CN102908641A - 一种容器灭菌用气化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种容器灭菌用气化装置，它包括气化室、雾化部、加热部件，出气口，雾化部位于气化室的一端，出气口位于气化室的另一端，加热部件设置在气化室上，加热部件包括第一加热组件、第二加热组件，第一加热组件位于气化室内部并且位于雾化部的喷射方向上，第一加热组件还位于雾化部与出气口之间的气道上，第二加热组件位于气化室的底部位置，容器灭菌用气化装置上还设有进气口，进气口与气化室连通，进气口位于气化室连接雾化部的该端。容器灭菌用气化装置能够为灭菌介质提供完全气化功能，并能在气化的同时氧化分解产生增强灭菌性能的物质，为该装置的使用带来灭菌效率高的优点。

Description

一种容器灭菌用气化装置

技术领域

本发明涉及一种液态的容器灭菌介质的气化装置。

背景技术

在容器灌装流水线上，容器在灌装前必须经过灭菌处理。灭菌处理过程中需要将灭菌介质以小颗粒状态喷洒在瓶口周围和容器内壁上，这样操作不仅可以节省灭菌介质用量，达到以最少的量获得最好的灭菌效果的目的，而且有助于减少容器内壁的灭菌介质的残留量。现有技术中灭菌介质通常以雾化手段达到小颗粒状态。由于雾化所得的悬浮在空中的为小液滴，因此雾化后的灭菌介质覆盖于容器内表面后会形成一个个小液珠1，液珠1在自身张力作用下撑开在容器2内表面上。容器2内表面为非光滑面，有各种微小的凹坑结构。液珠1在容器2内表面上时会撑开在容器2内表面的微小凹坑处，这样容器2内表面的凹坑部位与液珠1脱离，如图1所示。

综上所述，通过雾化方法处理灭菌介质后得到的雾化状态的灭菌介质体积过大，灭菌介质雾化对容器内表面进行杀菌操作存在不足，不能完全杀灭细菌，尤其是位于容器内表面微小的凹坑处的细菌。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种容器灭菌用气化装置，它不仅能气化液态灭菌介质，而且能在气化过程中增强灭菌介质的灭菌性能。

本发明要解决的另一个技术问题是提供一种能够通过注入并稀释雾化状灭菌介质，使其在布局合理的加热部件的作用下被百分百气化的容器灭菌用气化装置。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：该容器灭菌用气化装置设有气化室、雾化部、加热部件、出气口，所述雾化部位于气化室的一端，所述出气口位于气化室的另一端，所述加热部件设置在气化室上，所述加热部件包括第一加热组件、第二加热组件，所述第一加热组件位于气化室内部并且位于雾化部的喷射方向上，所述第一加热组件还位于雾化部与出气口之间的气道上，所述第二加热组件位于气化室的底部位置，所述容器灭菌用气化装置上还设有进气口，所述进气口与气化室连通，所述进气口位于气化室连接雾化部的该端。

雾化部的作用是采用物理方法将液态物质转化为细小液滴状物质的部件，它可以将液态水转化为雾化状水雾、也可将液态的灭菌介质转化为雾化状灭菌介质。

在气化室内来自雾化部的雾化状灭菌介质呈发散状喷出，首先被来自进气口的高温压缩无菌热空气加热，温度升高，同时浓度被稀释。顺着气体流向，受热稀释的雾化状灭菌介质与第一加热组件充分接触，此时雾化状灭菌介质被加热而气化生成气态介质。由于第一加热组件有足够的供热效率，在满足气化作业需要的同时还能提供热量将部分气态介质氧化分解，生成更具灭菌能力的分解产物。气态介质顺着气体流向在出气口向外排出，在此过程中第二加热组件会对未气化的灭菌介质进行加热气化处理并产生气体氧化分解过程，因此该气化装置的气化效率在百分之一百。第二加热组件除此之外的作用在于维持气态介质的温度，使其不易过早冷却凝结。

