TWM445984U - 微波容器殺菌設備 - Google Patents
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Description
本創作係有關於一種微波容器殺菌設備,尤指一種協助殺菌劑快速滅除容器微生物的充填設備。
近年,將飲料或食品等使用無菌充填設備充填於容器的加工方式已是非常普遍的,傳統上,無菌充填設備用於包材滅菌程序方式,按包材型式不同其滅菌方式有所差異,大致可分為紙盒無菌包裝與塑膠材質或積層材料為最主。為維持高產能之充填包裝作業目前有效殺菌方式主要以化學殺菌劑為主,其中以過氧化物之過醋酸(Peracetic acid,PAA)與過氧化氫(hydrogen peroxide)最常見,其殺菌方法係以蒸發機加熱過氧化物至沸點以上使其氣化,同時噴霧空氣和過氧化物的氣體以滅除容器微生物,隨後並以無菌水沖洗容器並以無菌空氣乾燥之。
傳統上使用濕式滅菌系統,因殺菌劑經分解會產生水和氧氣和過多的無殺菌劑及大量廢水需回收處理之疑慮,並容易導致充填腔室之潮濕、殺菌劑、無菌水消耗量大與異味等問題,現今無菌充填技術之發展,已朝過氧化物乾式滅菌方式進行。
相對於濕式滅菌方式,三菱重工食品包裝機械開發的PET聚酯瓶用電子束殺菌無菌充填系統,具有環保、省能、降低水消耗量、不使用藥劑等優點。可藉由空氣沖洗(Air Rinse)及電子束進行聚酯瓶殺菌、瓶蓋殺菌、無菌充填。
ISBT 2010中也有電子束無菌充填報告,能減少碳里程80%至90%、減少水用量。
微波加熱方法為,可使物體(比如液態水)含有電極性分子並且這些分子可自由震蕩而被微波加熱升溫。當這些物體被置於微波傳播空間中,在微波高頻振蕩(微波爐常採用2.45 GHz的微波)的電磁場作用下,物體中的電極性分子(尤其是水分子)的方向會隨振蕩電場一起振動(轉動),一個分子的固有電磁場被改變並影響鄰近分子,於是分子們也會有平動,這種平動是分子群體溫度的主要來源,雖然非電極性分子也會因電場產生一些位移極化,但這本身對分子群體的溫度幾乎沒有貢獻,因此不同的物體因內含有不同介電係數的材質,對於微波加熱的反應也會有所不同。
惟,仍有需要開發快速、省能、有效以及安全的容器殺菌設備。
本創作提供一種微波容器殺菌設備,包括:容器供應裝置,用以連續提供待殺菌容器;容器輸送裝置,包括一輸送起點和輸送終點,該容器輸送裝置係由該輸送起點朝向輸送終點輸送待殺菌容器,其中,該容器供應裝置設於靠近該輸送起點處;殺菌劑噴霧裝置,用以將殺菌劑噴入該待殺菌容器內壁和外部;腔體,係供該容器輸送裝置及待殺菌容器通過;以及微波產生裝置,係安裝在該腔體外部,並饋入微波至該腔體內,俾使該待殺菌容器內壁之殺
菌劑受熱和吸收該微波,以獲得已殺菌容器,其中,該容器供應裝置、殺菌劑噴霧裝置、腔體及微波產生裝置係沿該輸送起點朝向輸送終點依序排設。
於一實施例中,該微波容器殺菌設備復包括充填裝置,係用以將充填物充填入該已殺菌容器。
於另一實施例中,該微波容器殺菌設備復包括控制系統,係控制該容器輸送裝置、殺菌劑噴霧裝置、腔體及微波產生裝置。
此外,該微波容器殺菌設備復可包括電源供給裝置,其係電性連接該容器輸送裝置、殺菌劑噴霧裝置、腔體及微波產生裝置。
