CN88102592A - 对介电材料容器的贮藏物进行灭菌的方法及所用的装置 - Google Patents

Abstract

本方法和装置中，装有待灭菌贮藏物(3a)和空气层(3b)的介电材料容器(3)，被直接放在两个电极(6a-5)中的一个(6a)之上，电极(6a-5)电连接到一个高压，至少3000赫兹频率的交流电机上。其中的一个电极涂覆有电辉光分布的介电材料层(5a)。电极(5-5)和(6a)均有光滑无粗糙的表面，并两个电极间留有大小为E的间隔，该间隔比容器的高度高0-5cm。

该装置可以对所有放在不透菌的介电材料容器中的食用或非食用物品，进行灭菌。

Description

用电磁场或各种辐射的方法以加快对置于不透菌容器内的物品或流体进行灭菌，越来越有力地取代长期以来所应用的巴斯特灭菌法。但是，为了保障人们的安全，就需要增加投资并导致一些额外的束缚。

本发明涉及另一种灭菌法，这种灭菌法在于：将容器和其贮藏物短时间地暴露在电辉光中，电辉光是根据CORONA效应将高压、低频的交流电供给电极所引起的电晕放电所产生的。

法国专利745354所报导的装置中，被通有170000伏电压、680赫兹频率电流的载波回转电极均与一个相反电极隔开一段距离放置。这样，回转电极就与相反的电极形成了一个处理区间，在该处理区间中，一方面置有传送需进行灭菌的贮藏物品的绝缘带，另一方面置有支撑该带的绝缘板，绝缘板是由大阻抗的材料制成的，在回转电极的下部，绝缘板还开有一些改变局部阻抗的孔洞，这是为了让出自回转电极尖端的放电能量集中并强迫该放电能量通过该传送带区域里的物品。

实际上，用低频率、高电压，并具有90厘米数量级放电距离的这种装置对人是很危险的。人们可能会由于放电而触电致死，也可能由于漏电而触死，尽管增有将通量集中的金属板也无济于事。

另外，通常称之为辉光放电传布是由尖端放电造成的，甚至为了进行放电而进行高速回转，即使采取了大量预防措施，这种放电传布也可能形成摧毁容器和容器内所装物品的电弧。

这种装置发出的电辉光，沿着一个园的轨迹移动，并形成具有园柱截面的园筒形的通量。该截面的处理面积很小，这就导致需要很长的处理时间，它与现行的生产节奏是不相称的。因而，用于灭菌所设想的这种装置在于杀死昆虫或它们的卵，而不能用于对密封合成材料容器的贮藏物品进行灭菌，更何况强大的放电电流会将容器击穿。

因而，本发明的目的在于提供一种对介电材料所制的容器的贮藏物进行灭菌的方法及其装置。尤其该材料并不是专一的，也可以采用合成材料制作的容器。这种装置对人类没有危险，它可在大面积的处理表面上产生分布均匀的电辉光，造价便宜并且可以保证对贮藏物在与现行工作节奏相称的时间内进行完全而又可调的灭菌。

该方法是将容器放在电极之间，而电极与交流电源的发电机相连。

根据本发明，每个容器在灭菌时均与其中的一个电极接触。在至少其中之一的电极的金属部份用光滑而没有粗糙表面的介电层涂复上时，当这些电极通上电压为10000至50000伏特，频率至少为3000赫兹的交流电时，就可得到一个较好的电辉光分布。

在根据本方法的装置中，至少有一个电极的导体部分，在其与另一个电极相对的面上，涂复上绝缘材料层，以组成均匀的电介质和电辉光分布。一方面，至少一个电极与容器接触，而另一方面，所有的电极均有光滑无粗糙的表面，并且至少它们的电机与另一电极的电机类似。另外，相对的电极有一个间隔分开，该间隔至多比容器的高度多0～5mm。电极接到可以输送10000～50000伏，至少3000赫兹频率的可调交流电机上。

由于电极具有光滑表面，并且由于它们是平行的，所以该装置就产生一电辉光通量，该电辉光比由其中之一电极连接的介电材料层分布的电辉光更加有规律。其结果就大大减弱了电弧光的形成。另外，所供入的电流特性，也就所说的表面电流特性，该电流在人体表面上流过，对人的心脏没有危害。

