CN115337428B

CN115337428B - 一种灭菌设备结构及灭菌工艺

Info

Publication number: CN115337428B
Application number: CN202210988154.0A
Authority: CN
Inventors: 盛奇平; 孙贵明
Original assignee: Zhejiang Bokong Intelligent Equipment Co ltd
Current assignee: Zhejiang Bokong Intelligent Equipment Co ltd
Priority date: 2022-08-17
Filing date: 2022-08-17
Publication date: 2023-06-27
Anticipated expiration: 2042-08-17
Also published as: CN115337428A; US11648325B1

Abstract

本申请涉及灭菌消毒的领域，尤其是涉及一种灭菌设备结构及灭菌工艺。一种灭菌设备结构包括回转圆盘、加热传输管道、抽气管道、预处理气体管道以及保护气体管道；所述回转圆盘上设置有多个工位模块；所述工位模块内设置有用于与加热传输管道连通的加热管道；所述工位模块还开设有物料口、抽气口、第一通气口、第二通气口以及加药口；转动所述回转圆盘，所述工位模块依次循环运动至进料工位、预处理工位、预杀菌工位、加药工位、杀菌工位、清洗工位以及卸料工位。本申请具有提高大型灭菌的效率的效果。

Description

一种灭菌设备结构及灭菌工艺

技术领域

本申请涉及灭菌消毒的技术领域，尤其是涉及一种灭菌设备结构及灭菌工艺。

背景技术

灭菌设备是用于对产品进行灭菌处理的设备，其种类非常繁杂。目前较为常见的灭菌方式有：蒸汽灭菌、环氧乙烷气体灭菌、过氧化氢等离子灭菌、气态甲醛灭菌、辐照灭菌等等。大型灭菌主要采用蒸汽灭菌、环氧乙烷气体灭菌和辐照灭菌。

为了提高单次灭菌的产量，会将灭菌设备的容积设计得较大。但由于灭菌设备的容积很大，产品在灭菌设备中的加温穿透过程以及加湿穿透过程都很慢，灭菌气体的穿透效率也非常慢，灭菌效率很低。例如，使用环氧乙烷灭菌的周期时间为10-14小时。

发明内容

为了提高大型灭菌的效率，本申请提供一种灭菌设备结构及灭菌工艺。

第一方面，本申请提供一种灭菌设备结构，采用如下的技术方案：

一种灭菌设备结构，包括回转圆盘、加热传输管道、抽气管道、预处理气体管道以及保护气体管道；所述回转圆盘上设置有多个工位模块；所述工位模块内设置有用于与加热传输管道连通的加热管道；所述工位模块还开设有物料口、抽气口、第一通气口、第二通气口以及加药口；转动所述回转圆盘，所述工位模块依次循环运动至进料工位、预处理工位、预杀菌工位、加药工位、杀菌工位、清洗工位以及卸料工位；在进料工位，通过所述物料口向所述工位模块内添加待灭菌的物料；在预处理工位，所述抽气管道通过抽气口与工位模块的内部连通，所述预处理气体管道通过第一通气口与工位模块的内部连通；在预杀菌工位，所述抽气管道通过抽气口与工位模块的内部连通；在加药工位，通过加药口向工位模块内投放灭菌物质，所述抽气管道通过抽气口与工位模块的内部连通，所述保护气体管道通过第二通气口与工位模块的内部连通；在灭菌工位，所述抽气管道通过抽气口与工位模块的内部连通；在清洗工位，所述抽气管道通过抽气口与工位模块的内部连通，所述保护气体管道通过第二通气口与工位模块的内部连通；在卸料工位，通过所述物料口将灭菌完成的物料取出。

通过采用上述技术方案，将灭菌设备设计为回转式结构，工位模块依次经过进料工位、预处理工位、预杀菌工位、加药工位、杀菌工位、清洗工位以及卸料工位完成工位模块内物料的灭菌。由于设置有多个工位模块，可以实现连续流水线式杀菌，提高杀菌效率。该回转式结构中的工位模块的体积可以设计得较小，不仅使得整个设备的占地面积减少、造价降低，也提高了工位模块中的穿透率，进一步提高杀菌效率。

