CN111432848A - 除菌过滤器的灭菌方法及灭菌装置 - Google Patents

Abstract

通过加热水蒸气对除菌过滤器进行灭菌，尽可能减轻对除菌过滤器施加的热负荷，延长除菌过滤器的使用寿命。将加热水蒸气供给至对供给的空气进行除菌的除菌过滤器，每隔给定时间测定从除菌过滤器排出的加热水蒸气的温度，并且计算F值，在该F值达到目标值时，结束除菌过滤器的灭菌。

Description

除菌过滤器的灭菌方法及灭菌装置

技术领域

本发明涉及在无菌填充机中使用的去除空气中的菌等的除菌过滤器的灭菌方法及灭菌装置。

背景技术

将饮料等无菌填充于瓶中的无菌填充机在去除供给的预塑形坯的异物、预塑形坯灭菌时喷雾灭菌剂、去除灭菌剂、将预塑形坯吹塑成型为瓶、为了在灭菌后的预塑形坯运送时保持无菌性而对预塑形坯喷吹无菌空气、将瓶灭菌时喷雾灭菌剂、去除灭菌剂、供给盖时的盖滑槽(キャップシュート)等各种情况下使用无菌压缩空气。供给无菌压缩空气的空气配管及去除菌等的除菌过滤器必须在无菌填充机工作前被灭菌。

无菌压缩空气的配管、除菌过滤器通常通过蒸气加热来进行。但是，对于蒸气灭菌而言，存在除菌过滤器的使用寿命缩短的问题，提出了通过过氧化氢对除菌过滤器进行灭菌的方法(专利文献1、专利文献2)。专利文献1是在将过氧化氢水喷雾后进行加热而以气体状送入除菌过滤器的发明。专利文献2是在空气配管中供给过氧化氢、并利用加热空气将附着于配管内的过氧化氢气化而送入过滤器的发明。以上均利用气化后的过氧化氢对除菌过滤器进行灭菌。如上所述，在对除菌过滤器进行灭菌时，有利用蒸气加热的方法和利用气化后的过氧化氢的方法。

无菌填充机的饮料供给系统配管通常通过热水或蒸气进行灭菌。为了防止此时的过度的灭菌，提出了导入F值管理。例如提出了如下方案：在利用热水或蒸气对于将饮料从饮料的加热灭菌部送至填充机内的饮料供给系统配管进行热灭菌时，每隔给定时间测定饮料供给系统配管的多个部位的温度，并且计算F值，在其中的最小的F值达到目标值时，结束灭菌工序(专利文献3)。

另外还提出了如下方案：在将热水或蒸气送至向填充喷嘴输送饮料的饮料供给系统配管，从填充喷嘴喷出热水或蒸气而对填充喷嘴内进行灭菌时，每隔给定时间检测全部填充喷嘴内的温度，并且计算F值，在其中的最小的F值达到目标值时，结束灭菌工序(专利文献4)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平10-16925号公报

专利文献2：日本特开2017-42309号公报

专利文献3：国际公开2014/103787号公报

专利文献4：日本特开2015-6920号公报

发明内容

发明要解决的课题

将压缩空气无菌化的除菌过滤器的灭菌通过加热水蒸气或气化后的过氧化氢来进行。除菌过滤器在过滤材料的支架、过滤材料、O形密封圈、端帽等中使用树脂，存在因加热水蒸气的热、气化后的过氧化氢而劣化、使用寿命缩短的问题。

过氧化氢存在吸附于构成除菌过滤器的树脂而残留的问题，优选利用加热水蒸气进行灭菌。但是，在利用加热水蒸气对除菌过滤器进行灭菌时，构成除菌过滤器的树脂的热负荷大，存在发生劣化的隐患。因此，要求能够尽可能地减小除菌过滤器的热负荷、使除菌过滤器的使用寿命长期化的除菌过滤器的灭菌方法及灭菌装置。

本发明的目的在于提供可以解决这样的问题的除菌过滤器的灭菌方法及灭菌装置。

解决课题的方法

本发明的除菌过滤器的灭菌方法的特征在于，将加热水蒸气供给至对供给的空气进行除菌的除菌过滤器，每隔给定时间测定从上述除菌过滤器排出的上述加热水蒸气的温度，根据测得的温度计算F值，在该F值达到目标值时结束上述除菌过滤器的灭菌。