明显的，受热稀释的雾化状灭菌介质更有利于气化过程顺利进行，当在进气口通入常温的无菌空气时同样能得到稀释雾化状灭菌介质的目的，也能保证气化过程顺利进行。

在未通入高温压缩无菌热空气的使用过程中，由于第一加热组件、第二加热组件所能提供的热量足够多，仍能对雾化状灭菌介质进行完全气化操作。此时若有极少部分未气化的雾化状灭菌介质落入气化室的底部位置即其内部的雾化状液滴易于积聚的部位，而在该部位设有第二加热组件上，这样第二组件在气化过程中起到的作用就偏向了气化剩余雾化状灭菌介质。同样，在第一加热组件和第二加热组件上仍会存在气体氧化分解的过程，因此在这样的使用状况下仍然能够为灭菌介质提高灭菌性能。

作为本发明的优选，所述气化室在进气口与第一加热组件之间设有缓冲区。缓冲区内雾化状灭菌介质和高温压缩无菌热空气混合，为受热稀释的雾化状灭菌介质进一步气化做好准备，更有利于气化过程顺利进行。

作为本发明的优选，所述加热部件还包括第三加热组件，所述第三加热组件包裹在缓冲区外部。第三加热组件的作用也是为气化过程提供足够的热量，充分保证气化室内的液态介质能够受热，并且有多余热量可以产生气体氧化分解的过程。

作为本发明的优选，所述容器灭菌用气化装置在气化室外部还设有隔离室，所述第三加热组件位于隔离室内。隔离室的作用在于保护气化室，也起到隔绝气化室与外界的直接联系，减少气化室热量损失。

作为本发明的优选，所述气化室外部设有温度传感器。该温度传感器用于检测气化室的温度，以便对气化室温度实现反馈控制，使气化室温度维持在设定范围内。

作为本发明的优选，所述第一加热组件在面向雾化部的该侧设有锥形加热面，所述第一加热组件上设有贯穿第一加热组件的便于气体流通的间隙。雾化部在一定角度内呈发散状喷射介质，造成在同一平面上的介质浓度不均一。若采用加热面为平面结构的加热组件，势必造成该结构加热组件局部位置接收过多介质而释放热量速度过快，以至于不能及时蒸发液态介质；同时，在加热组件的局部位置接收少量介质而释放热量过慢，产生囤积热量的现象，致使该部位温度偏高，出现明显的老化迹象。通过采用锥形加热面技术的第一加热组件能够在面对雾化部的位置上较为均匀的释放热量，避免上述问题，实现在为气化作用提供热量的同时维持自身较长的使用寿命。

作为本发明的优选，所述锥形加热面为内凹形状。该结构可以更好地使雾化状灭菌介质均匀地与第一加热组件接触，从而得到理想的气化过程。内凹形状延长了雾化状灭菌介质受热稀释的路径，因此雾化状灭菌介质受热稀释时间延长，进一步优化了气化过程。

本发明采用上述技术方案：容器灭菌用气化装置能够为灭菌介质提供完全气化功能，并能在气化的同时氧化分解产生增强灭菌性能的物质，为该装置的使用带来灭菌效率高的优点。

气化所得灭菌介质处于气态的状态，相比雾化所得的液态的灭菌介质体积上明显要小。从而气化的灭菌介质能够覆盖在容器内表面微小的凹坑部位，对容器内表面进行全面彻底的灭菌作业。

相同体积的雾化状灭菌介质和气化的灭菌介质所能覆盖的容器内表面面积不同。明显的，气化的灭菌介质所能覆盖的面积大于雾化状灭菌介质所能覆盖的面积。因此在对覆盖容器内表面相同区域进行灭菌作业时，相比使用雾化状灭菌介质，使用气化的灭菌介质杀灭细菌能达到灭菌介质用量少的技术效果，而且可以达到更好的灭菌效果。

由于气化的灭菌介质在容器内表面的附着力要远远小于雾化状灭菌介质在容器内表面的附着力，因而使得气化所得灭菌介质在为容器内表面进行灭菌后能够快速挥发，这对灭菌介质在容器内表面的残留量控制具有极大的作用。使得该容器灭菌用气化装置使用时可以避免由残留量引起的副作用问题。

综上所述，该容器灭菌用气化装置具有百分之一百的气化功能，增强灭菌介质的灭菌性能的功能；具有使用时能为容器内表面进行彻底的灭菌作业的优点，灭菌介质用量少的优点，以及无副作用的优点。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