可选的，转动所述回转圆盘，所述工位模块还能运动至备用工位，所述备用工位位于进料工位与卸料工位之间；在备用工位进行待灭菌物料的投放或已灭菌物料的卸料。

通过采用上述技术方案，设置备用工位，充分利用回转圆盘的面积，提高进料或卸料的效率。

可选的，所述加热传输管道包括环形进水管以及环形出水管，所述加热管道的一端与环形进水管连通，另一端与环形出水管连通。

通过采用上述技术方案，通过设置环形进水管与环形出水管，整个灭菌结构共享加热系统，加热系统能够处于恒温的工作状态，提高设备的稳定性，减少设备的故障率。

可选的，所述物料口与加药口开设在所述工位模块远离回转圆盘转动中心的一侧，所述抽气口、第一通气口与第二通气口开设在所述工位模块靠近回转圆盘转动中心的一侧。

通过采用上述技术方案，加热传输管道、抽气管道、预处理气体管道以及保护气体管道可以设置在回转圆盘中心位置，减少管道对投料、卸料以及加药的影响。

可选的，所述预处理工位设置有至少三个，所述清洗工位设置有至少三个，所述工位模块的数量等于进料工位、预处理工位、预杀菌工位、加药工位、杀菌工位、清洗工位、卸料工位以及备用工位数量之和，所述多个工位模块关于回转圆盘转动中心旋转对称设置。

通过采用上述技术方案，根据每个工序步骤所需时长，合理布置工位数量，调整灭菌设备的每个工位停留的节拍时间。

可选的，所述工位模块的体积为0.1-0.99立方米。

相关技术中，环氧乙烷灭菌柜的容积最大可为150立方米，蒸汽灭菌柜的最大容积也可以达到30立方米。通过采用上述技术方案，工位模块的容积小、穿透率高，杀菌药剂的平均使用量较低。

可选的，所述抽气管道、预处理气体管道以及保护气体管道均与工位模块可拆卸连接，所述加热传输管道与加热管道可拆卸连接。

通过采用上述技术方案，管道均与工位模块可拆卸连接，便于回转圆盘的转动。

第二方面，本申请提供一种灭菌工艺，采用如下的技术方案：

一种灭菌工艺，使用上述的灭菌设备结构，包括以下步骤：进料，工位模块运动至进料工位，将待灭菌的物料从物料口投入工位模块中，将加热传输管道与加热管道连接，对工位模块进行加热；预处理，工位模块运动至预处理工位，将加热传输管道与加热管道连接，对工位模块进行加热，将抽气管道通过抽气口与工位模块的内部连通，对工位模块进行真空抽气，将预处理气体管道通过第一通气口与工位模块的内部连通，将预处理气体通入工位模块内；预杀菌，工位模块运动至预杀菌工位，将加热传输管道与加热管道连接，对工位模块进行加热，将抽气管道通过抽气口与工位模块的内部连通，对工位模块进行真空抽气；加药，工位模块运动至加药工位，通过加药口向工位模块内投放灭菌物质，将加热传输管道与加热管道连接，对工位模块进行加热，将抽气管道通过抽气口与工位模块的内部连通，对工位模块进行真空抽气，将保护气体管道通过第二通气口与工位模块的内部连通，将保护气体通入工位模块内；杀菌，工位模块运动至杀菌工位，将加热传输管道与加热管道连接，对工位模块进行加热，将抽气管道通过抽气口与工位模块的内部连通，对工位模块进行真空抽气；脉动清洗，工位模块运动至清洗工位，将加热传输管道与加热管道连接，对工位模块进行加热，将抽气管道通过抽气口与工位模块的内部连通，对工位模块进行真空抽气，将保护气体管道通过第二通气口与工位模块的内部连通，将保护气体通入工位模块内；卸料，工位模块运动至卸料工位，通过所述物料口将灭菌完成的物料取出。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.将灭菌设备设计为回转式结构，可以实现连续流水线式杀菌，提高杀菌效率；

2.该回转式结构中的工位模块的体积可以设计得较小，不仅使得整个设备的占地面积减少、造价降低，也提高了工位模块中的穿透率；

3.回转式杀菌结构能够共享加热系统，加热系统能够处于恒温的工作状态，提高设备的稳定性，减少设备的故障率。

附图说明

图1是一种灭菌设备结构的整体结构示意图。

图2是一种灭菌设备结构中的管道布置图。

图3是一种灭菌设备结构中的工位模块的结构示意图。

附图标记说明：100、回转圆盘；101、进料工位；102、预处理工位；103、预杀菌工位；104、加药工位；105、杀菌工位；106、清洗工位；107、卸料工位；108、备用工位；110、加热传输管道；111、环形进水管；112、环形出水管；120、抽气管道；130、预处理气体管道；140、保护气体管道；200、工位模块；210、加热管道；201、物料口；202、抽气口；203、第一通气口；204、第二通气口；205、加药口；001、热水箱；002、预处理气源；003、保护气体气源；004、杀菌药剂源；005、真空泵。