另外，在本发明的除菌过滤器的灭菌方法中，优选上述F值使用下式计算。

[数学式1]

(式中，T表示任意的灭菌温度(℃)，10^(T-Tr)/Z表示任意的温度T下的致死率，Tr表示基准温度(℃)，Z表示Z值(℃)。)

另外，在本发明的除菌过滤器的灭菌方法中，优选上述供给的空气为具有0.01MPa以上的压力的空气。

另外，在本发明的除菌过滤器的灭菌方法中，优选在从上述空气中去除了尘埃、油分、水分之后，将上述空气供给至上述除菌过滤器。

本发明的除菌过滤器的灭菌装置的特征在于，其在空气供给装置与除菌过滤器之间设置加热水蒸气供给机构，该除菌过滤器对通过该空气供给装置供给的空气进行除菌，将加热水蒸气从该加热水蒸气供给机构供给至上述除菌过滤器，上述灭菌装置具备对从上述除菌过滤器排出的加热水蒸气的温度进行测定的温度传感器，且具备每隔给定时间测定排出的上述加热水蒸气的温度、并根据测得的温度计算F值的计算装置，在F值达到目标值时，结束上述除菌过滤器的灭菌。

发明的效果

根据本发明，在无菌填充机中，对用于将供给的预塑形坯的异物去除、预塑形坯灭菌时喷雾灭菌剂、去除灭菌剂、预塑形坯吹塑成型为瓶、为了在灭菌后的预塑形坯运送时保持无菌性而对预塑形坯喷吹无菌空气、将瓶灭菌时喷雾灭菌剂、去除灭菌剂、供给盖时的盖滑槽(キャップシュート)等所使用的压缩空气无菌化的除菌过滤器进行灭菌时，通过在灭菌所使用的加热水蒸气的管理中进行F值控制，可以缩短除菌过滤器的灭菌时间，通过减小对除菌过滤器的热负荷来延长除菌过滤器的使用寿命，而不会不必要地提高加热水蒸气的温度、不必要地延长将加热水蒸气供给至除菌过滤器时间。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式的对除菌过滤器进行灭菌时的状态的线路图。

图2是示出本发明的实施方式的对将空气供给至无菌填充机的空气供给配管进行灭菌时的状态的线路图。

图3是示出本发明的实施方式的运行无菌填充机时的状态的线路图。

图4是示出本发明的实施方式的将除菌过滤器灭菌时的加热水蒸气的温度与灭菌时间的关系的图表。

图5是示出现有的将除菌过滤器灭菌时的加热水蒸气的温度与灭菌时间的关系的图表。

图6是示出本发明的实施方式的将压缩空气的配管灭菌时的过氧化氢的供给装置的截面。

符号说明

1···无菌室

2···空气供给装置

3···加热水蒸气供给机构

4···除菌过滤器

5···灭菌剂供给装置

S···温度传感器

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

在无菌填充机中，如图1所示，将空气通过空气供给配管从空气供给装置2供给至无菌室1，上述无菌室1中容纳有：对作为对象的瓶等容器进行灭菌的灭菌机、对灭菌后的容器进行清洗的清洗装置、将灭菌后的内容物填充于清洗后的容器的填充装置、将填充有内容物的容器密封的盖材料的灭菌装置、利用灭菌后的盖材料将容器密封的密封装置、将密封后的容器排出至无菌填充机的外部的排出装置等。

通过除菌过滤器4对从空气供给装置2供给至无菌室1的空气去除菌等而进行无菌化。在无菌填充机停止时，无菌室1开放，被细菌等污染。无菌室1内被污染的空气可能通过空气供给配管逆流而污染除菌过滤器4的下游侧。另外，虽然除菌过滤器4会在一定时间使用后更换，但更换的新的除菌过滤器4的表面会被细菌等污染。

