专利名称：用于包装容器杀菌的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于包装容器杀菌的按权利要求1前序部分的方法以及适合于该方法的按权利要求13前序部分的装置。
已知一种这一类型的方法，用这种方法时H2O2混合蒸汽通过一双原料喷嘴和一加热腔以及一管道输入一杀菌宝(DE 39 00 448 A1)。待处理包装容器以锥形塑料桶的形式穿过杀菌室，并在那里受加热的H2O2混合蒸汽扩散的作用。此外杀菌室还吹入热空气，它可以使H2O2化学分解。接着将剩余的杀菌剂或混合物从杀菌室中抽出。
这种已知方法流程非常复杂，实施起来成本也相应地较高。由于H2O2混合蒸汽无方向性地、扩散地输入杀菌室，它只适用于具有较大入口的包装容器，而不适合于具有较小入口的包装容器，例如塑料饮料瓶，这种饮料瓶在饮料工业中应用越来越广。
还已知一种专门针对PET-瓶杀菌的方法，用这种方法时在一通压缩空气的管子中借助于雾化喷嘴连续地喷洒浓度为0.1至1.5％的过醋酸(DE 198 08 318 A1)。接着这样形成的气溶胶在一热交换器中加热，最后通过管道和单组分喷嘴引入倒立的PET-瓶中。在作用以后杀菌剂通过PET-瓶用去矿质水的喷射去除。
用这种已知方法虽然也可以对窄瓶颈的包装容器杀菌，但是它只能用高的器械费用实现。问题还在于这种方法在不可避免的运行中断时，这时加热的气溶胶在通向喷嘴的长管道中为凝结。这导致在中断后的包装容器的不是无可挑剔的杀菌。
本发明的目的在于，创造一种用于包装容器杀菌的容易实现和运行可靠地工作的方法，用这种方法具有较小入口的包装容器也可以可靠地杀菌。此外还应提出一种用来实施这种方法的可成本低廉地制造的装置。
在方法方面这个任务通过权利要求1的特征，在装置方面通过权利要求13的特征来解决。
在按本发明的方法中仅仅通过用水蒸汽的混合既进行液态消毒剂的雾化和蒸发，也进行加热。这里加热可以用最简的方法通过选择水蒸汽的温度和数量确定。这时所进行的消毒剂的“稀释”同时可以用简单的方法通过相应地提高输送到混合喷嘴的消毒剂的输出浓度加以补偿，使得在尤其是具有室温的包装容器上凝结的混合物具有所希望的浓度。
由于消毒剂-水蒸汽混合物通过混和喷嘴直接喷射在包装容器上，不需要加热腔，管道等等，在这些管道中混合物可能凝结。因此混和喷嘴可以按节拍运行，即使较长的运行中断也没有不利影响。通过混和喷嘴相应的造型和由此得到的雾状混合物的喷射形状混合物既可以吹在或喷雾在窄的入口内，也可以宽面地吹在或喷雾在包装容器的外壁上。此外喷在包装容器上的混合物可以精确地定量给料，因此消耗可以特别省。
本发明优良的改进结构包含在从属权利要求中。
下面借助于图形对本发明的实施例加以说明，它们表示
图1用于包装容器杀菌的装置的示意俯视图。
图2以放大图表示的图1的AB剖视。
图3以放大图表示的X局部视图，图4以放大图表示的图1的CD剖视。
图5以放大图表示的图1的EF剖视。
按图1至5的装置用于PET-饮料瓶，以下简称瓶1的形式的包装容器的杀菌。它主要包括一注射机5。一喷淋机(涮洗机)6和一连接两台机器的输送带7。待杀菌的瓶1通过输入带8直立地输送给此装置；杀完菌的瓶1通过一输出带9直立地从装置中输出。
注射机5具有一位置固定的壳体10，它上面支承一具有垂直转轴12的转台11。在转台11圆周上刚性固定许多按欧洲专利721808的弹性夹钳13。这些夹钳13当它们随转台11在一圆弧形轨道上回转时，在瓶颈下方以直立位置并且入口朝上地夹住瓶1。直立的瓶1通过一分配蜗杆14，一星形输入轮15，一星形输出轮16和一弧形导向板17输入和输出类钳13，如在所述欧洲专利721 808中详细说明的那样。但是瓶不翻转180°。在以阴影线表示的处理区内它们完全保持其直立的正常位置。
