CN1134114A - 喷雾式杀菌装置及杀菌方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于保持制品高度的卫生要求下，力图有效地利用空间及使周边结构简单化。
杀菌槽(1)内，可旋转地被支持的旋转贮存器(3)内、贮存以水平状态叠置的托盘(2)(图7(a))。介质供给口(42a)与导入口密合地连接后将热水供给导入口(25)，从喷嘴(23)喷雾加热杀菌托盘(2)上的制品。接着从喷嘴(23)喷出冷却水，冷却制品后，转动旋转贮存器(3)使托盘的倾斜角超过90度。而后，反转旋转贮存器(3)使托盘的倾斜角回到垂直(同图(b))，将热风供给口(37a)与上方导入口密合的连接，将热风供给导入口(25)干燥制品。

Description

喷雾式杀菌装置及杀菌方法
本发明涉及向充填有食品或药品等的容器如：软罐头、输液袋等喷雾热水或蒸气进行杀菌处理的喷雾式杀菌装置及杀菌方法。
在充填有食品等的软罐头的制造工序中，被包装物充填到软包装容器内，并密封后，将其移送到杀菌装置进行加热杀菌。
用于这样用途的杀菌装置有各种各样的结构，其中有一种是喷雾式装置。此喷雾式装置如图8所示，是将载有制品(45)的托盘(2)以多段重叠地装在杀菌槽(1)中，从对着托盘(2)间的间隙而配置的喷嘴(23)喷雾热水或蒸气等，对制品(45)进行加热杀菌后，从喷嘴(23)喷雾冷却水来冷却制品(参照实公平3-3197号公报等)。
冷却后，从杀菌槽(1)取出软包装制品，并送到干燥工序，除去附着在制品表面的水滴后，送往下一道工序，例如检查工序和包装工序等。
这种以往的方法，由于是分别设置杀菌装置和除水及干燥装置，所以存在着制造流水线的占地面积大，不能有效利用空间的问题。另外，制品从杀菌装置湿淋淋地搬出来，所以有必要考虑在送往干燥装置的输送途中设置凝水盘，或者排水沟等来收集残余水，这样使得周边的结构复杂化。进而，在搬出时，由于制品是湿淋淋的状态与大气接触，这样极易附着空气中的杂质，造成了卫生问题。
此外，当制品是医药用输液袋等对卫生度要求特别高的情况时，还有必要在净化室内进行杀菌、干燥等处理，这样在净化室内同时设置杀菌装置及干燥装置的话，必然地要增大净化室的容积，并且还需要建设费、空调费、维修费、人工费等多种费用，这样就提高了原始成本及运行成本。
再者，在杀菌后，从槽中取出托盘直接装入干燥装置中时，则托盘和物品的接触面的干燥不充分。
因此，本发明的目的在于提供可有效利用空间及简化周边结构，而且能确保高度卫生要求的喷雾式杀菌装置。
另外，发明的目的也包括：使托盘和物品的密合面能确实地进行干燥。
为了达到上述目的，本发明装置是由具有筒状的杀菌槽和在此杀菌槽内以水平方向的旋转轴为中心可旋转地被支持的、以叠置状态容纳载有制品托盘的旋转储存器和可使旋转贮存器正反旋转的旋转驱动源和对准叠置托盘的间隙而设置在旋转贮存器上的多个喷嘴和用于连通各喷咀并设置在旋转贮存器上的导入口和杀菌槽上，包括导入口轨迹垂直面上间隔地设置的，并分别和导入口可密合连接的介质供给口及热风供给口和向热风供给口供给热风的热风供给装置和将导入旋转贮存器内的热风排出到杀菌槽外的排气装置。在托盘保持水平状态下，导入口和介质供给口密合地连接，以加热介质、冷却介质的顺序向介质供给口供给加热介质、冷却介质后，使旋转贮存器旋转，将托盘保持垂直，在此状态下使导入口与热风供给口密合地连接，从热风供给装置向旋转贮存器内部供给热风，并用排气装置将其排出到杀菌槽外。