在对含有需要灭菌的物品或流体的密闭容器进行处理的实施方法里，这些容器用传送带进行传送，其中的一个电极由无端头的传送带构成的，这种传送带是由导电材料制成的，而另一个电极由金属板制成。该金属板位于传送带的上方，在该金属板与传送带相对的那一面上涂复上一层绝缘材料。

当容器的通道在通电的电极之间时，电流并不流过容器，而只是穿过容器并在暴露的那一部份形成可见电辉光。直至将空气层的氧转变成臭氧。这所谓的暴露部份就是容器内的空气和流体或物品所组成的部份。结果是位于电场的细菌被杀死，而在贮藏物品里的细菌还没有被消灭。紧接着容器中形成的臭氧开始其灭菌作用。

在另一种实施方法中，为对叠加介电片材做的容器进行灭菌，将其中一个电极做成园柱筒，其轴与片材容器的移动方向横切，该电极含有一个解电材料的管状物体，其内部涂复上一层用于与发电机进行接电的导电材料，而另一个电极是用金属板制成的，金属板的形状为檐槽形，以不接触的形式，遮盖上述园柱筒。

制成上述装置以后，就可连续地对容器进行灭菌。处理以后，容器内腔停止灭菌，直至用除菌或没除菌的物品装入容器，而装入的物品不会被容器沾污。

总之，在另一种对流体进行灭菌的实施方法中，这种流体可以在与其进出口管相通的容器内流动。容器被做成触电材料的密封箱子，该容器的内部高度要比进出口管的内径大，并在其上壳和它所盛流体的上液面之间确定了一个空气处理腔。然而，一方面相反的电极分别放在箱子的外侧，即分别放在箱子的上外壁的上方和下外壁的下方，另一方面带压空气的进口管段和出口管段分别通入上面的处理腔，管道还配有调节带压空气流量的装置，这是为了将容器中的流体保持恒定。

在工作中，当电辉光在处理腔的空气层中形成并通过对电辉光具有传导作用的流体时（用于与另一电极导通），电辉光也就一边将空气层转化成臭氧区间，一边对空气和流体进行灭菌。它同样也对悬浮在水中气泡里的空气进行灭菌。

说明书中另外的特征和优点将参照附图，对各种所使用的装置的实施方法作进一步的描述，而这些实例并不构成对发明的限制。

图1是装置实施方案的总体立视侧面图。它显示处在对密封容器的贮藏物品进行灭菌状态中;

图2和图3分别是立视侧面图和正面图，说明图1用于对容器的贮藏物品进行灭菌;

图4是类似于图3的视图，说明园柱容器灭菌的装置;

图5是类似于图3的视图，表明用由金属盖盖住的大口瓶灭菌的装置;

图6是纵向剖面的视图，表明用于食品或其它贮藏物灭菌的装置，其条件是它们用两层合成材料进行包装;

图7是另一装置实施方案的横向剖面侧视图，表示其处在对容器内的流体进行灭菌的状态中;

图8是图7另一装置实施方案的侧面剖视图;

图9是用于容器在两层带中进行灭菌的装置的实施方案的侧面剖视图。

根据本发明，用于对密封容器内的贮藏物进行灭菌的装置（参照图1到图6）具有一个供移动容器3的传送带2，传送带2是为了将容器3带入处理围壁4中。有两个与发电机7相连的电极5和6，电机7是用于发出具有至少3000赫兹频率，并在10000至50000伏之间可调的电压。

下面的电极由传送带6的带6a构成，带6a由导电材料制成，例如，用金属制成。该带6从滑轮8上通过，滑轮8的轴9用导体10连接到发电机7的一个接线柱上。

上面的电极由导电材料金属板5构成，例如不锈钢或铝，它用导体12连接到发电机7的另一个接线柱上。在它与带6a相对的那一面上，涂复了一层平整的、而且使电辉光分布的触电材料层5a，这一层材料5a的表面5b与带6a平行。表面5b是均匀、没有凹凸，具有一个光滑表面的形态，也就是说，其粗糙度按ISO/TC⁵⁷和ASAB 46-1955标准小于0.4R·A。