其次在注射机5的转台11上刚性固定许多带一约20°喷射角的双组分喷雾咀。以下简称混和喷嘴2。确切地说在每个夹钳13上方与由它夹持的瓶1同心地设置各一个垂直向下的到瓶1的入口具有很小间距(约2cm)的混和喷嘴2。
每个混和喷嘴2的第一通道18通过第一管道22在中间连接一第一控制阀20和一与转轴12同心设置的旋转分配器27的情况下与一固定不动的水蒸汽发生器24连接。它供给压力为2Bar和温度为121℃的水蒸汽。每个混和喷嘴2的第一通道通过第二管道23和在中间连接一第二控制阀21以及旋转分配器27和一泵25的情况下与一固定不动的用于处于室温下的消毒剂3的贮存罐26相连。消毒剂由具有4％消毒剂浓度以及0.04％用来更好地湿润的表面活性剂的水溶液组成。这种液态消毒剂3通过泵25以2Bar的压力输送给混和喷嘴2。消毒剂含有作为杀菌成分的4000ppmH2O2和2500ppm的过醋酸。
用注射机5的上述装置将液态消毒剂3和水蒸汽4的雾化混合物喷入瓶1内部。为了瓶1外表面的消毒，紧接着星形输入轮15固定地和离瓶1运动轨道侧向很小距离地设置多个混和喷嘴2a。这些混和喷嘴2a-除这里不需要的旋转分配器之外-和跟随转台一起回转的混合喷嘴2一样通过管道23和控制阀21与贮存罐26连接，并且水平布置。此外它通过管道38与杀菌的压缩空气源连接。
按图1和5喷淋机6具有一部分类似于按图1至4的注射机5的结构。因此相同的部分配备相同的图形标记和足标“a”。这里弹簧夹钳13a可借助于控制凸轮29绕水平回转轴28回转，如具体地在欧洲专利文献721 808号中所述。因此瓶1在其跟随转台11a作回转运动的大部分时间内倒立放置，或者说其入口朝下。而在星形输入轮15a和星形输出轮16a区域内它们具有直立的正常位置。
在喷淋机6中瓶1的处理通过设置在转台11a上的，配设于夹钳13a的喷嘴30进行，喷嘴可略微插入瓶1中。每个喷嘴30分别通过一控制阀31、32、33连接在总共三个通道34，35，36上，它们会有不同的喷淋介质。在所述情况下它们是消毒空气，消毒水和液态消毒剂3，最好和贮存罐26中的一样。喷嘴30做成单管或多管喷嘴，使得在某些情况下也可以同时将不同喷淋介质喷入瓶1中。
输送带7将注射机5的星形输出轮16与喷淋机6的输入蜗杆14a和星形输入轮15a连接。其长度这样地选择，使得在装置的额定效率时对于在注射机5内喷入瓶1内的消毒剂-水蒸汽雾得到所希望的作用时间。在正常运行时注射机5，输送带7和喷淋机6通过未画出的驱动机构相互同步地驱动，使得得到一无干扰的，瓶1从输入装置8到输出装置9的连续输送。整个装置设置在一用点划线表示的空腔37内，它通入100级的杀菌空气。从而防止消毒过的瓶1的重复感染．用上述装置实行下述杀菌方法一来自未画出的拉伸吹塑机的直立供给的新瓶1通过输入装置8输入，通过输入螺杆14进入节拍，并由星形输入轮15转交给注射机5的一个夹钳工3。现在它位于中心图2和3中所示的位置配设于夹钳13的混和喷嘴2之下，喷嘴到瓶口具有2至3厘米的距离。现在起混和喷嘴2的两个控制阀20和21同步打开1.5秒的时间段．这时从贮存罐26中将具有已经作过说明的成分的室温下的压力为2Bar的液态消毒剂3以及从蒸汽发生器24中将具有2Bar压力和121℃温度的水蒸汽单独地同时输送给混和喷嘴2。在从混和喷嘴2的通道18，19申流出时两种组分剧烈混和，这时形成一能量充足的具有约60至80℃的温度和一约20°的开口角的混合射束。混合射束主要包含精细雾化的消毒剂，水蒸汽和在某些情况下汽化的消毒剂和水滴。通过起催化作用的温度提高和热量输入消毒剂3最佳地活化。
