CN104870319A - 通过电子束消毒封装容器的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在填充机内通过电子束对封装容器(12)进行消毒的消毒设备。该消毒设备包括适于对封装容器(12)的至少内部进行消毒的至少一个第一电子束发射器(10)以及适于对所述封装容器(12)的至少外部进行消毒的至少一个电子束发射器(36)。本发明还包括对封装容器进行消毒的方法。

Description

通过电子束消毒封装容器的设备和方法

技术领域

本发明涉及通过电子束消毒封装容器的消毒设备。本发明也涉及一种方法。

背景技术

在食品产业中，习惯做法是在由封装层压件制造而成的封装容器中封装液体和部分液体食品，所述封装层压件包括纸或纸板的芯层以及例如聚合物材料或铝箔的一个或多个阻挡层。

越来越常见的封装类型是填充机中制造的“纸盒瓶”，其中前述封装层压件的封装坯被形成和密封为套筒。所述套筒一端是闭合的，其中热塑材料的顶部被直接地注射模制到所述套筒端部分。封装层压件的薄片可从封装层压件的卷筒(magazine reel)上切下。

当顶部完工时，封装容器准备就绪以通过仍然打开的底部填充产品，然后被密封并最后被折叠。在填充操作之前，封装容器进行处理。如果拟在冷冻温度下作出分配和存储，封装容器是已杀菌的，相反如果拟在环境温度下作出分配和存储，则封装容器需要被消毒并且产品需要被处理以实现无菌化。消毒是一个术语，它指代灭除或杀灭微生物生命体的任何过程，所述微生物生命体包括例如真菌、细菌、病毒和孢子之类的传染性剂，它们可能出现在封装材料的表面上或产品中。应用在食品封装产业中，这一般被称为无菌封装，即将消毒的产品封装在消毒的封装容器中，即保持产品和封装容器两者免受活菌和微生物影响，由此可保持产品新鲜而没有特殊的冷藏要求，即即便被保存在环境温度下，可维持封装容器内的消毒状态。在食品封装产业中，也常见地使用术语“商业消毒”。根据国际食品法典委员会((WHO/FAO)CAC/RCP 40-1993)，商业消毒意指“在食品在生产、分配和保存期间可能保持的正常非冷藏条件下，没有微生物能够在食品中生长”。

对填充就绪的封装容器进行消毒的传统方法是使用优选地处于气相的过氧化氢。

对这类封装容器进行消毒的另一种方式是借助从电子束发射器射出的低电压电子束来辐射封装容器。通过填充就绪的封装容器的电子束的线性辐射的一个例子记载在国际专利公开WO2005/002973中。该电子束发射器是圆柱形的，在其远端之一设置有电子出口窗。在消毒循环中，封装容器上升以围住电子束发射器。封装容器(在这些情形下为PET瓶)的辐射的其它例子记载在例如WO2011/011079和EP2371397中。在所披露的系统中，使用具有小到足以穿过瓶的颈部的直径的发射器。

发明内容

本发明涉及用电子束对开口封装容器进行消毒的消毒设备。该消毒设备包括第一室，所述第一室包括至少一个第一电子束发射器，其适于通过封装容器的开口对封装容器的至少内部进行消毒。它还包括至少一个第二电子束发射器，其适于对所述封装容器的外表面的至少一部分进行消毒。第一室具有朝向第二室的入口区，包括所述开口的封装容器部分适于穿过该入口区以进入第二室。至少一个第二电子束发射器被布置成使得其电子出口窗至少基本地面对所述入口区，所述第二电子束发射器由此适于对正在穿过入口区的封装容器部分的至少任意外表面进行消毒。至少一个第一电子束发射器被布置成在所述封装容器部分进入第二室之前或同时对内表面进行消毒。

用本发明的消毒设备，能够用分离的电子束设备对封装容器的内表面和外表面进行消毒，同时仍然能够通过使内部消毒和外部消毒至少部分地同时进行而确保无菌。如果内部和外部消毒在时间上是错开的，则更难以确保无菌。如果时间上错开，微生物物质可能有机会找到其从尚未消毒的表面至已消毒表面的通路。

此外，用本发明的消毒设备，在进入无菌室的封装容器通道中获得干净的无菌阻挡层。因此，为封装容器，或其一部分，进入无菌室形成通道，但该通道受电子云保护使得通过该通道输送的任何物质在进入无菌室之前将被消毒。

在一个或多个实施例中，第一电子束发射器和封装容器适于执行相互的相对移动，在此移动期间第一电子束发射器的一部分通过封装容器的开口被暂时地插入，以使封装容器的内部消毒发生。

此外，在一个或多个实施例中，定位至少一个第二电子束发射器以使在消毒设备工作期间从至少一个第二电子束发射器射出的电子云适于形成至少覆盖入口区的辐射阻挡层。

在一个或多个实施例中，从第一电子束发射器射出的电子云适于暂时地遇到并部分重叠于从至少第二电子束发射器射出的电子云，所述这些电子云一起形成联合电子云，并且封装容器部分的开口至少暂时地位于所述联合云中。

在一个或多个进一步实施例中，至少一个第二电子束发射器的电子云是狭长的并限定入口区，并且该入口区相对于封装容器的馈给方向并相对于封装容器的纵向方向是倾斜的，以使穿过入口区的封装容器的更大的外表面积被消毒。

在一个或多个实施例中，至少一个第二电子束发射器被布置成使得其纵轴线和电子束出口窗的纵轴线相对于水平方向倾斜，并且封装容器沿所述水平方向移动，其中封装容器的纵中轴线以这样一种方式垂直于水平方向地指向：即包括开口的封装容器的一部分逐渐地离开入口区并进入第二室。

在一个或多个附加实施例中，第二室具有设有槽的底壁，并且封装容器沿该槽被输送到第二室内，经消毒的封装容器部分被定位在所述底壁之上，而封装容器的其余部分被定位在所述底壁之下，且其中在工作期间从第二室并沿朝向槽的方向提供消毒气体流。

