JPS62122926A - 包装材料を滅菌する方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、包装材料、殊に包装容器を過酸化水素含有の
液状滅菌剤を用いて滅菌するために、滅菌剤を噴霧し、
圧縮空気と混合し、生じる混合物を蒸発させ、次に蒸気
・空気・滅菌剤の混合物を乱流状態にして包装材料ない
しは包装容器の滅菌すべき面上に吹きつけ、ここで蒸気
を凝縮させる、包装材料、殊に包装容器を滅菌する方法
および装置に関する。

従来の技術 西ドイツ国特許出願公開第３２３５４７６号明細書によ
る方法の場合に、゛液状滅菌剤の噴霧は直接に、同時に
滅菌剤の担体または運搬剤である圧縮空気により行われ
る。たとえば、噴霧は２成分ノズルを用いて実施される
ので、滅菌剤を微細な小滴の形に微細分配すると同時に
、必要な圧縮空気との混合もすでに行われる。さらに滅
菌剤を加熱された、その温度が滅菌剤の蒸発温度よりも
著しく高い面全体に噴霧することにより、表面に衝突す
る小滴の極めて迅速な蒸発が行われる。これから生じる
蒸気は直ちに圧縮空気流により連行され、その直後に包
装材料ないしは包装容器の滅菌すべき面上へ到達する。

ここで蒸気は凝縮する。噴霧な惹起する空気流内での蒸
気の分配およびまだ蒸発されていない非常に微細な小滴
の運搬は、空気−または蒸気・空気流の経過中に、強力
な乱流を形成させる場合、著しく促進することができる
、これは公知方法の場合にはたとえば、圧縮空気噴流を
、加熱面に設けられた突起、凹凸等上へ案内することに
より達成される。具体的な実施態様全長にわたり互いに
等間隔に分布されている案内部材とからなる。そらせ板
として構成された案内部材は、円形面から欠円が切取ら
れた形を有し、かつ噴霧管の内壁から出発して、管横断
面を噴霧管の長手軸を越えるまで延びているので、案内
部材の範囲内ではおいている管断面の一部が流動断面と
して使用できるにすぎない。

公知方法は、それ自体申し分なく作業し、著しい欠点は
記載できない。しかしながら、装置の規模を拡大する場
合に、熱−および物質交換の問題により能率の損失が生
じる。以下、この場合に起きる物理的過程を若干詳細に
考慮する：これは １、熱源から加熱面への熱伝達 ２、熱源から環境への熱伝達（損失熱）３、加熱面から
加熱すべき液体中への熱伝達先　液体の加熱面への物質
運搬である。

ところで、蒸発能率は、上記の１．〜４２項に記載した
熱伝達および物質運搬に対して存在する障害を取り除く
ことができればできるほどいっそう良好になる。

加熱面への熱伝達は、高い熱伝導率、薄い壁厚および熱
の流れを促進する構造を有する材料を使用することによ
り改善することができる。

加熱された壁への熱伝達は、加熱面上での液体の均一な
分配伽熱面上の液体の境界層中での強い乱流の形成によ
り、最後に異形成形または表面粗度の増加による加熱面
の増大によって改善することができる、 滅菌液の加熱された面への物質運搬が最大の問題である
。

発明が解決しようとする問題点 ところで本発明の根底をなす課題は、僅かな熱−および
物質交換問題、ひ（・てはより高い蒸発能率によりすぐ
れている前記種類の方法を提案することである。

問題点を解決するだめの手段 かかる課題は本発明によれば、蒸気・空気・滅菌剤の混
合物にさしあたり中心軸に沿った回転運動を駅制し、次
に回転流の遠心作用により生じる混合液の境界層を少な
くとも部分的に、主流の運動に対して反対方向に強制的
に誘導することにより解決される。したがって、さしあ
たり蒸気・空気・液体の混合物の流れを回転させ、これ
によって重い液体粒子が遠心力により外方へ達し、そこ
で容易に加熱することができるようにする。その際、回
転速度が大きければ大きいほど、加熱面から液体への熱
伝達はますます良好になる。さらに、液体は、集められ
かつ加熱面との著しい接触なしに流出する機会を有しな
いように強制的に誘導しなければならない。強制的に誘
導される混合液の境界層ないしはその一部は、回転する
主流によりいずれにせよ外方へ加熱面に保持されるので
、まだ蒸発されてない液体の加熱された面における滞在
時間が増加する。