混和喷嘴2设置和制作成这样，使由它产生的混合射束基本上垂直向下通过入口进入瓶1内部，并将它完全灌满。因为瓶1只具有室温，混合物的大部分立即以细滴的形式冷凝在瓶内壁上，并形成一封闭的，高效杀菌冷凝膜。这时由于喷入的混合物总共只有很少的热含量瓶1的内部温度上升到约45℃。
此外通过上述过程原来在瓶1中含有的环境空气大部分从瓶内腔中挤出。在1.5秒喷射时间结束时两个控制阀20，21同步关闭。所述1.5秒喷射时间加载在图1中交叉的阴影线表示的转台11的回转区内。现在起接着经过5秒钟的作用时间，它通过转台11的单阴影线表示的区域表示。这时雾化在瓶内壁上的消毒剂3起剧烈的杀菌作用。瓶口的外部区域也通过溢出的混合物一起进行处理。
在瓶1和转台11一起回转的区域的末尾阶段再次以同样的方法通过同一混和喷嘴2进行持续1.5秒的消毒剂-水蒸汽混合物的喷射。这时瓶内部加热到约58℃。因此并不接近于达到约65℃的PET-瓶的临界温度。此后瓶1被输出星形轮16和弧形导向板17捕获并停放在输送带7上。接着是取决于输送带7长度的作用时间，它可以根据瓶的类型，所希望的杀菌效果和所采用的消毒剂的不同而改变，最好是在5至10秒的范围内。
由于通过混和喷嘴直接喷入瓶内部和其精确的时间控制喷入的消毒剂3和水蒸汽4可以精确地定量供给。因此例如在用所提参数和相应地确定尺寸的混和喷嘴2消毒1.5升的PET-瓶时在持续1.5秒的喷射阶段期间在瓶1内分别喷入3.4毫升消毒剂3和1.4克水蒸汽4。在效率为19.000只瓶/小时时每小时消耗129.2升消毒剂3和53.2公斤蒸汽4。可以达到的杀菌率为99.99％至99.999％，根据所采用的试验病菌类型的不同而有所不同。这满足将饮料消毒地装入PET-瓶时的所有要求。
此外在某些情况下还消耗每小时33升的消毒剂3，以用来在转台11的入口区内通过喷嘴2a对瓶1外部进行消毒，通过它在必要情况下可靠地防止由于在瓶外侧上的病菌的重复感染。
在输送带7的末尾外部和内部带有消毒剂膜的瓶1通过输入螺杆14a按节拍分配，并由星形输入轮15a以直立的正常位置转交给喷淋机6的夹钳13。接着夹钳13a在转台11a旋转期间通过控制装置29回转180°，使瓶1最后以其入口垂直向下。这时喷嘴30插入瓶口几毫米(图5)。现在起通过相应地控制控制阀31，32，33作为第一次短时间的液态消毒剂喷入瓶1内(交叉阴影线区域)，然后瓶1交替地用消毒水和消毒空气冲洗(单阴影线区域)，直至最后残存的消毒剂实际上完全从瓶1中去除。然后瓶1翻转回其正常位置，被星形输出轮16a接收，并以直立的正常位置停放在输出装置9上。从那里它被输送到一未画出的消毒-装灌和封口机，而且是在一少菌或无菌气氛中，如在空腔37中所笼罩的气氛那样。
代替输送带7瓶1也可通过一个或多个星形输送轮按节律输送。通过这种模块化结构注射机5和喷淋机6可以直接并排地以最小的空间需求设置。瓶1也可以直接从喷淋机的星形输出轮16a转移到装灌和封口机的星形输入轮上。在这种结构时也可以通过相应地选择星形输送轮的尺寸达到所希望的处理和作用时间。特别是在杀菌要求较低时也可以设想，混和喷嘴10安装在一和喷淋机6的星形输入轮一起旋转的转台上，其中作用时间移到转台11a的区域内。在所有情况下由于从混和喷嘴流出的消毒剂-水蒸汽混合物直接喷入瓶1内可以实现节约的、可靠和可重复的杀菌处理。