也可以转动旋转贮存器使得托盘的倾斜度超过垂直状态。
在筒状杀菌槽内的旋转贮存器内，叠置储存载有制品的托盘，在托盘保持水平状态下，从设置在旋转贮存器上的喷嘴对着托盘喷雾加热介质，加热杀菌托盘上的制品，接着，在托盘保持水平状态下，从喷嘴喷出冷却介质冷却制品，而后，转动旋转储存器使托盘保持垂直，在此状态下从上述喷嘴供给热风，同时将其排出到杀菌槽外，进行干燥制品及托盘。
也可以在接着加热杀菌处理，进行冷却处理后，转动旋转储存器使得托盘的倾斜度超过垂直状态，在此状态下保持一定时间后，使托盘的倾斜度回到垂直状态，用热风进行干燥处理。
本发明装置的作用如下。也就是首先在托盘保持水平的状态下使导入口与介质供给口密合地连接，从介质供给口向导入口供给加热介质，并从喷嘴进行喷雾。喷雾出的加热介质扩散到各托盘间的间隙，对装在各托盘上的制品加热杀菌。接着在托盘保持水平的状态下，将冷却介质供给到冷却供给口，通过导入口从喷咀喷雾，将各托盘上的制品冷却到规定的温度。冷却后，使旋转贮存器旋转，将托盘保持垂直状态，而后，将导入口与热风供给口密合连接，从热风供给装置向热风供给口供给热风，从喷咀喷出热风，使附着在制品和托盘上的冷却介质干燥。在喷出热风时，由于将和旋转贮存器一起旋转的喷咀对准托盘间的间隙，所以喷出的热风可无遗漏地吹遍托盘间的间隙，通过托盘间的间隙使用完毕的热风，通过排气装置排放到大气。在干燥时，将托盘保持在垂直状态时，可以使附着在制品和托盘上的大部分介质易于落在下方(除水效果)，这样就缩短了干燥时间。
冷却处理后，进一步使旋转贮存器旋转直到使托盘的倾斜度超过垂直状态时(悬空)，则制品倒下，其下面和托盘的表面分离。在此状态下保持一定时间后，则残存在制品和托盘密合面的介质由于残存在制品和托盘上的热而被干燥。接着，逆转旋转贮存器直到托盘回到垂直状态，而后，一边喷出热风、一边干燥可得到更好的干燥效果。
按照本发明的装置由于将杀菌处理和干燥处理是在同一装置内进行的，因此可以做到杀菌、干燥工序的小型化，并能充分地有效利用空间。此外，由于制品是以干燥的状态从杀菌槽中取出，所以在杀菌槽外就不必考虑设置排水沟等的除去残存水措施，这样可使使周边的结构简单化。还有在杀菌完了后，即使将制品取出到装置外，空气中的杂质也难以附着在上边，所以可以确保高度的卫生标准。
当把灭菌、干燥工序配置在净化室中，也可以做到净化室的小型化，节约了原始成本及运行成本，对降低生产成本有显著效果。
在将堆积的托盘保持垂直的状态下，进行干燥操作时，由于去水效果，可以缩短干燥时间。
加热杀菌后，使旋转贮存器悬浮直到托盘的倾斜度超过垂直为止的操作，可以使残留在制品和托盘密合面的加热介质确实地作到除水干燥，使得制品全体无遗漏地进行干燥。
附图的简单说明
图1是表示本发明装置全体结构的断面图；
图2是旋转贮存器的斜视图；
图3是支持装置的断面图；
图4是贮放在托盘贮存器上托盘的平面图；
图5是贮放在托盘贮存器上的托盘的断面图；
图6是将旋转贮存器悬浮时，托盘贮存器的断面图；
图7是表示用本发明装置灭菌干燥工序的断面图；
图8表示以往喷雾式杀菌装置的断面图。
