专利名称：具有多个相对盒通道横向的紫外线灯的包装机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种包装机用紫外线(UV)杀菌(消毒)系统。更具体地说，本发明涉及一种用于成型、充填和封口包装机的多灯杀菌系统。
背景技术：
成型、充填和封口包装机以及与这类机器一起使用的杀菌系统在该领域中众所周知。这些机器在食品包装工业中广泛使用以便形成一个包装件、用液体或固体食品(或者液体和固体食品的混合物)填充该包装件并在填充后密封该包装件。
在这类机器中放置杀菌系统以便消灭(即杀死)例如细菌、酵母和霉菌之类的微生物。通常，在充填和封口以前该杀菌系统针对成型之前和/或之后的包装件进行消毒。
也还使用多种不同类型的杀菌系统。例如，一种类型的杀菌系统使用作为一种液体或呈汽态的过氧化氢，它喷射在盒的外表上和/或进入盒的内部。该过氧化氢浓度可从大约3％变化到多达35％以便达到高的对数降低因子(细菌杀死率)要求。其它类型的杀菌系统使用呈例如紫外线照射或电子束照射形式的能量来杀死这些微生物。还有其它类型的杀菌系统使用这些系统和方法的结合。
多种流行的杀菌系统使用过氧化氢，它通常在机器内的一个杀菌站处直接施加在包装物上。在Cicha等人的美国专利No.6,406,666；Palaniappan等人的美国专利No.6,129,730；Lees的美国专利No.6,058,678；Palaniappan等人的美国专利No.6,056,918和Eno的美国专利No.5,809,740中披露了多种用于机器和机器杀菌系统的示范性结构、方法等等，所有这些专利与本申请一起转让，并收编于此作为参考。一个使用紫外线灯的系统具有两个横切于纸板盒通道安装的灯，而另一种结构包括一个沿着或者平行于纸板盒通道延伸的单独细长灯。
尽管所有这些系统工作正常并且功能良好，但在食品引入该包装件时可能保留在包装物上的剩余过氧化氢(它通常以留在包装材料表面上的凝结汽形式出现)以及能处于局部机器环境中的过氧化氢的数量是有规定上限的。因此，为了保证满足上述这些上限规定，适当的干燥时间是必需的。而且，当然，所用过氧化氢的浓度越高(例如用35％而不是3％)，高水平剩余过氧化氢在包装件上长时间保留的可能性越大。此外，较高过氧化氢浓度能导致有关机器材料等等变坏的问题产生。
此外，在超过刚好满足杀菌或者说净化标准(它充许一些数量的微生物)的情况下，已经知道，较大数量的微生物污染会导致被包装食品具有较短保存期限。也就是说，通常，当微生物污染数量增加时，产品的保存期限缩短。这对于下列产品来说具有极大的利害关系长或者说延长储存期限产品以及必需满足严格商业杀菌要求的无菌产品，特别是对于高酸环境配送的(“HAAD”)产品来说尤为重要，它应让高酸性(pH＜4.5)产品例如橙汁非冷冻地储存一个延长的时间周期。通常，HAAD产品用的纸板盒半成品具有一个包括铝屏障的薄膜结构。
而且，对于所有卫生水平来说，这些要求由政府管理机关例如美国食品和药品署(USFDA)和美国农业部(USDA)严格控制和实施。
因此，对于成型、充填和封口包装机用的杀菌系统来说存在一种需求，要求增大杀死或者消除可能出现在包装物上或其内部的微生物的能力。合乎需要的是，这样一种杀菌系统使用较低浓度的过氧化氢，在此同时保持细菌高杀死率(对数降低)。最合乎需要的是，这样一种杀菌系统能与多种已知成型、充填和封口包装机的全部操作相匹配。
发明内容
提供一种用于成型、充填和封口的包装机的多灯紫外线杀菌系统，结合使用大约3％浓度的过氧化氢，使微生物菌落形成单位有至少大约4.5至5.0的对数降低。为此制造一种用于成型、充填和封口包装件的包装机，它包括一个用来沿着传送通道传送包装件通过许多站的传送装置。该包装机还包括一个具有过氧化氢分布系统的杀菌站。
该紫外线杀菌系统包括至少三个紫外线灯。每个该灯具有一个细长的长度尺寸和一个横向尺寸，并且安装在一个具有反射器的外壳内。这些灯以并排方式相互邻近地安装致使多个细长长度尺寸相互平行并横切于该盒传送通道。
一个最佳系统包括六个按并排方式相互邻近安装的紫外线灯。该灯的长度方向尺寸大于该传送通道的宽度。每个该灯具有大约每平方厘米15毫瓦(mW/cm2)到大约16mW/cm2的光强。
连同附图，从下面的详细说明中会使本发明的这些和其它特征和优点更加明显。
