NO325840B1

NO325840B1 - Fremgangsmate og anordning for steriliserende fordampet hydrogenperoksid

Info

Publication number: NO325840B1
Application number: NO20020504A
Authority: NO
Inventors: Terry Erickson; John Lees; John Chicha
Original assignee: Tetra Laval Holdings & Finance
Priority date: 2001-02-20
Filing date: 2002-01-31
Publication date: 2008-07-28
Also published as: JP2002338212A; NO20020504D0; US6406666B1; NO20020504L; JP4340037B2; DE10206174B4; DE10206174A1

Description

Den foreliggende oppfinnelsen er innrettet mot en fremgangsmåte og en anordning for produksjon av fordampet hydrogenperoksid. Nærmere bestemt er oppfinnelsen innrettet mot en fremgangsmåte og en anordning for produksjon av hydrogenperoksid i steril kvalitet til bruk i form-oppfyllings- og forseglingsemballeringsmaskiner.

Matvareprodukter pakkes ofte i beholdere som er blitt sterilisert for å forlenge holdbar-heten av innholdet ved lagring. Slike matvareprodukter kan innbefatte for eksempel melk, juice, tørket og/eller partikulære matvarer slik som supper og lignende.

Når disse produktene innpakkes under aseptiske emballeringsforhold, kan de lagres i en betydelig tidsperiode ved romtemperatur uten å forringes. Emballeringsprosessene krever effektiv sterilisering av emballeringsmaterialet før oppfylling av beholderen som lages av innpakkingsmaterialet. Disse beholderne omfatter for eksempel den velkjente kartongen med gavltopp så vel som andre lignende lagrmgsbeholdere.

For å oppnå den ønskede sterilisering av beholderen for å frembringe den maksimale lagringsholdbarheten for produktet, steriliseres beholderne etter at bunnen er dannet og før produktet fylles i. Hele operasjonen innbefatter beholderforming, bunnforsegling, sterilisering, oppfylling og toppforsegling og kan utføres i en form-oppfyllings- og forseglingsemballeringsmaskin, slik som en Tetra Rex® emballeringsmaskin fra Tetra Pak®, Inc. i Vernon Hills, Illinois.

T en typisk form-, oppfyllings- og forseglingsemballeringsmaskin, oppstilles en kartong fra en røraktig form og plasseres på en dor/spindel. Bunnflatene/panelene av kartongen

brettes sammen og forsegles til hverandre mens kartongen går igjennom dorstasjonene. Etter lagingen av bunnen kan kartongen fa et tilbehør, slik som en forseglbar plasttut som nå er tilgjengelig til beholdere, tilpasset og forseglet på beholderen. Etter denne utstyrsfestingen, steriliseres kartongen og føres deretter gjennom form-, oppfyllings- og forseglingsemballeringsmaskinen for oppfylling og tappeforsegling. Den tillagde, oppfylte og forseglede beholderen føres utad eller lastes vekk fra maskinen for påfølgende emballering og distribusjon.

Forskjellige anordninger og arrangementer har vært og er for tiden brukt for å sterilisere kartonger i kjente form-, oppfyllings- og forseglingsemballeringsmaskiner. Som fremlagt i US patent nr. 6,094,887 av Swank, nevnte patent er overdratt til den som har fått overdratt den foreliggende søknaden og nevnte patent er hermed innlemmet ved henvisning, er det kjent å anvende ultrafiolett energi, hydrogenperoksid, og en kombinasjon av UV-energi og hydrogenperoksid for å frembringe effektiv sterilisering av beholdere. Mens forskjellige kombinasjoner av UV-energi og hydrogenperoksid har vist seg å i effektiv sterilisering, vil bruken av disse to teknikkene føre til betydelig øking ikke bare til kapitalkostnadene av utstyret, men også til de totale kartongfremstil-lingskostnadene.

