CN116870205A - 一种用于塑料瓶的高温灭菌工艺及高温灭菌系统 - Google Patents

Abstract

本发明为解决现有塑料瓶在进行高温蒸汽灭菌后，无法直接进入下步工序且影响塑料瓶的美观程度和使用功能的问题，提供一种用于塑料瓶的高温灭菌工艺及高温灭菌系统。该高温灭菌工艺包括：对塑料瓶进行密封检测；将塑料瓶装入灭菌金属模具内，并由灭菌金属模内具有的灭菌腔完全包裹密封塑料瓶，灭菌腔的形状与待处理的塑料瓶的整体的外轮廓适配，且灭菌腔的内壁与塑料瓶的外壁接触；加热高温灭菌；降温，取出塑料瓶，完成灭菌。该高温灭菌系统包括灭菌金属模具、加热组件和冷却组件等。本发明中的高温灭菌工艺及高温灭菌系统，可常压操作，塑料瓶的外观形态和使用功能不受影响，且塑料瓶在高温灭菌后直接进行下步工序，无需干燥。

Description

一种用于塑料瓶的高温灭菌工艺及高温灭菌系统

技术领域

本发明涉及灭菌技术领域，尤其涉及一种用于塑料瓶的高温灭菌工艺及高温灭菌系统。

背景技术

目前，液体类的食品和药品等包装为彻底解决细菌芽孢等难以灭杀的情况，一般在灌装以后将密封好的塑料瓶采用湿热灭菌工艺中的高压蒸汽灭菌法进行处理，即是在密闭的压力容器中通过蒸汽或者水将塑料瓶加热到121℃，保温一段时间后开始强制降温，并且在降温时注入气体进行压力平衡，逐步缓慢降温至常压。

然而，一方面塑料瓶在进行高温蒸汽灭菌后，无法直接进入下步工序，比如贴标、打码等。另一方面，塑料瓶在进行高温蒸汽灭菌后时，会有塑料瓶的瓶体变形（比如平面凸起、底面凸起等）现象，带来塑料瓶站立不稳等影响塑料瓶的美观程度和使用功能的问题。

发明内容

本发明为解决现有塑料瓶在进行高温蒸汽灭菌后，无法直接进入下步工序且影响塑料瓶的美观程度和使用功能的问题，提供一种用于塑料瓶的高温灭菌工艺及高温灭菌系统，可常压操作，塑料瓶的外观形态和使用功能不受影响，且塑料瓶在高温灭菌后直接进行下步工序，无需干燥。

本发明采用的技术方案是：

一种用于塑料瓶的高温灭菌工艺，所述高温灭菌工艺包括以下步骤：

步骤S1，对灌装后的塑料瓶进行密封检测，剔除存在泄露现象的所述塑料瓶；步骤S2，将所述塑料瓶装入灭菌金属模具内，并由所述灭菌金属模内具有的灭菌腔完全包裹密封所述塑料瓶；其中，所述灭菌腔的形状与待处理的所述塑料瓶的整体的外轮廓适配，且所述灭菌腔的内壁与所述塑料瓶的外壁接触；

步骤S3，对所述灭菌金属模具进行加热，待所述灭菌金属模具的温度升高至第一预设温度后，保温预设时长；

步骤S4，对所述灭菌金属模具进行降温度，待所述灭菌金属模具的温度降低至第二预设温度后取出塑料瓶，完成灭菌。

进一步地，所述步骤S1中所述塑料瓶的密封检测方式为挤压测漏方式。

一种用于塑料瓶的高温灭菌系统，以实施前述的用于塑料瓶的高温灭菌工艺，其特征在于，所述高温灭菌系统包括：

灭菌金属模具，所述灭菌金属模具内设有灭菌腔；所述灭菌腔的形状与待处理的塑料瓶的整体的外轮廓适配；

加热组件，所述加热组件设置在所述灭菌金属模具上，其通过电热方式或者导热介质传热方式进行加热，以使所述灭菌金属模具的温度升高至第一预设温度；

冷却组件，所述冷却组件设置在所述灭菌金属模具上，其通过风冷方式或者冷却介质吸热方式进行降温，使得所述灭菌金属模具的温度降低至第二预设温度；

温度传感器，所述温度传感器分散布设所述灭菌金属模具上，其探头部分邻近所述灭菌腔；

驱动机构，所述驱动机构与所述灭菌金属模具连接，配合实现所述灭菌金属模具开模或者合模；

控制器，所述控制器分别与所述加热组件、所述冷却组件、所述温度传感器、以及所述驱动机构连接。

进一步地，在所述灭菌金属模具的外壁上敷设有保温隔热层。

进一步地，所述灭菌金属模具包括：

第一模具，所述第一模具上自分型面起开设有一个或者多个第一腔；所述第一腔的形状与塑料瓶上除瓶底区域外的部分外轮廓一致，其底部敞口；

第二模具，所述第二模具上自分型面起开设有一个或者多个第二腔；所述第二腔的数量和所述第一腔的数量一致，其形状与塑料瓶上除瓶底区域外的余下部分外轮廓一致，其底部敞口；