於又一實施例中,該微波容器殺菌設備復包括塑膠容器成型機。
於一具體實施例中,該容器輸送裝置為輸送帶。該殺菌劑噴霧裝置包括噴嘴,係用以伸入該待殺菌容器中。
前述容器之材質包括任何可微波者,例如紙類、玻璃、陶瓷、木材或塑膠。
為讓本創作之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂,下文特舉一較佳實施例,並配合所附圖式,作詳細說明如下:在本創作之實施例中,將伴隨第1及2圖做詳細之說明。
根據本創作之實施例,提供一種微波容器殺菌裝置。
請參照第1及2圖,該微波容器殺菌設備包括容器供應裝置10、容器輸送裝置20、殺菌劑噴霧裝置30、腔體40及微波產生裝置42,其中,該容器供應裝置10、殺菌劑噴霧裝置30、腔體40及微波產生裝置42係沿該輸送起點20a朝向輸送終點20b依序排設。
本創作之容器加熱殺菌裝置能對不同材質之容器進行加熱殺菌,例如:紙類容器、玻璃容器、陶瓷、木材或是塑膠容器進行加熱殺菌,在本創作之較佳實施例中,該裝置係針對塑膠容器進行加熱殺菌。而在本創作之最佳實施例中,該塑膠容器係為聚酯瓶。
容器供應裝置10係用以連續提供待殺菌容器11,在某些例子中,當容器材料為塑膠容器時,該容器供應裝置10可為一自塑膠容器成型機12轉移經射出成型之待殺菌容器11至容器輸送裝置20之具有固持部(holder)之裝置,舉例而言,該固持部可透過夾具而實現。
在非限制性的實施例中,該容器輸送裝置20可為配有複數滾輪202之輸送帶201,該容器輸送裝置20包括一輸送起點20a和輸送終點20b,該容器輸送裝置20係由該輸送起點20a朝向輸送終點20b輸送待殺菌容器11,其中,該容器供應裝置10設於靠近該輸送起點20a處。該容器輸送裝置亦可為夾持裝置或其他類型者。
該殺菌劑噴霧裝置30係用以將殺菌劑301噴入該待殺菌容器11內壁和外部。於具體實施例中,該殺菌劑噴霧裝置30復包括噴嘴32,係用以伸入該待殺菌容器11中。
在本創作之較佳實施例中,該殺菌劑係為過氧化物或次氯酸,而在本創作中之較佳實施例中,該殺菌劑係為次氯酸或次氯酸鈉,而在本創作中之最佳實施例中,該殺菌劑係為過氧化氫(hydrogen peroxide)或過醋酸(peracetic acid),隨之,將已受殺菌劑噴霧裝置噴霧過之該待殺菌容器11,經由該容器輸送裝置20送至腔體40。
該腔體40係供該容器輸送裝置20及待殺菌容器11通過。於依具體實施例中,該腔體40在長、寬及高的尺寸係介於5至30公分。以矩形立方體為例,長、寬及高的尺寸係以20公分為佳。該微波產生裝置42係安裝在該腔體40外部,並饋入微波至該腔體40內,俾使該待殺菌容器11內壁之殺菌劑301受熱和吸收該微波,以獲得已殺菌容器13。
如第2圖所示,該腔體40具有側壁411及二端壁412、413,在該側壁411上具有可透微波的窗口414用以提供微波照射進入該腔體40,在該側壁411上設有開口415及416,該容器輸送裝置20係由開口415貫穿進入該腔體40中並由另一端開口416穿出該腔體40,該待殺菌容器11藉由容器輸送裝置20以送入該腔體40內。
