消毒设备及方法与流程

本发明涉及一种消毒设备及方法。

这种设备允许使用者对诸如用于制造或填充塑料瓶或容器的生产线上的塑料预制件进行消毒。本发明尤其涉及微生物消毒领域。

背景技术：

已知用于对预制件进行消毒的方法。

文件us2014/0265039描述了一种在预制件内引入用于发射紫外线辐射的装置以对其进行消毒的方法。

在预制件内部使用紫外线，即尽可能地靠近待消毒的最大表面，实现了令人满意的消毒水平，但存在以下缺点：

-降低了消毒的速度，和/或

-为确保生产线速度而具有带多个紫外灯台的庞大设备，和/或

-存在元件在预制件内破裂并将碎片留在其中的风险，和/或

-未对预制件颈部的外部进行消毒。

本发明的目的是解决这些缺点中的至少一个，同时继续为预制件内表面提供令人满意的消毒水平，并与例如农业食品工业相兼容，尤其是与具有中级无菌水平的“超净”生产线兼容。

技术实现要素：

本发明的目的通过一种对管进行消毒的方法来实现，管的第一开口端形成朝向管内部的内颈部和朝向管外部的外颈部，所述方法包括：

-首先升高管的温度，然后

-优选在第一端被引入腔室时，使管受到紫外线辐射，包括通过辐射发射装置发射紫外线辐射，使管的内部、外颈部和内颈部受到紫外线辐射，其中所述腔室布置为反射由发射装置发射的紫外线辐射并将该紫外线辐射通过第一端引导至该管的内部、该管的外颈部上以及该管的内颈部上。

该管能够包括：

-形成管的基部的第二端，以及

-在第一端和第二端之间延伸的主体。

当管受到紫外线辐射时，管的第二端可以不在腔室内。

当管受到紫外线辐射时，管的主体可以不在腔室内。

当管受到紫外线辐射时，管的所有部分(或除颈部以外的管的所有部分)优选处于高于或者等于85℃的温度。

当管受到紫外线辐射时，辐射发射装置可以没有被插入管内。

根据本发明的方法优选地不包括任何其他辐射发射装置在管内部的任何插入。

所述紫外线辐射优选脉冲紫外线，其具有：

-小于500μs的脉冲持续时间，和/或

-每脉冲至少70j的光能，和/或

-至少0.5hz的脉冲频率，或通常来说，根据待消毒的管的前进速度来控制的脉冲的生成。

管能够由塑料制成。

根据本发明的方法在管受到紫外线辐射后可优选地按照以下顺序包括以下步骤中的至少一个：

-改变管形状，和/或

-填充管，和/或

-将盖子与外颈部接触地固定在管上。

根据本发明的方法可以不包括使管的温度在以下之间升高：

-在使管受到紫外线辐射和改变管形状之间，和/或

-在使管受到紫外线辐射和填充管之间，和/或

-在使管受到紫外线辐射和固定盖子之间。

根据本发明的方法可以包括在将盖子固定在管上之前对盖子进行紫外线辐射。

根据本发明的方法能够不包括对管进行化学消毒。

初始温度升高能够通过使管通过烘箱和/或将管置于红外灯下来获得。

初始温度升高优选地将管的所有部分升高到大于或等于90℃的温度。

根据本发明的另一方面，提出了一种用于消毒管的设备，其包括：

-用于使管沿着消毒路径在行进方向上移动的装置，管的第一开口端形成朝向管内部的内颈部和朝向管外部的外颈部，

-初始加热装置，其布置为用于使管的温度在消毒路径上升高，

-用于使管受到紫外线辐射的装置，其位于消毒路径上相对于行进方向在加热装置下游，包括使得管的内部、内颈部、外颈部受到紫外线辐射的装置。

用于使管受到紫外线辐射的装置优选地包括布置为发射紫外线辐射的发射装置。

用于使管受到紫外线辐射的装置优选地包括位于消毒路径上相对于行进方向在加热装置下游的腔室，移动装置和腔室一起布置为使得当管到达腔室时，第一端被引入腔室中，该腔室布置为反射由发射装置发射的紫外线辐射，并且当管到达腔室时，将紫外线辐射通过第一端引导至管的内部、管的外颈部上及内颈部上，以使管的内部、外颈部和内颈部受到紫外线辐射。

