容器的杀菌装置 |
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| 申请号 | CN201480008347.9 | 申请日 | 2014-03-12 | 公开(公告)号 | CN105050902A | 公开(公告)日 | 2015-11-11 |
| 申请人 | 三菱重工食品包装机械株式会社; | 发明人 | 田中大辅; 杉山茂广; 竹内靖惠; 油井杉彦; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种低成本且具有较高的杀菌性能的容器的杀菌装置。加热介质(34)在 杀菌剂 通路(32b)中配置成堵塞吐出液态杀菌剂的方向的下游端。通气路(32a)形成于杀菌剂供给管(31)的管主体(32)的侧面，且形成于比加热介质(34)更靠吐出液态杀菌剂的方向的上游侧的 位置 。在该杀菌剂供给部(30)中，通过到达加热介质(34)而 蒸发 的杀菌剂穿过形成于管主体(32)的侧面的通气路(32a)并向外部 泄漏 ，并且附着于容器(100)的内周面而进行杀菌。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种杀菌装置，其特征在于，具备： |
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| 说明书全文 | 容器的杀菌装置技术领域背景技术[0002] 在将茶、果汁饮料、咖啡饮料等进行无菌填充时，在填充饮料之前，需要对被填充的容器的里外进行杀菌。为此，以往在纸容器或聚酯瓶(以下称PET瓶)等塑料容器等成形容器的杀菌方法中，主要使用过醋酸(Peracetic Acid示性式CH3C(＝O)OOH)水溶液或者过氧化氢(Hydrogen Peroxide，H2O2)水溶液作为杀菌剂。并且，已知有如下方法：在杀菌对象的容器具有深底形状或凹凸形状时，在将杀菌剂向杀菌对象喷撒之后，进行干燥，从而对容器进行杀菌。并且，还已知有如下方法：将杀菌剂加热到沸点以上并使其气化，将该气体状的杀菌剂喷雾到空气中，使杀菌剂凝缩成微细的雾而附着于容器，并使其干燥，从而对该容器进行杀菌。 [0003] 然而，在这些以往的杀菌方法中，由于使用高浓度的过氧化氢，因此虽然杀菌能力充分，但过氧化氢吸附并渗透到容器的表层，去除该过氧化氢时费时费工，无法缩短杀菌工序。因此，专利文献1提出了能够高速且可靠地杀菌的方法：将使过氧化氢滴液暂时气化后凝结而生成的过氧化氢的雾导入到预热的PET瓶的内部，进一步向由PET制成的瓶内送入热风。 [0004] 以往技术文献 [0005] 专利文献 [0006] 专利文献1：日本专利第4493592号公报 [0007] 发明的概要 [0008] 发明要解决的技术课题 [0009] 根据专利文献1的杀菌方法通过使过氧化氢水溶液与压缩空气在二流体喷雾器的内部混合而生成过氧化氢滴液。因此，专利文献1的杀菌方法虽然具有较高的杀菌性能，但为了生成过氧化氢的雾，需要采用二流体喷雾器以及压缩空气，因此杀菌成本增高，并且在空气中被稀释而导致过氧化氢的浓度变低。 [0010] 本发明是基于这种课题而完成的，其目的在于提供一种低成本且具有较高的杀菌性能的容器的杀菌装置。 [0011] 用于解决技术课题的手段 [0012] 本发明的杀菌装置，具备：杀菌剂供给管，所述杀菌剂供给管在内部具有杀菌剂通路，在所述杀菌剂供给管插入于成为杀菌对象的容器的内部的状态下，被吐出的液态杀菌剂穿过所述杀菌剂通路；加热介质，所述加热介质对穿过所述杀菌剂通路的杀菌剂进行加热并使其蒸发；以及通气路，所述通气路使通过利用加热介质加热而蒸发的杀菌剂向杀菌剂供给管的外部泄漏。 [0013] 本发明的杀菌装置在容器的内部加热杀菌剂并使其蒸发，并使该蒸汽直接附着于容器的内表面，从而既能实现低成本，又能实现较高的杀菌性能。 [0014] 本发明的杀菌装置至少包含第1方式和第2方式。 [0015] 第1方式为如下：加热介质配置成堵塞杀菌剂通路的吐出液态杀菌剂的方向的下游端，通气路形成于杀菌剂供给管的侧面，且形成于比加热介质更靠吐出液态杀菌剂的方向的上游侧的位置。在第1方式的杀菌装置中，通过到达加热介质而蒸发的杀菌剂穿过形成于杀菌剂供给管的侧面的通气路，并向外部、即容器的内部泄漏。泄漏于容器的内部的杀菌剂附着于容器的内表面而进行杀菌。 [0016] 在第1方式中，在杀菌剂供给管的侧面设置有多个通气路，这在使蒸发的杀菌剂可靠地附着于容器的内表面的方面是优选的。 [0017] 并且，在第1方式中，在设置对加热介质进行加热的热源时，优选将热源配置于杀菌剂供给管的轴向上，且配置于以加热介质为分界与杀菌剂供给管相反的一侧，并且将热源的径向尺寸设成与杀菌剂供给管的径向尺寸同等以下。这是为了避免该热源成为对容器拔插杀菌剂供给管时的阻碍。 [0018] 第2方式为如下：加热介质配置成沿着杀菌剂通路具有规定的长度，通气路形成于杀菌剂供给管，且形成于吐出液态杀菌剂的方向的下游端。在第2方式中，在沿着加热介质飞行的过程中蒸发的杀菌剂穿过形成于杀菌剂供给管的下游端的通气路并向外部泄漏。 [0019] 在第2方式中，加热介质能够以包围杀菌剂通路的方式构成。 [0020] 此时，由于从周围的全方位对穿过杀菌剂通路的杀菌剂进行加热，因此能够使杀菌剂有效地蒸发。 [0021] 发明效果 [0023] 图1是表示本发明的第1实施方式中的无菌饮料填充机的概略结构的图。 [0024] 图2是表示在图1的无菌饮料填充机中应用的容器的杀菌装置的图。 [0025] 图3是表示图2所示的杀菌装置的杀菌剂供给管在插入于容器之前的状态的图。 [0026] 图4(a)、图4(b)、图4(c)是图1以及图2所示的杀菌剂供给管的局部放大纵剖视图。 [0027] 图5是表示第1实施方式中的杀菌剂供给管的变形例的图。 [0028] 图6是表示与第1实施方式中的通气路的配置有关的变形例的图。 [0029] 图7是表示本发明的第2实施方式中的容器的杀菌装置的图。 [0030] 图8(a)、图8(b)、图8(c)是本发明的第2实施方式中的杀菌剂供给管的放大纵剖视图。 具体实施方式[0031] [第1实施方式] [0032] 以下，根据应用于无菌饮料填充机的实施方式对本发明的容器的杀菌装置进行说明。 [0033] 如图1所示，无菌饮料填充机1具备如下部件作为各构成要件：将容器100搬入无菌饮料填充机1内的搬入输送机10；对容器100进行杀菌的杀菌装置11；清洗容器100的清洗装置13；向完成杀菌以及清洗的容器100填充液体(饮料)的填充装置14；将瓶盖20安装于填充有饮料的容器100的压盖机15；以及将容器100搬出无菌饮料填充机1外的搬出输送机16。在这些各构成要件之间设置有传送星形轮17，由此在各构成要件之间进行容器100的交接。 [0034] 在基架21上设置有在杀菌装置11、清洗装置13、填充装置14、压盖机15中传送容器100的传送路径，为了将在杀菌装置11、清洗装置13、填充装置14、压盖机15中传送容器100的传送路径维持成无菌环境，在基架21上设置有覆盖基架21上的空间的侧方以及上方的腔室C。 [0036] 并且，在基架21形成有回收被喷撒的杀菌剂和清洗液的排出口(未图示)，被回收的杀菌剂等穿过排出口而排出到外部的回收部。 [0037] 在杀菌装置11附带设置有杀菌剂供给部11a。杀菌剂供给部11a将杀菌剂供给至腔室C以及杀菌装置11。供给于腔室C的杀菌剂用于对腔室C的内部进行杀菌，供给于杀菌装置11的杀菌剂用于对容器100的内部以及外部进行杀菌。