專利名稱：產(chǎn)生含過氧化氫的氣態(tài)滅菌流體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種產(chǎn)生氣態(tài)滅菌流體的方法，該流體含有過氧化氫并具有良好而均勻的滅菌性質(zhì)。該方法是在起氣化劑作用的熱空氣流中將液態(tài)過氧化氫氣化。
在包裝工藝中，常用所謂無菌包裝來包裝和運輸那些對細(xì)菌侵染特別敏感而只能短時間貯存的產(chǎn)品，例如食品和其它易腐商品。無菌包裝比起其它非無菌包裝有許多優(yōu)點例如，上述敏感型產(chǎn)品可以貯存相當(dāng)長的時間而其鮮度不變或基本不受影響，而且在貯存時無需冷凍或連續(xù)的冷凍鏈，這大大提高而且在許多方面改進(jìn)了有關(guān)產(chǎn)品的銷售能力。從根本上說，無菌包裝工藝或無菌包裝的生產(chǎn)是基于這樣一個想法，即，把用熱處理或其它滅菌方法預(yù)先滅過菌的產(chǎn)品裝入同樣滅過菌或由滅菌包裝材料生產(chǎn)的包裝件或容器中，然后使之密封。整個填裝操作都在無菌環(huán)境中進(jìn)行，以避免滅菌產(chǎn)品發(fā)生再感染。當(dāng)前，這種生產(chǎn)過程通常都是借助合理的現(xiàn)代包裝機械進(jìn)行，這些類型的包裝機械都是在必要的無菌條件下形成、填裝并密封成品包裝。
使用這種先有技術(shù)包裝機械生產(chǎn)一次性使用的無菌包裝，用的是預(yù)制的有皺褶襯的坯料，這種坯料為彈性層壓材料，通常是熱塑性涂料紙，坯料中還有一層或更多層不同于上述材料的其它材料。生產(chǎn)時先把坯料改制成一個開口的管狀(通常是正方形)紙板盒，然后把該紙板盒的端部折疊并密封在一起形成液密性底部密封，這樣就形成了它的底。封底操作最普遍的是在紙板盒分段移動所經(jīng)過的路徑上分階段進(jìn)行。封底后，把帶底的紙板盒直立送入與環(huán)境無菌隔離的滅菌填裝區(qū)進(jìn)行滅菌，然后在無菌氣氛中進(jìn)行裝填和密封，制成成品無菌包裝供銷售。
利用另一種先有技術(shù)包裝機械可以生產(chǎn)出類似的無菌包裝，其生產(chǎn)方式基本上與上述相同，不同之處僅在于，先在管狀紙板盒的一端做一個注塑塑料封口作為成品包裝的頂部封口，然后把端封好的紙板盒滅菌、填裝并以“倒立”的位置封底。按先敘述的生產(chǎn)原理生產(chǎn)的包裝的一個例子是Tetra Rex(注冊商標(biāo))，而按后一生產(chǎn)原理生產(chǎn)的包裝的一個例子是Tetra Top(注冊商標(biāo))。
不論是按前一種還是后一種生產(chǎn)原理來生產(chǎn)這些包裝，通常都要利用含過氧化氫的氣態(tài)滅菌流體對準(zhǔn)備用于填裝的封底或封頂包裝盒進(jìn)行滅菌，因為氣態(tài)滅菌流體可能比相應(yīng)的液態(tài)流體更容易穿透紙板盒的蔭蔽空間(如由折疊操作在紙板盒的底部封口造成的折縫)而對其進(jìn)行滅菌。同時，氣態(tài)流體還更容易在完成滅菌后于填裝操作前排掉。此外，氣態(tài)滅菌流體還具有如下優(yōu)點它完全消除了在紙板盒的切口邊緣產(chǎn)生所謂邊緣吸收的危險。切口邊緣很容易吸收液體，因此要想完全逐出過氧化氫即使不是不可能也較為困難。為了排除由這種邊緣吸收造成的殘留過氧化氫的危險，關(guān)鍵是要在整個滅菌過程中保持氣態(tài)滅菌流體的溫度超過過氧化氫的露點，即大約70℃，這意味著在包裝盒于滅菌區(qū)內(nèi)與滅菌流體接觸時，必須加熱到適當(dāng)高于這一露點的溫度并保持在這一溫度，通常大約為80℃。
