于加热并蒸发灭菌液的装置，例如，如公布号为WO2006128884的专利申请中所公开的。值得注意的是一般在这些设备中使用灭菌液在温度高于一个阈值（活化值）时具有化学活性。在密封物本身离开设备之前，该干燥装置具有活化灭菌液并同时消除凝结在密封物上灭菌液的作用。

因此，灭菌液在以蒸气方式注入导管内部之前同样进行加热。

 已知灭菌设备同样包括从导管中抽取排出流体的系统，这样它们就不会流到环境中。

 在已知的设备中，具有排气管，该排气管在一个末端与吸气泵相连，并在相对末端与导管直接相连，吸力直接应用于导管内部的空间。

 更确切地，排气管通常在一个开口处与导管相连，密封物通过该开口送入导管中以进行灭菌。

 导管相对于环境来说必须保持过压，以便于防止环境的污染气体流入灭菌空间内部，已经设备具有几个缺陷。

 首先，记住导管必须保持过压，一个有关于从导管中抽取排出流体的问题产生了。事实上，作用在导管内部空间的吸力在导管一个末端附近建立了负压梯度，该末端为吸气泵所连接，通常为导管的入口。这种负压梯度确定了压力低于导管外部环境压力的区域的形成，因此导致了污染的环境气体流入导管内。

 另一个关于从导管中抽取排出流体的问题产生了，排出流体的抽取产生了导管内部过程流体（即：灭菌液体和干燥气体）的不理想流动，因此改变了灭菌气氛的分布。换句话说，这种导管内部过程流体的分布并非理想，因为受到系统为抽取排出流体而在导管一端施加的吸力的影响。

 不利地，由于过程流体的分布受到排出流体抽取的影响，其在密封物上的行为难以控制并且不可预测。

发明内容

本发明的一个目的在于消除上述缺陷，并获得一种用于对物体进行灭菌的，可从非灭菌环境中隔离灭菌导管的设备。特别地，根据本发明设备的一个目的在于防止污染的环境气体流入物体进行灭菌的灭菌空间内。本发明的另一个目的在于获得一种用于对物体进行灭菌的设备，该设备能在不影响过程流体在物体进行灭菌的灭菌空间内分布的情况下提供俘获排出流体。

本发明的另一个目的在于获得一种对物体进行灭菌的设备，该设备可以优化在物体进行灭菌的灭菌空间内过程流体的分布。

本发明的另一个目的在于提议一种调节对物体进行灭菌的灭菌空间内的灭菌流体分布的方法。

上述目的通过根据本发明的用于对物体进行灭菌的设备和方法获得，该设备和方法通过以下所述的权利要求限定。

附图说明

通过非限制性的实施例，结合附图，详细说明本发明。

 图1为本发明设备的俯视图。

图2为图1设备的侧视简要图。

图3为关于根据本发明方法的功能图。

图4为图1设备的透视图。

 图5为插入图1设备中的注入装置的透视图。

 图6为图5注入装置的剖面图。

 图7为图1设备操作部分的透视图。

 图8 为图7操作部分内输送管的透视图。

图9为插入图1设备中吸取装置的透视图。

图10为图9中吸取装置的放大图。

图11为图9和10中吸取装置的进一步透视图。

 在附图中，1代表用于对物体进行灭菌的设备，尤其是例如用于密封容器并在灌装过程结束时应用于容器的瓶盖，瓶塞的容器密封物。

设备1包括具有用于物体的入口3的灭菌导管2。

 在图5的优选实施例中，导管2具有矩形横截面并包括顶壁2a，底壁2b，和两个侧壁2c，2d，每个侧壁大致平坦。此外，导管2优选地沿着纵向方向设置。

 然而，此处所描述和说明的导管2的构造并非必要。事实上，导管2可以具有不同形状，例如，可以为具有圆形截面并设置为曲线路径的管。在一个优选实施例，尤其是图2中，输送机（未图示）设置在导管2内以从入口3输送物体至导管2本身的出口4，所述入口和出口相应于设备1的入口和出口。所述设备1在入口（箭头“IN”）处接收（少见地）有待灭菌的物体，并在出口（箭头“OUT”）处得到灭菌物体。特别对于容器密封物，它们优选地在导管2内通过底壁朝上，凹入部分朝下的方式设置。

