CN102892677B - 在线添加颗粒的无菌灌注系统 - Google Patents

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Abstract

一种在线添加颗粒的无菌灌注系统，包括灌注子系统和在线添加颗粒子系统。所述灌注子系统包括相互连通的第一气泵（AP）阀组（11）和注入管（31）。所述在线添加颗粒子系统包括第二AP阀组（21），所述第二AP阀组也与所述注入管（31）相连通。本发明能够实现在液相产品的生产过程中加入固体颗粒的目的，并保证最终产品达到无菌要求。

Description

在线添加颗粒的无菌灌注系统
技术领域
本发明涉及一种无菌灌注系统，特别涉及一种在线添加颗粒的无菌灌注系统。
背景技术
在液相产品A中添加颗粒是目前市场的需要。现有的无菌灌注系统主要包括灌注和清洗两部分，如利乐公司的无菌包装技术。但目前还没有在液相产品A的生产灌注过程中加入颗粒的装置。其中，液相产品A可以是牛奶、果汁、豆奶、花色奶、饮料等各类液相食品，液相产品B可以是各类营养、风味液相产品，颗粒为固体。
因此，需要设计一个装置，能够在液相产品A的生产过程中注入颗粒。要求最终产品为无菌产品。
发明内容
本发明的目的在于在液相产品A中在线添加固体颗粒，并确保固液混合产品C的无菌状态。
本发明在线添加颗粒的无菌灌注系统，包括灌注系统，其特征在于：还包括在线添加颗粒系统。
所述灌注系统包括第一AP阀组和注入管，所述第一AP阀组和所述注入管相连通，所述在线添加颗粒系统包括第二AP阀组，所述第二AP阀组与所述注入管相连通。
本发明还包括在线清洗系统。
所述清洗系统包括外部清洗站和多个翻转管，所述翻转管可拆卸连通于所述灌注系统的管路中，并可实现翻转连通所述外部清洗站、所述灌注系统和所述在线添加颗粒系统，形成串联的清洗管路。
本发明在使用时，通过第一AP阀组向注入管内加入液相产品A的同时，通过第二AP阀组向注入管内加入液相产品B，液相产品A和液相产品B在注入管内充分混合，形成固液混合产品C，最终通过注入管注入到成型单元形成无菌包装成品。整个过程均需包装在无菌条件下完成。
附图说明
图1为本发明的工作原理示意图。
图2为本发明生产产品时的结构示意图。
图3是本发明清洗管路时的结构示意图。
图4是混合喷嘴的工作原理示意图。
图5和图6是混合喷嘴实施例一的俯视图和侧视图。
图7和图8是混合喷嘴实施例二的俯视图和侧视图。
图9和图10是混合喷嘴实施例三的俯视图和侧视图。
图11和12是混合喷嘴实施例四的俯视图和侧视图。
附图标记如下：
A．液相产品A        259．第九段
B．液相产品B        250．通孔
C．固液混合产品C    11B.第一AP阀组B阀
11．第一AP阀组      26．第二连通管
12．第一流量调节阀  31．注入管
21．第二AP阀组      311．弯曲处
22．第二流量调节阀  32．无菌舱
23．流量传感器      33．成型单元
24．定量计量阀      41．灌注管
25．混合喷嘴        42．外部清洗站
251．第一段         43．第一翻转管
252．第二段         44．第二翻转管
253．第三段         45．第三翻转管
254．第四段         21B.第二AP阀组B阀
255．第五段        K．预杀菌温度
256．第六段        J．节点
257．第七段        BF.蝴蝶阀
258．第八段
具体实施方式
液相产品B是液体的，当它遇到液相产品A时，该液相产品B会被迅速固化，形成固体颗粒。因此，在液相产品A的生产过程中加入液相产品B，利用两种产品的混合特性，就可在液相产品A内在线加入固体颗粒，从而在最终产品内形成含固体颗粒的无菌固液混合产品C。
如图1所示，本发明的原理为将液相产品A进行无菌输送的同时，对液相产品B进行无菌输送，液相产品A和液相产品B在无菌的环境中进行混合，形成带有固体颗粒的混合产品C，混合产品C被灌注到灭菌的包装材料中，形成无菌颗粒包装。
在输送和灌装过程中，要确保到达第一AP阀组11的液相产品A无菌，确保到达第二AP阀组21的液相产品B无菌，确保无菌的液相产品A和无菌的液相产品B在无菌的状态下，在混合喷嘴25处混合，并形成含固体颗粒的无菌固液混合产品C。在生产无菌固液混合产品C的过程中的各个环节进行灭菌，以达到灭菌状态。灭菌方法主要有用热空气灭菌或用双氧水灭菌。