生產(chǎn)無菌包裝時用來對包裝材料和包裝盒進(jìn)行滅菌的一種高效含過氧化氫滅菌氣體，由加熱到大約120℃的空氣/過氧化氫混合物組成，混合物中每1千克空氣含大約25克過氧化氫。在經(jīng)過很短時間(1秒的數(shù)量級)的滅菌后，這種混合物所產(chǎn)生的滅菌效果能充分滿足對無菌包裝的滅菌要求。
按照一種先有技術(shù)方法，上述類型的含過氧化氫氣態(tài)滅菌流體的生產(chǎn)方法是把細(xì)分散的液態(tài)過氧化氫噴到熱金屬表面上使過氧化氫氣化，然后把氣化的過氧化氫與經(jīng)過調(diào)節(jié)的熱空氣流合并并混合。這種先有技術(shù)方法利用了從固體表面向液態(tài)過氧化氫的熱傳遞，這種方法使金屬表面逐漸覆蓋了某些雜質(zhì)，例如常用于液態(tài)過氧化氫中的穩(wěn)定劑，這些穩(wěn)定劑在高溫下對過氧化氫的降解起到催化劑的作用，造成一部分過氧化氫在氣化時被降解和破壞。
然而，如果用熱空氣作熱傳遞介質(zhì)進(jìn)行液態(tài)過氧化氫的氣化，就可以避免過氧化氫的“催化”降解所固有的問題。有一種按這種氣化原理操作的先有技術(shù)方法是基于這樣一種想法，即，通過與經(jīng)過電加熱的加熱體進(jìn)行熱交換，或利用其它手段，把要用于氣化過程的空氣加熱，然后對注入熱空氣流中的液態(tài)過氧化氫進(jìn)行混合操作。這種先有技術(shù)方法只要連續(xù)進(jìn)行，即不發(fā)生任何中斷，它所得到的含過氧化氫氣態(tài)滅菌流體就具有良好的滅菌能力。但另一方面也已證明它的作用不太令人滿意，或者說有不可克服的問題，即如果由于某種原因而時常需要多次停止生產(chǎn)(時間或長或短)，則該方法就不能隨意進(jìn)行。一般來說，由液態(tài)過氧化氫的間歇氣化產(chǎn)生的滅菌氣體，表現(xiàn)出極大的溫度變化，因而具有不同的滅菌能力，有時滅菌能力甚至差得難于或不可能滿足必要的滅菌標(biāo)準(zhǔn)。為了確保欲填裝無菌物的包裝盒的滅菌達(dá)到所期望的滅菌效果，必要而適宜的是要在整個滅菌過程中連續(xù)產(chǎn)生氣態(tài)滅菌流體，而這又會浪費例如在彼此相繼的兩次包裝盒滅菌之間產(chǎn)生的流體(這種流體一開始就在某種程度上是多余的)。同樣，在滅菌包裝盒的通氣過程中連續(xù)產(chǎn)生的流體也構(gòu)成不必要的過量生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)損失因素。
因此，本發(fā)明的一個目的是提出一種產(chǎn)生含過氧化氫氣態(tài)滅菌流體的方法，該方法與最后敘述的先有技術(shù)方法類似，是基于用熱空氣作氣化劑來使液態(tài)過氧化氫氣化這樣一個想法，但與先有技術(shù)方法不同的是，它還可以間歇進(jìn)行而同時使間歇產(chǎn)生的流體保留良好的滅菌性質(zhì)。
本發(fā)明的另一個目的是提出一種上述類型的方法，該方法很容易付諸于對彼此相繼傳送的包裝盒或其它物品進(jìn)行滅菌，而不使所產(chǎn)生的滅菌流體的任何部分成為多余的而被廢棄。
這些目的和其它目的是按照本發(fā)明而得到的，因為所介紹的方法的特征在于，把要用于加熱過程的空氣流加熱到恒定的或基本恒定的較高氣化溫度并保持在這一溫度，然后再進(jìn)行液態(tài)過氧化氫的氣化。