具体实施方式

以下结合附图1-3，对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种灭菌设备结构。

参照图1，一种灭菌设备结构包括回转圆盘100。回转圆盘100水平设置，且其能够围绕自身中心轴线转动。本实施例中，回转圆盘100沿逆时针方向一次布置有一个进料工位101、三个预处理工位102、一个预杀菌工位103、一个加药工位104、一个杀菌工位105、三个清洗工位106、一个卸料工位107以及一个备用工位108。回转圆盘100上设置有多个工位模块200，工位模块200的数量等于进料工位101、预处理工位102、预杀菌工位103、加药工位104、杀菌工位105、清洗工位106、卸料工位107以及备用工位108数量之和，本实施例中，工位模块200设置有十二个，且多个工位模块200关于回转圆盘100转动中心旋转对称设置。备用工位108既可以作为进料工位101使用，也可以作为卸料工位107使用。

参照图1和图2，一种灭菌设备结构包括回转圆盘100还包括加热传输管道110（图中用虚线表示）、抽气管道120（图中用实线表示）、预处理气体管道130（图中以双点划线表示）、保护气体管道140（图中以点划线表示）、热水箱001、预处理气源002、保护气体气源003、杀菌药剂源004以及真空泵005。

参照图2和图3，工位模块200内设置有加热管道210。加热传输管道110包括环形进水管111以及环形出水管112，其中环形进水管111与环形出水管112均与回转圆盘100同轴设置，加热管道210的一端与环形进水管111连通，另一端与环形出水管112连通。加热传输管道110与热水箱001连接，以对工位模块200进行加热。加热传输管道110与加热管道210可拆卸连接。

热水箱001中的热水经过水泵输送至环形进水管111，进而输送至工位模块200内对其进行加热，完成热交换的冷水经环形出水管112流回热水箱001进行加热。

参照图1和图2，预处理气体管道130呈环形，并与回转圆盘100同轴设置；预处理气体管道130与预处理气源002连通。保护气体管道140呈环形，并与回转圆盘100同轴设置；保护气体管道140与保护气体气源003连通。抽气管道120呈环形，并与回转圆盘100同轴设置；抽气管道120与真空泵005连通。抽气管道120、预处理气体管道130以及保护气体管道140均与工位模块200可拆卸连接。

参照图1和图3，工位模块的体积为0.1-0.99立方米，本实施例中工位模块的体积为0.5立方米。工位模块200开设有物料口201、抽气口202、第一通气口203、第二通气口204以及加药口205。物料口201与加药口205开设在工位模块200远离回转圆盘100转动中心的一侧。抽气口202、第一通气口203与第二通气口204开设在所述工位模块200靠近回转圆盘100转动中心的一侧。

待灭菌的物料能够从物料口201放入工位模块200中，灭菌完成的物料能够从物料口201中取出。工位模块200能够通过抽气口202与抽气管道120连通，工位模块200能够通过第一通气口203与预处理气体管道130连通，工位模块200能够通过第二通气口204与保护气体管道140连通。杀菌药剂源004中的杀菌剂能够从加药口205投入工位模块200中对物料进行杀菌。通常情况下，物料口201、抽气口202、第一通气口203、第二通气口204以及加药口205均处于封闭状态，需要与对应管道连接时，对应开口打开。

对物料进行灭菌时，采用如下的灭菌工艺。

进料：首先使任意一个空的工位模块200运动至进料工位101，将待灭菌的物料从物料口201投入工位模块200中。将加热传输管道110与加热管道210连接，对待灭菌的物料进行加热至35-75℃。

预处理：转动回转圆盘100，工位模块200运动至第一个预处理工位102。将加热传输管道110与加热管道210连接，对待灭菌的物料继续进行加热。将抽气管道120通过抽气口202与工位模块200的内部连通，启动真空泵005对工位模块200进行真空抽气。将预处理气体管道130通过第一通气口203与工位模块200的内部连通，将预处理气体通入工位模块200内。本实施例中，预处理气体可以选用湿度在30%RH-90%RH的二氧化碳或氮气，通入气体后，工位模块200内的压力在-50Kpa与+200Kpa之间。