如图2所示，本发明包括灌注系统、在线添加颗粒系统。本发明包括注入管31、第一AP阀组11（无菌产品阀组）和第二AP阀组21（无菌产品阀组），第一AP阀组11通过第一流量调节阀12与注入管31相连通。第二AP阀组21与注入管31相连通。第二AP阀组21通过第二流量调节阀22与注入管31相连通。第二流量调节阀22与注入管31之间通过第二连通管26相连通。
第二连通管26上设置流量传感器23和定量计量阀24，在第二连通管26与注入管31的连接处，在第二连通管26的端部设置混合喷嘴25。混合喷嘴25同时与注入管31相连通。
第一AP阀组11用于向注入管31内加入液相产品A，而第二AP阀组21用于向注入管31内加入液相产品B，液相产品A和液相产品B在混合喷嘴25处交汇，在注入管31内形成颗粒，从而将颗粒注入到无菌固液混合产品C的成型单元33处的包装中。
在不使用流量传感器23和定量计量阀24的情况下，通过控制第一流量调节阀12和第二流量调节阀22，来精确控制无菌固液混合产品C的固体颗粒的含量比例。
当选用流量传感器23和定量计量阀24的情况下，通过控制第一流量调节阀12、第二流量调节阀22、流量传感器23和定量计量阀24，可精确控制无菌固液混合产品C中的固体颗粒的含量比例。
流量传感器23用于监测第二连通管26中液相产品B的流量。
如图4所示，混合喷嘴25的工作原理和作用为：当液相产品B的产品压力大于液相产品A时，该液相产品B会从混合喷嘴25的通孔250中喷出而遇到液相产品A被迅速固化，形成固体颗粒。因此，利用两种产品的混合特性，就可在液相产品A内在线加入固体颗粒，从而在最终产品内形成含固体颗粒的无菌固液混合产品C。
在生产过程中要达到无菌状态，需要对本发明进行灭菌。灭菌方法主要包括用热空气进行灭菌和用双氧水进行灭菌。注入管31设置在无菌舱32内。
如图3所示，本发明的清洗采用串联清洗的办法，包括清洗管路，该清洗管路依次连通第二AP阀组21、第一AP阀组11和注入管31。在进行管路清洗时，清洗液自外部清洗站42经翻转管43至第二AP阀组21，依次经过第二流量调节阀22、流量传感器23（可选部件）、定量计量阀24（可选部件），经翻转管45、44流向第一AP阀组11，再依次经过第一流量调节阀12，流向注入管31。注入管31通过灌注管41与外部清洗站42相连通。清洗液从注入管31流出后，经灌注管41流回到外部清洗站42完成清洗循环。清洗液的动力来自于外部清洗站42提供的标准清洗液。混合喷嘴25在清洗中取出进行手工清洗。从而在生产结束后对系统进行有效、彻底地清洗。本发明的清洗管路借助生产时的原有管路，实现本系统的就地清洗（CIP）功能。
灌注管41在此的作用为：灌注管41可在清洗中接入清洗回路中对其彻底清洗，在清洗完毕后取出接入注入管31并形成最终灌注管路，以便对固液混合产品C进行精确灌注控制的液位监测。
在生产结束后，需要对本发明进行清洗时，只需对图3所示的第一翻转管43、第二翻转管44、第三翻转管45进行自下（虚线部分）到上（实线部分）的翻转并与相应的清洗管路相连通，来改变本发明生产中管路的连接，从而形成新的清洗管路。具体地，如图3所示，第一翻转管43、第二翻转管44和第三翻转管45可拆卸地连接于生产管路中。在生产结束后，对本发明进行清洗时，分别拆下第一翻转管43、第二翻转管44和第三翻转管45的相应一端，分别向上翻转，再与清洗管路的相应的管接头相连通，从而形成闭合的清洗管路。这样，可以不必重新连接独立的清洗管路，借助原有的生产管路，就可实现本发明的清洗，提高了工作效率，节约了设备成本。
上述无菌在线连续形成颗粒并灌装的步骤均有程序控制软件进行控制。
如图2所示，第二AP阀组21通过混合喷嘴25与注入管31相连通，第二AP阀组21通过混合喷嘴25与第一AP阀组11相连通。第二AP阀组21连通第二连通管26，第一AP阀组11连通第一连通管13，第二连通管26与第一连通管13在节点J处交汇，注入管31在弯曲处弯曲，从而注入管31包括水平的注入管和竖直的注入管31。第二连通管26上设置混合喷嘴25，混合喷嘴25靠近节点J。
