CN103209714B - 灭菌方法和装置以及用于吹塑成型容器的装置 - Google Patents

Abstract

用于对由热塑性材料制成的预制型坯进行灭菌的方法和装置，所述预制型坯被设置用于吹塑成型容器。在灭菌时将灭菌介质送入预制型坯的内腔中。至少在灭菌持续时间的一部分期间将用于灭菌介质的供应元件定位在预制型坯的嘴部区域中。

Description

灭菌方法和装置以及用于吹塑成型容器的装置

技术领域

本发明涉及一种用于对由热塑性材料制成的预制型坯进行灭菌的方法，所述预制型坯被设置用于制造容器，在灭菌时将灭菌介质送入预制型坯的内腔中。

此外本发明还涉及一种通过预制型坯的变形对至少局部无菌的容器进行吹塑成型的装置，所述装置具有给预制型坯内腔加载灭菌介质的供应装置。

最后本发明涉及一种用于对由热塑性材料制成的预制型坯进行灭菌的装置，所述预制型坯被设置用于制造吹塑成型容器。本发明同样也包括一种用于由热塑性材料制造至少局部无菌容器的装置。

本发明也涉及一种用于吹塑成型容器的装置，所述装置具有至少一个布置在支撑结构上用于使得热塑性预制型坯变形成为容器的吹塑工位。

技术领域

生产无菌容器的方式通常是在容器吹塑成型之后并且在灌装之前使用过氧化氢或者其它化学品对其进行灭菌。已知同样也可对容器吹塑过程中作为初始产品使用的预制型坯进行灭菌，尤其对这些预制型坯的内表面区域进行灭菌。

通过吹气压力作用进行容器成型时，将热塑性材料制成的预制型坯、例如将PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)制成的预制型坯送入吹塑机中不同的加工工位。这类吹塑机通常具有一个加热装置以及一个吹气装置，在这些装置的区域内将预先经过调温处理的预制型坯双向拉伸成为容器。利用送入到待拉伸预制型坯中的压缩空气进行拉伸。DE-OS 43 40 291就阐述了这种预制型坯拉伸的工艺流程。

DE-OS 42 12 583描述了容器成型吹塑工位的原理构造。DE-OS 23 52 926阐述了预制型坯的调温处理方法。

在吹塑成型装置之内可以利用不同的搬运装置传送预制型坯以及吹制成形的容器，尤其适宜使用可插上预制型坯的传送芯杆，但也可以使用其它支托装置来搬运预制型坯。使用夹钳搬运预制型坯以及使用可伸入预制型坯口部区域中进行固定的撑开心轴同样也属于可用的设计结构。

例如DE-OS 199 06 438描述了一种使用传送轮搬运容器的方法，将传送轮布置在吹塑轮和输出段之间。

所述的预制型坯搬运一方面可采用两步法，首先以注射成型法制作预制型坯，将其暂时存放，然后对其进行调温处理，并且吹塑成为容器；另一方面则可使用单步法，在预制型坯注射成型并且充分硬化之后立即对其进行适当调温处理，然后吹塑成型。

从所使用的吹塑工位来看，已知有不同的实施方式。若为布置在旋转传送轮上的吹塑工位，通常采用像书本一样可以翻开的模架，但也可以使用可以相互移动的模架或者以其它方式运动的模架。若为位置固定且尤其适合于容纳多个容器成型模腔的吹塑工位，则通常使用相互平行布置的平板作为模架。

从现有技术可知有不同的预制型坯灭菌方法和装置，但是这些均有工艺技术方面的缺点，无法在高速通过的同时实现预制型坯的可靠灭菌。

例如EP-A 1 086 019描述了使用高温气态灭菌介质对高温预制型坯进行灭菌。使用依次排列的独立处理工位，即第一加热模块、灭菌模块以及第二加热模块。缺点是灭菌过程中的预制型坯温度变化特性以及灭菌介质在加热装置之内从预制型坯中失控流出。

EP-A 1 896 245描述了一种在加热之前将气态灭菌介质送入低温预制型坯中并且使其在这里冷凝的方法。这里难以保证在预制型坯的全部内表面上完全形成冷凝液，因为流入的高温灭菌介质会提高预制型坯的内壁温度。除此之外，灭菌介质在加热区域中蒸发之后也会在加热装置之内从预制型坯中失控流出。

