CN109890594B - 用于制造无菌容器的设备、包括所述设备的装瓶机器和用于制造无菌容器的方法 - Google Patents

用于制造无菌容器的设备、包括所述设备的装瓶机器和用于制造无菌容器的方法 Download PDF

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Abstract

一种用于制造无菌容器(2)的设备(1)，该设备包括：用于使容器(2)成形的成形单元(3)；用于借助消毒剂对成形容器(2)进行消毒的化学消毒单元(4)；第一盒状壳体(5)，该第一盒状壳体构造成界定第一容积(6)，在从成形单元(3)转移至消毒单元(4)期间，容器(2)在第一容积(6)的内部向前运动；用于对空气加压的第一空气加压装置(7)，该第一空气加压装置位于第一容积(6)的外部，并且构造成将具有包括在1帕和10帕之间的压力的第一容积空气引入到其中，该第一加压装置(7)包括至少一个第一风扇(8)和至少一个第一加热元件(9)，该第一加热元件构造成将加压空气的温度维持在消毒剂的露点以上。

Description

用于制造无菌容器的设备、包括所述设备的装瓶机器和用于 制造无菌容器的方法
技术领域
本发明涉及一种用于制造无菌容器的设备、一种包括这种设备的装瓶机器以及一种用于制造无菌容器的方法。
参考领域是所谓的“敏感”食品的装瓶，这类食品即是对细菌污染和氧化特别敏感的产品，比如等渗饮料、果汁、果肉饮料、软饮料、茶、牛奶基饮料、咖啡基饮料等，对于此类装瓶，在所有包装阶段防止可能的微生物污染是至关重要的。
背景技术
使用无菌技术的包装线在现有技术中是已知的，其中，填充在受控污染环境中进行并使用无菌容器，使得即使在室温下，瓶装产品也可以长时间储存并具有化学/物理稳定性和感官稳定性。
除了设计上的差异外，传统的无菌装瓶生产线还可在无菌环境中执行至少以下步骤：
-从由热塑性材料制成的型坯开始，例如通过拉伸吹塑使容器成形；
-对成形的容器进行化学灭菌；
-填充容器并随后封盖所填充的容器，以便气密地保护这种容器。
在上述封盖步骤之后，容器可以被释放到非无菌环境中。
众所周知，离开吹塑单元的容器具有在50℃至60℃之间的温度，并且沿着朝向消毒器的路径——可以是长的或短的——容器趋向于冷却。
为了确保成形容器的正确消毒，基本的是要防止在容器壁上形成冷凝，并且这通过将容器自身的温度保持在露点以上来实现。以这种方式，形成使蒸气冷凝的“冷”区域的可能性较小。
文献EP1858560示出了一种方法和设备，其构造成通过穿透式喷嘴喷射的蒸气来加热容器的内壁。
这种解决方案的主要限制与结构复杂性和高能耗有关。
在本文中，构成本发明基础的技术任务是提供一种用于制造无菌容器的设备、一种包括这种设备的装瓶机器和一种用于制造无菌容器的方法，其消除了上述现有技术的缺点。
具体地，本发明的目的是提供一种用于制造无菌容器的设备和一种包括这种设备的装瓶机器，该机器具有更高的能量效率和简化的结构，并且相对于已知的解决方案更紧凑。
本发明的另一个目的是提供一种制造无菌容器的方法，该方法比已知的方法消耗更少的能量。
发明内容
所述的技术任务和具体目的基本上由用于制造无菌容器的设备实现，该设备包括：
-成形单元，该成形单元用于从由热塑性材料制成的型坯开始使容器成形；
-消毒单元，该消毒单元用于借助消毒剂对成形容器进行化学消毒，所述消毒单元位于所述成形单元的下游，
其特征在于，所述设备包括：
-第一盒状壳体，该第一盒状壳体构造成界定第一容积，在从所述成形单元转移至所述消毒单元期间，容器在第一容积内部向前运动；
-用于对空气加压的第一空气加压装置，该第一空气加压装置位于所述第一容积的外部，并且构造成将具有在1帕(Pa)和10帕之间的压力的空气引入到所述第一容积中，所述第一加压装置包括至少一个第一风扇和至少一个第一加热元件，第一风扇用于引导空气朝向第一容积，第一加热元件构造成将加压空气的温度维持在所述消毒剂的露点以上。
优选地，第一加热元件构造成将加压空气的温度维持在35℃和45℃之间。
优选地，第一加热元件是盘管换热器。
根据一种实施例，第一加热元件是电阻。
例如，第一加压装置包括一个或多个空气过滤器。
优选地，该设备还包括反馈控制系统，该系统用于控制第一容积内部的空气温度。
例如，反馈控制系统包括位于第一容积内部的至少一个第一温度传感器。
