CN103118949B - 用于对容器内表面进行杀菌的3流体喷嘴 - Google Patents
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Abstract
为缩短利用过氧化氢的容器杀菌时间，降低成本，简化杀菌装置，缩小设置场所，减轻环境负担，提供通过同时向容器内喷射过氧化氢水溶液、常温空气和热风，将因常温空气而成微小液滴的过氧化氢水溶液直接气化，来进行容器内部杀菌的容器的杀菌方法。
Description
技术领域
本发明涉及PET瓶等聚酯容器、其它容器的杀菌方法及该杀菌方法中使用的3流体喷嘴。
背景技术
无菌填充系统对适合填充饮料的瓶等容器和饮料进行杀菌，在无菌环境下将饮料填充、密封于已杀菌的容器中。作为对容器进行杀菌的方法，广泛采用在用过氧乙酸水溶液或过氧化氢雾对容器进行杀菌后，通过无菌水或热风清洗容器的方法。在无菌填充系统中，虽然药液和清洗用无菌水的用量由管线结构决定，但随着管线速度的高速化，单位时间内向管线供给的药液和无菌水的量增加，结果使得初期成本和运营成本的增大、杀菌装置的大型化、设置场所的增大以及环境负担的增大成为问题。特别是在无菌填充系统中，当使用过氧化氢雾进行容器的杀菌时，由于在将过氧化氢水溶液加热、气化后使其凝结以制备过氧化氢雾，所以必须在系统内设置雾发生装置，不仅装置变大，而且例如为对1个500ml的PET瓶的内表面进行杀菌，需要约8秒钟，因此随着管线速度的高速化，需要2台以上的在使大量PET瓶在转动架上移动的同时进行杀菌的杀菌装置的杀菌用转动架。这样对PET瓶内表面进行杀菌需要约8秒钟的原因在于，随着PET瓶变薄，用以保持或加固瓶的形状的加强筋等凹凸增多，作为大量微小液滴的聚集体的过氧化氢雾的各个液滴飞散，没有遗漏地到达这样的瓶的凹凸的各个角落，直至均匀附着于瓶内表面，这需要时间。专利文献1公开在将通过雾发生装置雾化的杀菌剂与热风混合，供给至瓶内部进行杀菌后，通过向瓶的内部吹入无菌化的空气，排出内部的雾，接着向瓶的内部供给清洗液对瓶进行清洗的容器杀菌方法和装置。但是，根据该方法，需要雾发生装置和用以供给无菌空气的空气冲洗装置，不仅杀菌装置规模变大，而且必须持续杀菌至液滴杀菌剂的雾遍布瓶的凹凸部的各个角落，杀菌时间长的问题仍未得到解决。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：WO2003/022689号公报。
发明内容
发明所要解决的课题
本发明鉴于上述以前无菌填充系统中的容器杀菌方法的问题而完成，其目的在于，提供可缩短利用过氧化氢的容器杀菌时间，可降低初期成本和运营成本，简化杀菌装置，缩小设置场所，可减轻环境负担的容器的杀菌方法。
解决课题的手段
根据本发明，提供通过同时向容器内喷射过氧化氢水溶液、常温空气和热风，将因常温空气而成微小液滴的过氧化氢水溶液直接气化，来进行容器内部杀菌的容器的杀菌方法。
在本发明的容器的杀菌方法中，优选
1. 在进行该容器的杀菌后，停止过氧化氢水溶液的供给，另一方面通过继续常温空气和热风中的至少一方的供给，将残留气体排出至容器外，
2. 热风的温度为130℃~200℃，
3. 在容器倒立的状态下进行容器的杀菌，
4. 容器为聚酯容器，
5. 在聚酯容器的玻璃化转变温度以下进行容器的杀菌，
6. 通过一个转动架进行该容器的杀菌，
7. 在进行该容器的杀菌后，通过温水进行容器的清洗，
8. 在进行该容器的杀菌后，通过热风进行容器的清洗，
9. 在通过该热风进行容器的清洗后，进一步通过温水进行容器的清洗，