由于空氣流在每次氣化過程中都保持在這樣一個恒定的較高氣化溫度(以前如果不用復(fù)雜的溫度和能量調(diào)節(jié)設(shè)備一直很難確保達(dá)到這樣的溫度)，這就創(chuàng)造了必要的先決條件，使得即使生產(chǎn)過程中液態(tài)過氧化氫的氣化出現(xiàn)或長或短的間斷，也能使整個生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的氣態(tài)流體獲得均勻或變化不明顯的溫度，同時也獲得了所尋求的均勻而良好的滅菌性質(zhì)。
在本發(fā)明的容易付諸實施的方法中，一個特別優(yōu)選的實施方案是，把氣化用的空氣加熱到所要求的均勻氣化溫度并保持在這一溫度，做法是使空氣直接與加熱元件的熱傳遞表面接觸而流動，該加熱元件具有很大的熱容和很大的熱交換表面積，并采用電加熱法或其它方法進(jìn)行加熱。該加熱元件可以由鋁或能貯存大量熱能的其它高熱容材料構(gòu)成，因而不需要連續(xù)的能量供應(yīng)來保持溫度高到足以供所要求的空氣流加熱。此外，由于至少有一部分貯存在熱加熱元件中的熱能參與了保持加熱元件熱交換表面的溫度高到足以供空氣加熱之需，所以調(diào)節(jié)對加熱元件的熱能供應(yīng)就成了一個很簡單的問題。
從下面的附圖簡要敘述及其有關(guān)討論中更容易理解本發(fā)明的本質(zhì)及其各方面。
附圖中

圖1-3圖示了生產(chǎn)和使用含過氧化氫氣態(tài)滅菌流體的設(shè)備，這種流體用于對間歇地彼此相繼傳送的物品進(jìn)行滅菌。
因為圖1-3說明的是同一臺設(shè)備，所以將同時參照所有附圖對該設(shè)備進(jìn)行綜合描述。為清楚起見，在所有附圖中對相同的設(shè)備零件將采用相同的編號。
圖1-3所示的系統(tǒng)包括一個用于間歇生產(chǎn)含過氧化氫氣態(tài)滅菌流體的單元(標(biāo)有通用編號1)，以及一個用于對物品3進(jìn)行滅菌的設(shè)備(標(biāo)有通用編號2)，物品3在以箭頭A的方向間歇驅(qū)動的傳送帶4上以相繼的順序傳送。物品3可以是上述類型的包裝盒，在滅菌后準(zhǔn)備填裝無菌物，而后在無菌條件下密封而制成所謂的無菌包裝。本說明書的后面還要提到這類包裝盒的滅菌，但這不應(yīng)認(rèn)為是對本發(fā)明的限制，本發(fā)明就其寬范圍而言，當(dāng)然同樣可應(yīng)用于要在間歇條件下滅菌的任何其它類型物品的滅菌。
單元1包括一個帶有入口5和出口6的預(yù)熱器7，該預(yù)熱器通過入口5與用于輸入過濾空氣的導(dǎo)管8連通。預(yù)熱器7與帶有入口9和出口10的熱交換元件11相連，入口9通過導(dǎo)管13與連接預(yù)熱器7出口6的導(dǎo)管12連通。導(dǎo)管14由熱交換元件11的出口10引出，并與氣化室17的入口相連，該氣化室?guī)в腥肟?5和出口16，并有一個管18伸入其中調(diào)節(jié)液態(tài)(最好是細(xì)分散的)過氧化氫的供應(yīng)(借助管18中的閥19)。
與預(yù)熱器7的出口6相連的導(dǎo)管12通過中間可調(diào)閥20進(jìn)一步與無菌過濾元件23的入口相連，過濾元件23帶有入口21和出口22。無菌過濾元件23通過與出口22相連的導(dǎo)管24與導(dǎo)管25連通，導(dǎo)管25又與氣化室17的出口16相連，并且在該氣化室的出口16與連通導(dǎo)管24的通道之間配有可調(diào)閥26。
按照本發(fā)明，熱交換元件11具有很大的質(zhì)量(熱容)和很大的熱交換表面積，如上所述，該元件可以由鋁或能貯存大量熱能的其它高熱容材料構(gòu)成。熱交換器11的熱交換表面通過對其整體進(jìn)行控制加熱而保持在所要求的均勻高溫，加熱時可用電加熱法，也可以用其它方法，例如以已知方式用過熱蒸氣進(jìn)行加熱。