在一个或多个实施例中，第二室是无菌室。

在一个或多个实施例中，第二室包括：将内容物填充到封装容器内的至少一个填充站；以及在填充之后密封开口的至少一个站。

此外，在一个或多个实施例中，它包括两个电子束发射器，这两个电子束发射器彼此相对地布置，它们的电子出口窗彼此朝向并朝向入口区，以使封装容器能在两者之间穿过。

在一个或多个实施例中，一个以上的第一电子束发射器被固定布置在可转动载体轮上。

在一个或多个进一步实施例中，消毒设备包括封装容器输送系统，所述封装容器输送系统包括封装容器输送器，所述封装容器输送器包括适于保持封装容器的保持器，并且所述封装容器输送器用于在第一室、入口区和第二室内输送封装容器。

在一个或多个附加实施例中，封装容器输送系统包括可转动导向轮，所述可转动导向轮适于与载体轮和封装容器输送器配合，使得每个封装容器适于与第一电子束发射器对准，并且导向轮设有封装容器夹具，该密封容器夹具适于使封装容器相对于第一电子束发射器在第一位置和第二位置之间位移，在第一位置，封装容器与第一电子束发射器彼此不啮合，在第二位置，第一电子束发射器被完全地插入到封装容器中。

在一个或多个实施例中，封装容器夹具适于将封装容器从保持器升高至第二位置，在第二位置封装容器从保持器脱离，并随后使封装容器撤回到第一位置并回到同一保持器中。

在一个或多个实施例中，该相对移动使得封装容器以第一速度从第一位置移动至第二位置，并以第二速度从第二位置移回到第一位置，所述第二速度低于所述第一速度。

在一个或多个实施例中，消毒设备被布置在填充机内。

在一个或多个实施例中，第二室包括用于将内容物填充入封装容器的至少一个填充站以及在填充之后密封开口的至少一个站。

本发明还包括用电子束对开口的封装容器进行消毒的方法。该方法包括：用布置在第一室内的第一电子束发射器，通过封装容器的开口对封装容器的至少内部进行消毒。它也包括用至少一个第二电子束发射器对封装容器的外部的至少一部分进行消毒，其中所述至少一个第二电子束发射器被布置成使得其电子出口窗至少基本上朝向入口区，所述入口区形成从第一室至第二室的入口。对封装容器的外部的至少一部分进行消毒的步骤是通过使封装容器的一部分经过入口区而在所述入口区内执行的，所述部分包括所述开口。对封装容器的内部进行消毒的步骤是在所述封装容器部分进入第二室之前或与此同时被执行的。

在一个或多个实施例中，该方法包括：在第一电子束发射器和封装容器之间执行相互的相对移动，在该移动期间对封装容器内部进行消毒的步骤发生，并且在该移动期间通过封装容器的开口将第一电子束发射器的一部分暂时地插入。

在一个或多个进一步实施例中，该方法包括：在消毒设备工作期间形成至少覆盖入口区的辐射阻挡层，所述辐射阻挡层是通过从至少一个第二电子束发射器射出的电子云形成的。

在一个或多个实施例中，该方法包括：通过暂时使从第一电子束发射器射出的电子云遇到并部分重叠于从至少一个第二电子束发射器射出的电子云而形成联合电子云；以及暂时将封装容器的开口定位在联合电子云内。

在一个或多个实施例中，这些步骤是在填充机内执行的。

在一个或多个实施例中，该方法包括附加步骤：将内容物填充到经消毒的封装容器内；并且在填充之后密封开口。

附图说明

下面，将参照所附示意性附图更详细地描述本发明的实施例，在附图中：

图1a是封装容器和用于对封装容器的内部进行消毒的示例性第一电子束发射器处于完全啮合的消毒位置的侧视图；

图1b是第一电子束发射器及其电子云的侧视图；

图1c是替代的封装容器和第一电子束发射器的视图；

图2a是用于对封装容器的外部进行消毒的第二电子束发射器的立体图；

图2b是可用于图2a的电子束发射器中的阴极的立体图；

图2c是图2b的阴极的横截面图；

图2d是第二电子束发射器及其电子云的侧视图；

图2e是第二电子束发射器及其电子云的示意性前视图；

图2f是示出两个相对布置的第二电子束发射器的侧视图；

图2g是具有相对彼此倾斜的电子出口窗的两个第二电子束发射器的侧视图；

图3a是根据本发明的一个示例性实施例的消毒设备的立体图；

图3b是示出封装容器相对于电子束发射器的移动的消毒设备的部分的侧视图；

图3c是示出消毒设备的一些部分的顶视图；

图3d是根据示例性实施例的入口区的第一端的侧视图；

图3e是与图3d对应的侧视图，但其示出入口区的第二端；以及

图3f是部分地示出示例性实施例的第二室的立体图。

具体实施方式

如前言中描述的那样，当对瓶式封装容器进行辐射时，典型地可采用两种类型的电子束发射器。一种用于内部消毒而另一种用于外部消毒。

下文中，并参照图1a，将描述用于对填充就绪的封装容器12的内部进行消毒的示例性第一电子束发射器10。这种电子束发射器之前已在例如国际公开WO2010/040453中予以描述。

电子束发射器10包括沿路径射出基本圆形电子束16的电子发生器14。该电子发生器14被收纳在密闭密封的真空室18内。所述真空室18设有电子出口窗20。

电子发生器14包括阴极壳体22和细丝24。在使用中，通过加热细丝24来产生电子束16。当通过细丝24馈送电流时，细丝24的电阻使细丝被加热至大约2000℃的温度。这种加热使得细丝24射出电子云。电子借助阴极壳体22和出口窗20(作为阳极)之间的高电压电势朝向电子出口窗20加速。接着，电子穿过电子出口窗20并继续朝向目标区域，例如在本例中为封装容器12的内侧。