10. 通过循环的温水进行该容器的清洗。
另外，在本发明中，提供3流体喷嘴，其为上述容器的杀菌方法中使用的喷嘴，其中，所述3流体喷嘴具备将过氧化氢水溶液与常温空气混合喷射的混合部和热风混合部。
在本发明的容器的杀菌方法中使用的喷嘴中，优选
1. 该混合部具备开关过氧化氢水溶液流路的开关阀。
发明的效果
根据本发明的容器的杀菌方法，通过同时向容器内喷射过氧化氢水溶液、常温空气和热风，可大幅缩短PET瓶等聚酯容器、其它容器的杀菌时间，在可降低初期成本和运营成本的同时，可简化杀菌装置，缩小设置场所。
另外，根据本发明的容器的杀菌方法中使用的3流体喷嘴，即使不使用大型设备，也可将由过氧化氢水溶液构成的液体与常温空气和热风混合瞬间气化，将上述气体吹入容器内，可容易地实现在短时间内进行容器内表面的杀菌。
附图说明
图1示出3流体喷嘴的1个实例的部分截面图。
图2示出本发明的1个实施案的说明图。
实施发明的最佳方式
本发明人等为解决上述问题而反复深入研究和实验，结果发现，在通过常温空气流使过氧化氢水溶液成为微小的液滴的同时，通过高温热风将过氧化氢水溶液的微小液滴瞬间气化，向容器内喷射此过氧化氢气体。然后，此气体以远高于作为液滴聚集体的过氧化氢雾的速度在容器内流动，即使具有复杂凹凸的容器内表面也均匀地到达，令人意外的是，可将例如以前对500ml的PET瓶进行杀菌需要的约8秒钟的杀菌时间缩短为仅1秒钟，完成本发明。
参照以下附图对本发明的实施方案进行说明。
作为本发明杀菌方法的对象的容器优选为PET瓶等聚酯容器，但也可应用于其它树脂制或纸制等容器。另外，应用本发明方法的容器的内容物未特殊限定于饮料以外的果酱等食品，甜料酒、调料汁等调料，其它化妆品、药品等。
本发明通过同时向容器内喷射过氧化氢水溶液、常温空气和热风，将因常温空气而成微小液滴的过氧化氢水溶液直接气化来进行容器内部的杀菌。因此，在本发明中，需要由1个喷嘴同时向容器内喷射过氧化氢水溶液、常温空气和热风。为实现此目的，考虑使用各种方法或装置，但作为最简单的装置，通过使用在图1中示出1个实例的3流体喷嘴，可实施本发明的方法。
上述3流体喷嘴首先将液体微细化，接着通过热风将此微细化的粒子瞬间气化，由一个喷嘴喷出，与容器内表面接触，使容器内表面温度上升至必要温度，具有即使不使用大型设备，也可将液体气化，对容器内表面进行杀菌的特征，最适合作为实现本发明的杀菌方法的装置。
图1示出3流体喷嘴的1个实例，通过截面表示喷嘴的下半部分。3流体喷嘴1具备将过氧化氢水溶液与常温空气混合喷射的混合部2和设置于其下方的热风混合部3。在混合部2，上部设置有以规定流速流出过氧化氢水溶液的过氧化氢供给喷嘴4，侧部设置有以规定流速喷出常温空气的常温空气供给喷嘴5。过氧化氢供给喷嘴4通过连接管6与未图示的过氧化氢水溶液供给源连接，其底部设置有开关阀7。另外，常温空气供给喷嘴5通过连接管8与未图示的常温空气供给源连接。需说明的是，开关阀7的位置为方便图示而标示于混合部2的上方，但也可配置于混合部2内部的过氧化氢供给喷嘴4正上方的位置等，并不限定于图示的位置。
于是，上述3流体喷嘴1的混合部2通过具备开关过氧化氢水溶液流路的开关阀7，可关闭容器杀菌完成后的过氧化氢水溶液流路，停止上述过氧化氢水溶液的供给，另一方面通过继续常温空气和热风中至少一方的供给，可容易地将残留气体排出至容器外。
由上述过氧化氢供给喷嘴4流下的过氧化氢水溶液因由常温空气供给喷嘴5喷出的常温空气而成微小的液滴，由混合部2的下部喷出口10喷出。