转动回转圆盘100，工位模块200运动至其余两个预处理工位102。重复上述的操作进行预处理操作。

预杀菌：转动回转圆盘100，工位模块200运动至预杀菌工位103，将加热传输管道110与加热管道210连接，对待灭菌的物料继续进行加热。将抽气管道120通过抽气口202与工位模块200的内部连通，启动真空泵005对工位模块200进行真空抽气。

加药：转动回转圆盘100，工位模块200运动至加药工位104，杀菌药剂源004通过加药口205与工位模块200连通，投放杀菌药剂。将加热传输管道110与加热管道210连接，对待灭菌的物料继续进行加热。将抽气管道120通过抽气口202与工位模块200的内部连通，启动真空泵005对工位模块200进行真空抽气。将保护气体管道140通过第二通气口204与工位模块200的内部连通，将保护气体通入工位模块200内。本实施例中，保护气体可以采用二氧化碳或氮气。

杀菌：转动回转圆盘100，工位模块200运动至杀菌工位105。将加热传输管道110与加热管道210连接，对待灭菌的物料继续进行加热。将抽气管道120通过抽气口202与工位模块200的内部连通，启动真空泵005对工位模块200进行真空抽气。

脉动清洗：转动回转圆盘100，工位模块200运动至第一个清洗工位106。将加热传输管道110与加热管道210连接，对待灭菌的物料继续进行加热。将抽气管道120通过抽气口202与工位模块200的内部连通，启动真空泵005对工位模块200进行真空抽气。将保护气体管道140通过第二通气口204与工位模块200的内部连通，将保护气体通入工位模块200内。

转动回转圆盘100，工位模块200运动至其余两个清洗工位106。重复上述的操作进行脉冲清洗操作。

卸料：转动回转圆盘100，工位模块200运动至卸料工位107，从物料口201中将灭菌完成的物料取出。

本申请中一种灭菌设备结构具有以下优点。

通过将设备的运转方式改成回转式杀菌结构，实现连续流水线式杀菌。杀菌的产能高、整个设备占地小，造价低。

工位模块200的容积小，穿透率高，杀菌药剂的平均使用量较低。同时可以将部分需要丢弃的杀菌药剂用于提前将产品预杀菌，有效的提高了杀菌药剂的使用率，减少了下一道杀菌药剂的注入量，节约杀菌药剂，减少杀菌药剂对环境的污染。

回转式杀菌结构共享加热系统、真空系统、保护气体系统，这些公共系统都处于恒压，恒温或恒湿等工作状态，故设备的稳定性很高，故障率低。

灭菌工艺中使用的预处理气源可以在柜外调配，只要待需要时将调配好的气源快速注入柜体中即可，有效的缩短了整个杀菌过程的运行时间，提高了运行效率。

灭菌工艺中的杀菌剂预可以在柜外完成配比，直接快速注入柜体中即可，提高了效率，也可以有效的控制杀菌剂的浓度。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种灭菌设备结构，其特征在于：包括回转圆盘（100）、加热传输管道（110）、抽气管道（120）、预处理气体管道（130）以及保护气体管道（140）；

所述回转圆盘（100）上设置有多个工位模块（200）；所述工位模块（200）内设置有用于与加热传输管道（110）连通的加热管道（210）；所述工位模块（200）还开设有物料口（201）、抽气口（202）、第一通气口（203）、第二通气口（204）以及加药口（205）；所述加热传输管道（110）包括环形进水管（111）以及环形出水管（112），所述加热管道（210）的一端与环形进水管（111）连通，另一端与环形出水管（112）连通，使得所述加热传输管道（110）为多个所述工位模块（200）加热；

转动所述回转圆盘（100），所述工位模块（200）依次循环运动至进料工位（101）、预处理工位（102）、预杀菌工位（103）、加药工位（104）、杀菌工位（105）、清洗工位（106）以及卸料工位（107）；

在进料工位（101），通过所述物料口（201）向所述工位模块（200）内添加待灭菌的物料；

在预处理工位（102），所述抽气管道（120）通过抽气口（202）与工位模块（200）的内部连通，所述预处理气体管道（130）通过第一通气口（203）与工位模块（200）的内部连通；