细丝24可由钨制成。布置在细丝24和电子束出口窗20之间的栅26设有多个开口并用于使电子束16扩散成更均匀的束，并朝向目标区域汇聚电子束16。

通过例如将阴极壳体22和细丝24连接至电源28并通过将真空室连接至地面30而形成高电压电势。细丝也需要第二连接29。如果电压低于300kV，第一电子束发射器10一般表示低电压电子束发射器。为了对封装容器进行消毒，传统地使用大约50-150kV的工作电压。在所披露的设计中，加速电压大约在90-100kV。该电压对于每个电子导致95keV的动(运动)能。然而，也可选择另一电压，例如在75-150kV的区间内。通过也将电势施加至前面提到的控制栅26，可进一步控制电子发射。如果将独立和可变的电势施加至控制栅26，则可使用控制栅26以主动构形所产生的电子束。为了这些目的，控制栅26可电连接至独立的电源32。

如前面提到的，发射器10进一步设有电子出口窗20。窗20可由例如钛的金属箔制成，并可具有大约4-12μm的厚度。由铝或铜形成的支承网(未示出)从真空室18内侧支承箔。电子通过出口窗20离开真空室18。

在该实施例中，真空室18由具有基本圆形横截面的两个细长圆柱形本体18a、18b构成。这些圆柱形本体具有共同的纵向中轴线a。第一圆柱形本体18a具有端表面，所述端表面位于与中轴线a垂直的平面，所述端表面设有电子出口窗20。电子出口窗是圆形的并优选地延伸过端表面的绝大部分。所述第一本体18a的直径小到足以被插入到填充就绪的封装容器12内，所述第一本体的横截面的尺寸被设定为其能够被引导通过封装容器12的开口34。第二本体18b设有电子束发射器14，并且所述第二本体18b的直径大于第一本体18a。发射的电子束16的直径——尽管仍然在发射器10之内——小于第一本体18a的直径。

图1b中通过虚线示意地表示出了第一电子束发射器10从其电子出口窗20射出第一电子云I。其横截面形状是如图所示的圆形，或者是液滴形的。电子云的形状由窗的形状和由离开电子出口窗的各个电子的布朗运动限定。电子云是绕轴线a轴对称的，并且由此云体积是球形的(或液滴形的)。在电子云I边界处的投配速率将近为1000-1600kGy/s。在电子云的中心，投配速率较高。第一电子束发射器10的能量需要与可用的消毒时间、封装容器尺寸和形状、封装容器相对于电子束发射器的速度相匹配，并且上面的数量应当单纯被视为示例。

在图1a中示出了封装容器12，其处于通过开口34就绪以产品填充的形状。它包括套筒本体12a和顶部12b。顶部包括用螺帽密封的颈部或喷口。套筒本体12a设有开口34。

在图1a中，封装容器12的开口34是开放的底端，它在填充之后将被密封和折叠以形成基本平坦的底表面。然而应当理解，通过其接纳第一电子束设备10并通过其作出填充的这个开口34在其它实施例中可被布置在封装容器的顶部内，具有封装容器12的颈部或喷口部。图1c示出这个实施例。颈部或喷口部在填充之后将通过例如螺帽被密封。

已描述了用于内部消毒的典型电子束发射器。在下文中将描述用于填充就绪的封装容器的外部消毒的典型电子束发射器。该电子束发射器也可用于网消毒，例如国际公开WO2004/110868中描述的那样，以及例如之前在国际公开WO2013/004565中描述的那样。

图2a中示出用于外部消毒的示例性密闭密封的第二电子束发射器36。附图的目的仅在于阐述发射器的基本组件，并且应当强调的是，其目的不旨在提供真实构造的图或以任何其它方式限定本发明。

电子束发射器的主要组件是管状本体38，其沿纵向中轴线b具有细长形状。电子出口窗40提供电子从管状本体38内的真空中的出路。电子出口窗40是基本矩形的，其在沿纵向中轴线b的方向上具有最长延伸。电子出口窗40是基本平坦的并从管状本体38的外周表面突出。窗40可由例如钛的金属箔制成，并可具有大约4-12μm的厚度。设有孔的支承结构(未示出)从真空室内侧支承所述箔。支承结构例如由铝或铜制成。

出口窗40包括与本发明不相关的子组件，但仍然具有为电子提供出口窗同时保持本体38内真空的性质。可使用的一示例性电子出口窗记载在国际公开No.WO2010/102757中。

本体38的近端包括具有电连接42的组件。

图2b示出没有管状本体38的发射器36，并示出阴极44。阴极44包括阴极壳体46，该阴极壳体46也在图2c的示意性横截面中被示出。阴极壳体46被形成为半环形壳，其开口侧由控制栅48覆盖。在阴极壳体46的环形壳内，布置有一个或多个细丝50(见图2c)，所述细丝50从阴极壳体46的近端延伸至其远端。在使用中，通过使用电流加热细丝50并通过借助阴极壳体46和出口窗40(作为阳极)之间的高电压电势使电子朝向电子出口窗40加速而产生电子束，即与图1a的电子束设备相同的过程。高电压电势是通过例如将阴极壳体连接至电源并通过将管状本体38连接至地面而形成的。还通过将电势施加至控制栅48，可进一步控制电子的发射。这可通过将控制栅48连接至独立电源而实现。

控制栅48包括平坦的穿孔表面，其包括用于电子通过的开口或通孔图案。承载控制栅48的阴极壳体46的开口侧出于明显的原因应当面向电子出口窗40。阴极壳体46和控制栅48借助附连装置52被安装在一起。如果在阴极壳体46和栅48之间存在电势差，所述附连装置52优选的是电绝缘元件。控制栅48的自由的纵端部54沿一方向(即垂直于纵端部的延伸段的横向方向)彼此朝向地弯曲，以形成膨胀式形状以形成电子束形成电极。这类电极有时被称为“维纳尔(Wehnelt)”电极。膨胀式形状将有助于产生平滑的可预测电场以对电子束发射器的性能形成裨益。这有助于成形电场以使电子以基本直角，即沿基本垂直于出口窗40平面的方向，击中出口窗40。