微波產生裝置42,其安裝在該腔體40外部,其具有可產生微波的磁控管(megnetron)421以及與該腔體40窗口414連通的導波管(waveguide)422,該磁控管421產生的微波經由導波管422自窗口414饋入腔體40中,由於該窗口414係設於側壁411上,故可省略加設干擾器。惟,
微波之饋入可為任意方向,不限於自側面饋入。
該待殺菌容器11係由開口415進入腔體40中,當該微波產生裝置42產生的微波經窗口414照射進入腔體40中後,使得該待殺菌容器11被快速加熱,在本實施例中,該待殺菌容器11經殺菌劑噴霧裝置30均勻噴霧汽化之殺菌劑後,經微波加熱後使殺菌劑301快速升溫至沸點而蒸發,以獲得已殺菌容器13,在本創作之最佳實施例中該微波加熱裝置使用頻率為2205至2695MHZ,如2450MHZ;或823至1007MHZ,如915MHZ;在本創作之最佳實施例中該待殺菌容器11受熱時間為5至120秒。
此外,不僅可利用殺菌劑本身的殺菌效果滅除微生物,且可利用殺菌劑經微波照射加熱升溫後產生高溫來滅除微生物,然而容器本身因材質的介電係數不同(如表一所示),在受微波照射一定時間後,該待殺菌容器並不如同殺菌劑能夠快速升溫,在本創作之實施例中,當該待殺菌容器材質為塑膠材料時,容器本體不因受微波加熱而使容器本身溫度上升過快而導致變形。
本創作之微波容器殺菌設備復可包括充填裝置50,其係用以將已滅菌之充填物51充填入該已殺菌容器13。
本創作之微波容器殺菌設備復可包括控制系統60,其係可控制該容器輸送裝置20、殺菌劑噴霧裝置30、腔體40、微波產生裝置42,甚至是容器供應裝置10及該充填裝置50。
本創作之微波容器殺菌設備復可包括電源供給裝置
70,係電性連接該控制系統60,進而與該容器輸送裝置20、殺菌劑噴霧裝置30、腔體40及微波產生裝置42電性連接。
NB培養基、微波爐、水浴槽、電子探針式溫度計、計時器。
於聚酯瓶中加入600 ppm的過醋酸水溶液及去離子水(對照組)900μL,再加入100μL枯草桿菌孢子懸浮液後備用,使總體積為1 mL。將該聚酯瓶放置於1000 W微波爐中加熱10與20秒,隨即冰浴冷卻,進行平板菌落計數。
將1800 ppm過醋酸水霧灌入聚酯瓶內,經1000 W微波加熱後再加入5 mL去離子水潤洗瓶內,隨後倒於三角瓶中,並加入45 mL去離子水後,再以0.1N過錳酸鉀滴定,以檢測過醋酸殘留量。
已證實微波加熱與傳統加熱在熱傳上速度的差異性,再由微波與傳統加熱對殺菌能力的影響得知微波較傳統加熱在更短時間內即可到達殺菌效果。最後經微波與傳統加熱輔以殺菌劑後的殺菌能力證明,微波與殺菌劑相輔,可更快速達殺菌效果(枯草桿菌孢子總數可降低至6個log值),並降低殺菌劑使用濃度,而殺菌劑則借由微波加熱蒸發,大幅降低殺菌劑的殘留(過醋酸最終殘留量為0.5 ppm),因此可說明本創作之微波容器殺菌裝置能達到快速、省能、有效以及安全的目的。
10‧‧‧容器供應裝置
11‧‧‧待殺菌容器
12‧‧‧塑膠容器成型機
13‧‧‧已殺菌容器
20‧‧‧容器輸送裝置
20a‧‧‧輸送起點
20b‧‧‧輸送終點
201‧‧‧輸送帶
202‧‧‧滾輪
30‧‧‧殺菌劑噴霧裝置
301‧‧‧殺菌劑
32‧‧‧噴嘴
40‧‧‧腔體
411‧‧‧側壁
412,413‧‧‧端壁
414‧‧‧窗口
415,416‧‧‧開口
42‧‧‧微波產生裝置