由于在液相产品A中混合入液相产品B在竖直段注入管内由于受重力等影响不易形成固体颗粒，这就要求水平段注入管具有一定的长度。但水平段注入管如果长度过长，又不利于产品的灭菌。所以，混合喷嘴25近节点端距离弯曲处1m-3m。
优选地，混合喷嘴25近节点端距离弯曲处2m-2.5m。
优选地，混合喷嘴25近节点端距离弯曲处1.5m-2m。
实施例一如图5所示，混合喷嘴25设置多个通孔250，通孔250连通第二AP阀组21和注入管31，通孔250还连通第二AP阀组21和第一AP阀组11。混合喷嘴25的通孔250的数量为16-24。通孔250的排列方式可选择均匀排列。
如图6所示，混合喷嘴25形状为圆柱、圆锥或圆台。混合喷嘴25的孔向长度为10mm-60mm。混合喷嘴25的长度由其形状和混合喷嘴25近节点J端与弯曲处的距离决定。
实施例二如图7和图8所示，混合喷嘴25设为两段，包括第一段251和第二段252，第一段251和第二段252具有不同的径向尺寸，第一段251与第二段252相连接，整体呈阶梯形。第一段251和第二段252设置所述通孔250，通孔250数量为8-16。通孔250的排列方式可选择均匀排列。第一段251和第二段252的孔向长度分别为15mm/20mm、20mm/20mm、30mm/30mm中的一组。
实施例三如图9和图10所示，混合喷嘴25设为三段，包括第三段253、第四段254和第五段255，第三段253、第四段254和第五段255具有不同的径向尺寸，第三段253与第四段254相连接，第四段254与第五段255相连接，整体呈阶梯形。第三段253、第四段254和第五段255设置通孔250，通孔250数量为16-22。第三段253、第四段254和第五段255的孔向长度分别为15mm/15mm/20mm、15mm/20mm/20mm、20mm/20mm/20mm中的一组。混合喷嘴25每一段的形状为圆柱形或楞椎管形。如第三段253和第四段254设置为楞椎管形。所谓的楞椎管形为如图11所示的类似于齿轮的形状。在每一个厚厚的齿上设置通孔250。
实施例四如图11和12所示，混合喷嘴25设为四段，包括第六段256、第七段257、第八段258和第九段259，第六段256至第九段259具有不同的径向尺寸，第六段256至第九段259依次相连，整体呈阶梯形。所述第六段256至所述第九段259设置通孔250，通孔250数量为16-22。混合喷嘴25的总长度为45mm-80mm。所述第六段256至所述第九段259的孔向长度分别为15mm/15mm/20mm/20mm。混合喷嘴25每一段的形状为圆柱形或楞椎管形。
上述多个实施例的通孔250的直径在1.2mm-3.0mm范围内。上述混合喷嘴25上通孔250的数量取决于用户杀菌和加入固体颗粒比例的需要。上述混合喷嘴25的段数也可以设为四个以上，混合喷嘴25的每段（第一段251至第九段252）分别在10mm-50mm范围内。本发明所述多个是指两个或两个以上。
在进行生产之前，需要对无菌灌注系统进行除菌，保证生产在无菌的状态下进行。除菌步骤主要包括干燥、预杀菌、喷雾、干燥等步骤。
首先，干燥步骤。对系统管道进行大约6分钟的吹管，目的是吹干管道内残留水分，对管道进行干燥。
其次，预杀菌步骤。对系统管道进行高温杀菌。
当预杀菌温度K小于某一设定值时，第二AP阀组的B阀21B关闭，无菌空气流经第一AP阀组B阀11B、第一流量调节阀12、注入管31至无菌舱32内。
当预杀菌温度K大于设定值在一定范围内，第一AP阀组B阀11B关闭，无菌空气流经第一翻转管43、第二AP阀组B阀21B、第二流量调节阀22、流量传感器23、定量计量阀24、第三翻转管45、混合喷嘴25、注入管31至无菌舱32内。
当预杀菌温度K达到设定喷雾温度，延迟几分钟后，第二AP阀组B阀21B和第一AP阀组B阀11B同时开启。
第三，喷雾步骤。系统需进行两次喷雾，向系统管道内喷入双氧水（H2O2）进行杀菌。
第一次喷雾。第一次喷雾开始后，第二AP阀组B阀21B关闭，同时开启第一AP阀组B阀11B。雾化的H2O2经第一AP阀组B阀11B，第一流量调节阀12、注入管31至无菌舱32内对液相产品A管路进行杀菌。
当第一次喷雾结束前一定时间内，同时关闭第二AP阀组B阀21B和第一AP阀组B阀11B。