 该设备包括多个与导管相连的喷嘴，用于喷射灭菌流体至导管本身内。为了将加热高于流体活化温度并随后蒸发的灭菌流体送至喷嘴，该设备同样具有用于加热和/或蒸发灭菌流体的系统。这种系统并为图示，而在公布号为WO2006128884的专利申请中公开，该专利在此引入参考。

 因此，该喷嘴，与所述系统一起（该系统用于加热和蒸发灭菌流体），限定了用于在导管2内引入加热并蒸发的灭菌流体的喷射装置5。

 灭菌流体优选为过氧化氢蒸气（VHP）。在优选的实施例中，特别对于图7和8，所述喷射装置包括设置在导管2内并沿其长度具有多个孔的第一输送管6，所述孔限定了用作喷嘴的扩散器55。

 在附图中，该设备包括为了除去凝结在物体上灭菌流体的用于在导管内引入热气体的干燥装置。

 在一个优选的实施例中，所述干燥装置包括第二输送管，其具有和第一输送管6相同的结构（即：设置在导管2内），但第二输送管被送入加热气体（或任何惰性气体）。就干燥装置的设计而言，它们的结构与喷射装置的结构相同，请见上述的图7和8。

 相对于喷射装置,干燥装置与导管2大致下游地连接，并设置为导管2内物体移动的方向，请见附图2的箭头IN和OUT。

 因此，导管2优选地限定操作部分T1，T2，T3，它们沿着物体从入口3至出口4移动的路径连续地设置，即：

-         第一操作部分T1，其中喷射装置有效；

-         第三操作部分T3，其中干燥装置有效；

-         第二操作部分T2，位于第一和第三操作部分中间，其中喷射装置和干燥装置都未在物体上有效。

 在附图4中，设备1包括用于从导管2内俘获排出流体的吸取装置11。

 在图1，5和6中，设备包括注入装置10，用于将垂直于导管2的流体流注入导管2内，以产生流体屏障，该流体屏障用于将所述灭菌导管与外部非灭菌区域隔离，所述流体屏障在灭菌导管2的所述入口处产生。这种垂直于导管的流体流在注入之处产生强大的紊流，因此增加了该区域的压力。由于这种压力的增加，在导管的入口处形成一种塞子，因此将灭菌导管与外部非灭菌区域隔开。

 在一个优选实施例中，所述注入装置10设置在导管2的内部。

 特别地，横向注入导管2的流体产生刀片状的流体屏障。优选地，这种流体屏障由热灭菌气体组成。

 根据图5和6所示的优选实施例，所述注入装置10包括C状通道9，设置在导管2截面的周长上，并具有用于注入产生流体屏障的所述流体的一个或多个出口9a。优选地，注入流体屏障的出口通过多个沿着环形通道分布的孔或槽限定。根据另一个不同的实施例，所述注入装置独立地包括与导管壁相连的水平通道或L形通道或环形通道，每种所述通道具有一个或多个出口用于注入产生流体屏障的流体。优选地，注入流体屏障的出口通过沿着通道分布的多个孔或槽所限定。

 在一个优选实施例中，设备1还包括：

-         用于检测灭菌气氛工作参数的检测装置；

-         与所述吸取装置（C1线表示）和所述检测装置（C2线表示）操作性连接的控制系统C，所述控制系统随着所检测的工作参数调节所述吸取装置的操作。

 在图1和图2的优选实施例中，该设备1包括以相互预定距离沿着所述导管分布的多个吸取装置和多个检测装置，该检测装置。优选地，检测装置包括一系列沿着导管2分布的压力传感器，通常具有三个压力传感器P1, P2, P3，每个对应于导管的所述操作部分T1, T2, T3。