底模，所述底模的数量与所述第二腔的数量一致，其上表面形状与塑料瓶的底部区域外轮廓一致；

其中，所述灭菌金属模具合模时，所述第一模具的分型面和所述第二模具的分型面相接触；每个所述第一腔对应一个所述第二腔，所述底模位于所述第一腔和所述第二腔的组合结构的下方敞口区域处并封堵所述第一腔和所述第二腔的敞口下端；所述第一腔的内壁、所述第二腔的内壁以及所述底模的上表面的合围区域即构成封闭的所述灭菌腔。

进一步地，所述加热组件采用电热方式加热时，其包括管式或者棒状的电热元件；所述第一模具开设有若干第一安装孔，所述第二模具上开设有若干第二安装孔；所述电热元件分别设置于所述第一安装孔和所述第二安装孔内；

或者，所述加热组件采用导热介质传热方式加热时，其包括储罐和输送泵；所述储罐内盛放有导热介质，并配设电热器或则加热夹套层；所述第一模具开设有第一热流道，所述第二模具上开设有第二热流道；所述第一热流道和所述第二热流道与所述储罐和所述输送泵连接。

进一步地，所述冷却组件采用风冷方式时，其包括风扇；所述风扇设置于所述灭菌金属模具表面；

或者，所述冷却组件采用冷却介质吸热方式时，其包括水箱和水泵；所述水箱内盛放有冷却介质；在所述第一模具上开设有第一冷流道，在所述第二模具上开设有第二冷流道；所述第一冷流道和第二冷流道与所述水箱和水泵连接。

进一步地，所述第一安装孔沿所述第一模具的长度方向或者高度方向设置；所述第二安装孔沿所述第二模具的长度方向或者高度方向设置；所述第一热流道和所述第二热流道为多根并联的直热流道或者一根S形热流道；所述第一冷流道和所述第二冷流道为多根并联的直热流道或者一根S形热流道；

和/或，所述第一安装孔、所述第二安装孔、所述第一热流道、所述第二热流道、所述第一冷流道和所述第二冷流道的开设位置邻近所述灭菌腔；

和/或，当所述第一安装孔和所述第二安装孔的开设方向分别为所述第一模具和第二模具的长度方向时，所述第一模具高度方向上的每个所述第一安装孔的轴向中心与水平对应的所述第一腔内壁上的点的距离大致相等，所述第二模具高度方向上的每个所述第二安装孔的轴向中心与水平对应的所述第二腔内壁上的点的距离大致相等。

进一步地，所述第一冷流道与所述第一安装孔之间以及所述第二冷流道和所述第二安装孔之间交替设置；所述第一冷流道与所述第一热流道之间以及所述第二冷流道和所述第二热流道之间交替设置。

进一步地，所述底模上开设有底模安装孔或者底模热流道，并配合设置有所述加热组件；所述底模上还开设有底模冷流道，并配合设置有所述冷却组件。

本发明的有益效果是：

1.与现有技术相比，本发明中的用于塑料瓶的高温灭菌工艺采用配套的由灭菌金属模具等构成的高温灭菌系统，设备组成较为简单，且可在常压下进行高温灭菌，替代了密封压力容器，无需使用压缩空气进行保压，安全系数较高。

2.塑料瓶由灭菌金属模内具有的灭菌腔完全包裹密封，且灭菌腔的内壁与塑料瓶的外壁接触，故塑料瓶及其内部灌装的液体在受热状态下的膨胀被灭菌腔约束限制，从而有效保证了塑料瓶的外观形态和使用功能。

3.针对非圆形截面异型塑料瓶时，在保证非圆形截面异型塑料瓶外观形态和使用功能的情况下，可适当塑料瓶的重量，降低生产成本。

4.塑料瓶未直接与水蒸气等接触，高温灭菌处理后的塑料瓶表面基本干燥，故可直接进行下步工序，比如贴标、打码等。

5.适用于截面呈圆形或者方形的塑料瓶的高温灭菌处理，也适用于非圆形截面异型塑料瓶的高温灭菌处理，适用范围广泛。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或有现技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例1中高温灭菌工艺的流程示意图。