第二次喷雾。当预杀菌温度K再次达到设定喷雾温度并延时后，开始第二次喷雾。
第二次喷雾开始时，第二AP阀组B阀21B开启，同时关闭第一AP阀组B阀11B。雾化的H2O2经第一翻转管43、第二AP阀组B阀21B、第二流量调节阀22、流量传感器23、定量计量阀24、第三翻转管45、混合喷嘴25、注入管31至无菌舱32内对液相产品B管路进行杀菌。
当第二次喷雾结束前一定时间内，同时关闭第二AP阀组B阀21B和第一AP阀组B阀11B。
第一次喷雾开始时，要把第二AP阀组B阀21B开5秒钟，再关闭。这样可以确保第二次喷雾时，残留在第一翻转管43、第二AP阀组B阀21B、第二流量调节阀22、流量传感器23、定量计量阀24、第三翻转管45、混合喷嘴25以及外加的管道里面的空气已消毒。
第四，干燥步骤。在进行两次喷雾后，需对系统内的双氧水（H2O2）进行干燥。
干燥时第二AP阀组B阀21B和第一AP阀组B阀11B将交替开启关闭，对两段管路进行干燥。
蝴蝶阀BF会根据第二AP阀组B阀21B和第一AP阀组B阀11B的开启状态开启和关闭。
干燥步骤结束前1分钟，第二AP阀组B阀21B和第一AP阀组B阀11B将同时关闭，为生产做准备。
在进行干燥、预杀菌、喷雾、干燥等步骤后，保证了系统内的无菌环境，从而为后面的生产做准备。
在进行生产时，首先开启第二AP阀组21，延时后第一AP阀组11开启，固液混合产品C流经注入管31至成型单元33形成最终无菌包装产品。
本发明只参照具体实施方式进行举例说明，并不意在限制本发明的保护范围。对于本领域技术人员来说，可进行多种不同的改变和修改，以及采用等同方式，只要不背离权利要求的范围，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (29)

1.一种在线添加颗粒的无菌灌注系统，包括灌注系统和在线添加颗粒系统，其中
所述灌注系统包括第一AP阀组（11）和注入管（31），所述第一AP阀组（11）和所述注入管（31）相连通;
所述在线添加颗粒系统包括第二AP阀组（21），
其中所述第二AP阀组（21）通过混合喷嘴（25）与所述注入管（31）相连通，所述第二AP阀组（21）通过混合喷嘴（25）与所述第一AP阀组（11）相连通;所述第一AP阀组（11）连通第一连通管（13），所述第二AP阀组（21）连通第二连通管（26），所述第二连通管（26）与所述第一连通管（13）在节点（J）处交汇，所述注入管（31）在弯曲处弯曲,
其特征在于：所述第二连通管（26）上设置所述混合喷嘴（25），所述混合喷嘴（25）靠近所述节点（J），所述混合喷嘴（25）近节点端距离所述弯曲处1m～3m。
2.根据权利要求1所述的在线添加颗粒的无菌灌注系统，其特征在于：所述第二AP阀组（21）通过第二流量调节阀（22）与所述注入管（31）相连通。
3.根据权利要求1所述的在线添加颗粒的无菌灌注系统，其特征在于：所述第一AP阀组（11）通过第一流量调节阀（12）与所述注入管（31）相连通。
4.根据权利要求1所述的在线添加颗粒的无菌灌注系统，其特征在于：所述第一AP阀组（11）和第二AP阀组（21）通过混合喷嘴（25）与所述注入管（31）相连通。
5.根据权利要求2所述的在线添加颗粒的无菌灌注系统，其特征在于：所述第二流量调节阀（22）通过所述第二连通管（26）与所述注入管（31）相连通，所述第二连通管（26）上设置流量传感器（23）和定量计量阀（24）。
6.根据权利要求1所述的在线添加颗粒的无菌灌注系统，其特征在于：还包括在线清洗系统。
7.根据权利要求6所述的在线添加颗粒的无菌灌注系统，其特征在于：所述清洗系统包括外部清洗站（42）和多个翻转管（43、44、45），所述翻转管可拆卸连通于所述灌注系统的管路中，并可实现翻转连通所述外部清洗站（42）、所述灌注系统和所述在线添加颗粒系统，形成串联的清洗管路。
8.根据权利要求7所述的在线添加颗粒的无菌灌注系统，其特征在于：所述注入管（31）通过灌注管（41）与所述外部清洗站（42）相连通。
9.根据权利要求1所述的在线添加颗粒的无菌灌注系统，其特征在于：所述混合喷嘴（25）近节点端距离所述弯曲处2m～2.5m。
10.根据权利要求1所述的在线添加颗粒的无菌灌注系统，其特征在于：所述混合喷嘴（25）近节点端距离所述弯曲处1.5m～2m。