上述热风混合部3在侧部具备热风供给喷嘴11，热风供给喷嘴11通过连接管12与未图示的热风供给源连接。由热风供给喷嘴11以规定的流速喷射130℃~200℃的热风，由混合部的下部喷出口10喷出的过氧化氢微小液滴因该高温热风而瞬间气化，形成过氧化氢气体，由热风混合部3下端的气体喷出口13喷射至容器内。
于是，本发明的容器的杀菌方法中使用的喷嘴如上所述为具备将过氧化氢水溶液与常温空气混合喷射的混合部2和热风混合部3的3流体喷嘴1，通过将单一的喷嘴插入容器，可连续进行容器内表面的杀菌和气体的排出，另外通过使用此喷嘴，可在省略过氧化氢水溶液的雾发生装置的同时，实现成本的削减和装置的简化。
需说明的是，如上所述，通过将热风的温度设为130℃~200℃，可将过氧化氢水溶液的微小液滴瞬间且完全气化，另外在容器为透明性、耐冲击性等优异的PET瓶等聚酯容器时可防止热变形。
由于这样喷射至容器内的高温过氧化氢气体高速到达容器内的各个角落，另外容器被高温气体加热，还产生由此加热造成的杀菌效果，所以容器内的杀菌在短时间内结束。在杀菌结束后，若在将3流体喷嘴1的气体喷出口13插入容器内的状态下将设置于混合部2的开关阀6关闭，另一方面继续常温空气供给喷嘴5和热风供给喷嘴11中至少一方的供给，则易于将残留于容器内的过氧化氢气体从容器排出。因此，由于在将单一装置的3流体喷嘴1插入容器内的状态下实质上通过1道工序完成杀菌和气体的排出，所以也可在短时间内完成杀菌结束后的残留气体的排出，这些工序可在容器滞留于1转动架期间充分完成。
需说明的是，在PET瓶等聚酯容器的情况下，为防止容器变形，上述容器的杀菌必须在容器的玻璃化转变温度以下的温度下进行，但由实验结果判断，即使向500ml的PET瓶内吹入1秒钟的170℃的过氧化氢气体，容器本身为聚酯树脂的玻璃化转变温度以下的45~70℃，不发生容器的变形。
于是，由于在上述利用过氧化氢气体的杀菌和残留气体排出后进行容器清洗可进一步提高杀菌性，而且可冲走异物，故优选。需说明的是，在进行容器清洗时也可省略残留气体的排出，通过省略，可进一步实现杀菌装置设置场所的缩小和杀菌时间的缩短。
图2为示意性地说明在上述杀菌后排出残留气体，接着利用温水进行容器的清洗的实施方案的说明图。
在第1转动架中，在倒立状态下在结束如上所述的杀菌和残留气体排出后，将容器移送至容器第2转动架。
于是，通过在容器倒立的状态下进行上述容器的杀菌和残留气体的排出，然后可不设置容器翻转装置而直接在倒立状态下向因易于排出清洗水而在倒立状态下进行的容器的清洗工序搬运。另外，通过用一个转动架进行杀菌和气体排出，可进一步有助于削减成本、简化装置、缩减设置场所。
此外，在第2转动架中，由清洗水喷嘴向倒立的容器内喷射40℃~95℃、优选60℃~90℃的温水等清洗水进行容器内的清洗，即使在上述残留气体排出工序中无法排除的菌或异物残存于容器内，也可通过此清洗工序冲洗至容器外。清洗时间为1秒钟~10秒钟，优选为3秒钟~5秒钟，若不足1秒钟，则清洗不充分，另一方面，若超过10秒钟，则运营成本、由用以得到温水的能量消耗导致的环境负担增大。因此，例如用85℃的温水清洗500ml的PET瓶时约为3秒钟。
需说明的是，在上述杀菌中使用的过氧化氢易吸附于PET瓶等聚酯容器内表面，此利用温水的清洗特别是在容器为聚酯容器时是有效的。另外，温水若使用循环的温水，则可进一步降低上述运营成本和环境负担，故优选。