Kjente hydrogenperoksidpåføringssystemer bruker elektriske oppvarmingsinnretninger for å varme opp og fordampe hydrogenperoksid for påfølgende påføring på beholderen i form-, oppfyllings-, og forseglingsmaskinen. Mens disse elektriske oppvarmingsinnretningene virker effektivt, har en funnet at styringssystemene for disse oppvarmingsinnretningene kan være ganske komplekse ved at temperaturen til hydrogenperoksid i dampfasen må måles slik at en passende strømenergi kan eleveres til oppvarmingsinnretningene. Et slikt arrangement krever temperatursensorer så vel som ekstra styringsutstyr for å opprettholde hydrogenperoksiddampfasetemperaturen innenfor et aksepterbart område. En har også funnet at elektriske oppvarmingsinnretninger krever en forlenget periode for oppvarming etter at utstyret har vært tatt ut av drift. Dette kan resultere i feilaktig hydrogenperoksiddamptemperaturer så vel som kondensering av hydrogenperoksid på de elektriske oppvarmingselementene.

En har funnet at de elektriske oppvarmingselementene ikke alltid kan tilstrekkelig styre utgangen av dampfasetemperatur av hydrogenperoksid. Således kan bruken av hydrogenperoksid være større enn det som faktisk kreves, slik at totalprosessen og kostnadene økes.

Det er også kjent systemer for fordampning av hydrogenperoksid der damp (steam) blandes nøye med en løsning av flytende hydrogenperoksid, der damp-hydrogenperoksid-blandingen så påføres beholderne. Denne teknikken har ulemper ved at den fortynner hydrogenperoksid, hvilket kan resultere i en ikke fullt ut optimal hydrogen-peroksidløsningskonsentrasjon. I tillegg krever et slikt system lagring av svært konsentrert hydrogenperoksid, hvilket er uønskelig. Følgelig eksisterer det et behov for en anordning og en fremgangsmåte for fordampning/forgassing av hydrogenperoksid. Det er ønskelig at en slik anordning og fremgangsmåte reduserer eller helt eliminerer muligheten for uttynning av hydrogenperoksid i dampfase fra en forutbestemt, ønsket konsentrasjon. Aller helst ønskes det at en slik fremgangsmåte og anordning tillater hurtig oppvarming og en styrt hydrogenperoksiddamptemperatur.

I samsvar med den foreliggende oppfinnelsen er det frembrakt anordning for fremstilling av fordampet hydrogenperoksid, særpreget ved at den omfatter: et ledningsrør;

en varmeveksler, omfattende en sylinder som har en inngang for damp og en utgang for kondens, slik at varmen fra dampen kan overføres til ledningsrøret for å varme dens innhold, når damp passerer omkring ledningsrøret;

ledningsrøret omfatter et spiralrør, som strekker seg inne i nevnte varmeveksler, og som har en inngang for forstøvet hydrogenperoksid og luft og en avløpsende, slik at når damp under trykk tilsettes varmeveksleren, og når forstøvet hydrogenperoksid og luft går i ledningsrøret gjennom varmeveksleren, så oppvarmes den forstøvede hydrogenperoksiden og luften til damptilstand og kan ledes ut gjennom avløpsenden.

Foreliggende oppfinnelse vedrører likeledes en fremgangsmåte for fremstilling av fordampet hydrogenperoksid, særpreget ved at omfatter å: tilveiebringe en varmeveksler som har en inngang for damp under trykk og en utgang for kondens;

tilveiebringe et ledningsrør, som strekker seg inne i nevnte varmeveksler og har en inngang for forstøvet hydrogenperoksid og luft og en avløpsende slik at når damp under trykk tilsettes til varmeveksleren og forstøvet hydrogenperoksid og luft går igjennom ledningsrøret i varmeveksleren, blir det forstøvede hydrogenperoksidet og luften oppvarmet til damptilstand og ledes ut gjennom avløpsenden.

I utførelsesformen av oppfinnelsen, er ledningsrøret et oppkveilet rør som er plassert inne i et sylindrisk rør/hylse. Forstøvet/finfordelt hydrogenperoksid og luft strømmer igjennom det oppkveilede røret/hylsen mens damp under trykk tvinges inn i den omgivende sylinderen i en første ende og tillates å unnslippe i den andre enden. Varmen fra dampen overføres derved fra dampen til det oppkveilede røret og den finfordelte hydrogenperoksid og luft; og fordamper hydrogenperoksid.