所描述的阴极被配合入电子束发射器，如图2b所示。阴极壳体46的近端和远端包括细丝50的电连接以及物理悬置结构。在远端，这种配置被容纳在圆顶形帽56中或用圆顶形帽56覆盖。在其近端，阴极壳体46悬置至细长本体并且该悬置结构由环形盖58包封。

该第二电子束发射器36具有大约95kV的加速电压。该电压对于每个电子导致95keV的动(运动)能。然而，可选择另一例如在75-150kV区间内的电压。

图2d和图2e示出第二电子束发射器36的电子云，其表示为II并由虚线表示。参见图2d，云II在垂直于纵轴线b的平面内具有基本圆形横截面。此外，如图2e所示，云II在平行于电子出口窗的平面内具有略微矩形或带圆角的横截面。由此，电子云II具有三维方向上的延伸并在电子出口窗40前面并覆盖电子出口窗40地形成一体积。在电子云II边界处的投配速率接近400-800kGy/s。在电子云II的中心，投配速率更高。

两个第二电子束发射器36可彼此相对地布置，它们的电子出口窗40彼此相对，由此在其间形成间隙。图2f中示出了这种配置。通过第二电子束发射器36产生的电子束彼此重叠并形成总电子云III。该电子云的横截面的边界用虚线表示。总电子云III填充间隙。或者电子出口窗40的平面彼此平行，如图2f所示，或者相对于彼此略微倾斜，如图2g所示。在后一情形下，倾斜可由两个电子出口窗40之间的角度α定义。

图3a示出本发明的消毒设备的一个实施例的立体图。该消毒设备的目的是对填充机中填充就绪的封装容器进行消毒。它位于生产开口的封装容器的模块的下游。在包装瓶机中，该模块包括子模块，其中封装层叠件毛坯被形成在套筒中并设有注射模制的顶部。在PET瓶机器的情形下，该模块可包括吹模设备。在填充机上游，即在消毒设备之后，提供填充模块以将产品填充入封装容器并提供密封模块以在填充之后将封装容器密封。

在该实施例中，消毒设备包括作为消毒室的第一室，用60表示，在其中执行封装容器12的内部消毒。第一室60在本文中将被称为消毒室。消毒室60设有例如在前面参照图1a描述的类型的若干第一电子束发射器10，这些第一电子束发射器10被布置在可转动的载体轮62上。附图中仅示出第一电子束发射器10的下部18a。在该例中提供了12个第一电子束发射器10，但其数量可根据应用(容量、封装件尺寸等)而改变。第一电子束发射器10均匀分布地设置在载体轮62的周缘附近，它们的纵向中轴线a平行于载体轮62的中心转轴c。转动方向由箭头A表示。第一发射器10被布置成使它们的电子出口窗20在附图中向下指向并与虚拟水平面对准。此外，第一电子束发射器10固定布置在载体轮62上使得它们跟随载体轮62的转动。

此外，消毒设备设有第一输送器64以输送封装容器12通过消毒设备。第一输送器可包括两个或更多个协同工作的输送器，或者可如本实施例那样包括单个输送器。

在该示例性实施例中，由虚线64表示的输送器是设有封装容器保持器66的皮带或链条。保持器66仅被示意性地示出。封装容器12适于布置在封装容器保持器66中以使其开放的底端沿面向第一电子束发射器10的电子出口窗20的方向向上指向，例如图1a所示那样。保持器66在其套筒12a周围靠近封装容器12的顶部12b处夹持封装容器。该输送器64当然能够以任何传统方式设计。

皮带或链条的移动在本实施例中是连续的，但在其它实施例中可以是间断的。移动方向由箭头B表示。

在送入封装容器处，在那里封装容器进入消毒室60，第一输送器64沿封装容器送入轮68的周缘被导向。所述送入轮68与导向轮70配合。导向轮70被布置在载体轮62下面并且其中心转轴与载体轮62的中心转轴c对准。

如所提到的那样，第一输送器64首先由送入轮68导向。然后在封装容器消毒送入位置72被切向地传输至导向轮70，如图3c所示。从封装容器消毒送入位置72，沿导向轮70的周缘导向第一输送器64。导向轮70相对于载体轮62转动，使得每个封装容器12与第一电子束发射器10同步地移动，保持第一电子束发射器10的纵轴线a与封装容器12的纵轴线对准，参见图1a中共同的纵轴线a。

应当注意，只有第一电子束发射器10的下部18a在图3c中可见。

导向轮进一步具有封装容器送出位置74，在那里第一输送器64从导向轮70切向地引导离开并朝向第二室78的入口区76引导。在图3a中用虚线勾勒出的方框一并表示的入口区76和第二室78将在稍后予以描述。

导向轮70设有包装容器夹持装置(未示出)，该夹持装置适于与其周缘周围的第一输送器64配合。具有封装容器夹具的导向轮70和具有封装容器保持器66的第一输送器64同时移动，并且每个夹持装置将与相应保持器66对准以使封装容器12能通过夹具从保持器66移走并之后回到同一保持器。

夹持装置适于相对第一电子束发射器10垂直地位移封装容器12。它在第一位置和第二位置之间位移封装容器12，在第一位置，封装容器12和电子束发射器10彼此不啮合，在第二位置，封装容器12和电子束发射器10彼此完全地啮合。当封装容器12和电子束发射器10啮合时，封装容器12已抬升至一个位置，其中封装容器12部分地围住电子束发射器10，即第一电子束发射器已暂时地插入到封装容器12的开口34内。当它们不啮合时，封装容器12位于电子束发射器10之下，即封装容器12尚未开始围住发射器10或者刚刚从啮合位置向下位移。在送入位置72和送出位置74，封装容器12位于第一位置，即不与电子束发射器10啮合。图3b中示出第一电子束发射器10和封装容器12之间的相对移动，并且箭头V代表垂直移动方向。

在该实施例中，电子束发射器10固定地布置在载体轮62中并且无法朝向封装容器12移动。由于它们可观的重量、脆弱的电子出口窗20和高电压连接，使第一电子束发射器10固定而代之以移动封装容器12是有利的。然而，在一替代实施例中，电子束发射器10移动而封装容器在垂直方向上固定。电子束发射器因此下降到封装容器的开口端内。