因此，在将无菌填充机停止之后或更换了除菌过滤器4之后，必须对除菌过滤器4进行灭菌。而且，也必须对从除菌过滤器4至无菌室1的空气供给配管内进行灭菌。

图1是示出对除菌过滤器4进行灭菌时的状态的线路图。将与空气供给装置2连接的开关阀6关闭，从加热水蒸气供给机构3向除菌过滤器4供给加热水蒸气，上述加热水蒸气供给机构3设置在空气供给装置2与对通过该空气供给装置2供给的空气进行除菌的除菌过滤器4之间。此时，将开关阀7、8及11打开。将从加热水蒸气供给机构3供给的加热水蒸气供给至除菌过滤器4，从开关阀11排出。在图1、2及3中，黑色的开关阀表示关闭状态，白色的阀门表示打开的状态。

在比除菌过滤器4更靠下游侧，在开关阀11的下游设置温度传感器S，将加热水蒸气供给至除菌过滤器4时，利用温度传感器S每隔给定时间测定排出的加热水蒸气的温度，并将测得的温度信息传送至控制器15，通过具备计算F值的计算装置的控制器15来计算F值，在F值达到目标值时，根据来自控制器15的信号停止来自加热水蒸气供给机构3的加热水蒸气的供给，结束除菌过滤器4的灭菌。

以利用温度传感器S测定并传送至控制器15的温度为基础，通过以下的计算式求出F值。

[数学式2]

(式中，T表示任意的灭菌温度(℃)，10^(T-Tr)/Z表示任意的温度T下的致死率，Tr表示基准温度(℃)，Z表示Z值(℃)。)

在将计算式的Tr设为121.1℃时，利用温度传感器S测定的温度达到121.1℃时，控制器15所具备的计算装置开始F值的计算。应灭菌的芽胞菌的Z值为7℃～11℃，例如，Z值可以计算为10℃。Z值及作为目标的F值可以任意地调整为无菌填充机中填充的内容物所需要的灭菌强度。

另外，内容物的pH低于4～4.6时，可以设为基准温度Tr＝85℃、Z值＝7.8℃，内容物的pH低于4时，可以设为基准温度Tr＝65℃、Z值＝5℃，也可以适当变更。在pH4.6以上时，可以以基准温度Tr＝121.1℃、Z值＝10℃进行计算。

如图4所示，从达到121.1℃时起计算F值，在F值达到目标值时结束灭菌，上述F值是根据通过温度传感器S测定的温度而计算出的斜线部的面积。将以往的情况示于图5，设置于加热水蒸气排出管的温度传感器S的测定温度在供给加热水蒸气后10分钟达到130℃时，计时器工作，在30分钟后结束灭菌，花费5分钟进行了冷却。即，从除菌过滤器4的灭菌开始至冷却结束需要约45分钟。如图4所示，通过对灭菌时间进行F值管理，升温至121.1℃为5分钟，达到F₀＝233(相当于130℃、30分钟)的时间为8分钟，除菌过滤器4的冷却时间为约5分钟，至冷却结束的时间总计为18分钟，与以往的情况的总时间45分钟相比，可以将除菌过滤器4的灭菌所需要的时间缩短约60％。

不仅可以缩短对除菌过滤器4进行灭菌的时间，而且也可以缩短除菌过滤器4暴露于加热水蒸气中的时间，还能够降低除菌过滤器4暴露于加热水蒸气的温度。其结果是，通过减少构成除菌过滤器4的过滤材料的支架材料、过滤材料、O形密封圈、端帽等的劣化，可以延长除菌过滤器4的使用寿命。

加热水蒸气供给机构3利用电或燃料进行加热而形成水蒸气，有时将使用的水通过反渗透膜进行纯化。使水形成水蒸气的罐体中可以使用防垢剂、冷凝水处理剂等，使用食品添加级。另外，优选罐体、运送配管为不锈钢制。为了去除加热水蒸气中的异物、离子、化学药剂等，有时可以使其通过过滤器、活性炭、超滤膜。此外，加热水蒸气供给机构3优选为以加热水蒸气作为热源与通过逆浸透膜的水进行热交换而产生加热水蒸气的重沸器。

供给至除菌过滤器4的加热水蒸气为121.1℃～150℃。如果低于121.1℃，则灭菌温度低，如果超过150℃，则存在使除菌过滤器的构件劣化的隐患。

除菌过滤器4是中空圆筒型，将中空圆筒型过滤器收纳在可自由装卸地安装的壳体中，以能够自由插拔的方式安装于壳体。为了能够从外侧向中空圆筒型过滤器供给空气，可以在壳体上形成空气的流入口，并在壳体上形成排出口，通过中空型圆筒过滤器的空气经过中空部从该排出口排出。在壳体的下部形成了排水槽，以与排水槽连通的方式在壳体上安装有自动疏水阀。