所述技术任务和具体目标基本上由装瓶机器实现，该装瓶机器包括：
-如上所述的用于制造无菌容器的设备；
-用于填充容器的填充单元，该填充单元位于消毒单元的下游；
-第二盒状壳体，该第二盒状壳体构造成界定第二容积，在从消毒单元转移至填充单元期间，容器在第二容积的内部向前运动；
-用于对空气加压的第二空气加压装置，该第二空气加压装置位于所述第二容积的外部，并且构造成引入具有在20帕和35帕之间的压力的空气，所述第二加压装置包括至少一个第二风扇和至少一个第二加热元件，该第二加热元件构造成将加压空气的温度维持在所述消毒剂的露点以上。
优选地，装瓶机器还包括用于冲洗容器的冲洗单元，该冲洗单元位于第二容积的内部。
优选地，装瓶机器还包括用于对空气加压的第三空气加压装置，该第三空气加压装置构造成将具有在20帕和35帕之间的压力的空气引入到容纳填充单元的受控污染环境内部。
所述的技术任务和具体目的基本上由制造无菌容器的方法实现，该方法包括以下步骤：
-从由热塑性材料制成的型坯开始使容器成形；
-借助消毒剂对成形容器进行化学灭菌，
其特征在于，在成形步骤之后和消毒步骤之前，容器在与外部环境分离的第一容积的内部向前运动，所述第一容积经受具有在1帕和10帕之间的压力的气流并具有超过所述消毒剂的露点的温度。
附图说明
从下文对附图中说明的用于制造无菌容器的设备、包括这种设备的装瓶机器和用于制造无菌容器的方法的较佳但非排它性的实施例的指示性且因此非限制性的描述中，本发明的其它特征和优点将更充分地显现，附图中：
-图1示意性地示出了根据本发明的用于制造无菌容器的设备；
-图2示意地示出了根据本发明的装瓶机器。
具体实施方式
参照附图，标记1表示用于制造无菌容器2的设备。
设备1包括成形单元3，该成形单元3用于从由热塑性材料、优选地由PET制成的型坯开始使容器2成形。优选地，成形单元3包括旋转传送带，该旋转传送带承载多个成形工位，这些成形工位用于通过拉伸吹塑使型坯成形。
或者，成形单元3是直线型的。
设备1还包括化学消毒单元4，该消毒单元4用于借助消毒剂对成形容器2进行消毒。消毒单元4被放置在成形单元3的下游。
具体地，消毒单元4构造成借助于过氧化氢或过乙酸对容器2进行化学消毒。
有利的是，设备1包括第一盒状壳体5，该第一盒状壳体5构造成界定第一容积6，在从成形单元3转移至消毒单元4期间，容器2在第一容积6的内部向前运动。
具体地，离开成形单元3的容器2通过已知类型的输送装置(未示出)输送至消毒单元4，所述输送装置例如是一个或多个转移星(stars)、带有相关的机动化部分(motorsation)的传送带和/或用于由颈部拾取容器的夹具。
例如，输送工具位于第一容积6的内部。
或者，仅输送装置的一部分位于第一容积6的内部，而这种输送装置的其余部分位于第一容积6的外部。例如，转移星或带位于第一容积6的内部，而相关的机动化部分位于第一容积6的外部。
第一空气加压装置7位于第一容积6的外部，该第一空气加压装置7构造成将具有在1帕和10帕之间的压力的空气引入到第一容积6中。
优选地，第一加压装置7与第一盒状壳体5一体地安装。
第一加压装置7包括至少一个第一风扇8和至少一个第一加热元件9。
风扇8用于将空气引导到第一容积6中。
第一加热元件9构造成对加压空气进行加热，使得一旦容器2被引入到第一容积6中，则其温度就维持在消毒剂的露点以上。
优选地，第一加热元件9构造成将加压空气的温度维持在35℃和45℃之间。
优选地，第一加压装置7包括一个或多个空气过滤器10。具体地，提供一个或多个HEPA过滤器。
优选地，第一加热元件9介于第一风扇8和(一个或多个)过滤器10之间。因此，空气在被引入到第一容积6中之前依次被加压、引导、加热和过滤。
优选地，第一加压装置7位于第一盒状壳体5的顶部上，使得热的加压空气从顶部被引入到第一容积6中。
根据本发明的一种实施例，第一加热元件9是盘管换热器。专用或通用的蒸气源通过设有像例如比例开启阀之类的调节元件的回路馈送给盘管换热器。这种调节元件构造成根据第一容积6中的期望温度将预定量的蒸汽引入到盘管中。
根据本发明的另一种实施例，第一加热元件9是电阻。
根据本发明的又一种实施例，第一加压装置7包括多个风扇。
根据本发明的又一种实施例，第一加压装置7包括多个加热元件。
