CN108473220A - 在将优选的液体食品填充入包装容器期间用于灭菌的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

示出和描述了利用预热区域(A)、灭菌区域(B)、干燥区域(C)、填充区域(D)和密封区域(E)在将优选的液体食品填充入包装容器的过程中进行灭菌的设备和方法，所述预热区域、灭菌区域、干燥区域、填充区域和密封区域形成无菌空间并且彼此直接相邻地布置，以及在顶部通过容纳必需的供应元件和供应线的封盖(1)被封闭。为了可靠地防止细菌侵入顶部敞开的包装单元并穿过处理区域而进入由处理区域形成的无菌空间中，提出：在封盖(1)下方的无菌空间中提供具有多个孔的大致上水平的导气元件(18，22，26)，以及从上面将无菌空气穿过封盖(1)供应给导气元件，使得在导气元件(18，22，26)下方形成均匀的向下的层流。

Description

在将优选的液体食品填充入包装容器期间用于灭菌的设备和 方法
技术领域
本发明涉及利用预热区域、灭菌区域、干燥区域、填充区域和密封区域，在将优选地液体食品填充入包装容器的过程中用于灭菌的设备和方法，所述预热区域、灭菌区域、干燥区域、填充区域和密封区域形成无菌的空间并且紧邻彼此布置，以及在顶部通过容纳必需的供应元件和供应线的封盖被密封。
背景技术
特别是当将液体食品填充入包装容器时，出于涉及卫生和保质期的原因，必须总是特别注意灭菌。在这里，实际的灭菌使用已知的方法进行，在所述方法中：包装件(优选地，复合纸板/塑料包装件)的(仍然敞开的)待灭菌的表面必须与灭菌剂接触预定时间段，所述灭菌剂随后，即，在实际的填充过程之前，必须被再次从包装件的表面去除(DE 30 36972C2)。
为了使该灭菌过程尽可能地具有成本效益，已经有使用H2O2，即过氧化氢，作为灭菌剂的手段。那么当待填充的包装单元在第一区域(预热区域)被加热以便能够尽可能地快速并且有效地进行灭菌时，实现最优效果。连续向前移动的包装单元被从预热区域运输进入下游的灭菌区域，在灭菌区域中，利用灭菌剂(优选地，H2O2)将这些包装单元浸湿。为此，使用热的压缩空气或过热蒸汽将液体H2O2雾化成H2O2气雾剂，使得没有较大、较重的液滴能够在包装件表面凝结，所述较大、较重的液滴在随后的漂洗过程中不再能被轻易地去除。
已经表明在热的空气中利用H2O2气雾剂的短暂的浸润就足以可靠地杀死任何存在的细菌。通过预热敞开的包装单元，可靠地防止了气雾剂液滴的凝结。现在，为了再一次将H2O2气雾剂从包装单元去除，包装单元经过另一个区域，即所谓的干燥区域。在该区域中，利用热的无菌空气在大气压力下冲洗包装单元。随后，在填充区域中，使用同样已知的装置进行包装单元的实际填充。最后，在填充过程之后，直接在密封区内密封已被填充的包装单元。
由于无菌条件必须存在于上述全部的五个区域中，因此各个区域在很大程度上与外界密封隔绝，以便能够在灭菌环境中传输包装单元。尽管H2O2已经证明其用于灭菌，但是第一为了经济原因，第二为了健康原因(过氧化氢是强氧化剂)，使用H2O2的填充机器必须保证没有H2O2气氛到达填充机器所位于的房间。
由于因为顶部敞开的包装单元借助容纳这些单元的单元链而连续地移动穿过设备，各个区域可能总是仅在底部不被足够好地密封(特别是沿包装单元的运输的方向)，因此以(气)锁的方式封闭流入和流出是不可能的。因此，在用于灭菌的一般设备(EP 0 726203 B1)中已经提出，上述的所有的五个区域被合并成单个的无菌空间并且使用共同的可移除的盖子将其密封，该盖子具有其中容纳分配元件和供应元件的腔室。然而，该已知的设备也经受待填充的包装单元总是被连续地运输的问题。
发明内容
因此，本发明的目的是设计并且进一步开发在开头命名和在上面更详细描述的设备，这样，细菌侵入经过处理区域的敞开的包装单元以及侵入由处理区域形成的无菌空间可以被可靠地被预防。除此之外，为了最小化总是必需的清洗和维护工作(以及成本)，设备的简单的结构也是期望的。该目的是通过这样来实现的：在封盖下面提供具有多个孔的大致上水平的导气元件，以及利用这些孔从上面将无菌空气穿过封盖提供给导气元件，使得在导气元件的下方，形成向下的方向上的均匀的层流。通过这种方式，确保了可能经由运输链到达设备内部的灰尘或细菌此时不可能抵抗层流而上升。因此，灰尘或细菌保留在设备的下部部分和/或从下部部分进一步向下被运输出设备。