Det oppkveilede røret i den foreliggende oppfinnelsen er fordelaktig laget av varme-ledende metall som ikke reagerer med hydrogenperoksid, slik som rustfritt stål eller et komposittmaterial som har slike egenskaper som utmerket varmeledningsevne, valsbarhet/smidighet for enkel forming, inert ved tilstedeværelsen av hydrogenperoksid og styrke og bestandighet. Anordningen i den foretrukne utførelsesformen av den foreliggende oppfinnelsen, omfatter en sylinder/gassflaske som har en inngang for damp og et utløp for kondens, med ledningsrøret inneholdt deri, varmen fra dampen overføres til ledningsrøret, for å varme opp dets innhold når dampen passerer ledningsrøret. Anordningen i den foretrukne utførelsesformen av den foreliggende oppfinnelsen er fordelaktig forbundet til en emballeringsmaskin/anordning og dampen brukes for å sterilisere emballasjen. Emballasjen brukes for slike produkter som melk og juice.

En mer detaljert forklarelse av oppfinnelsen frembringes i den følgende beskrivelse og kravene og illustreres i de medfølgende tegningene.

Fig. 1 viser et eksempel på en form-, oppfyllings- og forseglingsemballeringsmaskin/ anordning som innbefatter en dampoppvarmet hydrogenperoksidfordampningsgenerator som omfatter prinsippene i den foreliggende oppfinnelsen,

fig. 2 er en skjematisk illustrasjon av en utførelsesform av et system for frembringing av et dampfasehydrogenperoksid som omfatter prinsippene i den foreliggende oppfinnelsen; og

fig. 3 viser en dampoppvarmingsinnretning som omfatter prinsippene i den foreliggende oppfinnelsen.

Mens den foreliggende oppfinnelsen kan ha utførelsesformer i forskjellige former, vil de for tiden foretrukne utførelsesformene vises på tegningene og vil heretter beskrives med den forståelse at den foreliggende beskrivelsen skal betraktes som et eksempel på oppfinnelsen og ikke skal anses å begrense oppfinnelsen til de spesifikke viste utførel-sesformene.

Det henvises nå til figurene og spesielt til fig. 1 der det er vist et eksempel på en form-, oppfyllings- og forseglingsemballeringsanordning 10 som omfatter prinsippene i den foreliggende oppfinnelsen. En slik anordning 10 er kommersielt tilgjengelig fra Tetra Pak ® Inc., Vernon Hills, Illinois og fremstilles under varemerket TETRA REX ® emballeringsanordning 10. En konvensjonell form-, oppfyllings- og forseglingsemballeringsanordning 10 innbefatter et kartongmagasin 12 for lagring av flate, sammenbrettede, kartongråemner 13, en kartongfremstillingsstasjon 14 og en bunn-tillagings- og forseglingsstasjon 22. Anordningen 10 innbefatter videre en sterili-seringsstasjon 16 for sterilisering av kartongene og innbefatter videre en oppfyllings-stasjon 20 der kartongene oppfylles med produkt og en toppforseglingsstasjon 22 der toppanelene av kartongen sammenbrettes og deretter forsegles til hverandre. Kartongene/beholderne lastes så vekk fra form-, oppfyllings- og forseglingsemballeringsmaskinen 10. Et eksempel på en form-, oppfyllings- og forseglingsemballeringsanordning 10 er beskrevet i US patent nr 6,012,267 av Katsumata, nevnte patent eies av den som har fått overført den foreliggende oppfinnelsen på seg og nevnte patent innlemmes hermed med henvisning.

Steriliseringsstasjonen 16 er anbrakt mellom bunndannings- og forseglingsstasjonen 22 og oppfyllingsstasjonen 20. Steriliseringsstasjonen 16 kan innbefatte en eller flere ultrafiolette energigenereringsanordninger 24, slik som den beskrevet i US patent nr 6,094,887 av Swank. Steriliseringsstasjonen 16 innbefatter videre et hydrogenperoksid-fordampningsgenereringssystem 26 som vist i fig. 2 og 3. Hydrogenperoksidfordamp-ingsgenereringssystemet 26 innbefatter generelt en forstøver/finfordeler 28 og en varmeveksler 30. Varmeveksleren 30 kan være av en type med oppkveilet rør (rørspiral) der den forstøvede hydrogenperoksidet strømmer gjennom rørspiralene 31 på primærsiden 32 av varmeveksleren 30. På sekundærsiden 34 av varmeveksleren 30, isolert fra hydrogenperoksidet i forhold til fluidkontakt, er det frembrakt damp til varmeveksleren 30.