 根据本发明一个不同的实施例，除了一系列压力感应器，所述检测装置包括沿着导管2分布的一系列流量传感器，通常具有三个流量传感器（未图示），每个对应于导管的所述操作部分T1, T2, 和T3。

 在另一个实施例中，该检测装置包括一系列流量传感器，而没有压力传感器。在一个优选的实施例中，特别是图2和图9-11中，每个所述吸取装置包括至少一个调节阀Vl, V2, V3，与限定在导管2的排出孔30相连，并与各自的执行器M1, M2, M3相连，用于启动至少第一操作位置和第二操作之间的所述阀的操作，其中，该阀在第一操作位置上关闭排出孔，而在第二操作位置上打开排出孔。此外，每个执行器M1, M2, M3操作性地与所述控制装置C相连，并随着所检测的工作参数而被起动。

 优选地，每个所述吸取装置11还包括吸取罩15，设置在与排出孔30相连的相应调节阀Vl, V2, V3之上，所述吸取罩通过气流效应俘获排出流体。

 值得注意的是通过气流效应俘获排出流体的吸取罩15不会影响灭菌导管内灭菌液的分布，因为没有吸力直接应用到导管2内所含的流体。

 根据图9-11的优选实施例，所述排出孔30穿过软管115，所述软管的边缘115a在所述软管15的底部115b内延伸，因此阻止了排出流体从所述罩和所述软管之间的漏缝流出。

 本发明的另一个目的在于提供一种用于调节灭菌物体灭菌导管内灭菌流体的分布的方法。

 根据本发明，一种用于调节对物体进行灭菌的灭菌导管内灭菌流体的分布的方法，包括以下步骤：

-         通过吸取装置俘获排出流体（方格S1）；

-         检测所述灭菌导管内灭菌流体的工作参数（方格S2）；

-         将所测得的工作参数与预设值或预设数值范围进行对比（方格S3）；

-         根据所述对比步骤的结果来调节所述吸取装置的操作（方格S4, S5, S6）。

 特别地，其中一种所述工作参数为灭菌气氛的压力，另一个为灭菌气氛的流量。

 优选地，所述灭菌流体为加热并蒸发的过氧化氢蒸气（VHP）。

 根据对比步骤结果来调节吸取装置操作的步骤如下：如果所检测的工作参数与预设值一致或在预设数值范围内，则不需要对吸取装置的操作进行调节（方格S4）。另一方面，如果所检测的工作参数与预设值不相符，或不在预设值的范围内（方法S5），则需要对吸取装置的操作进行调节（方格S6）。特别地，所述阀的位置（通常可在排出孔的关闭位置与所述排出孔的打开位置之间移动）通过相应的执行器进行调节。在将所检测的工作参数与预设值或预设数值范围对比完成后，通过控制装置来引发执行器的起动。

 阀的位置确定了通过吸取罩俘获的排出流体的量。

 根据所述比较步骤的结果来调节吸取装置操作的步骤基于所述工作参数通过的反馈控制（分支方块S7）来实现。即，工作参数在第一调节之后改变，并因此基于第二检测进行潜在的第二调节。因此，检测步骤以大致连续的方式进行。

 根据本发明的设备具有重要的优点。首先，根据本发明用于对物体进行灭菌的设备可以通过非常简单可靠的方式将灭菌导管从非灭菌环境中隔离。特别地，这种设备防止污染的环境气体流入对物体进行灭菌的灭菌导管内。根据本发明的设备有利地俘获排出流体而没有影响导管内过程流体的分布。由于流体屏障，检测装置和控制装置的存在，这种结果很有可能。

 根据本发明的设备有利地进行物体上灭菌流体的优化。由于检测装置和控制装置的存在，这种结果很有可能。 

Claims (19)