优选地，每个第一电子束发射器10被布置成其第一本体18a位于载体轮62之下且其第二本体18b位于载体轮62连同任何功率转换器和高电压连接(例如在图3a中一同表示为圆柱体)之上。

第一电子束发射器10适于至少在从送入位置72至送出位置74的位移部分期间对封装容器12的内表面进行消毒。封装容器12的内部对应于封装容器12的所有内表面。内部消毒是借助第一电子束发射器10和封装容器12之间的相互相对移动而执行的。如提到过的那样，在相对移动期间，第一电子束发射器的一部分通过封装容器12的开口34暂时地被插入。在送入位置72，由第一输送器的封装容器保持器66保持的封装容器12与相应电子束发射器10对准并由夹持装置夹持。夹持装置优选地在套筒12a周围夹持封装容器12。当载体轮62转动时，由此电子束发射器10和封装容器12从送入位置72转动至送出位置74时，夹持装置适于朝向第一电子束发射器10升高封装容器12以执行内部消毒。在该移动期间，封装容器12从第一输送器64的保持器66暂时地脱离。由于第一电子束发射器10对准封装容器12的开口34，电子束发射器10被插入到封装容器12中。因此，开始对封装容器内部的消毒。在送入位置72和送出位置74之间的某处，封装容器已位移至此，使得封装容器12与第一电子束发射器10完全啮合。在完全啮合的第二位置，第一电子束发射器10被完全插入到封装容器12，如图1a所示。这也在图3b中部分可见。在该位置，可对封装容器12的最内部区域(本例中是封装容器12的顶部12b)进行消毒。

当封装容器12到达送出位置74时，内部消毒循环结束。当封装容器12到达所述送出位置74时，封装容器12从第二位置撤回或已撤回至第一位置。封装容器12随后准备从消毒室60送出。

第一电子束发射器10连续地工作，即在消毒循环之间电子发射不截止，即在由同一电子束发射器消毒的两个封装容器之间它也保持工作。在送出位置74和送入位置72之间提供一个位置，在图3c中表示为80，在该位置中传感器可被布置在任何穿过第一电子束发射器10的电子出口窗20的前面，以测量任何投配控制参数。

送出位置74被布置在前面简单提到的封装容器入口区76附近。在该入口区76，封装容器12适于部分地进入第二室78，该第二室78位于消毒室60的下游。入口区76被图示为方框，该方框由图3b和图3c中的虚线指示。因此，封装容器12将首先通过消毒室60并随后经由入口区76被送入，之后进入第二室78(在附图中同样被表示为虚线框)。在该实施例中，第二室78是无菌室，并在下文中称其为无菌室78。无菌室78是如前言部分中描述的适于无菌封装的室。在封装容器12的生产期间，无菌室内的环境应当是无菌的，即没有污垢和微生物物质。无菌室包括多个站(未示出)，在这些站中，封装容器12适于填充以例如饮料的产品，并被密封。根据封装容器12在哪端开口，是图1a所示的底部、还是图1b所示的颈部，密封站可能看上去不同。在填充入开口底端的情形下，密封站包括密封条，用于对封装材料进行热密封。在通过封装容器的颈部区中的喷口填充的情形下，密封站取而代之地包括盖帽站。

在封装容器12被密封之前，需要确保它们周围的环境是无菌的，即从消毒室60进入无菌室78的封装容器12是无菌的，并且不允许污染的空气从消毒室60逃逸入无菌室78。

如前面提到的，导向轮70进一步具有封装容器送出位置74，例如参见图3c，在送出位置74，第一输送器64被切向地引导离开导向轮70并朝向入口区76。入口区76在消毒室60和无菌室78之间形成开口。所述入口区对应于封装容器在进入无菌室78之前通过其传输的体积。在开口的每一侧上，布置有两个第二电子束发射器36。它们是有关图2a-2g描述的类型，但也可以是另一合适的类型。两个第二电子束发射器36彼此相对地布置，它们的电子出口窗40彼此朝向并朝向入口区76的所述体积。它们的纵轴线b彼此平行，但它们的电子出口窗40相对于彼此略微倾斜，如图2g所示。作为从消毒室60至无菌室78的封装容器入口的入口区76，在操作期间将被两个第二发射器36的联合电子云III完全覆盖。因此，总云III形成至少覆盖入口区76的辐射阻挡层或消毒闸，即联合云III形成阻挡进入无菌室78的辐射体积。入口区76在第一端76a和第二端76b之间、沿轴线b的方向上的整个电子出口窗40延伸。电子出口窗40之间的距离适应封装容器12的径向横截面的尺寸并且应当被保持为仅稍大于封装容器12，以使封装容器12能够容易地在电子出口窗40之间穿过。

如图3a所示，第二电子束发射器36被定位在载体轮62的第一电子束发射器10和携带夹持装置的导向轮70之间的空间内。第二电子束发射器36中的一个的一部分靠近导向轮70的中心定位。这形成压紧单元并有利于第一电子束发射器和第二电子束发射器之间的协同工作，由此能够获得同时消毒，如下文中描述的那样。

如前面提到的那样，形成在第二电子束发射器36的电子出口窗40之间的入口区76与从导向轮70上的封装容器送出点74切向地延伸并也从由第一电子束发射器10当其随着载体轮62转动时形成的虚拟圆切向地延伸的第一输送器64对准。随着载体轮62转动的第一电子束发射器36适于移动至入口区76的第一端76a附近从而其电子云I至少部分地移动进入入口区76。一旦载体轮62进一步转动，第一电子束发射器10移动到最内侧第二电子束发射器36的本体38之上。这也示出于图3c，图3c示出入口区76和其上的电子束发射器36。