EP-A 2 138 298描述了一种装置，将灭菌装置不仅布置在所使用的吹塑模块之前，而且也布置在所使用的吹塑模块之后，因此机械安装的耗费很大。

WO 2010/020530 A1描述了将灭菌装置布置在加热装置和吹塑模块之间的结构。该方法难以预测将灭菌介质加入到吹塑模块区域中的用量。除此之外，无法控制灭菌介质泄漏到周围环境中的流出量，因此不能杜绝相应的污染。

发明内容

本发明的任务在于，对开头所述类型的方法适当加以改进，从而能够以简单方式进行可靠灭菌。

根据本发明，所述任务通过以下方式实现，即，至少在灭菌持续时间的一部分期间将用于灭菌介质的供应元件定位在预制型坯的嘴部区段中。

本发明的另一任务在于，对开头所述类型的装置适当加以设计，从而能够以很少的耗费进行有效灭菌。

根据本发明，所述任务通过以下方式实现，即，供应装置具有用于灭菌介质的施加器，所述施加器可以定位在预制型坯嘴部区域中。

最后本发明的任务在于，对开头所述类型的容器吹塑成型装置进行适当设计，从而有助于生产无菌容器。

根据本发明，所述任务通过以下方式实现，即，沿着预制型坯的输送路径的一部分布置一个灭菌单元，该灭菌单元具有用于给预制型坯内腔加载灭菌介质的供应装置，并且所述供应装置具有用于灭菌介质的施加器，所述施加器可以定位在预制型坯的嘴部区域中。

根据本发明的设计结构特别是也有助于在吹塑机内部输送无菌预制型坯和/或容器。

将供应元件插入到嘴部区段中有助于在实施灭菌时相对于周围环境密封预制型坯的内腔。

供应元件相对于嘴部区段的固定有助于进行可靠搬运。

特别是考虑，可以相对于预制型坯夹紧供应元件。

通过供应元件的施加器的至少一个供应通道将灭菌介质送入预制型坯中，并且通过施加器的至少一个排出通道将灭菌介质从预制型坯中排出，由此防止灭菌介质失控地漏出。

特别是考虑，可将灭菌介质从预制型坯供应给排出装置。

使用具有100℃以上温度的灭菌介质进行灭菌，可以提高灭菌作用。

除此之外，在预制型坯的温度下进行灭菌还有助于优化灭菌过程，该温度至少区域地高于预制型坯材料的玻璃化温度。在加工PET时特别是考虑，设置80℃以上的温度。

附图说明

附图所示均为本发明的实施例示意图。相关附图如下：

附图1 用于由预制型坯生产容器的吹塑工位的透视图，

附图2 吹塑模具的纵剖面，预制型坯在该吹塑模具中拉伸并且扩张，

附图3 容器吹塑成型装置的原理构造示意图，

附图4 经改进后增大了加热能力的加热段，

附图5 吹塑机的加热模块示意图，将灭菌装置布置在加热模块的区域中，

附图6 相对于附图5改变后的实施方式，

附图7 插入到预制型坯嘴部区域中的灭菌介质施加器的纵剖面，以及

附图8 相对于附图7改变后的实施方式，施加器不仅能实现可控供应，而且也能实现灭菌介质的可控排出。

具体实施方式

在解释使用灭菌介质对预制型坯1进行灭菌的装置的详细结构之前，以及在解释将相应装置具体安装到吹塑机中之前，以下将首先描述吹塑机的基本结构。

附图1和附图2所示为使得预制型坯1转变为容器2的成型装置原理构造。

容器2成型装置主要由配备一个吹塑模具4的吹塑工位3构成，可以将预制型坯1放入吹塑模具中，预制型坯1可以是用聚对苯二甲酸乙二醇酯制成的注塑件。为了能够将预制型坯1放入吹塑模具4中并且能够取出成品容器2，吹塑模具4由半模5，6和可以用升降装置8定位的底部7构成。预制型坯1可以被传送芯杆9支托在吹塑工位3的范围之内，传送芯杆与预制型坯1共同经过装置之内的多个处理工位。但也可以例如通过夹钳或者其它搬运器具将预制型坯1直接放入吹塑模具4中。