在预杀菌工位（103），所述抽气管道（120）通过抽气口（202）与工位模块（200）的内部连通；

在加药工位（104），通过加药口（205）向工位模块（200）内投放灭菌物质，所述抽气管道（120）通过抽气口（202）与工位模块（200）的内部连通，所述保护气体管道（140）通过第二通气口（204）与工位模块（200）的内部连通；

在杀菌工位（105），所述抽气管道（120）通过抽气口（202）与工位模块（200）的内部连通；

在清洗工位（106），所述抽气管道（120）通过抽气口（202）与工位模块（200）的内部连通，所述保护气体管道（140）通过第二通气口（204）与工位模块（200）的内部连通；

在卸料工位（107），通过所述物料口（201）将灭菌完成的物料取出。

2.根据权利要求1所述的一种灭菌设备结构，其特征在于：转动所述回转圆盘（100），所述工位模块（200）还能运动至备用工位（108），所述备用工位（108）位于进料工位（101）与卸料工位（107）之间；在备用工位（108）进行待灭菌物料的投放或已灭菌物料的卸料。

3.根据权利要求1所述的一种灭菌设备结构，其特征在于：所述物料口（201）与加药口（205）开设在所述工位模块（200）远离回转圆盘（100）转动中心的一侧，所述抽气口（202）、第一通气口（203）与第二通气口（204）开设在所述工位模块（200）靠近回转圆盘（100）转动中心的一侧。

4.根据权利要求2所述的一种灭菌设备结构，其特征在于：所述预处理工位（102）设置有至少三个，所述清洗工位设置有至少三个，所述工位模块（200）的数量等于进料工位（101）、预处理工位（102）、预杀菌工位（103）、加药工位（104）、杀菌工位（105）、清洗工位（106）、卸料工位（107）以及备用工位（108）数量之和，所述多个工位模块（200）关于回转圆盘（100）转动中心旋转对称设置。

5.根据权利要求1所述的一种灭菌设备结构，其特征在于：所述工位模块（200）的体积为0.1-0.99立方米。

6.根据权利要求1所述的一种灭菌设备结构，其特征在于：所述抽气管道（120）、预处理气体管道（130）以及保护气体管道（140）均与工位模块（200）可拆卸连接，所述加热传输管道（110）与加热管道（210）可拆卸连接。

7.一种灭菌工艺，使用权利要求1-6中任意一种灭菌设备结构，其特征在于：包括以下步骤：

进料，工位模块（200）运动至进料工位（101），将待灭菌的物料从物料口（201）投入工位模块（200）中，将加热传输管道（110）与加热管道（210）连接，对工位模块（200）进行加热；

预处理，工位模块（200）运动至预处理工位（102），将加热传输管道（110）与加热管道（210）连接，对工位模块（200）进行加热，将抽气管道（120）通过抽气口（202）与工位模块（200）的内部连通，对工位模块（200）进行真空抽气，将预处理气体管道（130）通过第一通气口（203）与工位模块（200）的内部连通，将预处理气体通入工位模块（200）内；

预杀菌，工位模块（200）运动至预杀菌工位（103），将加热传输管道（110）与加热管道（210）连接，对工位模块（200）进行加热，将抽气管道（120）通过抽气口（202）与工位模块（200）的内部连通，对工位模块（200）进行真空抽气；

加药，工位模块（200）运动至加药工位（104），通过加药口（205）向工位模块（200）内投放灭菌物质，将加热传输管道（110）与加热管道（210）连接，对工位模块（200）进行加热，将抽气管道（120）通过抽气口（202）与工位模块（200）的内部连通，对工位模块（200）进行真空抽气，将保护气体管道（140）通过第二通气口（204）与工位模块（200）的内部连通，将保护气体通入工位模块（200）内；

杀菌，工位模块（200）运动至杀菌工位（105），将加热传输管道（110）与加热管道（210）连接，对工位模块（200）进行加热，将抽气管道（120）通过抽气口（202）与工位模块（200）的内部连通，对工位模块（200）进行真空抽气；

脉动清洗，工位模块（200）运动至清洗工位（106），将加热传输管道（110）与加热管道（210）连接，对工位模块（200）进行加热，将抽气管道（120）通过抽气口（202）与工位模块（200）的内部连通，对工位模块（200）进行真空抽气，将保护气体管道（140）通过第二通气口（204）与工位模块（200）的内部连通，将保护气体通入工位模块（200）内；

卸料，工位模块（200）运动至卸料工位（107），通过所述物料口（201）将灭菌完成的物料取出。