如图3b所示，入口区76和第二电子束发射器36(附图中仅示出其中的一个)相对于封装容器的馈送方向倾斜。在该实施例中，馈送方向是水平的并在附图中表示为箭头F。倾斜是这样实现的：布置第二电子束发射器36以使其纵轴线b以及电子出口窗40的纵轴线相对于水平方向以角度β倾斜，以及封装容器适于沿所述水平方向F移动。此外，封装容器沿该水平方向移动，封装容器的纵中轴线a垂直于所述水平方向地指向。

现在将联系封装容器12的外部消毒对消毒设备作进一步描述。

当封装容器12到达送出位置74时，其切向地指向并到达入口区76的第一端76a。在此时间点，内部消毒将要完成。在封装容器12一开始进入入口区76的期间，在其第一端76，第一电子束发射器10正好位于封装容器12的开口34之上。此时，从第一电子束发射器10射出的电子云I适于暂时地遇到且部分地重叠于从第二电子束发射器36射出的总电子云III。第一和第二电子束发射器的电子云I、III形成组合电子云并且封装容器12的开口至少暂时地位于组合云之内。图3d中示出这种情形。

通过使第一电子束发射器10的电子云I至少部分地与第二电子束发射器的电子云III重叠，一旦完成对封装容器12的内部消毒，则可确保封装容器12到达无菌室78内的每个部分已被彻底地消毒。换句话说，通过形成部分重叠的电子云I、III，确保了封装容器内表面上的任何微生物物质在被杀灭之前无法逃逸到外表面，反之亦然。

应当指出，第一电子束发射器的电子云I同样在其中形成辐射阻挡层；在消毒期间在封装容器12内部形成辐射锁。由于非无菌封装容器被馈送入消毒室60并且由于封装容器的外部直到传入无菌室78为止都并非无菌的，因此消毒本身不能被视为无菌的。因此，使电子云I能够在封装容器12内形成辐射锁是有利的，以保护封装容器内部已被消毒的部分不会再次被污染。没有污垢或微生物物质或微粒能未被杀灭/消毒地穿过云I并进入封装容器12的已消毒内部。第一发射器10的电子云I的体积覆盖封装容器12的开口34。因此，即便在封装容器12仍然在消毒室60内的期间，在电子云I之下也能够确保内部的无菌性。

图3b中示出表示为P的无菌阻挡线。无菌阻挡线P是消毒室60和无菌室78之间的虚拟边界。在入口区，该线由最靠近无菌室78的第二电子束发射器的电子云III的端部限定。当封装容器在入口区经过该线时，它们避开电子云III。如图中所见，就如第二电子束发射器36，线P在入口区是倾斜的，并处于电子出口窗40上方某一距离的位置。在入口区右侧，线P是直的并在消毒室60和无菌室78之间限定一虚拟边界。这将在后面进一步描述。

图3d示出重叠的电子云、第一和第二发射器10、36以及在入口区76的第一端76a的封装容器12。封装容器12处于第一位置，这意味着封装容器和第一电子束发射器10不再彼此啮合。不过，封装容器12的最上端，作为封装容器12的开口底端，仍然受来自第一电子束发射器10的电子云I的影响，尽管第一电子束发射器10不再位于封装容器12内。同时，封装容器12已部分地进入第二束发射器36的组合电子云III内，并且封装容器12的外部的一部分已通过第二束发射器36的电子云III被消毒。

在封装容器12沿入口区76被进一步送入的同时，封装容器12的已消毒部分将逐渐地离开入口区76并沿无菌阻挡线P进入无菌室78(另见图3b)。在入口区76的第二端76b，如图3e所示，封装容器的完全消毒部分位于无菌室78内，而仍然未被消毒的部分保持在无菌室78之外。在无菌室78内凸出的已消毒部分的长度优选地在大约30-120mm的区间内，如从开口34开始并沿封装容器12的中轴线向下测得的那样。优选地，凸出部分的长度为75mm。

如图所示那样，封装容器12既在入口区76中又在无菌室78中沿水平方向F被送入。

在图3f中，消毒设备图示具有一些壁是可见的，这些壁将消毒室60与无菌室78隔开，如所见那样，无菌室78具有底壁82，在其中设有槽84。槽84的一部分位于入口区76之上，并且在该部分，围绕的底壁82与入口区76相似地倾斜。该倾斜的底壁82部分是通过例如由不锈钢制成的挡板形成的。

在第二室78中，封装容器12沿槽84输送，其中已消毒的封装容器部分位于所述底壁82之上，而封装容器的其余部分位于所述底壁82之下。

为了保证无菌室78内的无菌环境，从上向下地提供消毒气流，即从第二室78并沿向下通过槽84的方向。在将封装容器12送至填充站以将内容物填充到封装容器12之前，封装容器12可输送经过通风站以使臭氧流通离开封装容器的内部。已知的事实是，臭氧是在电子束消毒期间在空气中产生的，并且最好是在将产品填充到封装容器之前去除这些臭氧。

在下文中，将对消毒本身作进一步讨论。

为使封装容器例如达到被称为“商业消毒”的消毒水平，在封装容器内表面的每个点需要大约25kGy的吸收剂量。在该实施例中，在封装容器和第一电子束发射器之间的相对移动期间执行内部消毒。因此，一定要通过由发射器传递的投配速率(每时间单位的剂量传递，单位为kGy/s)和封装容器的内表面的每个部分暴露于电子云的时间来计算剂量。相对移动的速度增加将导致可供内部消毒的时间减少，并且为了维持相同的剂量，发射器的投配速率需要增加。类似地，如果相对移动的速度减小，可供消毒的时间将增加，并且发射器的投配速率必须减小，这是为了不过度暴露内表面。在这种背景下，需要将消毒室内的任何空气流动或紊流考虑在内。比相对移动速度更快的空气流动将影响消毒结果。这种空气流动可使微生物过快地穿过电子云，这可能导致微生物未被杀灭。因此，重要的是控制消毒室内空气流动的速度以使其不高于相对移动的速度。由于相对移动在封装容器内产生的流动也是一个重要方面。当封装容器从第一电子束发射器下降时，空气将被自动地吸入封装容器，由此形成逆流，即空气流进入封装容器，在一些情形下，这可能对消毒效果产生干扰。为了获得高效的消毒和安全的过程，已发现优选的移动轮廓包括快速地抬升封装容器以围住第一电子束发射器的第一阶段和随后缓慢地降低封装容器的第二阶段。换句话说，封装容器以第一速度从第一位置移动至第二位置，并以第二速度从第二位置移回到第一位置，所述第二速度低于第一速度。尽管第一电子束发射器连续地工作，即连续地射出电子，然而内部消毒被认为是在封装容器的缓慢降低期间作出的。缓慢降低应当足够慢乃至不产生进入封装容器的速度高于相对移动速度的空气流动。封装容器和第一电子束发射器之间的间隙体积以及第一电子束发射器的体积是影响封装容器内产生的流动的速度的因素。