优选地，消毒单元4被放置在隔离器40的内部、即在盒状壳体中，其构造成限定受控污染环境41。隔离器40的目的是保持刚才由消毒单元4消毒的容器2的无菌性。第一盒状壳体5和消毒单元4的隔离器40是毗连的并且相连接以限定单个容积，即它们是连续的。
具体地，第一容积6和受控污染环境41流体连通。
从图2中可以注意到，在第一容积6和受控污染环境4之间存在由两个壁界定的、用于抽出空气的中间区域。
优选地，设备4包括反馈控制系统11，该系统用于控制存在于第一容积6内部的空气温度。
反馈控制系统11包括位于第一容积6内部的至少一个第一温度传感器11a。具体地，响应于第一温度传感器11a检测到的温度，反馈控制系统11构造成将温度维持在35℃和45℃之间。
优选地，反馈控制系统11还包括其它传感器。例如，可以提供位于第一加压装置7的过滤器10(或过滤器)附近的第二温度传感器11b。这种第二温度传感器11b的存在与设定为与过滤器10的运行相容的空气温度的需求有关。
优选地，反馈控制系统11还包括位于消毒单元4的隔离器40的抽吸管道上的第三温度传感器11c。第三传感器11c的功能是保证容器2的有效温度维持在所期望的范围内。
标记100用于表示装瓶机器，该机器包括：
-上述的用于制造无菌容器2的设备1；
-用于填充容器2的填充单元12，该填充单元12位于消毒单元4的下游；
-第二盒状壳体15，该第二盒状壳体15构造成界定第二容积16，在从消毒单元4转移至填充单元12期间，容器2在第二容积16的内部向前运动。
第二空气加压装置17位于第二容积16的外侧，该第二空气加压装置17构造成将具有20帕和35帕之间的压力的空气引入到第二容积16中。
具体地，第二加压装置17包括至少一个第二风扇18和至少一个第二加热元件19。
优选地，第二加热元件19构造成将加压空气的温度维持在35℃和45℃之间。
优选地，第二加压装置17包括一个或多个空气过滤器110，例如HEPA型过滤器。
优选地，第二加热元件19介于第二风扇18和(一个或多个)过滤器110之间。因此，空气在被引入到第二容积16中之前依次被加压、引导、加热和过滤。
优选地，第二加压装置17位于第二盒状壳体15的顶部上，使得热的加压空气从顶部被引入到第二容积16中。
尽管构造成设定不同的压力，但第二加压装置17在部件和功能方面类似于第一加压装置7。因此，已经针对第一加压装置7描述的不同实施例可以与第二加压装置17的相关类比地重复。
具体地，提供第二反馈控制系统，该第二反馈控制系统用于控制存在于第二容积16内部的空气温度(未示出)。
由于第二加压装置17的存在，产生了朝向消毒单元4的受控污染环境41的逆流气流。
根据本发明的一种实施例，装瓶机器100包括用于冲洗位于第二容积16内部的容器2的冲洗单元13。
优选地，填充单元12设有隔离器120，该隔离器120适于限定受控污染环境121。
第二盒状壳体15和填充单元12的隔离器120相连接以限定单个容积，即它们是连续的。
具体地，第二容积16和受控污染环境121流体连通。
根据本发明的一个实施例，还提供用于对空气加压的第三空气加压装置27，该第三空气加压装置27构造成将具有在20帕和35帕之间的压力的空气引入到容纳填充单元12的受控污染环境121内部。
尽管被构造成设定不同的压力，但第三加压装置27在部件和功能方面也类似于第一加压装置7。因此，已经针对第一加压装置7描述的不同实施例可以与第三加压装置27的相关类比地重复。
优选地，在填充单元12的下游提供另一个容积36，被填充的容器2向前运动到该容积中，该容积由另外的盒状壳体35保护，该壳体设有另外的空气加压装置37。封盖单元(未示出)位于这样的另外的容积36的下游。
从以上描述可以看出，根据本发明的用于制造无菌容器的设备、包括这种设备的装瓶机器和用于制造无菌容器的方法的特征以及优点是清楚的。
具体地，由于已经界定了离开成形单元朝向消毒单元的容器的传输容积，并且已经提供了加压装置以将热的加压空气仅仅引入到这种受限的容积中，因此相对于已知的解决方案，保持容器为热的所需的能量更低。
该结构比已知的解决方案明显更加简单，因为它仅需要将区域限制成保持为热的(通过第一盒状壳体进行限制)。
限制容器的传输容积和在其内部引入热的加压空气也可在机器的其它运行区域中复制：例如，在消毒区域和填料区域之间、在填料区域自身中、在填料区域和封盖区域之间。