本発明による方法の有利な実施態様においては、回転す
る主流および反対方向の混合液の強制誘導を繰り返し順
次に生じさせることが配慮されて℃・る。これにより上
記の効果は、著しく改善される。

本発明方法を実施するためには、包装容器に入れるべき
充填物用の注入プラント内で包装材料ないしは包装容器
を搬送するための運搬装置を有し、かつ液状過酸化水素
含有滅菌剤用の貯蔵容器、噴霧・送風装置およびこれに
後接された蒸発装置および、蒸気・空気・滅菌剤の混合
物の流れを誘導するための、コイルばねおよび案内部材
として構成された取付は物を有する、圧縮空気作動の噴
霧管を備える装置が適当である。この種の装置において
、本発明によれば、噴霧管中に挿入される少なくとも１
つの旋回体の案内部材および流動方向に見て、噴霧管中
の旋回体の後方に存在し、旋回体のらせん溝に対して反
対方向の巻きを有する少なくとも１つのコイルばね・挿
入体のコイルばねが形成されている。比較的煙かく支持
される旋回体は、液体が強制的にらせん溝を流れかつ他
の方法で旋回体に沿って下方に到達する機会を有しない
ように構成されている、旋回体ないしはらせん溝は、好
ましくは右巻きに構成されている。その理由は、旋回体
の上方に配置された、噴霧円すいを形成するための２成
分ノズルが、このものに同様に軽い右旋回を与えるので
、右巻きの旋回体中への流れの良好な流入が生じるから
である。

ところで、その次に配置されたコイルばね挿入体は、反
対方向の、すなわち左巻きの巻線を備えている。したが
って、主流が右旋回を有するので、コイルばね挿入体の
巻線の間にたまる液体は、再び上方に移動させられる。

その際に形成する液膜が大きすぎる場合、液体は再び下
降する。しかしながらこの場合に液体は回転する主流に
よりいずれにせよ外方へ噴霧管の周壁に保持され、再び
コイルばね挿入体の間隙中へ若干深く入る。こうして、
噴霧管の加熱された壁面における蒸発されない液体の滞
在時間を著しく増大することができる。液体の上昇を容
易にするために、コイルばね挿入体のピッチは、ｈ＝Ｄ
／８（Ｄ＝らせんばねの直径〕で、比較的小さく選択さ
れている。旋回体のすぐ後ろに液体が十分に存在する場
合、コイルばね挿入体の巻線間を閉じる液体の橋が構成
する。

ところで、噴霧管中に２つの旋回体およびコイルばね挿
入体が収納されて℃・る場合に、前記の効果をなお顕著
に改善できることが認められた。その際、噴霧管中に収
納された第１旋回体が、噴霧管の入口孔に対して間隔を
置いて配置され、所属するコイルばね挿入体が旋回体に
すぐ続いて噴霧管中に配置されており、噴霧管中に存在
する第２旋回体が、大体において第１コイルばねのすぐ
後ろにかつ、第２コイルばね挿入体が噴霧管中で第２旋
回体のすぐ後ろに存在する場合が有利である。

好ましくはプラスチックからなる旋回体は、その噴霧管
の入口孔に面した側に、円すい形に構成された先端部を
備えている。これにより旋回体のらせん溝への流入が容
易になる。

最後に、良好な蒸発能率は、噴霧管がその外径上に取付
られたカートリッジヒーターにより加熱でき、かつこの
カートリッジヒーターは好ましくは個々に監視し、かつ
電気的に制御できるとまでも達成することができる。最
後に、装置を絶縁することも有利であることが判明した
。

本発明の他の利点および特徴は、添付図面による１実施
例の下記の記載ならびに別の従属請求項から明らかであ
る。

実施例 第１図には、包装容器１の滅菌装置が示されている。こ
の装置は、図示されていない注入プラントの一部であり
、該プラントにおいて包装容器１は、さしあたりプラス
チック被覆された厚紙裁断片から製造され、滅菌され、
充填物たとえば牛乳が詰められ、引続き密閉され、る。