421‧‧‧磁控管
422‧‧‧導波管
50‧‧‧充填裝置
51‧‧‧充填物
60‧‧‧控制系統
70‧‧‧電源供給裝置
第1圖係根據本創作一較佳實施例之微波容器殺菌設備示意圖,其中,虛線表示塑膠容器成型機,而實線則表示各裝置之聯結;以及第2圖係顯示第1圖之腔體及微波產生裝置的元件分解圖。
10‧‧‧容器供應裝置
11‧‧‧待殺菌容器
12‧‧‧塑膠容器成型機
13‧‧‧已殺菌容器
20‧‧‧容器輸送裝置
20a‧‧‧輸送起點
20b‧‧‧輸送終點
201‧‧‧輸送帶
202‧‧‧滾輪
30‧‧‧殺菌劑噴霧裝置
301‧‧‧殺菌劑
32‧‧‧噴嘴
40‧‧‧腔體
50‧‧‧充填裝置
51‧‧‧充填物
60‧‧‧控制系統
70‧‧‧電源供給裝置
Claims (15)
- 一種微波容器殺菌設備,包括:容器供應裝置,用以連續提供待殺菌容器;容器輸送裝置,包括一輸送起點和輸送終點,該容器輸送裝置係由該輸送起點朝向輸送終點輸送待殺菌容器,其中,該容器供應裝置設於靠近該輸送起點處;殺菌劑噴霧裝置,用以將殺菌劑噴入該待殺菌容器內壁和外部;腔體,係供該容器輸送裝置及待殺菌容器通過;以及微波產生裝置,係安裝在該腔體外部,並饋入微波至該腔體內,俾使該待殺菌容器內壁之殺菌劑受熱和吸收該微波,以獲得已殺菌容器,其中,該容器供應裝置、殺菌劑噴霧裝置、腔體及微波產生裝置係沿該輸送起點朝向輸送終點依序排設。
- 如申請專利範圍第1項所述之微波容器殺菌設備,復包括充填裝置,係用以將充填物充填入該已殺菌容器。
- 如申請專利範圍第1項所述之微波容器殺菌設備,復包括控制系統,係控制該容器輸送裝置、殺菌劑噴霧裝置、腔體及微波產生裝置。
- 如申請專利範圍第1項所述之微波容器殺菌設備,復包括電源供給裝置,其係電性連接該容器輸送裝置、殺菌劑噴霧裝置、腔體及微波產生裝置。
- 如申請專利範圍第1項所述之微波容器殺菌設備,復包括塑膠容器成型機。
- 如申請專利範圍第1項所述之微波容器殺菌設備,其中,該殺菌劑為過氧化物。
- 如申請專利範圍第6項所述之微波容器殺菌設備,其中,該過氧化物係選自於下列組成之群組:過氧化氫(hydrogen peroxide)及過醋酸(peracetic acid)。
- 如申請專利範圍第1項所述之微波容器殺菌設備,其中該殺菌劑為次氯酸或次氯酸鈉。
- 如申請專利範圍第1項所述之微波容器殺菌設備,其中,該微波產生裝置使用頻率為2205至2695MHZ。
- 如申請專利範圍第1項所述之微波容器殺菌設備,其中,該微波產生裝置使用頻率為823至1007MHZ。
- 如申請專利範圍第1項所述之微波容器殺菌設備,其中,該待殺菌容器之受熱時間為5至120秒。
- 如申請專利範圍第1項所述之微波容器殺菌設備,其中,該容器材質包括紙類、玻璃、陶瓷、木材或塑膠。
- 如申請專利範圍第1項所述之微波容器殺菌設備,其中,該容器輸送裝置為輸送帶。
- 如申請專利範圍第1項所述之微波容器殺菌設備,其中,該殺菌劑噴霧裝置包括噴嘴,係用以伸入該待殺菌容器中。
- 如申請專利範圍第1項所述之微波容器殺菌設備,其中,該腔體在長、寬及高的尺寸係介於5至30公分。
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