电极被间隔E分开，间隔E至少等于容器的高度H，至多比高度H多5mm，这是考虑到容器尺寸的变化。

容器3是由不透菌的触电材料制成的，一方面，容器内含有导电的或阻值比电极间的空气阻值低的贮藏物，液体或流体3a;另一方面，容器还含有置于贮藏物和容器塞之间的空气层3b。

当带6a将容器送入处理围壁4中时，每个容器遭受到由电辉光表现出的交流电场，电辉光在通过容器和贮藏物的同时就把电极连接起来了，也就是电辉光通过了空气层和实际贮藏物。在空气层36b中产生的电辉光就使氧气形成了臭氧，电辉光在通过容器中的贮藏物3a时，它们就确保了该贮藏物的灭菌。因此，当处理结束后，不仅贮藏物被灭菌，而且空气层3b也被有杀菌特性的气体所取代。该气体保证了其在灭菌时期的存在，并能对容器中的贮藏物进行灭菌。

灭菌的好坏取决于电极的供电强度和每个容器在电极之间的处理时间，即取决于两个可被调节的参数。这两个参数分别与发电机7的控制装置和驱动传送带6的马达的回转速度或容器停在电极5下面的时间有关。

该装置可以用来处理液体或者导电流体。但也可以用来处理非导电物体。在第一种情况下，由于形成电辉光的导体贮藏物的导电性，容器可以很高而不影响处理。只要上面的电极与该容器的上表面接触或稍有一点距离就行。在第二种情况下，容器的高度就被限制到一个可变的值，该值由容器和它的贮藏物的阻抗所决定，阻抗不能大于或等于两个电极之间空气的阻抗。

应该明确指出的是：一方面由于电极5与带6a相平行;另一方面，由于该电极的活性表面5b的表面状态，还有由于分布的绝缘层5a，均匀分布在整个电极表面上的电辉光就具有非常大的强度。该强度远远大于已有技术中电极所具有的强度，并且该电辉光还不会转变成有破坏性的电弧。

图2和图3说明为了对横截面为棱柱形，尤其是方形的瓶状容器中的贮藏物进行灭菌，将容器横放在传送装置的带6a上，这样做的好处是使移动的容器平稳。这样放置就完全防止了在容器的关闭装置16和电极5或6之一或另一个之间起弧。当容器横放时，容器中的空气就到了上面，正如图2中用15b指示的那样，而且空气直接靠近电极5。

图4说明对于园柱形容器17，上面的电极5和它的绝缘层5a均被弯成瓦形，而传送带6a具有凹槽18。

图5说明罐19贮藏物的灭菌，罐19用导电的塞子20塞住。为了从根本上防止塞子20和电极5之间起弧，（相对于电极5，塞子20是移动的）并防止由塞子的突部或塞子的污垢造成的起弧，就将容器19倒置，以便使塞子20放到带6a上，使容器的底部对着电极5。

图6表明图1装置用于物品、流体或液体25的灭菌，该25与空气层25b处于由两个绝缘层26a-26b构成的容器2b中。绝缘层用不透菌的触电材料，合成材料或其它材料制成，它们通过横向粘接27或纵向粘接（图中未示），或用其它方法被封闭，物品25可以是食品，例如肉或盘菜，也可以是衣服，敷料或其它消费品或非消费品，导电体或非导电体。一般来讲，所有物品必须在无菌环境中进行贮藏，或者保管物品应在使用以前进行灭菌。

电极5的层5a可以与容器2b碰上或不与它相接触，其间距离J为0-5mm。

由此可见，本发明装置可以用于对触电材料中整个容器的贮藏物进行灭菌，也可用于对瓶装水，果酱，猪肉糜、盘菜、肉片、火腿及所有其它的人或动物的消费品进行灭菌，或用于必须放入不透菌容器内的医学上的用途。