除菌过滤器4的过滤器可以去除细菌、霉菌、孢子等，因此具有0.1μm～0.5μm左右的细孔，由再生纤维素、硝基纤维素、聚四氟乙烯等制成。将具有这样的细孔的过滤器夹在支架材料之间，上述支架材料为例如由聚丙烯、纤维素类制成的无纺布，将得到的层叠体折叠成中空状，用由网状不锈钢制成的支架核心固定折叠成的中空的内侧及外侧，将上下用由聚苯砜这样的耐热性塑料制成的端帽堵塞端部，制成除菌过滤器4。在一个端帽形成用于将来自中空部的空气排出的排出口，壳体的排出口使用硅橡胶这样的O形密封圈进行固定。

将加热水蒸气供给至除菌过滤器4，在根据利用温度传感器S测定的温度计算出的F值达到目标时，结束除菌过滤器4的灭菌，如图2所示，关闭开关阀7、8及11，打开开关阀9及10，对于从比除菌过滤器4更靠下游的开关阀8至无菌室1的空气供给配管内进行灭菌。如果该部分也通过加热水蒸气进行灭菌，则除菌过滤器4暴露于加热水蒸气中的时间延长，会使除菌过滤器4的构件劣化，因此，利用加热水蒸气进行的灭菌仅对于除菌过滤器4的限定部位。从开关阀8至无菌室1的空气供给配管内的灭菌通过过氧化氢、过氧乙酸这样的灭菌剂进行。

将对从开关阀8至无菌室1的空气供给配管内进行灭菌的线路图示于图2。首先，从灭菌剂供给装置5将灭菌剂供给至从开关阀9至无菌室1的空气供给配管内。如图6所示，灭菌剂供给装置5具备灭菌剂供给部12和气化部13，上述灭菌剂供给部12是将灭菌剂以滴状供给的双流体雾化喷嘴，上述气化部13将从该灭菌剂供给部12供给的灭菌剂加热至分解温度以下而使其气化。灭菌剂供给部12从灭菌剂供给路12a及压缩空气供给路12b分别导入灭菌剂和压缩空气，将灭菌剂喷雾于气化部13内。气化部13是在内外壁之间夹人有加热器13a的管道，将吹入该管道内的灭菌剂加热而使其气化。从气化部13的下端将气化后的灭菌剂的气体喷出气化部13外。也可以通过介质加热代替加热器13a对气化部13进行加热。

通过将气化部13的下端连接于灭菌剂喷吹喷嘴14，可以将灭菌剂的气体或雾滴或它们的混合物喷吹于从灭菌剂喷吹喷嘴14至无菌室1的空气供给配管内。在气化部13被气化的灭菌剂有时在从灭菌剂喷吹喷嘴14喷吹之前发生凝结而雾化，被喷吹至到无菌室1为止的空气供给配管内的灭菌剂成为气体或雾滴或它们的混合物。

向气化部13的下端与灭菌剂喷吹喷嘴14之间供给加热无菌空气，可以在灭菌剂供给装置5所生成的灭菌剂的气体或雾滴或它们的混合物中混合加热无菌空气。

作为灭菌剂供给装置5的灭菌剂供给部12的运行条件，例如，压缩空气的压力可以在0.05MPa～0.6MPa的范围调整。另外，灭菌剂可以是重力下降，也可以施加压力，供给量可以自由设定。例如，可以以1g/分～100g/分的范围供给。另外，通过将气化部13的内表面加热至140℃～450℃，喷雾的灭菌剂发生气化。

灭菌剂优选至少包含过氧化氢。其含量在0.5质量％～65质量％的范围是适当的。在低于0.5质量％的情况下，有时灭菌力不足，在超过65质量％的情况下，从安全方面考虑，难以操作。另外，更优选的是0.5质量％～40质量％，在40质量％以下的情况下，更容易操作。

另外，灭菌剂包含水，也可以包含甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇、丁醇等醇类、丙酮、甲乙酮、乙酰丙酮等酮类、二醇醚等中的1种或2种以上。