图2为实施例2中灭菌金属模具合模时的结构示意图。

图3为实施例2中灭菌金属模具合模的剖面结构示意图

图4为实施例2中灭菌金属模具合模的开模时结构示意图。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。

下面结合附图对发明的实施例进行详细说明。

实施例1

本实施例中提供一种用于塑料瓶的高温灭菌工艺，其流程如附图1所示。该高温灭菌工艺包括以下步骤：

步骤S1，对灌装后的塑料瓶进行密封检测，剔除存在泄露现象的塑料瓶；

步骤S2，将塑料瓶装入灭菌金属模具内，并由灭菌金属模内具有的灭菌腔完全包裹密封塑料瓶；该灭菌腔的形状与待处理的塑料瓶的整体的外轮廓适配，且灭菌腔的内壁与塑料瓶的外壁接触；

步骤S3，对灭菌金属模具进行加热，待灭菌金属模具的温度升高至第一预设温度（比如121℃）后，保温预设时长（比如20~30min）；

步骤S4，对灭菌金属模具进行降温度，待灭菌金属模具的温度降低至第二预设温度（比如50℃）后取出塑料瓶，完成灭菌。

本实施例中对比采用前述的高温灭菌工艺和现有的高压蒸汽灭菌工艺对灌装有食用油的塑料瓶进行灭菌操作后的灭菌效果。塑料瓶的表面细菌数量检测结果如下表1中所示。其中，灭菌金属模具加热至121℃后维持10min。细菌数量的检测方法参考《GB4789.2—2022食品微生物菌落总数的测定》。

表1 对比灭菌效果

从表1的检测结果可知，采用本实施例中的高温灭菌工艺的灭菌效果与采用现有的高压蒸汽灭菌工艺的灭菌效果大致相当，也即是证明本实施例中的高温灭菌工艺可以用于塑料瓶的灭菌处理。同时，经过本实施例中的高温灭菌工艺后，塑料瓶的外观基本完整，无明显的凸出点等外观变形缺陷，塑料瓶密封良好，可正常站立，使用功能无影响。

进一步地，步骤S1中塑料瓶的密封检测方式为挤压测漏方式。比如，在线对连续移动的塑料瓶施加一定的压力，然后比较前后塑料瓶的重量是否有明显的变化。若是，则塑料瓶的密封不佳，在高温灭菌时会存在泄露污染。

现有的高压蒸汽灭菌法中，需要在密闭的压力容器中通过蒸汽或者水将塑料瓶加热到121℃，保温一段时间后开始强制降温，并且在降温时注入气体进行压力平衡，逐步缓慢降温至常压。故需要压力容器、蒸汽发生器、空压机、气阀等的设备组合使用。在灭菌过程中会使用高温蒸汽，故塑料瓶的表面也会有水残留，后期需要先行干燥后方能进入下步工序，比如贴标、打码等。同时，由于后期降温过程中存在压力平衡波动的工艺影响，塑料瓶需要做成非常对称的截面形状，比如圆形、正方形，并且为了抵抗塑料受热软化带来的影响，一般塑料瓶子壁厚会增加，导致塑料瓶的重量无法降低。而造型不对称的塑料瓶（即非圆形截面异型塑料瓶）因为压力平衡的问题，常常出现变形，比如平面凸起影响贴标，瓶底凸起站立不稳，外形变换较大，影响美观等多个问题。

与现有技术相比，本实施例中的用于塑料瓶的高温灭菌工艺，需要使用的设备为灭菌金属模具以及配套的辅助其他设备，设备组成较为简单，且可在常压下进行高温灭菌，替代了密封压力容器，无需使用压缩空气进行保压，安全系数较高。另一方面，本实施例中的用于塑料瓶的高温灭菌工艺，塑料瓶由灭菌金属模内具有的灭菌腔完全包裹密封，且灭菌腔的内壁与塑料瓶的外壁接触，故塑料瓶及其内部灌装的液体在受热状态下的膨胀被灭菌腔约束限制，从而有效保证了塑料瓶的外观形态和使用功能。再者，本实施例中的用于塑料瓶的高温灭菌工艺针对非圆形截面异型塑料瓶时，在保证非圆形截面异型塑料瓶外观形态和使用功能的情况下，可适当塑料瓶的重量，降低生产成本。再者，本实施例中的用于塑料瓶的高温灭菌工艺，塑料瓶未直接与水蒸气等接触，高温灭菌处理后的塑料瓶表面基本干燥，故可直接进行下步工序，比如贴标、打码等。最后，本发明中的高温灭菌工艺适用于截面呈圆形或者方形的塑料瓶的高温灭菌处理，也适用于非圆形截面异型塑料瓶的高温灭菌处理，适用范围广泛。