根据本发明的优选教导，导气元件至少被布置在干燥区域、填充区域和密封区域的区域中。导气元件可以根据区域而具有不同的设计。一方面，可以对各个区域的已经预确定的尺寸进行适应，但另一方面，也可以根据区域和位于其中的(管)线来产生层流的特定取向。
根据本发明的另一实施方式，在区域边界上提供从封盖向下竖直地延伸直到各自的导气元件的隔离壁；这些隔离壁在无菌空间的上部部分中将各区域彼此封闭隔开，从而防止空气的水平交换，因此进一步改善了在在向下的方向上的均匀的层流的形成。通过这种方式，可以为每个单独的区域形成无菌空气腔室。
测试表明，根据发明的另一个教导，如果在每个无菌空气腔室内布置横跨设备的整个宽度的至少一个预分配器元件(经由竖直延伸穿过封盖的供应管将无菌空气供应到该至少一个预分配器元件)是特别合适的。每个预分配器元件可以至少在其水平基底上具有多个孔，以便使供应的空气沿向下的方向通过并进入各自的无菌空气腔室。预分配器元件例如可以由U形金属板构成。
根据本发明的另一个优选实施方式提出：在每个预分配器元件内在供应管下方提供用作撞击区域并且不具有孔的结构(例如撞击板)。这种撞击板确保了被供应到预分配器腔室的无菌空气首先以小的超压在预分配器内水平地扩散，然后横跨设备的整个宽度均匀地被释放至无菌空气腔室。
本发明的另一实施方式提出：在导气元件和/或预分配器元件中的孔的入孔侧和/或出孔侧倒角，以便最小化或如果可能的话完全地避免在无菌空气通过这些孔时发生湍流。
根据本发明的另一个教导，在导气元件和/或预分配器元件中的所有的孔被布置成均匀地分布。这使这些元件的制造特别简单。然而，所述孔也可以在特定的部分被设计得更小或更大，或被更大程度或更小程度地集中布置，以便考虑各个区域(通过的部件等)的一般的几何结构。
本发明的另一个优选实施方式提出：导气元件和/或预分配器元件被设计为穿孔的金属板。然而，还可以使用蜂窝板或类似结构。优选地，导气元件或预分配器元件由不锈钢制成。
可替选地，也可设想导气元件和/或预分配器元件被设计成网格结构或类似的结构。
本发明的另一教导提出：导气元件和/或预分配器元件被附接至封盖以便可以使用固定的支架或卡扣拆卸。为此，导气元件和/或预分配器元件可以配备有对应于固定的支架或卡扣的凸耳或钩。通过将固定元件适当地布置在导气元件或预分配器元件上，可以确保这些元件只能以正确的取向附接在设备中。
根据本发明的另一个优选教导提出：沿平行于包装单元的运输方向延伸的设备的壁被设计成透明的窗格，并且在每个窗格内和/或在设备的壳体上存在连接至至少一个所述预分配器元件的一直延伸的凹槽。通过这种方式，在封盖和预分配器元件之间产生的两侧打开的预分配器腔室，可以起到另外的提供一直延伸的环形凹槽的作用，同时无菌空气在小的超压下。以这种方式，产生了有效地防止含有细菌的空气侵入到设备的内部的屏障。
本发明还涉及在将优选的液体食品填充入包装容器的过程中进行灭菌的方法，所述方法包括如下步骤：
a)提供在将优选的液体食品填充入包装容器的过程中进行灭菌的设备，所述设备具有预热区域、灭菌区域、干燥区域、填充区域和密封区域，该预热区域、灭菌区域、干燥区域、填充区域和密封区域形成无菌空间并且紧邻彼此布置，以及在顶部通过容纳必需的供应元件和供应线的封盖被密封；
b)提供至少一个可以被模制成包装单元的切割部分或包装套筒。
对于该方法，本发明的目的是通过包装单元(至少一个包装单元)不连续地或连续地被运输经过预热区域、灭菌区域、干燥区域、填充区域和密封区域，并且在该过程中连续地将向下的均匀的无菌空气的层流施加到该包装单元而实现，所述包装单元由可模制的切割部分或包装套筒模制成并且在顶部是敞开的。
优选地，对于该方法，在步骤a)中，提供了根据权利要求1至18的一项权利要求所述的设备。
根据本发明的另一个教导，层流无菌空气流至少在截面上具有0.12巴至0.55巴、优选地0.18巴至0.32巴的超压。上述超压是在无菌腔室中例如利用Prandtl管测量的。
最后，根据本发明的进一步改进，提出了包装单元(至少一个包装单元)以0.8m/s至3.0m/s、优选地1.2m/s至1.8m/s的运输速度被运输通过各个区域。
附图说明
下文使用只描述了一个实施方式的各附图对本发明进行更详细地解释。在附图中：
图1以侧视图示出了根据本发明的设备的封盖，
图2以立体图示出了图1的顶部敞开的封盖，
图3以沿图1中线III-III的垂直截面图示出了该设备的预热区域，