为了能够供应压缩空气，将一个连接活塞10布置在传送芯杆9下方，该连接活塞可将压缩空气送入预制型坯1，同时可相对于传送芯杆9进行密封。但原则上也可以改变设计，使用固定的压缩空气供应管。

利用气缸12定位的拉伸杆11来拉伸预制型坯1。但是原则上也可考虑的是，通过由拾取辊加载的凸轮段对拉伸杆11进行机械定位。如果将多个吹塑工位3布置在一个旋转的吹塑轮上，则特别适宜使用凸轮段。如果采用位置固定的吹塑工位2，则适宜使用气缸12。

按照附图1所示的实施方式，拉伸系统经过适当设计，使得两个气缸12串联布置。在真正的拉伸过程开始之前，主缸13首先移动拉伸杆11直至进入预制型坯1的底部14区域中。在拉伸过程中由副缸16或者通过凸轮控制器定位主缸13以及与支撑主缸13的滑块15共同伸出的拉伸杆。尤其可通过凸轮适当控制副缸16，使得在拉伸过程中沿着凸轮轨道滑动的导轮17可以设定当前的拉伸位置。副缸16朝向导轨挤压导轮17。滑块15沿着两个导向元件18滑动。

布置在承载件19，20区域中的半模5，6合模之后，利用锁定装置40将承载件19，20相互锁定。

为了适应于预制型坯1的嘴部区段21的不同形状，按照附图2所示在吹塑模具4的区域内使用单独的螺纹嵌入件22。

除了已吹制成形的容器2之外，附图2中还以虚线绘出了预制型坯1以及正在形成的容器泡23。

附图3所示为配有一个加热段24以及一个旋转吹塑轮25的吹塑机的原理构造。从预制型坯入口26开始由传送轮27，28，29将预制型坯1送入加热段24区域中。将辐射加热器30以及鼓风机31沿着加热段24布置，用以对预制型坯1进行调温处理。对预制型坯1进行充分调温处理之后将其传送给吹塑轮25，吹塑工位3均布置在吹塑轮区域中。由其它传送轮将吹制完毕的容器2供应给输出段32。

为了能够将预制型坯1适当变为容器2，从而使得容器2具有能使得灌装在容器2内的食品尤其是饮料长期可用的材料特性，必须在预制型坯1的加热和定位过程中遵守各道工艺步骤。除此之外，遵守专门的尺寸计算规范还能实现有益的效果。

可以使用不同的塑料作为热塑性材料，例如可使用PET、PEN或者PP。

通过送入压缩空气定向拉伸预制型坯1。压缩空气供应分为预吹阶段和主吹阶段，在预吹阶段以较小的压力水平送入气体，例如压缩空气，在主吹阶段以较高的压力水平送入气体。在预吹过程中通常使用压力在10～25巴之间的压缩空气，在主吹过程中使用25～40巴之间的压缩空气。

从附图3所示的实施方式同样可以看出，加热段24由多个环形传送元件33构成，例如相邻排列并且沿着导向轮34运动的链状传送元件。尤其可通过链状构造形成基本上呈矩形的基本轮廓。按照附图所示的实施方式，在加热段24朝向传送轮29和输入轮35延伸的区域中使用一个尺寸比较大的导向轮34，在相邻导向装置的区域中使用两个尺寸比较小的导向轮36。可想而知，原则上也可以采用任意的其它导向装置。

附图所示的布置结构特别适宜使得传送轮29和输入轮35相互间尽可能紧密排列，因为已将三个导向轮34，36定位在加热段24的相应延伸范围中，即分别将较小的导向轮36定位在转移到加热段24直线部分的区域中，并且将较大的导向轮34定位在与传送轮29和输入轮35相邻的传送区中。除了使用链状传送元件33之外，也可以使用例如旋转的加热轮。