实施例2

为配合实施实施例1中用于塑料瓶的高温灭菌工艺，本实施例中提供一种用于塑料瓶的高温灭菌系统。该高温灭菌系统包括灭菌金属模具1、加热组件、冷却组件、温度传感器、驱动机构和控制器。

灭菌金属模具1的内设有灭菌腔11。该灭菌腔11的形状与待处理的塑料瓶1’的整体的外轮廓适配。当塑料瓶1’装入灭菌腔11内时，灭菌腔11的内壁与塑料瓶1的外壁接触。

本实施例中为了便于塑料瓶1’装入灭菌腔11内，该灭菌金属模具1被设计组合结构，其具体包括第一模具12、第二模具13和底模14，如附图2所示。在第一模具12上自第一模具12的分型面起开设有一个或者多个第一腔121。第一腔121的形状与塑料瓶1’上除瓶底区域外的部分外轮廓一致，其底部敞口。在第二模具13上自第二模具13的分型面起开设有开设有一个或者多个第二腔131。第二腔131的数量和第一腔121的数量相等。并且，第二腔131的形状与前述的塑料瓶1’ 除瓶底区域外的余下部分外轮廓一致，其底部敞口。底模14的上表面形状与前述的塑料瓶1’的底部区域外轮廓一致，其数量与第二腔131的数量和第一腔121的数量相等。

由此，如附图2所示，当第一模具12、第二模具13和底模14合模时，第一模具12的分型面和第二模具13的分型面相接触。每个第一腔121对应一个第二腔131，底模14位于第一腔121和第二腔131的组合结构的下方敞口区域处并封堵第一腔121和第二腔131的敞口下端。底模14的侧壁与第一模具12和第二模具13接触。由此，第一腔121的内壁、第二腔131的内壁以及底模14的上表面的合围区域即构成封闭的灭菌腔11，该灭菌腔11的形状与塑料瓶1’的外轮廓适配。即塑料瓶1’能放置于第一模具12、第二模具13和底模14的密封组合结构内且不会发生晃动，也即是塑料瓶1’与第一腔121、第二腔131和底模14之间为构成类似过渡配合关系。

比如，如附图4所示，某塑料瓶1’为扁瓶结构（非圆形截面异型塑料瓶的一种），整体的外形轮廓为自上而下，厚度大致不变，而宽度逐步增加，横截面形状呈类似腰形孔。扁瓶厚度方向两侧表面凹陷，为后续贴标区域。为配合对该扁瓶进行高温灭菌，在第一模具12上自分型面起开设有七个第一腔121。第一腔121的形状与沿扁瓶的厚度方向的扁瓶一半的外轮廓一致。在第二模具13上自分型面起开设有七个第二腔131。第二腔131的形状与沿扁瓶的厚度方向的扁瓶另一半的外轮廓一致。底模14共设置有七个。每个底模14的上表面与扁瓶的底部区域的外轮廓一致。第一模具12、第二模具13和七个底模14合模后，一个第一腔121、一个第二腔131和一个底模14对应并构成一个扁瓶的完整的外轮廓。

本实施例中通过将灭菌金属模具设计为可组合的第一模具、第二模具和底模，一方面可以降低金属模具的加工难度，另一方面可以提高灭菌金属模具的加工精度，尤其是灭菌腔的加工精度，降低灭菌金属模具对塑料瓶的外观形态和使用功能的影响。

加热组件设置在灭菌金属模具1上，其通过电热方式或者导热介质传热方式进行加热，以对灭菌金属模具进行加热至塑料瓶1进行高温灭菌时的第一预设温度。具体的，加热组件主要设置在第一模具12和第二模具13上，以对第一模具12和第二模具13进行加热，底模14则通过接触传热，以达使得灭菌金属模具1整体达到第一预设温度（比如121℃）。如果底模14的尺寸也较大，则第一模具12、第二模具13和底模14上分别设置有加热组件。