图4A以沿图1中线IV-IV的垂直截面图示出了该设备的干燥区域，
图4B示出了图4A的主题物的立体图，
图5以沿图1中线V-V的垂直截面图示出了该设备的填充区域，
图6以沿图1中线VI-VI的垂直截面图示出了该设备的密封区域，以及
图7示出了布置在该设备一侧的封盖盘的示意图。
具体实施方式
图1以侧视图示出根据本发明的在将优选的液体食品填充入包装容器的过程中用于灭菌的设备的封盖1。从左到右依次显示的是，由待被填充的包装单元P通过的各个区域，即预热区域A、灭菌区域B、干燥区域C、填充区域D和密封区域E。
由各个区域A、B、C、D、E形成的无菌空间被一直围绕延伸的壳体(未示出)限界。根据本发明，无菌空间在顶部通过封盖1来限界，封盖1只有盖板3和一直围绕延伸的框架2是可辨别的。已经从一般的现有技术中知道，所有的供应元件被包含在封盖1内。在底部，“无菌空间”不被结构性地限界，然而，其下部的延伸必须达到低于顶部敞开的包装单元P，并且在图1中用点划线SH表示。
根据本发明，无菌空气现在通过无菌空气管道被供应到封盖1下方的无菌空间，所述无菌空气管道延伸穿过封盖1并且所述无菌空气管道只有在顶部突出的无菌空气喷嘴4是可辨别的。通过软管(未示出)为无菌空气喷嘴4供应无菌空气。供应元件包括(在图1中从左到右)热的无菌空气的分配器5、H2O2分配器6、无菌空气分配器7、两个填充连接件8(所述两个填充连接件具有布置在它们下方的填充喷嘴9)以及过热蒸汽分配器10。
上述的供应元件在图2中的立体图中非常容易看到，在图2中，封盖1被示出为顶部是敞开的。在这里也可以看到供应线(不做更详细地描述)。根据本发明的设备用于对顶部敞开的包装单元P进行灭菌的目的，在本实施方式中，沿六条平行线L1至L6穿过具有六个凹陷部12的外壁11向设备提供包装单元P。
预热连接件13连接至相应的预热喷嘴14，通过预热喷嘴14，用热空气或过热蒸汽冲洗顶部敞开的包装单元P以便加热该包装单元，从而可靠地防止包装单元P内部的灭菌液体的凝结。
从图2中还可以得知，三个H2O2分配器6(每个H2O2分配器分别用于两条线L1、L2；L3、L4；以及L5、L6)的每个分配器的下面布置H2O2气雾剂分配器15，所述H2O2气雾剂分配器15的H2O2气雾剂喷嘴16穿过封盖1进入无菌空间的内部(如图1所示)。H2O2气雾剂喷嘴16向下刚好到达包装单元P的上方。H2O2气雾剂喷嘴16终止于通道板17中，以便最小化过氧化氢在无菌空间中的不必要的扩散。
根据本发明，现有多个导气元件被布置在封盖1的下面，用于产生向下的层流无菌空气流。在图1中，在干燥区域C中，可以看到第一导气元件18，该第一导气元件18具有L形的横截面，并且与封盖1的底面一起形成无菌腔室19。在无菌腔室19的内部，在左上方，可以看到预分配器元件20，该预分配器元件的功能在下面进行进一步更详细的描述。在右侧，无菌腔室19通过隔离壁21与随后的填充区域D分隔开。填充区域D中也配备有导气元件22，该导气元件22与隔离壁21和封盖1的底面一起形成无菌腔室23。在此，在右上方，可以看到预分配器元件24的横截面；这也将在下面进行进一步更详细的描述。在右边，无菌腔室23由隔离壁25限界。
在图1中还可以看出，密封区域E也具有导气元件26和预分配器元件27。导气元件18、22、26和预分配器元件20、24、27的精确布置和功能在下面使用另外的图来描述。
在图2的立体图中，在导气元件18、22、26的下方建立的层流无菌空气流通过箭头来表示。
首先图3示出了根据本发明的设备在包装单元P的运输方向上沿预热区域A中的线III-III的垂直截面。在这里，首先可以看到根据本发明的封盖(只有封盖的外部框架2可以在图1和图2中看到)在底部通过连续的金属板封闭，在所示实施方式(该实施方式因此在这方面是优选的实施方式)中，所述金属板与框架2形成为一体。可以看到搁置于这之上的盖板3，该盖板3源于外部且朝向设备的中部。在(与这个区域还不相关的)无菌空气喷嘴4的前面可以看到已经提到的无菌空气分配器5(以剖视图)，从无菌空气分配器5发出多条供应线以便向各消耗者传输热的无菌空气。