11.根据权利要求1所述的在线添加颗粒的无菌灌注系统，其特征在于：所述混合喷嘴（25）设置多个通孔（250），所述通孔（250）连通所述第二AP阀组（21）和所述注入管（31），所述通孔（250）还连通所述第二AP阀组（21）和所述第一AP阀组（11）。
12.根据权利要求11所述的在线添加颗粒的无菌灌注系统，其特征在于：所述混合喷嘴（25）形状为圆柱、圆锥或圆台。
13.根据权利要求12所述的在线添加颗粒的无菌灌注系统，其特征在于：所述混合喷嘴（25）的孔向长度为10mm～60mm。
14.根据权利要求13所述的在线添加颗粒的无菌灌注系统，其特征在于：所述混合喷嘴（25）的所述通孔（250）的数量为16～24。
15.根据权利要求11所述的在线添加颗粒的无菌灌注系统，其特征在于：所述混合喷嘴（25）设为两段，包括第一段（251）和第二段（252），所述第一段（251）和所述第二段（252）具有不同的径向尺寸，所述第一段（251）与所述第二段（252）相连接，整体呈阶梯形。
16.根据权利要求15所述的在线添加颗粒的无菌灌注系统，其特征在于：所述第一段（251）和所述第二段（252）设置所述通孔（250），所述通孔（250）数量为8～16。
17.根据权利要求16所述的在线添加颗粒的无菌灌注系统，其特征在于：所述第一段（251）和所述第二段（252）的孔向长度分别在10mm～50mm之间。
18.根据权利要求17所述的在线添加颗粒的无菌灌注系统，其特征在于：所述第一段（251）和所述第二段（252）的孔向长度分别为15mm/20mm、20mm/20mm、30mm/30mm中的一组。
19.根据权利要求11所述的在线添加颗粒的无菌灌注系统，其特征在于：所述混合喷嘴（25）设为三段，包括第三段（253）、第四段（254）和第五段（255），所述第三段（253）、所述第四段（254）和所述第五段（255）具有不同的径向尺寸，所述第三段（253）与第四段（254）相连接，所述第四段（254）与所述第五段（255）相连接，整体呈阶梯形。
20.根据权利要求19所述的在线添加颗粒的无菌灌注系统，其特征在于：所述第三段（253）、所述第四段（254）和所述第五段（255）设置所述通孔（250），所述通孔（250）数量为16～22。
21.根据权利要求20所述的在线添加颗粒的无菌灌注系统，其特征在于：所述第三段（253）、第四段（254）和第五段（255）的孔向长度分别在10mm～50mm之间。
22.根据权利要求21所述的在线添加颗粒的无菌灌注系统，其特征在于：所述第三段（253）、第四段（254）和第五段（255）的孔向长度分别为15mm/15mm/20mm、15mm/20mm/20mm、20mm/20mm/20mm中的一组。
23.根据权利要求11所述的在线添加颗粒的无菌灌注系统，其特征在于：所述混合喷嘴（25）设为四段，包括第六段（256）、第七段（257）、第八段（258）和第九段（259），所述第六段（256）至所述第九段（259）具有不同的径向尺寸，所述第六段（256）至所述第九段（259）依次相连，整体呈阶梯形。
24.根据权利要求23所述的在线添加颗粒的无菌灌注系统，其特征在于：所述第六段（256）至所述第九段（259）设置所述通孔（250），所述通孔（250）数量为16～22。
25.根据权利要求24所述的在线添加颗粒的无菌灌注系统，其特征在于：所述混合喷嘴（25）的总长度为45mm～80mm。
26.根据权利要求25所述的在线添加颗粒的无菌灌注系统，其特征在于：所述第六段（256）至所述第九段（259）的孔向长度分别在10mm～50mm之间。
27.根据权利要求26所述的在线添加颗粒的无菌灌注系统，其特征在于：所述第六段（256）至所述第九段（259）的孔向长度分别为15mm/15mm/20mm/20mm。
28.根据权利要求15至27任一项所述的在线添加颗粒的无菌灌注系统，其特征在于：所述混合喷嘴（25）每一段的形状为圆柱形或楞椎管形。
29.根据权利要求11至27任一项所述的在线添加颗粒的无菌灌注系统，其特征在于：所述通孔（250）的直径在1.2mm～3.0mm范围内。
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