如以下说明，本实施方式的特征在于对容器100的内部进行杀菌。另外，杀菌剂例如能够广泛应用过醋酸、过氧化氢等药剂。 [0038] 以下，参照图2～图4(a)、图4(b)、图4(c)对无菌饮料填充机1中的杀菌装置11进行详细说明。 [0039] 杀菌装置11具备杀菌剂供给部30和容器保持部50。杀菌装置11在一边利用传送星形轮17的容器保持部50保持容器100一边传送的过程中，对容器100的内表面进行杀菌。但是，杀菌装置11还能够在容器100停止的状态下进行杀菌。 [0040] 以下，按照杀菌剂供给部30、容器保持部50的顺序对杀菌装置11的结构进行说明。 [0041] 杀菌剂供给部30具备：杀菌剂供给管31；一边保持杀菌剂供给管31一边使其进行升降运动的升降杆36；以及将升降杆36支承为能够进行升降运动的导轨39。 [0042] 导轨39设置于基架21上，且沿着传送容器100的路径设置。 [0043] 升降杆36能够在图2所示的动作位置与图3所示的待机位置之间升降，在进行杀菌处理之前位于待机位置。若容器100被传送至规定的杀菌位置，则通过省略图示的驱动源使杀菌剂供给管31下降，以使杀菌剂供给管31从形成于容器100的上端的开口插入于容器100的内部。 [0044] 若将杀菌剂供给管31插入于容器100的内部，则杀菌剂供给部30向杀菌剂供给管31供给液态杀菌剂，并且使杀菌剂在杀菌剂供给管31的内部气化。杀菌剂供给部30通过使被气化的杀菌剂向杀菌剂供给管31的外部泄漏，使该杀菌剂附着于容器100的内表面而进行杀菌。这是杀菌剂供给部30的主要功能，为了发挥该功能，杀菌剂供给管31具备以下结构。 [0045] 如图4(a)、图4(b)、图4(c)所示，杀菌剂供给管31具备：中空圆筒状的管主体32；配置于管主体32的内部，且将杀菌剂朝向加热介质吐出的针体33；密封管主体32的前端的加热介质34；对加热介质34进行加热的热源35；以及向针体33供给杀菌剂的喷嘴 37(图2、图3)。另外，将杀菌剂供给管31插入于容器100的一侧定义为前端，将设置其喷嘴37的一侧定义为后端。 [0047] 如图4(a)、图4(b)、图4(c)所示，管主体32具备通气路32a，该通气路32a在前端侧贯通壁厚方向，被气化的杀菌剂通过该通气路32a并向管主体32的外部泄漏。在本实施方式中，直径相等的多个通气路32a在轴向上以均等间隔设置，并且在周向上也以均等间隔设置。另外，通气路32a形成于比加热介质34更靠吐出杀菌剂的方向的上游侧的位置。 [0048] 针体33是中空圆筒状的部件，与管主体32相同，由耐腐蚀性优异的金属材料构成。 [0049] 针体33在前端具有开口的吐出口33a，而后端与喷嘴37连接。若从喷嘴37供给液态杀菌剂，则从吐出口33a向加热介质34吐出液滴状的杀菌剂。如图2、图3所示，喷嘴37与管体38连接，该管体38与杀菌剂供给部11a连接，借助省略图示的例如注射器泵向喷嘴37供给杀菌剂。 [0050] 在针体33中，吐出口33a从加热介质34隔开规定的间隔而配置，从吐出口33a吐出的液滴状的杀菌剂在管主体32的内部落下而到达加热介质34的表面。该间隔是任意的，但若考虑容器100一边在沿着传送星形轮17的路径上移动一边被杀菌这一点，则应该是杀菌剂通过离心力必须到达加热介质34的程度的距离。 [0051] 针体33的吐出口33a位于比沿轴向设置的通气路32a中最后端侧的通气路32a更靠下方的位置。 [0052] 加热介质34对落下来的杀菌剂进行加热并使其气化。 [0053] 加热介质34是为了密封管主体32的前端而具有与管主体32的外径相同的直径的圆板状的部件，该管主体32的前端相当于吐出杀菌剂的方向的下游端，与管主体32相同，该加热介质34由耐腐蚀性优异的金属材料构成。