图3中的截面图精确地延伸通过设置在封盖1这侧的两个连接件13，从其(连接件)，三个预热喷嘴14通往至顶部敞开的包装单元P的正上方，以便利用过热蒸汽或热的空气加热这些包装单元。在图3中，还可以看到在包装单元P的净开口上方的、在随后的灭菌区域D的区域中示出的线L4至L6上方延伸的三个通道板17，以便最小化H2O2在无菌空间的内部中的不必要的扩散。最后，在图3中还可以看到在导气元件18的竖直方向上向上倒角的壁，该壁构成了干燥区域C的边缘。
图4A示出了沿图1中的线IV-IV穿过干燥区域C的垂直截面图。在这里首先可以看到两个热空气分配器7，三个热空气喷嘴7’从热空气分配器7向下引导直到敞开的包装单元P的开口区域的上方。在这里，可以看到导气元件18的水平基底。该水平基底具有多个孔(不再进行更详细的描述)，并且优选地被设计成构成无菌腔室19的下边界的穿孔板。在无菌腔室19的上部部分，可以在封盖1下方看到被设计成U形轮廓的金属板并同样具有多行孔的预分配器元件20。然而，在封盖1中，没有孔存在于无菌空气喷嘴4的正下方，以便如前所述，在那里形成撞击区域PZ(Prallzonen)。最后，还可以看到隔离壁21将无菌腔室19与后面密封隔离，所述隔离壁21构成了相邻的填充区域的边界。在根据图4B的立体图中，可以更加清楚地看到上述的结构元件的布置。这特别适用于导气元件18和预分配器元件20。
图5现在示出了在填充区域D的区域中沿图1的线V-V的截面图。在这里，包装单元P已经被填充。通过无菌空气喷嘴4从上面供给的、首先穿过具有相应的撞击区域PZ的预分配器元件24到达导气元件22的无菌空气填充整个无菌腔室23，并且被引导穿过导气元件22的均匀穿孔的基底并在基底下方形成“无菌空气帘”，该“无菌空气帘”用于防止细菌从下面接近包装单元P的开口或接近无菌空间的内部中的部件。并且，为了主要地在底部封闭隔离填充区域D，可以看到沿包装单元P的运输方向延伸的盖板28，利用钩29将盖板28附接至在后面在竖直方向上延伸的隔离壁25。
图6示出了沿图1中的线VI-VI的、即在密封区域E的区域中的截面图。在该区域中，同样地，无菌空气喷嘴4能够首先将无菌空气供应到预分配器元件27中，并且从预分配器元件27在设备的整个宽度上被均匀地分配进入到布置在预分配器元件27下方的导气元件26中。在这里，同样地，导气元件26确保了热的无菌空气被向下引导并产生层流。未示出密封设备本身，但是已经可以在这里看到被密封的包装单元P’。
最后，从图7中显而易见的是，平行于包装单元P的运输方向延伸的设备的壁(在这里设备的壳体仅示意性地显示为矩形30)优选地被设计成透明的窗格31，并且在每个窗格31中和/或在设备的壳体30上存在一直围绕延伸的、连接到至少一个预分配器元件20的凹槽32。通过这种方式，由于在环形凹槽32中存在的超压，可靠地实现了没有细菌能侵入外壳30和窗格31之间的任何漏隙。

Claims (22)

1.一种用于在将优选的液体食品填充入包装容器的过程中进行灭菌的设备，所述设备具有预热区域(A)、灭菌区域(B)、干燥区域(C)、填充区域(D)和密封区域(E)，所述预热区域(A)、所述灭菌区域(B)、所述干燥区域(C)、所述填充区域(D)和所述密封区域(E)形成无菌空间并且紧邻彼此布置以及在顶部通过容纳必需的供应元件和供应线的封盖(1)密封，
其特征在于：
在所述封盖(1)下面的所述无菌空间中设置具有多个孔的大致上水平的导气元件(18，22，26)，以及使无菌空气从上方穿过所述封盖(1)供应到所述导气元件，使得在所述导气元件(18，22，26)的下方，形成向下的方向上的均匀的层流。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述导气元件(18，22，26)至少布置在所述干燥区域(C)、所述填充区域(D)和所述密封区域(E)的区域内。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述导气元件(18，22，26)根据区域被不同地设计。