Claims (11)

1.一种用于制造无菌容器(2)的设备(1)，所述设备包括：
成形单元(3)，所述成形单元用于从由热塑性材料制成的型坯开始使所述容器(2)成形；
消毒单元(4)，所述消毒单元用于借助消毒剂对成形的容器(2)进行化学消毒，所述消毒单元(4)位于所述成形单元(3)的下游，
其特征在于，所述设备包括：
第一盒状壳体(5)，所述第一盒状壳体构造成界定第一容积(6)，在从所述成形单元(3)转移至所述消毒单元(4)期间，所述容器(2)在所述第一容积(6)的内部向前运动；
用于对空气加压的第一空气加压装置(7)，所述第一空气加压装置位于所述第一容积(6)的外部，并且构造成将具有在1帕和10帕之间的压力的空气引入到其中，所述第一空气加压装置(7)包括至少一个第一风扇(8)和至少一个第一加热元件(9)，所述第一风扇用于引导空气朝向第一容积(6)，所述第一加热元件构造成将加压空气的温度维持在所述消毒剂的露点以上。
2.如权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，所述第一加热元件(9)构造成将所述加压空气的温度维持在35℃和45℃之间。
3.如权利要求1或2所述的设备(1)，其特征在于，所述第一加热元件(9)是盘管换热器。
4.如权利要求1或2所述的设备(1)，其特征在于，所述第一加热元件(9)是电阻。
5.如权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，所述第一空气加压装置(7)还包括一个或多个空气过滤器(10)。
6.如权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，还包括用于控制所述第一容积(6)内的空气温度的反馈控制系统(11)。
7.如权利要求6所述的设备(1)，其特征在于，所述反馈控制系统(11)包括位于所述第一容积(6)内部的至少一个第一温度传感器(11a)。
8.一种装瓶机器(100)，所述装瓶机器包括：
用于制造根据前述权利要求中任一项所述的无菌容器(2)的设备(1)；
用于填充所述容器(2)的填充单元(12)，所述填充单元位于所述消毒单元(4)的下游；
第二盒状壳体(15)，所述第二盒状壳体构造成界定第二容积(16)，在从所述消毒单元(4)转移至所述填充单元(12)期间，所述容器(2)在所述第二容积(16)的内部向前运动；
用于对空气加压的第二空气加压装置(17)，所述第二空气加压装置位于所述第二容积(16)的外部，并且构造成将具有在20帕和35帕之间的压力的空气引入到其中，所述第二空气加压装置(17)包括至少一个第二风扇(18)和至少一个第二加热元件(19)，所述第二加热元件构造成将加压空气的温度维持在所述消毒剂的露点以上。
9.如权利要求8所述的装瓶机器(100)，其特征在于，还包括用于冲洗所述容器(2)的冲洗单元(13)，所述冲洗单元位于所述第二容积(16)内部。
10.如权利要求8所述的装瓶机器(100)，其特征在于，还包括用于对空气加压的第三空气加压装置(27)，所述第三空气加压装置构造成将具有在20帕和35帕之间的压力的空气引入到容纳所述填充单元(12)的受控污染环境(121)内部。
11.一种用于制造无菌容器(2)的方法，所述方法包括以下步骤：
从由热塑性材料制成的型坯开始使所述容器(2)成形；
通过消毒剂对成形的容器(2)进行化学灭菌，
其特征在于，在所述成形步骤之后和所述消毒步骤之前，所述容器(2)在与外部环境分离的第一容积(6)内向前运动，所述第一容积(6)经受具有在1帕和10帕之间的压力的气流并具有超过所述消毒剂的露点的温度。
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