所述管能够包括：

-形成管的基部的第二端，以及

-在第一端和第二端之间延伸的主体。

所述移动装置和腔室可以一起布置为使得当管到达该腔室时，管的第二端不位于腔室中。

移动装置和腔室能够一起布置为使得当管到达腔室时，管的主体不位于腔室中。

当管到达腔室时，加热装置、腔室和连接加热装置和腔室的移动装置能够布置为使得管的所有部分处于高于或等于85℃的温度。

当管到达腔室时，辐射发射装置可以不布置为在管到达腔室时插入管内。

根据本发明的设备可以不包括布置为在管到达腔室时插入管内的任何其他辐射发射装置。

发射装置能够布置为以脉冲紫外线的形式发射紫外线辐射，其具有：

-小于500μs的脉冲持续时间，和/或

-每脉冲至少70j的光能，和/或

-至少0.5hz的脉冲频率，或更通常来说，根据待消毒管的前进速度来控制的脉冲频率。

根据本发明的设备能够优选地相对于行进方向按照以下顺序包括位于消毒路径上相对于行进方向位于腔室下游的以下装置中的至少一个：

-用于改变管形状的装置，和/或

-填充管的装置，和/或

-布置为将盖子与管的外颈部接触地固定在管上。

根据本发明的设备可以不包括用于沿着以下消毒路径升高管温度的装置：

-沿着腔室和用于改变管形状的装置之间的消毒路径，和/或

-沿着腔室和用于填充管的装置之间的消毒路径，和/或

-沿着腔室和用于固定盖子的装置之间的消毒路径。

根据本发明的设备能够包括在通过固定装置将盖子固定在管上之前对盖子进行紫外线辐射的装置。

根据本发明的设备能够不包括用于管的化学消毒的装置。

加热装置能够包括烘箱和/或红外灯。

加热装置能够布置为将管的所有部件升高至高于或等于90℃的温度。

附图说明及具体实施方式

通过阅读绝非限制性的实施方式和实施例的详细描述以及以下的附图，本发明的其它优点和特征将变得显而易见，附图中：

-图1是实施根据本发明的方法的实施例的根据本发明的设备1的实施例的示意图，其中实施例是本发明的优选实施例。

-图2是插入图1中设备1的腔室4内的管2的位置的示意性剖面图，以及

-图3示出了存在于腔室4中的每个紫外灯的光强分布，该光强分布随着紫外灯发射的波长λ(nm)的变化而变化。

由于这些实施例绝非限制性的，因此可以考虑本发明的变型，该变型仅包括以下所描述或说明的特征的选集，而不包括所描述或说明的其他特征(即使该选集独立地位于包括这些其他特征的句子内)，只要该特征的选集足以赋予技术优势或将本发明与现有技术区分开。该选集包括没有结构细节的或仅具有一部分结构细节的、优选功能性的至少一个特征，只要该部分单独足以赋予技术优势或者将本发明与现有技术区分开。

首先，参照图1至图3描述根据本发明的设备1的实施例，并实施根据本发明的方法的实施例。

用于管2的微生物消毒的设备1包括用于使管2沿消毒路径在行进方向14移动的装置13。

这些移动装置包括例如携带管2的输送带，例如：

-不锈钢移动轨道类型，和/或

-“夹具”类型。在这种情况下，预制件在烘箱和鼓风机之间的运输通常是由夹具来进行，该夹具在颈部下方夹住预制件。事实上，在烘箱中，芯轴通过预制件的内部固定预制件，并且使预制件在红外阵列前方移动的同时自身旋转。预制件不能通过其内部固定。在芯轴释放预制件之前，预制件被夹具所夹紧，该夹具安装在传送带上并且用于抓住预制件，并且该预制件在被也安装在转盘上的模具取出之前通过加速与前一个预制件间隔开(由于模具的空间要求，预制件在烘箱中间隔开35mm，在鼓风机中间隔开约400mm)。