图1为现有技术中雾化装置产生的雾化状灭菌介质覆盖在容器内表面的结构示意图；

图2为本发明一种容器灭菌用气化装置的结构示意图；

图3为本发明一种容器灭菌用气化装置的使用示意图；

图4为本发明一种容器灭菌用气化装置雾化状灭菌介质浓度变化示意图；

图5为本发明一种容器灭菌用气化装置产生的气化灭菌介质覆盖在容器内表面的结构示意图。

具体实施方式

如图2所示，容器灭菌用气化装置由蒸发器外壳3、蒸发器内胆4、加热部件组成。蒸发器内胆4固定在蒸发器外壳3内。蒸发器外壳3为筒状结构，其顶部设有开口，蒸发器内胆4固定在蒸发器外壳3的开口处。蒸发器内胆4顶部与蒸发器外壳3的开口固定连接外，剩余部分与蒸发器外壳3无直接接触。由此，在蒸发器外壳3与蒸发器内胆4之间形成空区域即隔离室5，该空区域将蒸发器内胆4与蒸发器外壳3外部空间隔离。蒸发器内胆4为筒状结构，内部空间为气化室6，加热部件固定在蒸发器内胆4上。蒸发器内胆4顶部设有雾化嘴7即雾化部，雾化嘴7能将液态物质瞬间雾化，形成0.5——5um的液珠。在蒸发器内胆4的侧壁上设有进气管8和出气管9。进气管8一端穿过蒸发器外壳3，凸出在其外部并作为进气口10，另一端连接在蒸发器内胆4上雾化嘴7所在的该端。进气管8上设有进气通道，通过进气管8可以使蒸发器外壳3外部与蒸发器内胆4内部空间即气化室6连通。出气管9一端也穿过蒸发器外壳3，凸出在其外部并作为出气口11，另一端连接在蒸发器内胆4上靠近底端的位置。出气管9上设有出气通道，通过出气管9可以使蒸发器外壳3外部与蒸发器内胆4内部即气化室6空间连通。

加热部件包括第一加热组件、第二加热组件、第三加热组件。加热部件功能是向蒸发器内胆4提供热量，它可以是电能直接转化为热能的电加热部件，也可以是通过热量传递介质传导热量的加热部件，也可以是基于电磁加热原理的加热部件。本实施例中第一加热组件采用螺旋式盘管加热器12、第二加热组件采用铸铝加热器13、第三加热组件采用云母加热圈14。螺旋式盘管加热器12、铸铝加热器13、云母加热圈14都是电能直接转化为热能的电加热部件，通电就能发出热量。螺旋式盘管加热器12位于蒸发器内胆4的中部位置，其与蒸发器内胆4的连接点外无直接接触部分，故螺旋式盘管加热器12的发热主体悬空于蒸发器内胆4的内室。螺旋式盘管加热器12与蒸发器内胆4的连接点位于靠近蒸发器内胆4底部的位置，该连接点所在位置还与出气管9的延伸方向重合。螺旋式盘管加热器12顶部远离进气管8与蒸发器内胆4的连接位置，使得蒸发器内胆4在雾化嘴7与螺旋式盘管加热器12顶部为空区域即缓冲区15。螺旋式盘管加热器12的形状为上大下小的结构，即气流在进气管8朝出气管9流动的方向上圆环直径依次减小，位于进气管8该端的圆环直径大于位于出气管9该端的圆环直径。因此，螺旋式盘管加热器12呈锥形结构，内部和外部都可以形成锥形的加热面，内部的锥形加热面朝向雾化嘴7；在各个圆环之间的空隙便于气体流通，使得螺旋式盘管加热器12的热量能在其各个部位得到散发，不至于只在某个部位提供热量。加热面的结构受到圆环之间的空隙的影响，使得加热面呈现不连续的结构，这样反而增加了用于与灭菌介质的接触面积。铸铝加热器13固定在蒸发器内胆4的底部，并且位于出气管9与蒸发器内胆4连接处的下部，故铸铝加热器13上部到出气管9之间存在空区域。铸铝加热器13的形状大小与蒸发器内胆4底部的形状大小相同，所以铸铝加热器13覆盖在整个蒸发器内胆4的底部，从气化室6的底部位置为气化室6提供热量。云母加热圈14包裹在蒸发器内胆4的外部即位于隔离室5内，且位于进气管8和出气管9之间的位置。在蒸发器内胆4的外部包裹有两个云母加热圈14，两个云母加热圈14之间隔开。靠近进气管8的云母加热圈14刚好位于雾化嘴7与螺旋式盘管加热器12顶部之间的空区域即缓冲区15的外围。靠近出气管9的云母加热圈14刚好位于螺旋式盘管加热器12的外围。蒸发器内胆4在两个云母加热圈14之间的部位安装有温度传感器16。