比如加热组件采用电热方式加热时，该加热组件包括管式或者棒状的电热元件（比如硅碳棒）、连接头和固定支架等。

为实现电热元件固定，在第一模具12 上开设有若干第一安装孔122。在第二模具13上开设有若干第二安装孔132。电热元件则分别设置在第一安装孔122和第二安装孔132内。连接头与电热元件的一端连接。如果底模14需要单独加热，则在底模14上开设有若干底模安装孔。第一安装孔122、第二安装孔132和底模安装孔可以是盲孔或者通孔，具体可根据实际需求进行选择。如附图3所示，在第一模具12 上开设有若干第一安装孔122。在第二模具13上开设有多干第二安装孔132。底模14未设置电热元件则未开设有底模安装孔。电热元件通电后发热，提高第一模具、第二模具和底模的温度，实现对装入第一模具、第二模具和底模的塑料瓶1’高温灭菌。

本实施例中，第一安装孔122的开设位置邻近第一腔121的内壁，第二安装孔132的开设位置邻近第二腔12的内壁，底模安装孔的开始位置邻近底模14的上表面，以提高电热元件通电后向灭菌腔11以及塑料瓶1’进行热传导效率。

固定支架设置在电热元件的表面和第一安装孔122的内壁之间，或者电热元件的表面和第二安装孔132的内壁之间，或者电热元件的表面与底模安装孔的内壁之间，以为电热元件提供辅助支撑，避免灭菌金属模具1移动过程中损伤。

本实施例中，第一安装孔122的开设方向为沿第一模具12的长度方向或者沿第一模具12的高度方向。第二安装孔132的开设方向为沿第二模具13的长度方向或者沿第二模具13的高度方向。底模安装孔的开设方向为底模14的厚度方向。

当第一安装孔122的开设方向和第二安装孔132的开设方向分别为沿第一模具12的长度方向和为沿第二模具13的长度方向时，第一安装孔122的深度和第二安装孔132的深度最大可分别为第一模具12的长度和第二模具13的长度，同时分别选择长度与第一安装孔122的深度和第二安装孔132的深度大致相等的电热元件，以同时覆盖整个第一模具12和第二模具13。

进一步地，如附图3所示，当第一安装孔122的开设方向和第二安装孔132的开设方向分别为沿第一模具12的长度方向和为沿第二模具13的长度方向时，第一模具12高度方向上的每个第一安装孔122的轴向中心与水平对应的第一腔121内壁上的点的距离大致相等，第二模具13高度方向上的每个第二安装孔132的轴向中心与水平对应的第二腔12内壁上的点的距离大致相等。由此，第一模具12的第一安装孔122和第二模具13的第二安装孔132合围构成区域形状大致与塑料瓶1’的厚度或者宽度方向的外轮廓相似。

当第一安装孔122的开设方向和第二安装孔132的开设方向分别为沿第一模具12的高度方向和为沿第二模具13的高度方向时，第一安装孔122的深度和第二安装孔132的深度最大可分别为第一模具12的高度和第二模具13的高度，同时分别选择长度与第一安装孔122的深度和第二安装孔132的深度大致相同的电热元件，可实现选择性区域进行局部加热，比如第一模具12上的第一腔121间隔使用时的情况。

再比如加热组件采用导热介质传热方式加热时，该加热组件包括储罐、输送泵和连接头等。

储罐内盛放有导热介质（比如导热油、水），并设置有电热器或者加热夹套层以对导热介质进行加热。为配合实现热传导，在第一模具12 上开设有第一热流道。第一热流道可以是多根并联的直热流道或者一根S形热流道。在第二模具13上开设有第二热流道。第二热流道可以是多根并联的直热流道或者一根S形热流道。底模上亦可设置底模热流道。第一热流道的进出口端、第二热流道的进出口端以及底模热流道的进出口端分别设置连接头，并与输送泵和储罐连接。储罐内被加热的导热介质经过输送泵泵入第一热流道、第二热流道和底模热流道后，由导热介质对第一模具、第二模具和底模进行加热，实现塑料瓶1’高温灭菌。同时，第一模具12上加热组件和第二模具13上的加热组件可以共用部分设备（比如储罐和输送泵），以降低设备购置成本。

本实施例中，第一热流道的开设位置邻近第一腔121的内壁，第二热流道的开设位置邻近第二腔12的内壁，底模热流道的开设位置邻近底模14的上表面，以提高导热介质向灭菌腔11以及塑料瓶1’进行热传导效率。

本实施例中，为了避免灭菌金属模具1’的热量散失，同时防止烫伤，在灭菌金属模具1’的表面敷设有保温隔热层（比如保温隔热棉）。

冷却组件设置在灭菌金属模具上，其通过风冷方式或者冷却介质吸热方式进行降温，使得灭菌金属模具1的温度降低至第二预设温度（比如50℃）。具体的，冷却组件主要设置在第一模具12和第二模具13上，以对第一模具12和第二模具13进行降温冷却。底模14则通过接触降温，以达使得灭菌金属模具1整体达到第二预设温度（比如50℃）。如果底模14的尺寸也较大，则第一模具12、第二模具13和底模14上分别设置有冷却组件。