本领域的技术人员在阅读下文的详细描述和附图之后将会更加容易明白本发明的好处和优点，其中图1描述一台示范性的成型、充填和封口包装机，该机具有一种体现本发明原理的多灯紫外线杀菌系统；图2是该紫外线杀菌系统底透视图，其中纸板盒在灯下呈输送状态(未显示输送器)；而图3是该紫外线杀菌系统的顶透视图，显示出纸板盒滑槽以及在该滑槽内的一个纸板盒的一部分。
本发明的详细说明本发明具有多种形式的实施例，附图所示并将在下文中描述的一个当前最佳实施例应理解为本披露被考虑为本发明的一个例解，并且不打算将本发明局限于所描述的该具体实施例。
还应进一步理解，本说明书这一节的标题名为“本发明的详细说明”，它涉及美国专利局的一种要求，即不意味着也不是暗示限制此处披露的内容。
现在参见附图尤其是图1，此处显示一台成型、充填和封口的包装机10，它纳入一个用于包装件C杀菌的横向紫外线照射系统12，从而使本发明原理具体化。该成型、充填和封口包装机10可属于在Katsumata的美国专利号6,012,267中披露的这样一类机器，该专利也被转让给本发明的受让人并收编于此作为参考。机器10做成用于储存、安装、充填和密封通过其中的一系列纸板盒C的结构。
一台典型的填充机10包括一个用来储存平坦折叠纸板盒半成品的纸板盒库14。该填充机10包括一个纸板盒竖起站16，它接纳呈平坦折叠形式的纸板盒，将纸板盒安竖成管状并密封其底部折板，然后可将一个附件例如现在广泛认可的塑料管嘴(未显示)装在部分竖起的纸板盒上。
为了形成密封底壁W，已形成管状的纸板盒被定位在一根转动通过一些站的芯棒18上，在所述站处多块底部折板被预折叠或者“断开”，在压力下它们一个个被加热和加压，以便融合聚合覆盖物，从而形成密封底壁W。在形成底壁之后，从芯棒18上拔下该纸板盒并将其放入一个转位输送器20，以便分别在杀菌站22、填充站24和顶部密封站26处进行杀菌、填充和顶部密封。此外，在转位输送器20上能在关闭物施加站28处加关闭物并将其密封在纸板盒C上。
加关闭物之后消毒纸板盒C。通常，为了达到HAAD所需的高净度标准，或者为了任何延长储存期限的产品，使用一种较高浓度的过氧化氢(H2O2)施加(例如汽态或液态过氧化氢)。H2O2浓度可能高达该喷射液重量的35％。已经知道多种系统，它们使用高达53％左右的H2O2浓度。然而，熟悉此项技术的人员会知道和理解在该H2O2杀死微生物的同时，当H2O2浓度高达35％至53％时，剩余在该盒上的残存H2O2可能超过政府规定标准的上限。如同在Swank的美国专利申请号No.10/400,305中披露的那样，在以35％H2O2浓度连续对机器构件杀菌十分钟以后，这些高浓度H2O2系统能达到高达5.9的对数降低率。
在一台典型的成型、充填和封口包装机10中，在纸板盒C(带有装在此处的关闭物)杀菌之后，在填充站24用一种产品例如橙汁填充该纸板盒C，并在顶部密封站26折叠和密封多个顶部面板，从而形成熟悉的双坡顶部。然后将已成型、充填和封口的盒从机器10卸下，用来打包(例如装入箱中)分发。
本杀菌系统12允许使用较低的H2O2浓度，在此同时仍达到符合需要的微生物杀死率。系统12包括许多横向取向的紫外线(UV)灯30a-f，它们沿着纸板盒转位通道32按一个纵向排形式排列。这种结构尽管在与已知系统基本相同的轨迹内(因而具有与已知系统大致相等的总“停留时间”)，却提供长定向的或者说非散射UV辐照从而实现较高的杀死率。
一种本杀菌系统包括一个六UV灯30a-f系列，每个单独灯定向成横切于纸板盒运动方向(沿着通道32)，而且许多灯沿着纵向相互邻近地安装。在一个本系统中，灯30a-f安装在滑槽36上方的一个单独外壳34内，滑槽36具有直立侧壁38以及一个开口底端40(如同图示的漏斗状)，以便允许纸板盒驱动系统(例如输送器20)移动纸板盒C通过滑槽36。单独外壳34的结构允许六灯30a-f轮廓按照与多种已知UV系统相同的轨迹纳入当前的成型、充填和封口包装机，因此对于机器10来说没有较大的改变。
本多灯系统12在与多种已知系统基本相同轨迹内增加多个包装件C的UV辐照(照射)。每个UV灯30是一个具有大约200至大约300毫微米(nm)波长的900瓦(W)灯或者灯泡。灯30各自具有大约15mW/cm2至大约16mW/cm2的光强。灯各自定位在一个反射器组件44内，后者具有抛物线轮廓以便更好地聚焦从灯泡放射的UV光线。该灯30组件(包括多个灯30、反射器44和电源46，以及监视和局部控制装置(未显示))被冷却以便将灯30保持在符合需要的工作温度。在一个本系统中，将该温度保持在大约15℃至20℃。