1.一种用于对物体进行灭菌的设备（1），包括：

灭菌导管（2），该灭菌导管具有用于引入未灭菌物体的入口（3）和用于取出已灭菌物体的出口（4）；

喷射装置（5），该喷射装置用于将加热并蒸发的灭菌流体引入到导管（2）内；

吸取装置（11），该吸取装置用于俘获从导管（2）排出的排出流体；

其特征在于，所述设备还包括注入装置（10），该注入装置用于注入垂直于导管（2）的流体流，以产生将所述灭菌导管与外部非灭菌区域隔离的流体屏障，所述流体屏障形成在导管（2）的所述入口（3）处。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述流体屏障为刀片状。

3.根据以上任何一项权利要求所述的设备，其特征在于，所述流体屏障由热的灭菌气体组成。

4.根据以上任何一项权利要求所述的设备，其特征在于，所述注入装置（10）包括水平通道，该水平通道与导管壁相连，并具有至少一个出口，该出口用于注入形成流体屏障的所述流体流。

5.根据权利要求1-3任一项所述的设备，其特征在于，所述注入装置（10）包括L形通道，该L形通道设置在导管（2）的壁上，并具有至少一个出口，该出口用于注入形成流体屏障的所述流体流。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其特征在于，所述注入装置（10）包括C形通道（9），该C形通道设置在导管（2）的壁上，并具有至少一个出口（9a），该出口用于注入形成流体屏障的所述流体流。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其特征在于，所述注入装置（10）包括环形通道，该环形通道设置在导管（2）截面的周长上，并具有至少一个出口，该出口用于注入形成流体屏障的所述流体流。

8.根据以上任一项权利要求所述的设备，其特征在于，包括检测装置，用于检测灭菌气氛的工作参数；控制装置（C），其与吸取装置（11）和检测装置操作性地连接，所述控制装置随着检测的工作参数调节所述吸取装置的操作。

9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述检测装置包括至少一个压力传感器（P1, P2, P3）。

10.根据权利要求8或9所述的设备，其特征在于，所述检测装置包括至少一个流量传感器。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的设备，其特征在于，所述吸取装置（11）包括至少一个调节阀（V1, V2, V3），该调节阀与形成在导管（2）上的相应排出孔相连；所述至少一个调节阀（V1, V2, V3）分别连接至各自的执行器 (Ml, M2, M3)，该执行器驱使所述阀(Vl, V2, V3)在至少第一操作位置和第二操作位置之间运转，其中，当处于第一操作位置时，所述阀关闭排出孔，而在第二操作位置时，所述阀打开排出孔，所述执行器可操作地连接至所述控制装置（C），并由检测到的工作参数触发。

12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述吸取装置（11）还包括吸取罩（15），该吸取罩盖在与排出孔（30）相连的相应调节阀上，所述吸取罩通过气流效应俘获排出流体。

13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述排出孔（30）延伸穿过软管（115），所述软管的边缘（115a）伸入所述罩（15）的底部(115b)。

14.根据权利要求8至13中任一项所述的设备，其特征在于，包括多个吸取装置（11）和多个检测装置，这些吸取装置和检测装置均沿所述导管（2）分布，且彼此之间相隔预定距离。

15.根据前述任一项权利要求所述的设备，其特征在于，所述注入装置（10）设置在所述导管（2）的所述入口（3）处。

16.用于调节对物体进行灭菌的灭菌导管内的灭菌流体分布的方法，包括通过吸取装置俘获排出流体的步骤，其特征在于，还包括以下步骤：对灭菌气氛的工作参数进行检测（S2）；将所检测到的工作参数与预设值或预设数值范围进行比较（S3），根据比较结果来调节所述吸取装置的操作（S4, S5, S6）。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述工作参数为灭菌气氛的压力。

18.根据权利要求16或17中任一项所述的方法，其特征在于，所述工作参数为灭菌气氛的流量。

19.根据权利要求16至18中任一项所述的方法，其特征在于，所述根据比较结果来调节所述吸取装置的操作的步骤（S4, S5, S6）是基于所述工作参数、通过反馈控制（S7）来实现的。

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