图7表示对用管道输送的流体进行灭菌所用装置的一种实施方式，管道穿过容器并且其阻抗小于空气，容器由密封的触电材料的箱子28构成，其材料可以是玻璃、石英、花岗岩、瓷。容器被放在二段管段29a-29b之间。横截面为长方形的箱子里面的高度I比管道段29a-29b的内径大，这是为了在流体的上液位N和箱子的上壁28a之间构成一个处理腔32。

该处理腔与带压空气的进口管子33和装有阀35的空气出口管子34相通，阀35受箱子28中液面探测器36控制。

空气的进口压力总是比箱子28内的液体压力至少高1巴。腔32的高度a维持在几个mm的数量级上，尽管管道中的流量或压力有变化，但该高度仍可通过阀35的打开或关闭得到保证。例如，当腔32中的压力下降时，这就引起箱子28里的液位N上升，则探测器36迫使阀35关闭，结果腔32中的压力逐步返回到空气进气压力，并且使液位N下降，而不会因此达到管道段29a-29b的流体的最高液位上。相反，要是液位N下降许多，而且很可能到达上述管段的最高液位时，探测器36就迫使阀35开启以放气，放气使得腔32中的压力下降，并使得液位升高。

因此，这种安排就可以把液位N调节到确定的值，以在容器28的液位和上壳28a之间形成一个厚度为a的空气层，该空气层足于得到一个好的电辉光。

该装置同样有二个电极37和38，它们分别放在箱子的外侧，一个在箱子上壳28a的上面，另一个在下壳28b的下面。事实上，这二个电极均紧平贴在壳的表面上，壳是由解电材料制成并具有与光滑表面状态极类似的内表面，因而该壳就确保了电辉光的分布。另外，电极和容器的壳均与流体的液面N相平行，这是为了得到均匀的电辉光。电极37和38用导体42-43接到高压低频的，回旋式的电极7上，电机的激励是由受流量计40控制的调节装置39支配。因此，在箱子内的液体循环停止时，电机的激励也就中断，电极37和38也就不再被供电。相反，当流体在箱子中流动时，电机就向电极37和38供电，电极之间产生的交流电场，因箱子的壳体是触电材料和腔32中的空气层，就生成了分布在流体表面并通过流体的电辉光。就如在另外一些实施方案中。一方面，这些电辉光将空气的氧气转变成臭氧;另一方面，电辉光消灭了运动流体的细菌，这就保证了灭菌的双重作用。应该注意的是，为了防止由腔32中气体导电率的丧失所引起的电辉光中断情况，而这种导电率的丧失是由于空气转化成臭氧所致，就稍微将阀35打开用于放出比进气量小的气量，这就可以对腔32中的空气进行更新。

这样的装置可以用于在管道内传送的导电流体进行灭菌，例如人和动物的饮用水。

图8表示了图6装置的不同用法，所改变的是，上面的电极用具有横向纵轴的园柱筒50构成，也就是说，其轴与容器26的移动方向垂直。该园柱筒是由触电材料，例如石英、玻璃、硅石或瓷制的管状物体52构成，该管状物体内部有一层导电材料53，例如金属涂层。该导电材料层由电路54接到园柱筒的轴55上，轴55本身通过电路56连接到电机7上。

管状物体52的母线均与传送装置的带6a上表面平行，带6a构成了另一个电极，管状物体52的外表面具有光滑表面状态。

总之，管状物体转动时与轴55连接，轴本身再连到能够驱动其进行旋转的装置上，使得它的园周速率约等于容器的前进速率。

图8说明，为了提高处理能力或加快容器的移动速率，园柱筒30可以与至少另一个园柱筒结合起来，例如前述的实施方案中，使一个或数个园柱筒与容器接触或与容器相隔0-5mm的间距。

工作中，这样的装置产生均匀、大密度的电辉光通量，该电辉光通量形成一条横向垂直带，除了这个差别外，装置总的工作和得到的结果均与前面的实施方案相同。

该装置可用于对在不透菌的、触电材料容器中贮藏的食品、卫生品、医药品和一般的物品进行灭菌，它也可以用于对空袋的灭菌。

图9说明装置用于对袋或包的内部进行灭菌的实施方案。包或袋可以从一个带上拆下，并通过粘结59被限定在两个重叠层60-61中，重叠层60-61是用单层或多层的触电材料构成。例如，合成材料，纸或各种复层制成。