灯30的长度130比传送通道32上的纸板盒C的宽度Wc大。这在纸板盒通过机器10时为它们提供更加“直接”的UV辐照。业已发现，多灯结构30a-f增大UV照射最有效区域的“甜蜜部位”。也就是说，来自多灯30a-f结构的有效能量比已知UV结构可提供的能量大得多。尽管这部分地归因于UV源数量的增加，它也是通道32上的多个纸板盒蒙受更多直接UV发射辐照的结果。由于在该本系统12中提供多UV源，甚至系统12(尤其是外壳44)的“轨迹”实质上并不大于已知UV照射系统，纸板盒C蒙受的UV照射总量却显著增大。
在使用低(3％)浓度H2O2情况下，与已知UV系统相比较，该增大的有效能量已显示出明显加大的微生物根除(杀死)结果。已经显示，对数降低从双灯横向安装结构情况的大约3.0至3.5和单纵向灯结构情况下的大约3.5至4.0增加到本多灯横向安装系统12情况的大约4.5至5.0。这些表示(由于这些均为对数因子)杀死率接近和在一些情况下超过十倍的增加。
所有此处涉及的专利收编于此均作为参考，无论它们在此公开文本中被详细说明与否。
在本披露中，单词“一”用于包括单数和复数两者。反之，对于复数零件的标记，合适的话也包括该单数件。
从上文可以看出，在不越出本发明新颖概念的真实精神和范围情况下能完成许多变形和变化。应该理解，对于所描述实施例不打算用于或意味着任何限制。本发明的披露也包括所附的权利要求，所有上述的变形均在该权利要求的范围之内。
权利要求
1.一种用于成型、充填和封口的包装机的紫外线杀菌系统，所述成型、充填和封口的包装机构造成用于成型、充填和密封包装件，所述机器具有一个用来沿着一个传送通道传送所述包装件通过许多站的传送系统，而且所述包装机包括一个具有过氧化氢分布系统的杀菌站，所述紫外线杀菌系统包括至少三个紫外线灯，每个所述灯具有一个细长的长度尺寸和一个横向尺寸，每个所述灯安装在一个具有反射器的外壳内，这些灯以并排方式相互邻近地安装致使得所述细长长度尺寸相互平行并横切于所述盒传送通道，其中所述紫外线杀菌系统连同施加大约3％浓度的过氧化氢使微生物菌落形成单位有至少大约4.5至5.0的对数降低。
2.根据权利要求1的紫外线杀菌系统，其特征为它包括六个按并排方式相互邻近安装的紫外线灯。
3.根据权利要求1的紫外线杀菌系统，其特征为，所述灯的细长长度尺寸大于所述传送通道的宽度。
4.根据权利要求1的紫外线杀菌系统，其特征为，每个所述灯具有大约15mW/cm2到大约16mW/cm2的光强。
5.一种具有一个紫外线杀菌系统的成型、充填和封口的包装机，它包括一个纸板盒库；一个纸板盒竖起站；一个纸板盒底部密封站；一个包括至少三个紫外线灯的紫外线杀菌系统，每个所述灯具有一个细长长度尺寸和一个横向尺寸，每个所述灯安装在一个具有反射器的外壳内，这些灯以并排方式相互邻近地安装致使得所述细长长度尺寸相互平行并横切于所述盒传送通道，其中所述紫外线杀菌系统连同施加大约3％浓度的过氧化氢使微生物菌落形成单位有至少大约4.5至5.0的对数降低；一个填充站；以及一个顶部密封站。
6.根据权利要求5的成型、充填和封口的包装机，其特征为它包括六个按并排方式相互邻近安装的紫外线灯。
7.根据权利要求5的成型、充填和封口的包装机，其特征为，所述灯的细长长度尺寸大于所述传送通道的宽度。
8.根据权利要求5的成型、充填和封口的包装机，其特征为，每个所述灯具有大约15mW/cm2到大约16mW/cm2的光强。
全文摘要
一种用于成型、充填和封口的包装机的紫外线杀菌系统，它包括至少三个紫外线灯，每个灯具有一个细长长度尺寸和一个横向尺寸。该灯安装在一个具有反射器的外壳内。这些灯以并排方式相互邻近地安装致使得该细长长度尺寸相互平行并横切于该盒传送通道。该紫外线杀菌系统连同施加大约3％浓度的过氧化氢使微生物菌落形成单位有至少大约4.5至5.0的对数降低。
文档编号A61L2/10GK1792723SQ20051013147
公开日2006年6月28日 申请日期2005年12月14日 优先权日2004年12月14日
发明者B·本特森, J·亨普希尔, K·M·埃诺 申请人:利乐拉瓦尔集团及财务有限公司