管2包括：

-第一开口端3，其形成朝向管2内部的内颈部3a和朝向管2外部的外颈部3b，

-形成管2的基部的第二封闭端6，以及

-在第一端3和第二端6之间延伸的主体7。

设备1包括初始加热装置8，该装置布置为用于在消毒路径上升高管2的温度。

加热装置8包括烘箱，更确切地说是具有1000瓦或甚至数十千瓦较高功率的红外卤素灯烘箱。

加热装置8布置为用于将管2的所有部分升温至高于或等于90℃，优选高于或等于100℃，优选高于或等于115℃，优选高于或等于142℃的温度。

设备1包括用于使管2受到紫外线辐射的装置，更准确地说，该装置用于使得：

-管2的内颈部3a，

-管2的外颈部3b，以及

-管2的内部，更精确地说是：

○如前所述的内颈部3a

○位于管2内部的管主体7

○管2内部的基部6

受到紫外线辐射。

用于使管2受到紫外线辐射的装置包括用于发射紫外线辐射的发射装置5。

所述紫外辐射具有10nm至380nm、优选180nm至380nm的至少一种波长。

发射装置5也布置为用于与紫外线辐射同时发射380nm至1100nm的至少一种波长，这对例如模具来说是有利的。

这些发射装置5通常包括至少一个紫外灯。

每个紫外灯沿行进方向14延伸，并且包括例如氙气电离的紫外灯，其光强分布(以任意单位表示，取决于电源电压)如图3所示。对于每个灯，2100v的电源电压对应于每脉冲145j的总耗散能量(光、热等)，即灯发出约72.5j的光能。对于每个灯，2500v的电源电压对应于每脉冲206j的总耗散能量(光、热等)，即灯发出约103j的光能。

每个紫外灯与位于紫外灯和石英窗16之间的冷却液15(通常为去离子水，通常保持在10℃至35℃)相接触。

用于使管2受到紫外线辐射的装置还包括位于消毒路径上相对于行进方向14在加热装置8下游的腔室4。

移动装置13和腔室4一起布置为使得：

-当管2到达腔室4时，管2的第一端3被引入腔室4内，

-当传输的管2到达腔室4的水平时，管2的第二端6不位于腔室4中，

-当管2到达腔室4时，管2的主体7不位于腔室4中。

腔室4布置为反射由发射装置5发射的紫外线辐射并且将该紫外线辐射引导：

-到管2的内颈部3a上

-到管2的外颈部3b上

-经由第一端到管2的内部，更精确地说：

○到如前所述的内颈部3a上

○到管2内部的主体7上

○到管2内部的基部6上

使得当传输管2到达腔室4的水平时，管2的整个内部、所有外颈部3b和所有内颈部3a均受到紫外线辐射。

发射装置5布置在腔室4内。

腔室4的内部由enaw5754一体制成的铝制反射面界定。

加热装置8、腔室4和将加热装置8联接到腔室4的移动装置13布置为使得当传输的管2到达腔室4的水平时，管2的所有部分的温度：

-高于或等于管2的形变温度；

-优选高于或等于85℃、优选高于或等于95℃、优选高于或等于110℃、优选高于或等于137℃(例如，在本实施例中，在装置8和腔室4之间，管2的温降至多为5℃)，或

-优选高于或等于90℃、优选高于或等于100℃、优选高于或等于115℃、优选高于或等于142℃(例如，在装置8和腔室4之间，管2没有温降(四舍五入到最接近1℃)的理想情况下)

为此：

-加热装置8的出口和腔室4的入口之间的距离例如最大为100cm，通常为30cm或50cm和/或

-移动装置13例如布置为在加热装置8的出口和腔室的入口之间以至少0.1m.s^-1、优选至少1m.s^-1的速度来移动管2。装置13的移动速度可以调节，因此能够以较慢的速度操作。

值得注意的是，当传输的管2到达腔室4的水平时，辐射发射装置5未布置为插入管2内。这确保了不会浪费时间来将装置5插入管2中并将其从中取出，同时使得根据本发明的设备可以高速运行，通常至少每小时消毒25000个管(通常每小时消毒5000到100000个管)。尤其是在农业食品行业的背景下，这也可以避免装置5在管2内断裂并在其中留下危险碎片。

通常，设备1不包括布置为当传输的管2到达腔室4的水平时插入管2内的任何其他辐射发射装置。

发射装置5布置为以脉冲紫外线的形式发射紫外线辐射，该辐射具有：

-180nm至380nm的至少一种紫外线波长，以及

-小于500μs，通常大于或等于250μs和/或大于或等于300μs的脉冲持续时间和/或

-180nm至1100nm的每脉冲的光能至少为70j、优选至少100j、优选至少150j(每个脉冲源自同时发射的紫外灯组合)，其中至少5％(优选至少10％)为180nm至380nm和/或至少50％(优选至少60％)为400nm至700nm，和/或

-至少为0.1hz，通常大于0.5hz和/或小于20hz的脉冲频率，或者更普遍来说，根据待在发射装置5前方和/或腔室4中消毒的管的前进速度来控制的脉冲的生成。

如图3所示，紫外线辐射包括紫外线并且还包括400nm至700nm的至少一种其他波长(即“可见”光)的闪光(通常是白色闪光)。

这种辐射结合了三点：

-紫外线的发射

-高功率，换言之，短的发射时间(产生功率效应)