比如，冷却组件采用风冷方式时，该冷却组件包括风扇和支架。支架分别设置在第一模具12和第二模具13上。风扇分别设置支架上。风扇通电后，扰动第一模具12和第二模具13的表面的气流，以降温。如果灭菌金属模具1的表面敷设有保温隔热层，则需要将保温隔热层掀开。

再比如，冷却组件采用冷却介质吸热方式时，该冷却组件包括水箱、水泵和连接头等。水箱内盛放有冷却介质（比如温度为50℃的清水）。水箱内冷却介质还可以通过风扇进行辅助降温，以维持在较低的温度。在第一模具12 上开设有第一冷流道123。第一冷流道123可以是多根并联的直热流道或者一根S形热流道。在第二模具13上开设有第二冷流道133。第二冷流道133可以是多根并联的直热流道或者一根S形热流道。底模14上亦可设置底模冷流道。第一冷流道123的进出口端、第二冷流道133的进出口端以及底模冷流道的进出口端分别设置连接头，并与水泵和水箱连接。

本实施例中，第一冷流道123的开设位置邻近第一腔121的内壁，第二冷流道133的开设位置邻近第二腔12的内壁，底模冷流道的开设位置邻近底模14的上表面，以提高冷却速度。

本实施中，第一模具12上的第一冷流道123与第一安装孔122之间以及第二模具13上的第二冷流道133和第二安装孔132之间交替设置。即，同方向相邻的两个第一安装孔122之间同方向布置有一个第一冷流道123或者第一冷流道123一部分。同方向相邻的两个第二安装孔132之间同方向布置有一个第二冷流道133或者第二冷流道133一部分。或者，第一模具12上的第一冷流道123与第一热流道之间以及第二模具13上的第二冷流道133和第二热流道之间交替设置。由此，加热组件工作进行高温灭菌时，冷却组件亦可工作以带走部分热量，防止塑料瓶1’的温度过高。而高温灭菌之后，冷却组件可以迅速工作，带走热量，快速塑料瓶1’的温度。

温度传感器分散布设灭菌金属模具1上，其探头部分邻近灭菌腔11。具体的，温度传感器分散布设在第一模具12、第二模具13和底模14上。即，自上而下，对灭菌腔1的多个位置点进行温度监控，保证第一模具12、第二模具13和底模14达到高温灭菌时的第一预设温度，同时避免温度过高导致塑料瓶1’损毁，以及确定开模取出塑料瓶1’的时机。

驱动机构与灭菌金属模具1连接，配合实现灭菌金属模具1开模或者合模。具体的，驱动机构为第一模具12、第二模具13和底模14合模时提供合动力以及合模之后的顶紧力，提高合模后的密封效果，其具体可以采用气缸或者液压油缸。驱动机构的位置则根据第一模具12、第二模具13和底模14之间的移动方向以及移动需求等进行选择布置。

比如当第一模具12的位置固定时，一个驱动机构与第二模具13连接，一个驱动机构通过相应的连接件与多个底模14同时连接。合模时，先将塑料瓶1’卡入第一腔121内，然后由驱动机构推动第二模具13和底模14向第一模具12移动，由此将塑料瓶1’卡持于第一模具12、第二模具13和底模14的密封组合结构内。

再比如，当第一模具12的位置固定时，在第一模具12以及对应的第二模具13上设置安装槽。底模14的侧壁上成型有与安装槽配合的凸起。合模时，先将非圆形截面异型塑料瓶卡入第一腔121内同时装入底模14，然后由驱动机构推动第二模具13向第一模具12移动，由此将塑料瓶1’卡持于第一模具12、第二模具13和底模14的密封组合结构内。

再比如，第一模具12、第二模具13和底模14分别设置有驱动机构。合模时，先将塑料瓶1’卡入第一腔121内，然后由驱动机构推动第一模具12、第二模具13和底模14同步移动，由此将塑料瓶1’卡持于第一模具12、第二模具13和底模14的密封组合结构内。