使用时螺旋式盘管加热器12、铸铝加热器13、云母加热圈14和温度传感器16都与外部的控制电路连接；如图3所示，雾化嘴7连接供气管路Ⅰ17和供液管路18；进气管8连接能提供高温压缩无菌热空气的供气管路Ⅱ19；出气管9连接用气管路20。供气管路Ⅰ17包括储气罐和相应管道，储气罐内预存有无菌压缩空，储气罐通过管道与雾化嘴7的进气端连通。供液管路18包括储液罐、计量泵和相应管道，储液罐内装有灭菌介质，如双氧水，它由过氧化氢溶于水所得，储液罐通过管道与计量泵连接，计量泵通过管道与雾化嘴7的进液端连通。供气管路Ⅱ19包括储气罐、空气电加热器和相应管道，储气罐内同样预存有无菌压缩空，储气罐通过管道与空气电加热器连通，空气电加热器通过管道与进气管8连通；空气经过空气电加热器后加热，形成高温压缩无菌热空气。用气管路20包括喷气头和相应管道，喷气头为中空管状结构，它通过管道与出气管9连通。

启动时，先通电启用螺旋式盘管加热器12、铸铝加热器13、云母加热圈14和温度传感器16。三个发热部件开始电热转化发出热量，温度传感器16实时检测蒸发器内胆4的温度并反馈给外部控制电路，以便外部控制电路对螺旋式盘管加热器12、铸铝加热器13、云母加热圈14实施控制，实现蒸发器内胆4温度的恒温调节。恒温调节后蒸发内胆4中的温度控制在150摄氏度左右。然后，供气管路Ⅱ19、供气管路Ⅰ17和供液管路18向容器灭菌用气化装置分别提供高温压缩无菌热空气、压缩空气和双氧水。在雾化嘴7上，压缩空气和双氧水混合后喷出形成直径在0.5——5um的液珠。雾化状双氧水朝螺旋式盘管加热器12移动，在该过程中受到了来自进气管8处的高温压缩无菌热空气的冲击，使得雾化状双氧水被高温压缩无菌热空气稀释并加热，由此得到了受热稀释的雾化状双氧水。

该稀释的过程是指高温压缩无菌热空气冲入在蒸发器内胆4内部靠近雾化嘴7附近的空间内，导致该空间内的雾化状双氧水的浓度降低。如图4所示，坐标轴P1为未通入高温压缩无菌热空气时蒸发器内胆4内的雾化状双氧水浓度变化情况，其中X轴表示气化室内部任意位置到雾化嘴7的垂直距离，Y轴表示浓度，L表示进气管8中心线到雾化嘴7的垂直距离；此时在位于进气管8附近的雾化状双氧水浓度为C1，C1为8mg/L。当通入高温压缩无菌热空气时蒸发器内胆4内的雾化状双氧水浓度变化情况如坐标轴P2所示，此时在位于进气管8附近的雾化状双氧水浓度为C2，C2为5mg/L。浓度C1明显大于浓度C2，这说明雾化状双氧水在通过高温压缩无菌热空气的情况下浓度被稀释。

蒸发器内胆4在雾化嘴7与螺旋式盘管加热器12顶部为空区域即缓冲区15，受热稀释的雾化状双氧水继续在该缓冲区15内向螺旋式盘管加热器12移动，在此过程中雾化状双氧水的浓度进一步得到稀释。如图4所示，在坐标系P2中Lt代表螺旋式盘管加热器12顶部到雾化嘴7的垂直距离，在该处的雾化状双氧水的浓度为C3,C3为1.8mg/L。浓度C3明显要小于浓度C2。由此可以得知，雾化嘴7与螺旋式盘管加热器12顶部之间的空区域在稀释雾化状双氧水方面起到了促进作用，它延长了雾化状双氧水与高温压缩无菌热空气的混合时间。