4.根据权利要求2或3所述的设备，其特征在于，在区域边界(B/C，C/D，D/E)处设置从所述封盖(1)沿向下的方向竖直延伸的隔离壁(21，25)。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，为每个区域(C，D，E)形成无菌腔室(19，23，26)。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，在每个无菌腔室(19，23，26)中布置有横跨所述设备的整个宽度的至少一个预分配器元件(20，24，27)，所述无菌空气经由竖直延伸穿过所述封盖(1)的供应管被供给到所述至少一个预分配器元件中。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，每个预分配器元件(20，24，27)至少在其水平的基底上具有多个孔。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，在每个预分配器元件(20，24，27)中，在所述供应管的正下方设置作为撞击区域(PZ)并且不具有孔的结构。
9.根据权利要求1或7所述的设备，其特征在于，所述孔在入孔侧和/或出孔侧倒角。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的设备，其特征在于，所述孔被布置为均匀地分布。
11.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述孔在特定的部分被设计得更小或更大，或被更大程度或更小程度地集中布置。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的设备，其特征在于，所述导气元件(18，22，26)和/或预分配器元件(20，24，27)被设计成穿孔板。
13.根据权利要求1至11中任一项所述的设备，其特征在于，所述导气元件和/或所述预分配器元件被设计成蜂窝板。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的设备，其特征在于，所述导气元件(18，22，26)和/或所述预分配器元件(20，24，27)由不锈钢构成。
15.根据权利要求1至11中任一项所述的设备，其特征在于，所述导气元件和/或所述预分配器元件被设计成网格结构。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的设备，其特征在于，所述导气元件(18，22，26)和/或所述预分配器元件(20，24，27)附接至所述封盖(1)以便能够利用固定支架拆卸。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的设备，其特征在于，所述导气元件(18，22，26)和/或所述预分配器元件(20，24，27)附接至所述封盖以便能够利用卡扣拆卸。
18.根据权利要求6至17中任一项所述的设备，其特征在于，平行于所述包装单元(P)的运输方向延伸的所述设备的壁被设计成窗格(31)，并且在每个窗格(31)中和/或在所述设备的壳体(30)上存在一直围绕延伸的连接到至少一个预分配器元件(20)的凹槽(32)。
19.一种在将优选的液体食品填充入包装容器的过程中进行灭菌的方法，所述方法包括如下步骤：
a)提供在将优选的液体食品填充入包装容器的过程中进行灭菌的设备，所述设备具有预热区域(A)、灭菌区域(B)、干燥区域(C)、填充区域(D)和密封区域(E)，所述预热区域(A)、所述灭菌区域(B)、所述干燥区域(C)、所述填充区域(D)和所述密封区域(E)形成无菌空间并且紧邻彼此布置以及在顶部通过容纳必需的供应元件和供应线的封盖(1)密封；
b)提供至少一个能够被模制成包装单元的切割部分或包装套筒；
其特征在于：
至少一个包装单元(P)不连续地或连续地被运输经过所述预热区域(A)、所述灭菌区域(B)、所述干燥区域(C)、所述填充区域(D)和所述密封区域(E)，并且在该过程中连续地将向下的均匀的无菌空气的层流施加到所述包装单元，所述包装单元由可模制的切割部分或包装套筒模制成并且在顶部是敞开的。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，在步骤a)中提供根据权利要求1至18中任一项所述的设备。
21.根据权利要求19或20所述的方法，其特征在于，所述层流至少在截面上具有0.12巴至0.55巴、优选地0.18巴至0.32巴的超压。
22.根据权利要求19至21所述的方法，其特征在于，所述至少一个包装单元(P)以0.8m/s至3.0m/s、优选地1.2m/s至1.8m/s的运输速度被运输通过所述区域(A，B，C，D，E)。
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