-“连续”光谱，即波长的多重性。

在消毒路径上相对于行进方向14在腔室4下游，设备1相对于行进方向14以如下顺序还包括：

-用于改变管2的形状的装置9，优选通过吹塑成型的方式改变，所述管是通过加热装置8保持在足以使其变形的温度下的热预制件；例如，管2被塑形成瓶子的形状；装置9例如可以包括吹塑机。

-用于通过其第一端3向管2填充液体或食品或其他产品的装置10，该装置10能够包括用来填充例如糊状物质、凝胶、天然液体、气态物质或乳制品或其他产品类型的机器。

-布置为将盖子与管2的外颈部3b接触地固定在管2上的固定装置11；该装置11能够包括例如封盖机、螺旋封盖机。

加热装置8既用于对管2进行消毒，又用于改变管2的形状。

这通过可以非常快速地将管2传输通过腔室4来实现，而不浪费时间将发射装置5插入管2并将其从中取出，避免了管2的不期望的冷却。

设备1不包括用于使管2的温度沿消毒路径在腔室4和用于改变管2形状的装置9之间(更普遍地说，在腔室4和用于填充管2的装置10之间，更普遍地说，在腔室4和用于固定盖子的装置11之间)升高的装置。

设备1包括装置12，该装置用于在通过固定装置11将盖子固定在管2上之前对该盖子进行紫外线辐射，该固定装置11的类型与针对装置5和腔体4所述的相同。

最后要注意的是，设备1不包括任何用于管的化学消毒的装置。尤其，在加热装置8和固定装置11之间，设备1不包括使管2与液体或产品接触的任何装置，但由填充装置10用来填充管并在固定盖子后保持在管2内的物质除外。

为了安全起见，紫外灯通过布置在腔室4内的石英条17、18与管2分离。

由设备1实施的用于对管2进行微生物消毒的方法的实施例包括：

-首先通过使管经过红外灯烘箱来通过加热装置8升高管2(即，至少管的一部分；优选是管的所有部分或除颈部以外的管的所有部分)的温度；初始的温度升高使得管的所有部分温度升高至高于或等于90℃、优选高于或等于100℃、优选高于或等于115℃、优选高于或等于142℃；然后

-当第一端3被引入腔室4中时，使管2受到紫外线辐射，包括通过发射装置5发射紫外线辐射，并且使管的内部(更准确地说，内颈部3a、位于管2内部的管2的主体7，以及位于管2内部的管2的基部6，优选整个内颈部3a，位于管2内部的管2的整个主体7，位于管2内部的管2的整个基部6)、外颈部3b(优选整个外颈部3b)和内颈部3a(优选整个内颈部3a)受到紫外线辐射。

当管2受到紫外线辐射时，管的第二端6不位于腔室4中。

当管2受到紫外线辐射时，管的主体7不位于腔室4中。

管2的所有部件都处于以下温度：

-大于或等于管2的形变温度；

-优选高于或等于85℃、优选高于或等于95℃、优选高于或等于110℃、优选高于或等于137℃(例如在本实施例中，在装置8和腔室4之间，管2的温降至多为5℃)，或

-当管2受到紫外线辐射时，优选高于或等于90℃、优选高于或等于100℃、优选高于或等于115℃、优选高于或等于142℃(例如在装置8和腔室4之间，管2没有温降(四舍五入到最接近1℃)的理想情况下)

为此：

-例如加热装置8的出口和腔室4的入口之间的距离最大为100cm，和/或

-在加热装置8的出口和腔室4的入口之间，移动装置13以至少0.1m.s^-1，优选至少1m.s^-1的速度移动管2。预制件优选被加速：对于72000/h(20/s)，预制件从0.7m/s加速到7m/s。