权利要求
1.用于包装容器杀菌的方法，其中在采用一喷嘴的情况下产生加热的消毒剂-蒸汽混合物，输送给包装容器，在对待杀菌表面产生作用以后重新去除，其特征为液态消毒剂和水蒸汽同时单独地输送给混和喷嘴，通过混和喷嘴形成由雾化和/或汽化的消毒剂和水蒸汽组成的混合物，离开混和喷嘴的混合物射束直接对准包装容器。
2.按权利要求1的方法，其特征为液态消毒剂和水蒸汽的混合比约为2∶1。
3.按权利要求1或2的方法，其特征为输送给混和喷嘴的水蒸汽具有约2Bar的压力和约121℃温度。
4.按权利要求1至3之任一项的方法，其特征为输送给混和喷咀的消毒剂具有室温。
5.按权利要求1至4之任一项的方法，其特征为包装容器在喷入从混和喷嘴中流出的混合物射束之前具有室温。
6.按权利要求1至4之任一项的方法，其特征为输送给混和喷嘴的消毒剂由H2O2，过醋酸和某些情况下表面活性剂的水溶液构成。
7.按权利要求1至6之任一项的方法，其特征为每个包装容器混和喷嘴的喷射时间为1至2秒。
8.按权利要求1至7之任一项的方法，其特征为冷凝的消毒剂-蒸汽雾在包装容器上的作用时间约为5至10秒。
9.按权利要求1至8之任一项的方法，其特征为在去除冷凝在包装容器上的冷凝液前用液态消毒剂对包装容器进行喷淋。
10.按权利要求1至9之任一项的方法，其特征为瓶和配设于它的混和喷嘴在喷射消毒剂-水蒸汽混合物期间相互相对静止。
11.按权利要求1的方法，其特征为瓶和配设于它的混合喷嘴在喷射消毒剂-水蒸汽混合物期间共同作连续的平移运动。
12.按权利要求1至11之任一项的方法，其特征为混合物射束经过混和喷嘴直接喷入包装容器内部，尤其是通过其入口。
13.实施按权利要求1的方法的装置，具有一用于待杀菌的包装容器的输送装置和至少一个喷嘴，其特征为至少一个混和喷嘴(2)直接对准由输送装置(11)输送的包装容器(1)，混和喷嘴(2)通过同时打开的控制阀(20，21)与一水蒸汽发生器(24)和一液态消毒剂(3)贮存罐(26)连接。
14.按权利要求13的装置，其特征为混和喷嘴做成双组分喷雾咀。
15.按权利要求13或14的装置，其特征为混和喷嘴对准包装容器(1)的入口。
16.按权利要求13至15之任一项的装置，其特征为输送装置(11)以直立位置和沿水平方向输送包装容器(1)，混和喷嘴垂直向下对准包装容器(1)。
17.按权利要求16的装置，其特片为输送装置(11)可连续驱动，并设有多个与输送装置(11)一起运动的混和喷嘴(2)。
18.按权利要求17的装置，其特征为输送装置(11)做成一转台，它在圆周上带有许多用于包装容器(1)的夹钳(13)，并在输送装置(11)上设有许多混和喷嘴(2)，每个夹钳(13)上方至少有一个喷嘴。
19.按权利要求18的装置，其特征为配设于每个混和喷嘴(2)的控制阀(20，21)安装在输送装置(11)上，并在中间连接一旋转分配器(27)的情况下通过管道(22，23)与水蒸汽发生器(24)和贮存罐(26)连接。
全文摘要
在用于包装容器,特别是瓶的杀菌的方法中液态消毒剂和水蒸汽同时单独地输送给一混和喷嘴,离开混和喷嘴的由雾化和/或汽化的消毒剂和水蒸汽组成的混合物射束直接喷在包装容器上和内。这种方法容易实现,运行可靠地工作。并可以对具有较小入口的包装容器进行可靠的杀菌。
文档编号B65B55/06GK1336829SQ00802955
公开日2002年2月20日 申请日期2000年10月27日 优先权日1999年11月22日
发明者欧文·克尼林, 汉斯·欣德尔 申请人:克罗内斯股份公司