此外，灭菌剂可以包含过氧乙酸、乙酸、氯化合物、氢氧化钠、氢氧化钙等碱性化合物、硝酸、臭氧、酸性水等具有灭菌效果的化合物、阳离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂、磷酸化合物等添加剂。

在将灭菌剂供给至从开关阀8至无菌室1的空气供给配管内之后，为了将残留于空气供给配管内的灭菌剂去除，并且为了通过加热残留的灭菌剂来提高灭菌效果，可以将加热的无菌空气、常温的无菌空气供给至空气供给配管内。可以打开开关阀6、8及10、并关闭开关阀7、9及11，将无菌空气从空气供给装置2通过除菌过滤器4供给至空气供给配管内。

在将开关阀8至无菌室1的空气供给配管内残留的灭菌剂去除之后、直至无菌填充机开始工作之间，如图3所示，打开开关阀6及8，这是为了保持开关阀、空气供给配管内的无菌性。

空气供给装置2例如为空气压缩机，使电动机连续或间歇地运行，供给空气。电动机旋转而将大气供给至空气压缩机的贮藏器中，贮藏器内的压力升高。贮藏器内具备压力检测传感器，压力达到上限设定值时，停止电动机的旋转。空气被使用而使贮藏器内的压力下降，压力传感器检测到下限设定压力以下的压力时，再次开始电动机的运行，贮藏器内的压力升高。在实施方式中，供给的空气的压力为0.01MPa～4.9MPa。在盖运送、无菌填充机的无菌室内使用的空气枪等中使用低压空气。高压空气可以在无菌填充机中用作将预塑形坯成型为瓶时的吹塑空气。空气的供给也可以不使用空气压缩机而使用鼓风机。

空气压缩机中供给的空气包含尘埃、水分、油分、有机化学物质等。优选在空气供给装置2与开关阀6之间设置用于将它们去除的过滤器。设置将通过空气供给装置2供给的空气冷却、并使空气中的水分凝结的空气干燥机。凝结后的水分通过设置在空气干燥机的下部的自动排水管放泄阀而排出。另外，可以通过设置细孔超过0.5μm的过滤器来去除尘埃、油分。另外，可以通过设置包含纤维状或粒状的活性炭的过滤器，使有机化学物质吸附于活性炭而去除。在供给至除菌过滤器4之前，优选从空气中去除尘埃、水分、油分、有机化学物质等杂质。如果这些杂质在除菌过滤器4中被去除，则存在缩短除菌过滤器4的使用寿命的隐患。

本发明如以上所述地构成，但并不限定于上述实施方式，可以在本发明的主旨的范围内进行各种变更。

Claims (5)

1.一种除菌过滤器的灭菌方法，该方法包括：

将加热水蒸气供给至对供给的空气进行除菌的除菌过滤器，每隔给定时间测定从所述除菌过滤器排出的所述加热水蒸气的温度，并且根据测得的温度计算F值，在该F值达到目标值时结束所述除菌过滤器的灭菌。

2.一种无菌填充方法，该方法包括：

在权利要求1中记载的除菌过滤器的灭菌方法中，

使用下式计算F值，

式中，T表示任意的灭菌温度(℃)，10^(T-Tr)/Z表示任意的温度T下的致死率，Tr表示基准温度(℃)，Z表示Z值(℃)。

3.根据权利要求1所述的除菌过滤器的灭菌方法，其中，

所述供给的空气为具有0.1MPa以上的压力的空气。

4.根据权利要求3所述的除菌过滤器的灭菌方法，其中，

在从所述空气中去除了尘埃、油分、水分之后，将所述空气供给至所述除菌过滤器。

5.一种除菌过滤器的灭菌装置，其在空气供给装置与除菌过滤器之间设置加热水蒸气供给机构，该除菌过滤器对通过该空气供给装置供给的空气进行除菌，将加热水蒸气从该加热水蒸气供给机构供给至所述除菌过滤器，所述灭菌装置具备对从所述除菌过滤器排出的加热水蒸气的温度进行测定的温度传感器，且具备每隔给定时间测定排出的所述加热水蒸气的温度、并根据测得的温度计算F值的计算装置，在F值达到目标值时，结束所述除菌过滤器的灭菌。

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