在所描述的实施例中，相比缓慢地降低封装容器的第二阶段花费的时间，快速地抬升封装容器以围住第一电子束发射器的第一阶段将花费大约一半的时间。因此，第一速度大约高达第二速度的两倍。对于所描述实施例的一个示例性移动轮廓开始于在0.4s期间封装容器的快速抬升。抬升之后是0.1s的停顿，在这段时间没有任何运动。随着之后在1s期间封装容器的缓慢降低，移动轮廓结束。因此，对内部消毒使用1.5s的总时间。大约2/3的时间用于降低封装容器。

第一输送器64优选地是无端的并且其一部分位于无菌室78的底壁82之下，以使封装容器12能通过一个和与消毒室60中使用的相同输送器64输送至填充站和密封站。由此，可避免输送器之间的不必要的封装容器换手。

尽管已针对若干实施例对本发明进行了描述，然而要理解可作出多种修正和改变而不脱离如所附权利要求书定义的本发明的目的和范围。

在该实施例中，两个第二电子束发射器36被图示为彼此相对的。在替代实施例中，仅存在一个第二电子束发射器，并当封装容器穿过入口区时使封装容器绕其本身的纵轴线转过大约1转。为了确保辐射锁，消毒室和无菌室之间的开口不应当比通过单个第二电子束发射器产生的电子云更大，能够覆盖该开口。

在前述实施例和附图中已经以示意方式对消毒设备作出描述和解说。已描述本发明所牵涉到的消毒设备的一部分，但要理解消毒设备也包括附加部件，例如用于驱动比如载体轮、导向轮和送入轮以及第一输送器的驱动单元。也要理解，消毒设备包括围住消毒设备以确保电子和x射线不扩散到设备外的环境的辐射屏蔽。

在该实施例中，封装容器是通过开口底端被消毒和填充的包装瓶，并因此那一端是封装容器被送入无菌室的部分。然而，容易理解的是，本发明也可适用于其它类型的瓶，例如PET瓶，对于这类瓶子，消毒和填充是通过喷口/颈部作出的。如前面提到的，图1c示出通过瓶的喷口/颈部插入的电子束发射器的消毒。在这种情形下，封装容器被送入无菌室的部分自然是喷口并且可选择地是瓶顶部(肩部)的至少一部分。内部和外部消毒可以前面描述的相同方式作出。第一电子束发射器需要具有第一本体18a，其具有小到足以插入瓶的颈部开口内的直径。此外，拟被消毒并进入无菌室的外部部分可保持相对小。如果瓶设有颈部凸缘，例如“颈部环”，则可将消毒的和未消毒的之间的分区例如设定至颈部环的水平，即颈部环之上的螺纹部分可被消毒并进入无菌室，而颈部环之下的部分保持未被消毒并低于底壁。类似地，本发明当然也适用于塑料瓶预成形件(例如PET预成形件)的消毒。预成形件的消毒可在预成形件被吹模到完工的PET瓶之前作出。

在所描述的实施例中，第一室已被描述为消毒室而第二室被描述为无菌室，两者均为了无菌封装的目的。在另一实施例中，其中封装件无污染或经过卫生处理，不为无菌程度目的，即不为商业消毒目的，第一室可以没有第二室那样洁净，并且第二室未洁净到无菌程度。在该实施例中，通过电子束发射器施加的剂量一般低于用于无菌封装的剂量，并且词语“消毒”在那种背景下应当被解释成“卫生处理”或“杀菌”。

Claims (22)

1.用电子束对开口封装容器(12)进行消毒的消毒设备，所述消毒设备包括：

第一室(60)，所述第一室(60)包括至少一个第一电子束发射器(10)，其适于通过所述封装容器(12)的开口(34)对所述封装容器(12)的至少内部进行消毒；

至少一个第二电子束发射器(36)，其适于对所述封装容器(12)的外表面的至少一部分进行消毒，其中

所述第一室(60)具有朝向第二室(78)的入口区(76)，包括所述开口(34)的封装容器部分适于穿过所述入口区(76)以进入所述第二室(78)，

所述至少一个第二电子束发射器(36)被布置成使得其电子出口窗(40)至少基本朝向所述入口区(76)，所述第二电子束发射器(36)由此适于对正在穿过所述入口区(76)的封装容器部分的至少任意外表面进行消毒，以及

所述至少一个第一电子束发射器(10)被布置成在所述封装容器(12)部分进入所述第二室(78)之前或同时对所述内表面进行消毒。

2.如权利要求1所述的消毒设备，其中，所述第一电子束发射器(10)和所述封装容器(12)适于执行相互的相对移动，在此移动期间所述第一电子束发射器(10)的一部分通过所述封装容器(12)的开口(34)被暂时地插入，以使所述封装容器(12)的内部消毒发生。

3.如权利要求1或2所述的消毒设备，其中，定位至少一个第二电子束发射器(36)以使在消毒设备工作期间从所述至少一个第二电子束发射器(36)射出的电子云(II,III)适于形成至少覆盖所述入口区(76)的辐射阻挡层。

4.如权利要求3所述的消毒设备，其中，从所述第一电子束发射器(10)射出的电子云(I)适于暂时地遇到并部分重叠于从所述至少一个第二电子束发射器(36)射出的电子云(II,III)，所述电子云一起形成联合电子云，并且其中所述封装容器部分的开口(34)至少暂时地位于所述联合云中。