この種のプラントは公知であり、したがってここでは詳
説する必要がない。

包装容器１の搬送のために、隔室チェーン等の形の運搬
装置２が設けられており、この運搬装置中に包装容器ｌ
が形状嵌合的に不動に保持されている。運搬装置２は包
装容器１を矢印方向へ律動的に搬送する。装置の入口で
、包装容器は滅菌ステーション３を通過し、この滅菌ス
テーションに乾燥ステーション４が続き、これはそれぞ
れ１つの律動時間を有する複数の個別ステーションから
なる。

滅菌ステーション３において、包装容器ｌの運動路の上
方に、下記に詳述する噴霧・送風組合せ装置５が取り付
けられている。装置５は、導管６を介して、液状滅菌剤
、例の場合３５％の過酸化水素水溶液用の貯蔵容器７と
接続している。導管６中へ、自体公知の分配装置８が接
続されており、この分配装置により装置５に滅菌剤が正
確に測定されて供給される。さらに装置５は、導管１０
を介して、極めて概略的に図示された圧縮空気源１１、
たとえば圧縮機と接続されている。圧縮空気の供給は、
同様に極めて概略的に図示された制御装置１２により監
視され、かつ制御される。

導管１３を介して、加熱された無菌の空気が乾燥ステー
ション４の熱気分配器１４に供給される。熱気分配器１
４から送風ノズル１５が下方に突出しかつこのノズルが
乾燥ステーション４の個々各ステーションにおいて特定
の温度（たとえば８０℃）および量の熱気を包装容器中
へ吹き込むことができるように配置されている。

無菌の空気は、空気捕集容器から取り出され、加熱器１
６中で加熱される。

第２図は、噴霧−送風組合せ装置５の噴霧管１８を垂直
の縦断面図で示すものであり、その際噴霧管１８中に２
つの旋回体１に）、２１および２つのらせんばね挿入体
２２．２３の形の取付は物が挿入されており、たとえば
ゼーガーリング（Ｓｅｅｇｅｒｒｉｎｇｅ　）　　等に
より保持されている。噴霧管１８の入口孔２４の上方に
は、装置５の市販の２成分噴霧ノズル２５が配置されて
いる。良熱伝導性材料、たとえば金属からなる噴霧管１
８は、下記に詳説するように、しかも入口孔２４で２成
分−噴霧ノズル２５により霧雨で噴射された混合物を噴
霧管１８内で蒸発させ、前後に下部の出口孔２６によっ
て、下方に存在する包装容器１中に入れることができる
程度に強く加熱することができる。

噴霧管１８は、たとえば３８０圏の長さを有し、また上
方の入口孔２４から約７５間離れて、約６０叫の長さを
有する第１旋回体１９が存在する。その後に、約７５ｍ
の長さを有する第１コイルばね一挿入体２２、次に６０
℃ｍｒの長さを有する第２旋回体２１が続き、最後に約
１１０間の長さを有する第２コイルばね挿入体２３が続
く。旋回体は、好ましくはプラスチックがらなりかつそ
の入口孔側の方向に円すい形光端部を有する。図示され
た実施例では、旋回体１９゜２１は右巻きに構成され、
コイルばね一挿人体２２．２３は左巻きに構成されてい
る。旋回体１９．２７のらせん溝２７．２８は、コイル
ばね挿入体２２．２３の約５ｍに設定されたピッチの約
４倍の大きさの高さを有する。旋回体１９．２１および
コイルばね挿入体２２．２３は、適当な方法で噴霧管１
８中に挿入され、たとえば肩部に支持されるがまたは他
の方法で、たとえばゼーガーリング等によって噴霧管１
８中に保持されている。旋回体１９．２１およびコイル
ばね挿入体２２．２３は、必要とあれば電気的にまたは
他の方法で加熱することができる。

第３図には、噴霧管１８がその外径上に取付けられた、
それぞれ入力１．５　Ｋｉｌ［の４つのカートリッジヒ
ータ２９，３１，３２．３３により加熱できることが図
示されており、その電気接続線が、３４．３５．３６お
よび３７で示されている。カートリッジヒーター２９　
、３１　、３２．３３を有する噴霧管１８は、絶縁材と
して使用されるケーシング３８中に納められ、このケー
シングは、電力供給用接続箱３９を有する。