加热介质34通过焊接、粘接剂等适当的手段与管主体32的前端接合。 [0054] 热源35对加热介质34进行加热。 [0055] 热源35具备加热器35a、铁芯35b、保持架35c以及管状的隔热鞘35d，加热器35a由呈螺旋环状缠绕的电热线构成，在铁芯35b的外周缠绕有加热器35a，保持架35c在轴向上支承加热器35a，隔热鞘35d覆盖加热器35a。 [0056] 若从省略图示的电源向加热器35a供给电力，则该加热器35a发热，直接对加热介质34进行加热，并且经由铁芯35b间接地进行加热。用于加热器35a的电热线能够使用公知的以镍和铬为主要成分的合金或者以铁、铬以及铝为主要成分的合金。 [0057] 铁芯35b既可以与加热介质34一体地形成，也可以作为分体制作并接合于加热介质34的前端侧。但是，为了使由加热器35a产生的热传导到加热介质34，希望采用不阻碍从铁芯35b至加热介质34的热传导的接合方法。 [0058] 保持架35c通过接合于铁芯35b的前端，将加热器35a保持在规定的位置。为了使保持架35c发挥该功能，将保持架35c的直径设成比加热器35a的直径大。 [0059] 隔热鞘35d覆盖加热器35a的周围，从而作为用于避免由加热器35a产生的热直接到达容器100的内表面的隔热层发挥功能。为了使隔热鞘35d更加良好地发挥作为隔热层的功能，优选在隔热鞘35d与加热器35a之间设置空隙，以免该隔热鞘35d的内周面与加热器35a接触。 [0060] 隔热鞘35d能够由与管主体32相同的金属材料、陶瓷材料构成，但如果重视作为隔热层的功能，则使用导热性比金属材料的导热性小的陶瓷材料是有利的。 [0061] 以上说明的热源35配置于管主体32的轴向上，且配置于以加热介质34为分界与管主体32相反的一侧。并且，热源35的径向尺寸被设成与管主体32的径向尺寸同等以下。因此，能够避免该热源35成为对容器100拔插杀菌剂供给管31时的阻碍。 [0062] 其次，容器保持部50由对容器100进行保持的例如被称为握爪的装置构成。作为握爪，能够使用抓住并保持容器100的瓶颈101的公知的装置。握爪以等间隔设置于传送星形轮17的外周，在抓住从前工序交接的容器100的状态下，将容器传送至规定的位置。 [0063] 以下，说明使用杀菌装置11对容器100的内部进行杀菌的步骤。 [0064] 若容器100被传送至杀菌位置，则处于图3所示的待机位置的升降杆36下降至图2所示的动作位置，杀菌剂供给管31被插入于容器100的内部，开始进行杀菌处理。此时，从电源向加热器35a供给电力，将加热介质34加热到比杀菌剂的沸点高的温度。例如，在使用过醋酸作为杀菌剂时，由于过醋酸的沸点接近107℃，因此将加热介质34加热到107℃以上的温度，例如120～200℃。 [0065] 其次，通过使杀菌剂供给部11a的注射器泵工作，从针体33的吐出口33a朝向加热介质34吐出杀菌剂，如图4(b)所示，使液滴状的杀菌剂D向朝下方向A滴下。虽然被吐出的杀菌剂的量是任意的，但根据本发明人的研究确认到，只使用0.2ml左右的浓度为10％的过醋酸水溶液，就能够将500ml(毫升)的聚酯瓶充分杀菌。 [0066] 如图4(c)所示，由于加热介质34被加热到比杀菌剂的沸点高的温度，因此到达加热介质34的杀菌剂瞬间成为蒸汽。成为蒸汽S的杀菌剂从加热介质34朝向杀菌剂供给管31的后端上升。然而，由于在杀菌剂供给管31形成有通气路32a，因此成为蒸汽的杀菌剂依次通过作为管主体32的内部的杀菌剂通路32b以及通气路32a，并向杀菌剂供给管31的外部泄漏。通过通气路32a的杀菌剂接着附着于容器100的内表面，从而对该内表面进行杀菌。 [0067] 根据以上步骤对各个容器100进行杀菌。 [0068] 其次，对通过杀菌装置11的杀菌剂供给部30产生的作用、效果进行说明。 [0069] 由于杀菌剂供给部30使杀菌剂在容器100的内部蒸发来进行杀菌，因此以杀菌剂供给管31为代表的必要的部件可以小型且少量。因此，能够抑制杀菌装置11的成本。而且，由于杀菌剂供给部30能够按每一根使高浓度的杀菌剂在容器100的内部蒸发来进行杀菌，因此能获得较高的杀菌能力。 [0070] 并且，由于杀菌剂供给部30利用隔热鞘35d覆盖加热器35a的周围，因此能够将因使杀菌剂蒸发所需的加热而产生的影响抑制到小于容器100的耐热温度，例如在聚酯瓶的情况下，能够抑制到小于70～80℃。 [0071] 并且，由于杀菌剂供给部30将通气路32a设置于管主体32的轴向以及周向的多个部位，因此通过加热介质34蒸发的杀菌剂能够容易通过管主体32并附着于容器100的内表面，因此杀菌装置11能够获得较高的杀菌能力。 [0072] 并且，在杀菌剂供给部30中，针体33的吐出口33a位于比最后端侧的通气路32a更靠前端侧的位置。因此，针体33相对于从后端侧起第2以及第1个通气路32a成为阻力，可以说在该通气路32a与针体33之间上升的杀菌剂容易通过通气路32a。 [0073] 并且，杀菌剂供给部30在将多滴杀菌剂连续向一个容器100滴下的情况下，能够加快后续的杀菌剂蒸发的速度。也就是说，正当之前滴下的杀菌剂蒸发而上升时，若后续的杀菌剂被滴下，则后续的杀菌剂在通过已成为蒸汽的杀菌剂的过程中被加热之后，到达加热介质34。因此，杀菌剂蒸发的速度变快，能够实现杀菌处理的高效率化。 [0074] 本发明能够取舍选择在第1实施方式中举出的结构，或者适当地变更为其他结构。 [0075] 例如，虽然将管主体32的内径在轴向上设为均等，但本发明并不限定于此。例如，如图5所示，能够使管主体32的内径越接近后端，越变小。如此一来，越接近管主体32的后端，被蒸发的杀菌剂的压力损失越大，因此杀菌剂容易从通气路32a通过。并且，在图5的例子中，使在轴向上排列的通气路32a的直径的大小越接近后端，越变小，因此杀菌剂容易从前端侧的通气路32a通过。 [0076] 并且，第1实施方式将通气路32a在轴向上排列，并且在周向上排列，但本发明并不限定于此。例如，如图6所示，也可以将管主体32展开，将通气路32a配置成交错格子状。可以期待容易使杀菌剂向管主体32的外部泄漏。 [0077] [第2实施方式] [0078] 其次，参照图7以及图8(a)、图8(b)、图8(c)对本发明的第2实施方式进行说明。第2实施方式也在容器100的内部使杀菌剂蒸发，这一点与第1实施方式是共通的，但使杀菌剂蒸发的手段不同。以下，集中于不同部分对第2实施方式进行说明。 [0079] 第2实施方式在进行杀菌时，将杀菌剂供给部40的杀菌剂供给管41从下方插入于倒立着的容器100的内部。当结束杀菌时，杀菌剂供给管41下降，从容器100中拔出。 [0080] 如图7以及图8(a)、图8(b)、图8(c)所示，杀菌剂供给管41具备：中空圆筒状的管主体42；配置于管主体42的内部，且朝向加热介质44吐出杀菌剂的针体43；以及向针体43供给杀菌剂的喷嘴37。另外，在第2实施方式中，也将杀菌剂供给管41被插入于容器100的一侧定义为前端，将与杀菌剂供给管41被插入于容器100的一侧相反的一侧定义为后端。 [0081] 管主体42由与第1实施方式的管主体32相同的材料构成，但不具备通气路32a，由轴向的两端开口的单纯的管状部件构成。 [0082] 并且，针体43除配置不同以外，具备与第1实施方式的针体33相同的结构。即，针体43以吐出口43a被加热介质44包围的方式配置，从吐出口43a吐出的液滴状的杀菌剂D一边在管主体42的内部上升，一边通过加热介质44的内侧。 [0083] 加热介质44对上升的杀菌剂进行加热并使其气化。 [0084] 加热介质44由安装于管主体42的内部的呈螺旋环状缠绕的电热线构成，该加热介质44从周向的整个区域包围管主体42的内部的杀菌剂通路42b。加热介质44通过固定于管主体42的内周面而被保持于管主体42。还能够在加热介质44与管主体42之间介入成为隔热材料的由陶瓷制成的管。 [0085] 若从省略图示的电源向加热介质44供给电力，则该加热介质44发热。用于加热介质44的电热线与第1实施方式相同。 [0086] 以下，说明使用杀菌剂供给部40对容器100的内部进行杀菌的步骤。 [0087] 若容器100被传送至杀菌位置，则如图7、图8(a)、图8(b)、图8(c)所示，杀菌剂供给管41被插入于容器100的内部，开始进行杀菌处理。此时，从电源向加热介质44供给电力，将加热介质44加热到比杀菌剂的沸点高的温度。加热温度与第1实施方式相同。 [0088] 其次，通过使注射器泵工作，图8(b)所示，使液滴状的杀菌剂D从针体43的吐出口43a以朝上方向A向加热介质44吐出。吐出的杀菌剂的量与第1实施方式相同即可，但使杀菌剂以能够到达加热介质44的杀菌剂通路44a的程度的速度吐出。 [0089] 由于加热介质44被加热到比杀菌剂的沸点高的温度，因此如图8(c)所示，通过被加热介质44包围的区域的杀菌剂在杀菌剂通路42b上升的过程中成为蒸汽S。成为蒸汽S的杀菌剂从杀菌剂供给管41的位于吐出杀菌剂的方向的下游侧的后端的开口(通气路)泄漏，流入容器100的内部，并附着于容器100的内表面，从而对该内表面进行杀菌。 [0090] 根据以上步骤对各个容器100进行杀菌。 [0091] 对通过杀菌剂供给部40产生的作用以及效果进行说明。 [0092] 与杀菌剂供给部30相同，杀菌剂供给部40也既能实现低成本，又能获得较高的杀菌能力。 [0093] 并且，由于杀菌剂供给部40利用管主体42覆盖加热介质44的周围，因此能够将因使杀菌剂蒸发所需的加热而产生的影响抑制到小于容器100的耐热温度。 [0094] 杀菌剂供给部40能够通过改变加热介质44的轴向长度或者在轴向上划分电热线，调整对杀菌剂进行加热的能力。因此，即使根据需要变更供给杀菌剂的量，也能够通过调整加热的能力，使杀菌剂毫不泄漏地成为蒸汽。 [0095] 并且，由于使杀菌剂朝向上方吐出，因此即使杀菌剂从针体43的吐出口43a以未蒸发的状态吐出，也能够通过之后滴落，以液滴状附着于容器100的内表面，降低饮料中残留杀菌剂的风险。 [0096] 以上根据第1实施方式以及第2实施方式对本发明进行了说明，但只要在不脱离本发明的宗旨的范围内，能够取舍选择在上述实施方式中举出的结构，或适当地变更为其他结构。 [0097] 例如，无菌饮料填充机1的结构只是例示，能够将本发明的杀菌装置应用于其他方式的无菌饮料填充机。 [0098] 并且，能够将第1实施方式应用于倒立的容器的杀菌，并且能够将第2实施方式应用于正立的容器的杀菌。 [0099] 符号说明 [0100] 1-无菌饮料填充机，10-搬入输送机，11-杀菌装置，11a-杀菌剂供给部，13-清洗装置，14-填充装置，15-压盖机，16-搬出输送机，17-传送星形轮，20-瓶盖，21-基架，30、40-杀菌剂供给部，31、41-杀菌剂供给管，32、42-管主体，32a-通气路，32b、42b-杀菌剂通路，33、43-针体，33a、43a-吐出口，34、44-加热介质，35-热源，35a-加热器，35b-铁芯，35c-保持架，35d-隔热鞘，36-升降杆，37-喷嘴，38-管体，39-导轨，50-容器保持部， 100-容器，C-腔室。 |
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