控制器与加热组件、冷却组件、温度传感器、驱动机构连接。控制器用于接收温度传感器产生的温度信号，发布工作指令等。比如，塑料瓶1’装入第一模具12内后，控制器发布指令由驱动机构驱动第二模具13和底模14向第一模具12方向移动合模。同时，控制器控制加热组件工作对第一模具12、第二模具13和底模14进行加热，当温度达到高温灭菌时的第一预设温度时，保温。高温灭菌后，控制器发布指令启动冷却组件，加热组件停止工作。当温度降低至第二预设温度（比如50℃），冷却组件停止工作，驱动机构驱动第二模具13和底模14离开第一模具12脱模，取出塑料瓶1’。

现有的高压蒸汽灭菌法中，需要在密闭的压力容器中通过蒸汽或者水将塑料瓶加热到121℃，保温一段时间后开始强制降温，并且在降温时注入气体进行压力平衡，逐步缓慢降温至常压。故需要压力容器、蒸汽发生器、空压机、气阀等的设备组合使用。在灭菌过程中会使用高温蒸汽，故塑料瓶的表面也会有水残留，后期需要先行干燥后方能进入下步工序，比如贴标、打码等。同时，由于后期降温过程中存在压力平衡波动的工艺影响，塑料瓶需要做成非常对称的截面形状，比如圆形、正方形，并且为了抵抗塑料受热软化带来的影响，一般塑料瓶子壁厚会增加，导致塑料瓶的重量无法降低。而造型不对称的塑料瓶（即非圆形截面异型塑料瓶）因为压力平衡的问题，常常出现变形，比如平面凸起影响贴标，瓶底凸起站立不稳，外形变换较大，影响美观等多个问题。

与现有技术相比，本实施例中的用于塑料瓶的高温灭菌系统，一方面，高温灭菌系统的设备组成较为简单，可在常压下进行高温灭菌，替代了密封压力容器，无需使用压缩空气进行保压，安全系数较高。另一方面，本实施例中的用于塑料瓶的高温灭菌系统内塑料瓶卡持于第一模具、第二模具和底模的密封组合结构内，并通过电热或者导热介质加热等方式对第一模具、第二模具和底模进行受控加热，塑料瓶及其内部的液体受热的膨胀的内压力被第一模具、第二模具和底模抵消，同时第一腔的内壁、第二腔的内壁和底模的上表面限定了塑料瓶在受热状态下的膨胀变形，有效保证了塑料瓶的外观形态和使用功能。再者，本实施例中的用于塑料瓶的高温灭菌系统针对非圆形截面异型塑料瓶时，在保证非圆形截面异型塑料瓶外观形态和使用功能的情况下，可适当塑料瓶的重量，降低生产成本。再者，本实施例中的用于塑料瓶的高温灭菌系统，塑料瓶未直接与水蒸气等接触，高温灭菌处理后的塑料瓶表面基本干燥，故可直接进行下步工序，比如贴标、打码等。最后，本发明中的高温灭菌系统适用于截面呈圆形或者方形的塑料瓶的高温灭菌处理，也适用于非圆形截面异型塑料瓶的高温灭菌处理，适用范围广泛。

Claims (10)

1.一种用于塑料瓶的高温灭菌工艺，其特征在于，所述高温灭菌工艺包括以下步骤：

步骤S1，对灌装后的塑料瓶进行密封检测，剔除存在泄露现象的所述塑料瓶；步骤S2，将所述塑料瓶装入灭菌金属模具内，并由所述灭菌金属模内具有的灭菌腔完全包裹密封所述塑料瓶；其中，所述灭菌腔的形状与待处理的所述塑料瓶的整体的外轮廓适配，且所述灭菌腔的内壁与所述塑料瓶的外壁接触；