設(shè)備2包括一個劃分成三個獨立室或區(qū)27-29的罩箱30，該罩箱配有閘門型的入口31和出口32，用于順序地間歇傳送豎立在傳送帶4的包裝盒3使其通過罩箱30中的室或區(qū)27-29。
室27有一個流入管33和一個流出管34，用于通流加熱包裝盒3用的熱流體如空氣，而室28與單元1的導(dǎo)管25相連并配有流出管，造成滅菌過程所必需的流體的通流。
室29配有一個伸入其中的填裝管36，用于把無菌物填裝到滅菌包裝盒中。室29中還配有一個合適的裝置(未畫出)用于在填裝好的包裝盒送出閘門式出口32之前將其無菌密封。
按照本發(fā)明，用如下方法產(chǎn)生含過氧化氫的氣態(tài)滅菌流體，并應(yīng)用附圖中畫出的上述系統(tǒng)對包裝盒3進(jìn)行滅菌。在送入滅菌室28的包裝盒3進(jìn)行滅菌(圖1)期間，關(guān)閉導(dǎo)管12中的閥20，而開啟裝在該系統(tǒng)內(nèi)的其它閥，即閥19和26。在預(yù)熱器7中將通過導(dǎo)管8引入的過濾空氣預(yù)熱至大約90℃，并通過導(dǎo)管13引入熱交換元件11，在這里使空氣與加熱到大約400℃的熱交換表面接觸而將其加熱到所要求的較高氣化溫度，即360℃左右。加熱過的空氣通過出口10由熱交換元件11排出，并通過導(dǎo)管14引入氣化室17，在經(jīng)與通過導(dǎo)管18以細(xì)分散態(tài)送入的液態(tài)過氧化氫混合而使過氧化氫氣化，以便在所要求的均勻或變化不明顯的溫度下形成合格的含過氧化氫氣態(tài)滅菌流體，從而使其具有良好而均勻的滅菌性質(zhì)。所得到的滅菌流體的溫度大約為120℃，其過氧化氫含量相當(dāng)于每千克供給空氣約25克過氧化氫。將該流體從氣化室17中排出，通過導(dǎo)管25引入滅菌室28對上述包裝盒3進(jìn)行滅菌。在整個滅菌期間通過流出管35從室28中連續(xù)移出用過的滅菌流體。滅菌過程大致需要1秒。完成滅菌后(圖2)，停止供應(yīng)液態(tài)過氧化氫，即關(guān)閉導(dǎo)管25中的閥26使氣化室17與滅菌室28之間的通路阻斷，同時關(guān)閉導(dǎo)管18中的閥19。開啟導(dǎo)管12中的閥20，從而使在預(yù)熱器7中被加熱到大約90℃的空氣進(jìn)入無菌過濾器，分離掉空氣中可能存在的任何微生物。過濾空氣通過導(dǎo)管24從無菌過濾單元23中排出，并通過導(dǎo)管25引入室28，以便在正常的滅菌過程之后通過流出管35排放并逐出殘存的滅菌流體。繼續(xù)排放大約0.5秒，然后把經(jīng)過滅菌且排放過的包裝盒3借助傳送帶4移置到室29內(nèi)，通過填裝管26(圖3)填裝無菌物。在這個移置過程中，同時將緊隨其后的已在室27內(nèi)預(yù)熱的下一個包裝盒3傳送至滅菌室28內(nèi)，重復(fù)上述滅菌和排放循環(huán)，做法是關(guān)閉導(dǎo)管12中的閥20，并開啟分別位于導(dǎo)管18和25中的閥19和26，從而把氣化室17中新產(chǎn)生的氣態(tài)滅菌流體供入室28。然后相應(yīng)地對傳送帶4上后續(xù)的其余包裝盒順序重復(fù)上述程序，傳送帶4經(jīng)過罩箱30傳送包裝盒時，與其同步進(jìn)行上述室28的滅菌和排放及隨后在室29的無菌填裝和密封，使所制成的成品無菌包裝逐個送出閘門式出口32。