5.如前面任何一项权利要求所述的消毒设备，其中，所述至少一个第二电子束发射器(36)的电子云(I)是狭长的并限定入口区，并且其中所述入口区相对于所述封装容器(12)的馈给方向并相对于所述封装容器的纵向方向是倾斜的，以使穿过所述入口区(76)的封装容器的更大的外表面积被消毒。

6.如权利要求5所述的消毒设备，其中，所述至少一个第二电子束发射器(36)被布置成使得其纵轴线(b)和所述电子束出口窗(40)的纵轴线相对于水平方向(F)倾斜，并且所述封装容器(12)沿所述水平方向移动，其中所述封装容器(12)的纵中轴线(a)以这样一种方式垂直于水平方向(F)地指向：即包括所述开口(34)的封装容器(12)的一部分逐渐地离开所述入口区(76)并进入所述第二室(78)。

7.如前面任何一项权利要求所述的消毒设备，其中，所述第二室(78)具有设有槽(84)的底壁(85)，并且其中所述封装容器(12)沿所述槽(84)被输送到第二室(78)内，所述经消毒的封装容器部分被定位在所述底壁(82)之上，而所述封装容器的其余部分被定位在所述底壁(82)之下，并且其中在工作期间从所述第二室(78)并沿朝向所述槽(84)的方向提供消毒气流。

8.如前面任何一项权利要求所述的消毒设备，其中，所述第二室(78)是无菌室。

9.如前面任何一项权利要求所述的消毒设备，其中，所述消毒设备包括两个第二电子束发射器(36)，所述两个第二电子束发射器(36)彼此相对地布置，它们的电子出口窗(40)彼此朝向并朝向所述入口区(76)，以使所述封装容器(12)能在两者之间穿过。

10.如前面任何一项权利要求所述的消毒设备，其中，一个以上的第一电子束发射器(10)被固定布置在可转动载体轮(62)上。

11.如前面任何一项权利要求所述的消毒设备，其中，所述消毒设备包括封装容器输送系统，所述封装容器输送系统包括封装容器输送器(64)，所述封装容器输送器(64)包括适于保持封装容器(12)的保持器(66)，并且其中所述封装容器输送器(64)用于在所述第一室(60)、所述入口区(76)和所述第二室(78)内输送封装容器(12)。

12.如权利要求11所述的消毒设备，其中，所述封装容器输送系统包括可转动导向轮(70)，所述可转动导向轮(70)适于与所述载体轮(62)和所述封装容器输送器(64)配合，使得每个封装容器(12)适于与第一电子束发射器(10)对准，并且导向轮(70)设有封装容器夹具，所述密封容器夹具适于使所述封装容器(12)相对于所述第一电子束发射器(10)在第一位置和第二位置之间位移，在所述第一位置，所述封装容器(12)与所述第一电子束发射器(10)彼此不啮合，在所述第二位置，所述第一电子束发射器(10)被完全地插入到所述封装容器(12)中。

13.如权利要求12所述的消毒设备，其中，所述所述封装容器夹具适于将所述封装容器(12)从所述保持器(66)升高至所述第二位置，在所述第二位置所述封装容器(12)从所述保持器(66)脱离，并随后使所述封装容器(12)撤回到所述第一位置并回到同一保持器(66)中。

14.如权利要求2所述的消毒设备，其中，所述相对移动使得所述封装容器(12)以第一速度从所述第一位置移动至所述第二位置，并以第二速度从所述第二位置移回到所述第一位置，所述第二速度低于所述第一速度。

15.如前面任何一项权利要求所述的消毒设备，其中，所述消毒设备被布置在填充机内。

16.如前面任何一项权利要求所述的消毒设备，其中，所述第二室(78)包括用于将内容物填充入所述封装容器的至少一个填充站以及在填充之后密封所述开口的至少一个站。

17.用电子束对开口的封装容器(12)进行消毒的方法，所述方法包括：

用布置在第一室(60)内的第一电子束发射器(10)，通过所述封装容器的开口(34)对所述封装容器(12)的至少内部进行消毒；

用至少一个第二电子束发射器(36)对所述封装容器(12)的外部的至少一部分进行消毒，其中所述至少一个第二电子束发射器(36)被布置成使得其电子出口窗(40)至少基本上朝向入口区(76)，所述入口区(76)形成从所述第一室(60)至第二室(78)的入口；以及

对所述封装容器(12)的外部的至少一部分进行消毒的步骤是通过使所述封装容器(12)的一部分经过所述入口区(76)而在所述入口区(76)内执行的，所述部分包括所述开口(34)；以及

对封装容器(12)的内部进行消毒的步骤是在所述封装容器部分进入所述第二室(78)之前或与此同时被执行的。

18.如权利要求17所述的方法，其中，所述方法包括：在所述第一电子束发射器(10)和所述封装容器(12)之间执行相互的相对移动，在该移动期间对所述封装容器(12)内部进行消毒的步骤发生，并且在该移动期间通过所述封装容器的开口(34)将所述第一电子束发射器(10)的一部分暂时地插入。

19.如权利要求18所述的方法，其中，所述方法包括：在所述消毒设备工作期间形成至少覆盖所述入口区(76)的辐射阻挡层，所述辐射阻挡层是通过从所述至少一个第二电子束发射器(36)射出的电子云(II，III)形成的。

20.如权利要求19所述的方法，其中，所述方法包括：通过暂时使从所述第一电子束发射器(10)射出的电子云(I)遇到并部分重叠于从所述至少一个第二电子束发射器(36)射出的电子云(II，III)而形成联合电子云；以及暂时将所述封装容器(12)的开口(34)定位在所述联合电子云内。

21.如权利要求17-20中任何一项所述的方法，其中，所述步骤是在填充机内执行的。

22.如权利要求17-21中任何一项所述的方法，其中，所述方法包括附加步骤：将内容物填充到经消毒的封装容器内，并且在填充之后密封所述开口。