它具有一个与前面实施方案中描述的结构相同的园柱筒形的电极50和一个檐槽形的电极62，电极62非接触地盖在第一个电极上，电极62由导电材料构成。例如不锈钢或铅。电极62有一个凹形的活性表面63，该面非常光滑，即粗糙度为0.4R·A。

檐槽62的半径R是有均称的，其值大于电极50管状物体的半径r，半径R的园心01与半径r的园心02相距的值为S，S小于值R-r，这是为了在两个电极之间，用中间平面P测定的径向区间T大于层60-61的厚度，电极52和檐槽的几何纵轴均在平面P上，区间T由于该平面P的偏离而逐渐增大。实际上，该区间T的值为2mm的数量级。

电极62的母线与园柱筒电极的母线相平行，以便它们之间的径向距离对于它们的长度来讲是恒定的。

在工作中，使得电极52按照箭头64的方向旋转，并用电极52带动容器的带子，当容器的带子进入两个电极间的间隙时，带子就感受到了横向电场，横向电场通过组成并形成带的层60-61。在该带的每个容器内所围起来的空气层里，均匀的电辉光将空气中的氧转化成臭氧并对这些容器的内部进行灭菌。电辉光的密度和它们的处理能力逐步增加，直至区间T降低得更多些，直至达到电极62的下游端。

因而，所得到的容器内部被得到灭菌，并且由于容器里有臭氧。所以容器在打开以前持续灭菌，用这样的装置，在一点也没有污染的情况下，就可以盛装已经灭菌或日后进一步灭菌处理以前的食品或医药品。

为了更容易地安置容器带子，而且也能够去除通道余量，电极62可以用一个支撑将其架住（没有示出），该支撑可以把电极62从它工作的位置带到收起的位置，在该收起位置，电极62远离电极50，当电极62不再在工作位置时，该支撑就连到切断两个电极的电源的装置，用以防止形成电弧并完全杜绝对人的危害。

电极62的上游边缘62a及下游边缘62b，就正如所有静电极5的侧边和纵边一样全部弄园，以消除点效应的起弧。

下面的实施例说明用本发明装置而得到的灭菌效果。

实施例1：对小瓶水的灭菌

一个在实验室用的玻璃小瓶子，容量为75cl，高度为150mm，厚度为2mm，直径为90mm，用一个磨光的锥形玻璃盖子盖住，玻璃小瓶装满自来水，把小瓶卧放在下面的铝电极上，铝电极厚2mm，与该铝电极上部相对处设有一块1mm厚的铝电极，该电极做成与小瓶相应的形状，其长为100mm，宽为30mm，并且是被弄成园边，与容器相接触的电极表面粗糙度为0.4RA，小瓶和瓶之间的接触面积约为3000mm²。

电机的一个接线柱与地和下面的电极接上，另一个接线柱与上面的电极相接。电机是可调的，可提供频率为3000赫兹，电压为19千伏，电流为20毫安培的电源。

实施例2：对餐巾、布和粘接敷料的灭菌

一张120×120cm的餐用纸一折四，一块相同大小的布也一折四，如同来自其它包装物的商业敷料，各自被包入多层复合材料的两层之中，把两层之间进行粘接以形成留有80mm边的方袋子。这些袋子通过图8所示的按放形式进行灭菌，图8中只用一个园柱形的电极，其管状物体的外径为90mm，厚度为3.5mm和一个2mm的平铝板电极，电极输送的电流，其频率为3000赫兹、电压为12千伏，电流强度为15毫安。处理过程为15秒。

实施例3：小袋内部的灭菌

小袋用厚为60μm、宽为120mm、长度170mm的多层复合材料的布做成，把它重新折迭后，将其它三个边进行粘接以形成一个60×170mm的小袋，小袋用上面实施例2描述的方法进行处理，处处理时间为15秒。具有一个提供3000赫兹、18千伏、20mA电流的可调电机。