噴霧管１８の下端部に、熱電対４１を配置することがで
き、熱電対は噴霧管１８を貫流する蒸気・空気混合物の
温度に応じて、カートリッジヒーター２９，３１．３２
，３３への熱供給、ひいては噴霧管の内壁の表面温度を
制御する。

好ましくはカートリッジヒーター２９　、３１　。

３２．３３は個々に監視および電気的に制御可能であっ
てよい。それでたとえば、第２カートリツジヒーター３
１および第３カートリツジヒーター３２は、噴霧管中の
出口温度が達成されないので、通電されているが、それ
と同時に第４カートリツジヒーター３３は、ここでたと
えば４５０℃の調節された最高温度が達成されるので、
制御器により電気的に遮断されていてもよい。さらに、
取付は物の形状に応じて、噴霧管１８の種々の帯域をさ
まざまに温度調節することができる。したがって、噴霧
管１８の分域式加熱装置と形状が可変の取付は物との間
に、直接の関連性が存在する。大きい量の場合に、たと
えば３段階に実施することができ、これにより噴霧管の
４つの分域では別の温度が必要とされる。旋回体が存在
する場所では僅かな液体が存在し、ここでこの僅かな液
体は通常４５０℃の代わりに、たとえば２５０℃に加熱
すればよい。

本発明による装置の作業形式は次のとおりである： 滅菌剤および空気からなる混合物は、２成分噴霧ノズル
２５により噴霧円すいで下方の噴霧管１６中へ吹き込ま
れる。２成分噴霧器２５は噴霧円すいに軽い右旋口を付
与するので、この噴霧円すいは上方の旋回体１９の円す
い形光端部と協力して、旋回体１９の右巻きのらせん溝
２７中へ入り、その結果、空気・液体の流れは回転させ
られ、これによって重い液体粒子は遠心力により外方へ
噴霧管１８の加熱された壁に到達する。回転速度が大き
ければ大きいほど、噴霧管１８の加熱された壁から液体
への熱伝達は、ますます良好になる。

比較的短か（形成された旋回体１９を離れた後に、回転
する蒸気・水・空気の混合物は、第１コイルばね挿入体
２２の範囲内に達する。主流が右旋回を有しかつコイル
ばね挿入体２２が左巻きであるので、ばね巻線間にたま
った液体は再び上方に移動する。形成する液膜が過大に
なると、液体は再び下方へ移動する。しかしながらこの
場合に液体は、主回転流により、不断に外方へ噴霧管１
８の内壁に保持され、再びコイルばね挿入体の間隙中へ
若干深く入る。この効果は、後続旋回体２１および第２
コイルばね挿入体２３により繰り返されるので、液体の
噴霧管１８の周壁における合計滞在時間は、著しく高め
られ、それとともに液体混合物の完全な蒸発は顕著に促
進される。

本発明による装置を用いると、３５％のＨ２Ｏ２の質量
流ｍ〉０．８７／Ｓを蒸発させかつ■〉１５０℃の温度
に過熱することのできる蒸発加熱が得られる。実験によ
り、供給されろ電気エネルギーの約６％が損失熱として
放散されるにすぎないことが判明した。したがって開発
された蒸発加熱は９４％の効率で作業する。消費電力は
、最大負荷の場合に約３ｉｈ／ｈである。