在蒸发器内胆4外部包裹的云母加热圈14刚好位于缓冲区15的外围，因此受热稀释的雾化状双氧水在缓冲区15内已经开始受热升温，甚至有气化过程产生。蒸发器内胆4在螺旋式盘管加热器12所在位置的外侧包裹云母加热圈14，在该区域内温度要远高于缓冲区15内的温度。所以当雾化状双氧水和气化的过氧化氢的混合气流进入螺旋式盘管加热器12所在位置后得到足够的热量，开始充分的气化生成直径小于1nm的气化的过氧化氢。气化的过氧化氢的直径要小于雾化状双氧水的直径。气化过程发生的同时，由于部分过氧化氢接受热量较多，出现氧化分解的过程，得到包括羟基、活性氧等自由基团的氧化分解产物。

铸铝加热器13位于蒸发器内胆4的底部，该位置正好位于雾化嘴7喷射方向上并且在蒸发器内胆4里距离喷雾嘴最远的部位。铸铝加热器13所在位置是未气化的雾化状双氧水易于积聚的部位，因此，在此位置设置铸铝加热器13作用是为了保证气化装置的气化效率在百分之一百，对未气化的雾化状双氧水进行气化操作。铸铝加热器13还能为从其上部通过的气化的过氧化氢提供热量，以维持气化的过氧化氢以及氧化分解产生的物质的温度，使其不易过早冷却凝结。

雾化嘴7喷出的雾化状双氧水在一定角度内呈发散状，因而造成在同一平面上的介质浓度不均一。螺旋式盘管加热器12的锥形加热面结构能够在不同高度接收雾化状双氧水，这样雾化状双氧水能够较为均匀的分布在加热面上。螺旋式盘管加热器12发出足够的热量，不仅让雾化状的双氧水气化，而且氧化分解产生羟基和活性氧等自由基团。气化的过氧化氢通过螺旋式盘管加热器12所在的加热区域后从出气管9向用气管路20输送。喷气头将气化的灭菌介质吹向容器内表面，进行灭菌操作。

如图5所示，气化的过氧化氢和氧化分解产生的物质21附着在容器2内表面上，由于它们的直径在纳米级别，故能附着在容器内表面微小的凹坑处，为容器进行全面的灭菌作业。杀菌时过氧化氢强氧化性及其氧化产物可以直接氧化细菌外层结构，使细胞通透性屏障遭到破坏。虽然这样的过程已经对细菌产生了致命性破坏，但是氧化分解产生的羟基、活性氧等自由基团还可以直接与微生物的蛋白和核酸发生反应，使细菌的遗传物质失去生物活性，从而增强灭菌性能。

Claims (7)

1.一种容器灭菌用气化装置，其特征在于：该容器灭菌用气化装置设有气化室(6)、雾化部、加热部件、出气口(11)，所述雾化部位于气化室(6)的一端，所述出气口(11)位于气化室(6)的另一端，所述加热部件设置在气化室(6)上，所述加热部件包括第一加热组件、第二加热组件，所述第一加热组件位于气化室(6)内部并且位于雾化部的喷射方向上，所述第一加热组件还位于雾化部与出气口(11)之间的气道上，所述第二加热组件位于气化室(6)的底部位置，所述容器灭菌用气化装置上还设有进气口(10)，所述进气口(10)与气化室(6)连通，所述进气口(10)位于气化室(6)连接雾化部的该端。

2.根据权利要求1所述容器灭菌用气化装置，其特征在于：所述气化室(6)在进气口(10)与第一加热组件之间设有缓冲区(15)。

3.根据权利要求1所述容器灭菌用气化装置，其特征在于：所述加热部件还包括第三加热组件，所述第三加热组件包裹在缓冲区(15)外部。

4.根据权利要求3所述容器灭菌用气化装置，其特征在于：所述容器灭菌用气化装置在气化室(6)外部还设有隔离室(5)，所述第三加热组件位于隔离室(5)内。

5.根据权利要求4所述容器灭菌用气化装置，其特征在于：所述气化室(6)外部设有温度传感器(16)。

6.根据权利要求1所述容器灭菌用气化装置，其特征在于：所述第一加热组件在面向雾化部的该侧设有锥形加热面，所述第一加热组件上设有贯穿第一加热组件的便于气体流通的间隙。

7.根据权利要求6所述容器灭菌用气化装置，其特征在于：所述锥形加热面为内凹形状。

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