所有实验均在温度为18℃，其湿度为40%-50%的环境下进行的。

为了进行细菌学分析，下面给出小瓶和小袋在22℃、72小时以后以及37℃、24小时以后得到的数据。

为了进行分析，实施例3的每个小袋均吸入3ml已灭菌的水。

Claims (9)

1、对不透菌介电材料容器内的贮藏物进行灭菌的方法，其中包括将容器置于电极(5-6)之间，电极接到高压发电极(7)的接线柱上，用以在电极(5-6)之间形成由CORONA效应引起电辉光的交流电场，其特征在于：一方向将每个容器在灭菌时与其中一个电极保持接触，另一方面，因为至少一个电极的部分金属复有解电材料，所以电极之间就获得分布较好的电辉光，另外，还有频率至少为3000赫兹、电压为10000-50000伏的交流电供给电极。

2、实施权利要求1方法的装置，其特征在于：至少一个电极是由导体部分（5）所组成，在该电极（5）与另一电极（6）相对的位置上涂复有一层绝缘材料（5a），以形成平整的解电材料和使电辉光进行分布，然而，一方面至少有一个电极（6a）与容器接触，另一方面，所有电极均有光滑无凹凸的表面，并且至少它们的母线与另一电极的母线相平行，还有，彼此面对面的电极被一个间隔分开，该间隔至多比容器处理部分多0-5mm，而且电极均被连接到频率至少为3000赫兹、电压为10000-50000伏的可调交流电机（7）上。

3、根据权利要求2的装置，容器为输送带（6）移动的形式，其特征为：其中一个电极由无端头的带（6a）构成，带6a由导电材料制成，而另一个电极（5）由一块金属板构成，金属板固定并平行置于带（6a）的上方，它与带（6a）相对的那一面上涂有一层解电材料层（5a）。

4、根据权利要求2的装置，容器为传送带（6）移动的形式，其特征在于：其中一个电极由无端头的带6a构成，带6a由导电材料制成，而另一个电极由园柱筒50构成，其轴纵向平行于带6a移动的平行，它还与带6a移动方向横切，园柱筒是由一个介电材质的管状物体52构成，管状物体52内部复有与电机7相连的一层导电材料53。

5、根据权利要求2的装置，其特征在于：在用于处理由层（60-61）构成的容器的情况下，其中的一个电极由园柱筒（50）构成，其轴与原制容器的移动方向横切，园柱筒（50）由一内复有导电材料层（53）的触电材料制的管状物体52构成，导电材料层（53）与电机7相连接，而另一电极是由檐槽形金属板（62）构成，金属板（62）非接触地盖在上述的园柱筒上。

6、根据权利要求5的装置，其特征在于檐槽形电极（62）有一内半径为R的值，R大于园柱筒电极的外半径r，而且电极（62）的中心01相对于园柱筒电极的中心02不在一点上，这是为了使两个电极之间的径向区间（T）小于它们的半径之差，并且该区间随着含有两个几何纵轴的中间平面P的偏离而逐渐增大。

7、根据权利要求2的装置，其特征在于在对被连接到流体进出口管段29（a）及29（b）的容器（28）中进行流动的流体（31）进行灭菌的使用情况下，容器由一个不透菌的介电材料做成的箱子所构成，该箱子的高度I比管段的内径D大，且在其上壳体（28a）和它盛装的流体液面之间形成了一个空气的处理腔（32），然而，一方面相反的电极（37-38）分别被安置在箱子的外侧，其中的一个电极与上壳紧排着，而另一个电极与下壳紧排着，另一方面，带压空气的进口管段（33）和出口管段（34）分别通进处理腔中，管段还配有调节带压空气流量的装置（35-36），用以保持箱子中流体的液面基本恒定。

8、根据权利要求7的装置，其特征在于：空气流量调节装置是由阀（35）构成，阀（35）放在空气出口管道（34）的上面，它的开度受容器中流体的液面探测器（36）控制。

9、根据权利要求7和8的总体装置，其特征在于：电机（7）的激励受到由流量计（40）控制的调节装置（39）的支配，流量计（40）是用以测量管段（29a-29b）的一个管段中的流量的。

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