Dampen leveres fra en dampleveringsanordning gjennom en trykkregulator 36. Damp fra trykkregulatoren 36 innrettes inn i innløpet 38 på sekundærsiden 34 av varmeveksleren 34 under mettede forhold. Kondensat tømmes ut fra varmeveksleren 30 gjennom et kondensatutløp 40.

Hydrogenperoksid frembringes gjennom en finfordelingsanordning 28 der hydrogenperoksid blandes med luft. Når hydrogenperoksid strømmer gjennom kveilene 31 i varmeveksleren 30, varmes den opp hovedsakelig til samme temperatur som innløpet 38 dampen. Hydrogenperoksidet går ut av varmeveksleren 30 ved utløpsenden 46 og går over et hydrogenperoksiddamptermoelement 48. Hydrogenperoksidet plasseres så inne i emballeringsanordningen for å hjelpe til ved sterilisering av produktemballasje.

Fra det foregående vil man observere at utallige modifikasjoner og variasjoner kan utføres uten å avvike fra omfanget av de nye konseptene av den foreliggende oppfinnelsen. Det skal forstås at en ikke har til hensikt å begrense oppfinnelsen i forhold til de spesifikke utførelsesformer som er vist. Beskrivelsen har til hensikt å dekke de medfølgende kravene og alle slike modifikasjoner som faller innenfor omfanget av kravene.

Claims

1. Anordning (26) for fremstilling av fordampet hydrogenperoksid, karakterisert ved at den omfatter: et ledningsrør (31); en varmeveksler (30), omfattende en sylinder som har en inngang (38) for damp og en utgang (40) for kondens, slik at varmen fra dampen kan overføres til ledningsrøret for å varme dens innhold, når damp passerer omkring ledningsrøret; ledningsrøret omfatter et spiralrør (31), som strekker seg inne i nevnte varmeveksler, og som har en inngang (32) for forstøvet hydrogenperoksid og luft og en avløpsende (46), slik at når damp under trykk tilsettes varmeveksleren, og når forstøvet hydrogenperoksid og luft går i ledningsrøret gjennom varmeveksleren, så oppvarmes den forstøvede hydrogenperoksidet og luften til damptilstand og kan ledes ut gjennom avløpsenden.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at spiralrørledningen omfatter rustfritt stål.

3. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at spiralrørledningen omfatter et metall som har egenskapene varmeledning, styrke, holdbarhet og bearbeidingsletthet/smibarhet.

4. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at anordningen er forbundet til en emballasjemaskin (10) og fluidet i damptilstand kan anvendes til å sterilisere emballasje.

5. Fremgangsmåte for fremstilling av fordampet hydrogenperoksid, karakterisert ved at den omfatter: tilveiebringe en varmeveksler (30) som har en inngang (38) for damp under trykk og en utgang (40) for kondens; tilveiebringe et ledningsrør (31) som strekker seg inne i nevnte varmeveksler og har en inngang (32) for forstøvet hydrogenperoksid og luft og en avløpsende (46) slik at når damp under trykk tilsettes til varmeveksleren og forstøvet hydrogenperoksid og luft går igjennom ledningsrøret i varmeveksleren blir den forstøvede hydrogenperoksidet og luften oppvarmet til damptilstand og ledes ut gjennom avløpsenden.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at varmeveksleren omfatter en sylinder (30) som har en inngang (38) for damp og en utgang (40) for kondens, varmen fra dampen overføres til ledningsrøret for å varme opp dens innhold når damp passerer rundt ledningsrøret.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at anordningen koples til en emballasjemaskin (10) og fluidet i damptilstand anvendes til å sterilisere emballasjen.