完成容器2的吹塑之后，取件轮37从吹塑工位3区域将其取出，然后通过传送轮28和输出轮38将其传送到输出段32。

在附图4所示经过改进的加热段24中，可以通过较大数量的辐射加热器30在单位时间内对较大数量的预制型坯1进行调温处理。鼓风机31将冷却空气送入冷却空气通道39区域中，这些冷却空气通道各自位于相应的辐射加热器30对面，并且通过流出口输出冷却空气。通过流出方向的布置使得冷却空气的流出方向基本上垂直于预制型坯1的传送方向。可以在位于辐射加热器30对面的表面区域内将冷却空气通道39提供给热辐射反射镜，同样也可以通过输出的冷却空气来冷却辐射加热器30。

附图5所示为大大简化的布置结构示意图，类似于附图3，此外还将一个灭菌装置41布置在加热段24的区域中。按照附图5所示的实施例，将用于夹持元件43的循环输送装置42布置在灭菌装置41的区域中，所述夹持元件至少可在灭菌过程的持续时间的一部分期间固定和/或定位预制型坯1。

附图6所示为一种改变后的实施方式，在灭菌装置41的区域中不使用附加夹持元件42。图中还绘出了加热段24的输送元件33。

附图7所示为与施加器44一起插入到预制型坯1嘴部区段21中的灭菌装置41的区域。施加器44具有一个基本元件45，该基本元件由定位元件46承载。在附图所示的实施例中，定位元件46构造为管状并且调整元件47穿过定位元件46。调整元件47在其朝向预制型坯1内腔48的伸展区域中伸入到夹紧元件49中。

将一个楔形元件50布置在夹紧元件49和基本元件45之间，所述楔形元件具有至少一个楔形面51以加载至少一个卡紧元件52。卡紧元件52倒圆地构成。适宜采用球状的卡紧元件52。例如可以使用陶瓷、PEEK或者涂覆了陶瓷的金属作为卡紧元件52的材料。

夹紧元件49在其朝向卡紧元件50的区域内具有至少一个楔形面53。基本元件45在其朝向楔形元件50的区域内同样具有至少一个楔形面54。

在附图所示的实施例中，将至少两个卡紧元件52依次相隔一定距离定位在定位元件46的纵轴线55的方向。但这是可选的方案并且并非一定需要如此。同样在楔形元件50的圆周方向相隔一定距离布置至少两个卡紧元件52。适宜使用至少三个在圆周方向等距相隔的卡紧元件52。

与附图7中的定位相比，可通过定位调整元件47增大夹紧元件47与基本元件45之间的距离，以便将施加器44插入到嘴部区段21中或者从嘴部区段21的区域中移去施加器44。卡紧元件52因此可以朝向调整元件47继续移动到分别通过楔形面51，52或楔形面51，54形成边界的容纳槽中，并且相对于施加器44放开预制型坯1。反之如果减小夹紧元件49与基本元件45之间的距离，则可以沿着楔形面51，53，54朝向预制型坯1的嘴部区段21定位卡紧元件52，卡紧元件因此可以完成卡紧过程。

将施加器44定位在嘴部区段41的区域中之后，使用供应装置56将灭菌介质送入施加器44的区域中。在附图所示的实施例中，管状定位元件46具有至少一个通入到供应装置56的供应腔58中的外侧挖空部分57。通过密封59，60使得供应腔58相对于周围环境密封。例如可以将密封59，60设计成从外侧包围定位元件46的O型圈。

为了相对于定位元件46密封所述调整元件47，使用密封装置61。也可以将该密封装置41设计成插入到调整元件47的外侧槽形凹陷部中的O型圈。

为了实施灭菌过程，经由供应装置56和定位元件46将灭菌介质送入预制型坯1中。在附图所示的实施例中，也将调整元件47至少局部设计成空心结构，从而可以经由调整元件47的空心区域供应灭菌介质，这样就能在纵轴线55方向居中送入预制型坯1中。例如可以通过施加器44区域中的通道或者槽从内腔48排出灭菌介质。在最为简单的情况下，可通过适当的槽经由卡紧元件52旁边朝向周围排出。

适宜将气态灭菌介质送入内腔48中。特别是考虑，灭菌介质的温度可以高于100℃。在实施灭菌过程中，预制型坯1在其待灭菌的内表面区域中优选具有80℃以上的温度。尤其可使用过氧化氢作为灭菌介质。