【図面の簡単な説明】

添付図面は、本発明による装置の１実施例を示すもので
、第１図は包装容器を滅菌する装置の略図であり、第２
図は旋回体およびコイルばね挿入体を備えた蒸発装置の
噴霧管の縦断面図であり、第３図は加熱装置を有する噴
霧管の縦断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、包装材料を過酸化水素含有の液状滅菌剤を用いて滅
   菌するために、滅菌剤を噴霧し、圧縮空気と混合し、生
   じる混合物を蒸発させ、次に蒸発・空気・滅菌剤の混合
   物を乱流状態にし、包装材料ないしは包装容器の滅菌す
   べき面上に吹きつけ、ここで蒸気を凝縮させる方法にお
   いて、混合物にさしあたり中心軸に沿つた回転運動を強
   制的に与え、次に回転流の遠心作用により形成する混合
   液の境界層を少なくとも部分的に、混合物の主流方向に
   対して反対方向に強制的に誘導することを特徴とする包
   装材料を滅菌する方法。 ２、主流の回転運動および主流に反対方向に向けられた
   混合液の境界層の強制誘導を繰り返し順次に形成させる
   特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、包装材料ないしは包装容器の搬送のための運搬装置
   、過酸化水素含有の液状滅菌剤用の貯蔵容器、噴霧・送
   風装置およびこれに後接された、蒸気・空気・滅菌剤の
   混合物の流れを誘導するためのコイルばねおよび案内部
   材として形成された取付け物を有する噴霧管を有する、
   包装材料を過酸化水素含有液状滅菌剤を用いて滅菌する
   装置において、案内部材が噴霧管中に挿入された少なく
   とも１つの旋回体（１９ないしは２１）により形成され
   、かつコイルばねが、流れ方向に見て、噴霧管（１８）
   中で旋回体（１９ないしは２１）の後ろに存在し、旋回
   体（１９ないしは２１）のらせん溝（２７ないしは２８
   ）に対して反対方向の巻きを有する少なくとも１つのコ
   イルばね挿入体（２２ないしは２３）によつて構成され
   ていることを特徴とする包装材料を滅菌する装置。 ４、それぞれ２つの旋回体（１９、２１）およびコイル
   ばね挿入体（２２、２３）が噴霧管（１８）中に交互に
   収納されている特許請求の範囲第３項記載の装置。 ５、１つまたは複数の旋回体（１９、２１）のらせん溝
   （２７、２８）が右巻きに構成され、１つまたは複数の
   コイルばね挿入体（２２、２３）が左巻きに構成されて
   いる特許請求の範囲第３項または第４項記載の装置。 ６、流入側で、噴霧管（１８）中に収納されている旋回
   体（１９）が、噴霧管（１８）の入口孔（２４）に対し
   間隔を置いて配置され、所属するコイルばね挿入体が噴
   霧管（１８）中で旋回体（１９）に直接に引き続いて配
   置されている特許請求の範囲第３項から第５項までのい
   ずれか１項記載の装置。 ７、流出側で噴霧管（１８）中に存在する旋回体（２１
   ）は大体において第１コイルばね挿入体（２２）の直ぐ
   後ろに配置され、第２コイルばね挿入体（２３）は噴霧
   管（１８）中で第２旋回体（２１）のすぐ後ろに配置さ
   れている特許請求の範囲第３項から第６項までのいずれ
   か１項記載の装置。 ８、旋回体（１９、２１）がプラスチックからなりかつ
   その噴霧管（１８）の入口孔に面した側に、円すい形に
   構成された先端部を有する特許請求の範囲第３項から第
   ７項までのいずれか１項記載の装置。 ９、旋回体（１９、２１）が互いに大体において同じ長
   さを有しかつコイルばね挿入体（２２、２３）よりも短
   かくされている特許請求の範囲第３項から第８項までの
   いずれか１項記載の装置。 １０、噴霧管（１８）の出口孔（２６）に面しかつ該出
   口孔と整列して閉じるコイルばね挿入体（２３）が、第
   １コイルばね挿入体（２２）よりも長く構成されている
   特許請求の範囲第３項から第９項までのいずれか１項記
   載の装置。 １１、旋回体（１９、２１）のらせん溝（２７、２８）
   のピッチが、コイルばね挿入体（２２、２３）のターン
   のピッチの約４倍の大きさである特許請求の範囲第３項
   から第１０項までのいずれか１項記載の装置。 １２、噴霧管が、その外径上に取付られたカートリッジ
   ヒーター（２９、３１、３２、３３）により加熱可能で
   ある特許請求の範囲第３項から第１１項までのいずれか
   １項記載の装置。 １３、カートリッジヒーターが、個々に監視可能であり
   、電気的に制御可能である特許請求の範囲第３項から第
   １２項までのいずれか１項記載の装置。 １４、加熱装置が絶縁されている特許請求の範囲第３項
   から第１３項までのいずれか１項記載の装置。 １５、１つまたは複数の旋回体（１９、２１）および／
   またはコイルばね挿入体（２２、２３）が、加熱可能で
   ある特許請求の範囲第３項から第１４項までのいずれか
   １項記載の装置。