当管2受到紫外线辐射时，辐射发射装置5没有被插入管2内。通常，管2内没有插入任何其他辐射发射装置。

如前所述，紫外线辐射是脉冲紫外灯。

管2由塑料制成，例如：

-由聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)制成

-重22.5g

-端部3的管内径为28mm

-高度为90mm。

然而，值得注意的是，根据本实施例的消毒原理与管2可以具有所有类型(玻璃、聚乳酸(pla)等)的变型相兼容。

在设备1中实施的根据本发明的方法的实施例在使管2受到紫外线辐射之后以以下顺序包括：

-通过装置9的吹塑成型来改变管2的形状，

-通过装置10将液体、食物或其他产品填充到管2中，并且

-当液体或产品仍包含在管2中时，在通过装置12使盖子受到紫外线辐射后，通过装置11将盖子与外颈部3b接触地固定在管2上。

值得注意的是，本发明的该实施例在实现高速的同时：

-限制了管2中碎片的风险，

-实现非常紧凑的设备1，

-相对经济并且易于维护，

-无需二次增加管2的温度，尤其是：

○在使管2受到紫外线辐射与改变管2的形状之间，和/或

○在使管2受到紫外线辐射与填充管2(在不会在高于管2的温度下吹热空气进行吹塑变形的情况下)之间，和/或

○在使管2受到紫外线辐射与固定盖子(在不会在高于管2的温度下吹热空气进行吹塑变形的情况下)之间，和/或

-避免了在农业食品工业中可能存在问题的化学消毒；事实上，根据本发明的方法的实施例不包括管2的任何化学消毒。尤其，在初始温度升高过程(通过装置8)和盖子的固定过程(通过装置11)之间，管2不与任何液体或产品接触，但填充步骤(通过装置10)中用于填充管并在固定盖子后保持在管2内的物质除外。

-确保旨在与食品接触的管2内具有非常有效的消毒水平(通常至少1个对数，优选至少1.5个对数，优选至少3个对数，通常3到5个对数)，以及旨在与盖子和/或使用者口部接触的外颈部3b具有非常有效的消毒水平。

所达到的消毒水平甚至令人惊讶和意想不到，并且在通过装置8进行的加热和通过装置5进行的紫外线消毒之间发现了协同效应，其效果大于单独加热和单独紫外线消毒的效果之和。

在本实施例中，白色闪光的光消毒结合了两种效果：

-紫外波长的光化学效应

-可见波长的光热效应；某些细菌吸收可见光，因此被闪光加热。

由于采用了脉冲技术，光消毒处理很迅速，并会发出高功率、富含紫外线的白光。

对此进行了试验。

对于测试的每根管2，沉积和分布有5.10⁴cfu(菌落形成单位)的巴西曲霉dsm1988：

-内颈部3a上有超过16个1μl的液滴分布在关于管2的中心以90°间隔开的超过4条垂直线上，以及

-在管2内部的主体7和基部6上有超过50个1μl的液滴分布在关于管2的中心以90°间隔开的超过4条垂直线上。

为了比较以下效果进行了消毒测量(每次测试在至少5根管2上进行)：

-仅通过装置8进行加热的效果

-仅通过装置4、5进行紫外线消毒的效果

-根据本发明在通过装置8进行的加热和通过装置4、5对管2内部进行的紫外线消毒之间具有协同作用的效果。

下表给出了部分试验的这些消毒测量值。

消毒效果以对数的形式给出(1个对数的消毒水平对应于细菌数除以10；3个对数的消毒水平相当于细菌数的千分之一；4个对数的消毒水平相当于细菌数的一万分之一等)。剩余细菌数是根据常规微生物技术计算的(通过培养基里的混杂物并过滤的方法)。

试验还表明本发明使得在外颈部3b(非关键表面)上获得大于4.2个对数的消毒水平成为可能。

当然，本发明不仅限于刚刚所描述的例子，并且在不偏离本发明范围的情况下可以对这些例子进行多种调整。

特别是，在本发明的框架(依次串联和/或并联的多个管2的消毒)内，对管的上述实施例的描述仍然有效。

当然，本发明的各种特征、形式、变型和实施例可以以各种组合形式组合在一起，只要它们不是不可相容的或相互排斥的。尤其，上述所有变型和实施例都可以组合在一起。

因此，在根据本发明的方法的变型中，当管受到紫外线辐射时，管的所有部分(颈部除外)的温度优选高于或等于85℃，优选高于或等于90℃、优选高于或等于100℃、优选高于或等于115℃、优选高于或等于142℃。

同样，在根据本发明的设备中，加热装置、腔室和将加热装置连接到腔室的移动装置能够布置为使得当管到达腔室时，除颈部外的管的所有部分的温度高于或等于85℃，优选高于或等于90℃，优选高于或等于100℃、优选高于或等于115℃、优选高于或等于142℃。

由于颈部通常包括确保未来瓶子的密封的部件，这实际上可以使其能够避免受热变形。