假定熱交換元件11具有很大的熱容和很大的質(zhì)量，則為熱交換元件的熱交換表面加熱所供應(yīng)的能量可以在上述排放期間中止或進(jìn)行調(diào)節(jié)，這樣做沒有任何風(fēng)險，不會造成熱交換表面不期望的冷卻或留在熱交換元件中待用空氣過熱，因為在中止或調(diào)節(jié)能量供應(yīng)期間，熱交換表面被貯存在熱交換元件中的熱加熱，使其可靠地保持在所要求的均勻溫度。這樣就確保了在本發(fā)明方法中，在熱交換元件中加熱的空氣在離開熱交換元件而被引入氣化室17時，保持在恒定的或變化不明顯的氣化溫度，即使在生產(chǎn)含過氧化氫的氣態(tài)滅菌流體時液態(tài)過氧化氫的供應(yīng)頻頻出現(xiàn)或長或短的中斷時也是如此。
這樣，按照本發(fā)明，有可能應(yīng)用簡單的、易于控制的設(shè)備，在確定的均勻溫度或變化不明顯的溫度下產(chǎn)生含過氧化氫的氣態(tài)滅菌流體，并同時使產(chǎn)生的流體具有穩(wěn)定而良好的滅菌性質(zhì)，能有效地對包裝盒或其它間歇傳送的物品進(jìn)行滅菌，而無需廢棄所產(chǎn)生的流體的任何部分。
本發(fā)明不應(yīng)被認(rèn)為是只限于前面敘述的和附圖所畫出的內(nèi)容，可以想象出許多修改而不偏離所附的權(quán)利要求書的要旨和范圍。
權(quán)利要求
1.一種通過使液態(tài)過氧化氫在作為氣化劑的熱空氣流中間歇氣化而產(chǎn)生具有良好而均勻的滅菌性質(zhì)的含過氧化氫氣態(tài)滅菌流體的方法，其特征在于，把準(zhǔn)備用于氣化的空氣流加熱到恒定的或基本恒定的較高氣化溫度并保持在這一溫度。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，液態(tài)過氧化氫是以細(xì)分散態(tài)注入熱空氣流中。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，通過與具有大質(zhì)量或大熱容及大表面積的加熱元件進(jìn)行熱交換，把準(zhǔn)備用于氣化的空氣流加熱到所要求的氣化溫度。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，使空氣流直接接觸加熱元件的表面而流過。
5.如權(quán)利要求3和4所述的方法，其特征在于，通過用電加熱法或其它方法(如利用過熱蒸氣)有控制地供熱，使加熱元件保持在恒定的或基本恒定的高溫。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項所述的方法，其特征在于，所述空氣流由從環(huán)境大氣連續(xù)吸入的空氣組成，這種空氣已經(jīng)過過濾和預(yù)熱，然后最后加熱到所要求的氣化溫度。
7.如權(quán)利要求2至6中任一項所述的方法，其特征在于，在氣化中斷期間中止液態(tài)過氧化氫的注入。
全文摘要
一種產(chǎn)生含過氧化氫氣態(tài)滅菌流體的方法，該方法是將液態(tài)過氧化氫以細(xì)分散態(tài)注入作為氣化劑的空氣流中使過氧化氫氣化，空氣流保持在恒定的或變化不明顯的較高氣化溫度。確定空氣流的均勻氣化溫度的方法是，在氣化前，通過與具有大質(zhì)量(熱容)和大熱交換表面積的加熱元件進(jìn)行熱交換而將空氣加熱，該加熱元件通過有控制地供給其能量而保持所要求的高溫，該加熱元件在間歇注入液態(tài)過氧化氫之間中止氣化期間，借助貯存在該加熱元件中的熱量得到加熱。
文檔編號A23L3/3445GK1051509SQ9010885
公開日1991年5月22日 申請日期1990年11月7日 優(yōu)先權(quán)日1989年11月7日
發(fā)明者揚·安德遜, 拉斯·馬滕松, 約蘭·史密夫, 托馬斯·比耶邦 申請人:利樂集團(tuán)財務(wù)股份有限公司