附图8所示为一种与附图7所示实施例相比改变后的实施方式。除了供应装置56之外，这里还将一个排出装置62用于从内腔48流出的灭菌介质。排出装置62基本上类似于供应装置56。为了将排出腔63与预制型坯1的内腔48相连，夹紧元件49和基本元件45各自具有至少一个通道64，65。在附图所示的实施例中，排出装置62至少局部从外侧延伸到基本元件45。为了简化设计结构，这里也可以经由楔形元件50旁边通过用于卡紧元件52的凹槽并且通过楔形元件50与嘴部区段21之间的间隔区排出灭菌介质。

按照附图8中采用的流动路径，沿着纵轴线55将灭菌介质居中送入预制型坯中。通道64的流入口与夹紧元件49的外圆周相邻，因此与预制型坯1的壁面之间的距离比较小，这样即可使得流出的灭菌介质经过预制型坯1的壁面内侧。

固定在定位元件46上的施加器44的使用能够以不同的方案进行，例如可以在加热段24的整个范围内使用施加器44作为输送元件33。按照另一种方案也可考虑的是，在灭菌装置41的区域中移去输送元件33并且替换成施加器44。

除了以上所述将施加器44固定在预制型坯1的嘴部区域之内，也可代之以将施加器44在外侧布置在预制型坯1的嘴部区域上，这样即可提供一种罩状结构。

如果将吹塑机与下游的灌装机组合使用，则可以通过气闸将相应机器的内腔相互分开。这样可避免返回的输送元件将湿气从灌装机输入到吹塑机中。除此之外，也可以避免将尚且含有灭菌介质的空气从吹塑机输入到灌装机区域中。这样即可避免灭菌介质污染灌装到容器中的饮料。

除了对预制型坯灭菌之外，也可以对吹制容器的外表面和/或容器的嘴部区域进行灭菌。按照本发明的一种实施方式，支撑环上的钳状夹持元件将吹制容器夹持在吹塑机的出口区上。这样即可自由接近嘴部区域，并且可以对其进行灭菌。采用上述方式对吹制容器的外表面进行灭菌，可避免将附着在外表面上的病菌输入到灌装机的无菌室中。

Claims (13)

1.一种用于对由热塑性材料制成的预制型坯(1)进行灭菌的方法，所述预制型坯被设置用于制造吹制成型容器(2)，以及在所述方法中，将灭菌介质导入预制型坯(1)的内腔(48)中，其中，至少在灭菌持续时间的一部分期间将用于灭菌介质的供应元件定位在预制型坯(1)的嘴部区域(21)中，其特征在于，通过所述供应元件的施加器(44)的至少一个供应通道将灭菌介质送入到所述预制型坯(1)中并且通过施加器(44)的至少一个排出通道或者排出槽将灭菌介质从所述预制型坯(1)中排出。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述供应元件插入到嘴部区段(21)中。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将所述供应元件相对于嘴部区段(21)固定。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将所述供应元件相对于预制型坯(1)夹紧。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将灭菌介质从预制型坯(1)供应给排出装置。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，使用具有100℃以上温度的灭菌介质进行灭菌。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在预制型坯(1)的温度下进行灭菌，该温度至少区域地高于预制型坯(1)的材料的玻璃化温度。

8.一种用于对由热塑性材料制成的预制型坯(1)进行灭菌的装置，所述预制型坯被设置用于制造吹制成型容器(2)，所述装置具有用来给预制型坯(1)的内腔(48)加载灭菌介质的供应装置，其中，所述供应装置(56)具有用于灭菌介质的施加器(44)，所述施加器能够被定位在预制型坯(1)的嘴部区域中，其特征在于，所述施加器(44)具有至少一个用于灭菌介质的供应通道以及至少一个用于灭菌介质的排出通道或排出槽。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述施加器(44)能够插入到预制型坯(1)的嘴部区段(21)中。

10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述施加器(44)能够固定在所述嘴部区段(21)的区域中。

11.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述施加器(44)能够在所述嘴部区段(21)的区域中相对于预制型坯(1)夹紧。

12.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述排出通道能够与一排出装置连接。

13.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，用于将预制型坯(1)变形为容器(2)的吹塑机在其加热段(24)的区域中设有所述灭菌装置(41)。