步骤S3，对所述灭菌金属模具进行加热，待所述灭菌金属模具的温度升高至第一预设温度后，保温预设时长；

步骤S4，对所述灭菌金属模具进行降温度，待所述灭菌金属模具的温度降低至第二预设温度后取出塑料瓶，完成灭菌。

2.根据权利要求1所述的用于塑料瓶的高温灭菌工艺，其特征在于，所述步骤S1中所述塑料瓶的密封检测方式为挤压测漏方式。

3.一种用于塑料瓶的高温灭菌系统，以实施权利要求1或2中任意一项所述的用于塑料瓶的高温灭菌工艺，其特征在于，所述高温灭菌系统包括：

灭菌金属模具，所述灭菌金属模具内设有灭菌腔；所述灭菌腔的形状与待处理的塑料瓶的整体的外轮廓适配；

加热组件，所述加热组件设置在所述灭菌金属模具上，其通过电热方式或者导热介质传热方式进行加热，以使所述灭菌金属模具的温度升高至第一预设温度；

冷却组件，所述冷却组件设置在所述灭菌金属模具上，其通过风冷方式或者冷却介质吸热方式进行降温，使得所述灭菌金属模具的温度降低至第二预设温度；

温度传感器，所述温度传感器分散布设所述灭菌金属模具上，其探头部分邻近所述灭菌腔；

驱动机构，所述驱动机构与所述灭菌金属模具连接，配合实现所述灭菌金属模具开模或者合模；

控制器，所述控制器分别与所述加热组件、所述冷却组件、所述温度传感器、以及所述驱动机构连接。

4.根据权利要求3所述的用于塑料瓶的高温灭菌系统，其特征在于，在所述灭菌金属模具的外壁上敷设有保温隔热层。

5.根据权利要求3所述的用于塑料瓶的高温灭菌系统，其特征在于，所述灭菌金属模具包括：

第一模具，所述第一模具上自分型面起开设有一个或者多个第一腔；所述第一腔的形状与塑料瓶上除瓶底区域外的部分外轮廓一致，其底部敞口；

第二模具，所述第二模具上自分型面起开设有一个或者多个第二腔；所述第二腔的数量和所述第一腔的数量一致，其形状与塑料瓶上除瓶底区域外的余下部分外轮廓一致，其底部敞口；

底模，所述底模的数量与所述第二腔的数量一致，其上表面形状与塑料瓶的底部区域外轮廓一致；

其中，所述灭菌金属模具合模时，所述第一模具的分型面和所述第二模具的分型面相接触；每个所述第一腔对应一个所述第二腔，所述底模位于所述第一腔和所述第二腔的组合结构的下方敞口区域处并封堵所述第一腔和所述第二腔的敞口下端；所述第一腔的内壁、所述第二腔的内壁以及所述底模的上表面的合围区域即构成封闭的所述灭菌腔。

6.根据权利要求5所述的用于塑料瓶的高温灭菌系统，其特征在于，所述加热组件采用电热方式加热时，其包括管式或者棒状的电热元件；所述第一模具开设有若干第一安装孔，所述第二模具上开设有若干第二安装孔；所述电热元件分别设置于所述第一安装孔和所述第二安装孔内；

或者，所述加热组件采用导热介质传热方式加热时，其包括储罐和输送泵；所述储罐内盛放有导热介质，并配设电热器或则加热夹套层；所述第一模具开设有第一热流道，所述第二模具上开设有第二热流道；所述第一热流道和所述第二热流道与所述储罐和所述输送泵连接。

7.根据权利要求6所述的用于塑料瓶的高温灭菌系统，其特征在于，所述冷却组件采用风冷方式时，其包括风扇；所述风扇设置于所述灭菌金属模具表面；

或者，所述冷却组件采用冷却介质吸热方式时，其包括水箱和水泵；所述水箱内盛放有冷却介质；在所述第一模具上开设有第一冷流道，在所述第二模具上开设有第二冷流道；所述第一冷流道和第二冷流道与所述水箱和水泵连接。

8.根据权利要求7所述的用于塑料瓶的高温灭菌系统，其特征在于，所述第一安装孔沿所述第一模具的长度方向或者高度方向设置；所述第二安装孔沿所述第二模具的长度方向或者高度方向设置；所述第一热流道和所述第二热流道为多根并联的直热流道或者一根S形热流道；所述第一冷流道和所述第二冷流道为多根并联的直热流道或者一根S形热流道；

和/或，所述第一安装孔、所述第二安装孔、所述第一热流道、所述第二热流道、所述第一冷流道和所述第二冷流道的开设位置邻近所述灭菌腔；

和/或，当所述第一安装孔和所述第二安装孔的开设方向分别为所述第一模具和第二模具的长度方向时，所述第一模具高度方向上的每个所述第一安装孔的轴向中心与水平对应的所述第一腔内壁上的点的距离大致相等，所述第二模具高度方向上的每个所述第二安装孔的轴向中心与水平对应的所述第二腔内壁上的点的距离大致相等。

9.根据权利要求7或8所述的用于塑料瓶的高温灭菌系统，其特征在于，所述第一冷流道与所述第一安装孔之间以及所述第二冷流道和所述第二安装孔之间交替设置；所述第一冷流道与所述第一热流道之间以及所述第二冷流道和所述第二热流道之间交替设置。

10.根据权利要求6~8中任意一项所述的用于塑料瓶的高温灭菌系统，其特征在于，所述底模上开设有底模安装孔或者底模热流道，并配合设置有所述加热组件；所述底模上还开设有底模冷流道，并配合设置有所述冷却组件。