此外，上述容器杀菌、残留气体排出后的清洗也可通过向容器内吹入130℃~200℃、优选160℃~190℃的热风来进行。此工序在仅通过常温空气进行上述容器杀菌工序中的残留气体的排出时特别有效。另外，此清洗工程也可在用热风进行后利用温水进行清洗。此时，作为热水，如上所述优选使用循环的热水。此时，根据需要，为除去杂质可通过过滤器进行过滤，或为分解含有的微量过氧化氢可应用催化剂进行处理。
这样，通过在利用热风进行容器的清洗后，进一步用温水进行容器的清洗，可进一步提高杀菌性，确实地进行异物的冲洗，更完全地进行清洗。
需说明的是，上述清洗也可通过常温的无菌水、无菌空气来进行，如上所述，从杀菌性和清洗性的方面出发，更优选上述热水、热风。
将这样结束容器杀菌、残留气体排出、清洗工程的容器移送至下一步的填充工序，在无菌气氛下进行内容物向容器的填充、密封。
实施例
为对本发明的杀菌效果进行确认，进行以下实验。
作为实验的杀菌对象容器，使用500ml的PET瓶，在使用图1记载的3流体喷嘴进行容器的杀菌后，通过温水进行容器清洗。
作为杀菌对象样品瓶，准备10个500ml的PET瓶。作为供试菌，将枯草芽孢杆菌黑色变种(Bacillus subtilis var.niger) NBRC13721的混悬液调整至规定浓度，通过喷雾器对各样品瓶的内部进行喷雾，每瓶各0.3ml，使浓度达到105cfu/个，使菌混悬液附着于各瓶内部(初始菌数为1.0×105cfu/个)。
在附着有上述菌混悬液后，将各瓶在洁净室(10000级)内保存24小时，使瓶内部干燥。
在杀菌时，在0.16MPa的送液压力下向3流体喷嘴的混合部的过氧化氢供给喷嘴4输送30%过氧化氢水溶液，以8g/分钟的流量由该喷嘴流出，另一方面，以0.4MPa的空气压力向混合部的常温空气供给喷嘴5输送25℃的常温空气，由该喷嘴喷出，由此使过氧化氢水溶液成微小的液滴。同时在0.4MPa的空气压力下向热风供给喷嘴11输送170℃的热风，以380L/分钟的流量由该喷嘴喷射热风，由此使成微小液滴的过氧化氢水溶液瞬间气化。
在对各瓶进行杀菌时，将3流体喷嘴的气体喷出口13由各样品瓶的上部插入瓶口内15mm，向瓶内喷射过氧化氢气体，进行瓶内表面的杀菌。
需说明的是，气体喷出口13向瓶内的插入、下降、保持(停止)和上升、取出所需要的杀菌时间为1秒钟。
接着，由清洗水喷嘴向结束杀菌的瓶内喷出85℃的无菌温水，清洗3秒钟，在清洗、排出吸附于瓶内的过氧化氢后，为测定残留活菌数，填充500ml的已灭菌的SCD液体培养基，用已灭菌的瓶盖密封。
将此瓶于30℃保存7日，将发现培养基浑浊的瓶判定为阳性(+)，将未发现培养基浑浊的瓶判定为阴性(-)。
测定结果为，10只样品瓶均呈阴性(-)。因此，可见杀菌效果为6.0D以上。
Claims (1)
1.一种用于对容器内表面进行杀菌的3流体喷嘴，所述3流体喷嘴具备：
将过氧化氢水溶液与常温空气混合喷射的混合部，和
设置于所述混合部的下部的热风混合部，其中：
所述混合部具备：用于将过氧化氢水溶液供给至所述混合部的过氧化氢供给喷嘴、用于将常温空气供给至所述混合部的常温空气供给喷嘴和用于开关供给至所述混合部的过氧化氢水溶液流路的开关阀，其中所述过氧化氢供给喷嘴和常温空气供给喷嘴分别设置于所述混合部的上部和侧部；
所述热风混合部在其侧部具备用于将热风供给至所述热风混合部的热风供给喷嘴；和
所述3流体喷嘴将过氧化氢水溶液、常温空气和热风同时从设置于所述热风混合部的下部的出口喷射到所述容器中，通过热风将已因常温空气而成微小液滴的过氧化氢水溶液直接气化，并且将气化产生的气体喷射到所述容器中。
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