以下，根据图1-图7说明本发明装置的结构。
如图1所示，本发明装置是在圆筒状杀菌槽(1)内部配置了旋转贮存器(3)而构成的，上述贮存器(3)并装有叠置的托盘(2)。杀菌槽(1)的入口侧(图的左方)及出口侧(图的右方)的开口部是用可开闭的盖(4)、(5)密封的。
如图2所示，旋转贮存器(3)是由多个圆盘，例如7块旋转板(7)以略等于托盘(2)长度的间隔平行配置的，同时各旋转板(7)和外圆周部附近用多个棒状的连结部件(9)贯通固定着。在各旋转板(7)上有略呈矩形的开口部(10)以便使叠置的托盘(2)可以通过。叠置的托盘(2)被装在由相邻旋转板(7)和连结部件(9)所隔出的空间内，收装在此空间内的状态下进行杀菌、冷却、干燥(以下，将此空间称为托盘贮存部(11)。
各旋转板(7)中，在位于中央的旋转板(7a)(驱动旋转板)的外周形成齿部(13)。该齿部(13)是从驱动旋转板(7a)的外圆周面稍微向外径侧突出的圆弧状齿，此圆弧状齿部(13)的中心角(形成齿部的范围)设定为90°或比90°大的角度(本实施例中，该角度为120℃，参照图7)。但是为了得到充分的除水效果，作成比90°小的中心角也无妨。
旋转贮存器(3)，通过具有4个滚轮的支持装置(14)以水平方向的旋转轴为中心可自由旋转地被支持着。此支持装置(14)是与位于前后端旋转板(7)的一个内侧旋转板(7b)(7b)(支承旋转板)接触支持的，并分别配置在该旋转板(7b)斜下方的左右二处。
如图3所示，插通在滚轮(15)中心部的枢轴(16)贯通着安装在杀菌槽(1)外周面壳体(17)的两侧面，其两端部通过配置在壳体(17)外的轴承(18)自由旋转地被支持着。滚轮(15)的外径面稍微向杀菌槽(1)内突出。与装在旋转板(7)外周面全圆周上的环状接触板(19)相接触着。枢轴(16)和壳体(17)之间，用密封材料(20)密封，此外，壳体(17)的底部开口通过垫片(21)用盲板(12)密闭，所以杀菌槽(1)底部所贮留的热水和冷却水不会漏到杀菌槽(1)的外部。
如图4所示，在各托盘贮存器(11)的四个角部上设置着集管(22)、(22’)。在该集管(22)(22’)上，对着托盘的中央设置着多个喷咀(23)，各喷咀(23)如图5所示，对着层置托盘(2)中间的间隙垂直方向等间隔地配置着。
如图2及图4所示，各集管(22)(22’)是连接在沿着旋转贮存器(3)两侧的全长配置的一对连通管(24)(24’)上。两个连通管(24)(24’)中，从入口看，右侧的连通管(24)与位于各托盘贮存部(11)右侧的集管(22)连通、左侧的连通管(24’)与位于各托盘贮存部(11)左侧的集管(22’)连通着。两连通管(24)(24’)的略为中央部上，将导入口(25)与伸向杀菌槽(1)外侧的导入管(26)相连接着。
如图1及图2所示，装在各托盘贮存部(11)的叠层状态托盘(2)是通过可自由旋转地安装在旋转贮存器(3)下部的多个滚子支持着。该滚柱(27)分左右二列沿着旋转贮存器(3)的全长配置着，其支持面是与连接杀菌槽(1)的搬入侧及搬出侧的输送带(图中省略)和搬送面处于同一平面。
在各托盘贮存部(11)的两侧的连结部件(9)的更内侧配置着具有垂直方向旋转轴的多个导向滚柱(29)。此导向滚柱(29)与叠层托盘(2)的两侧面接触，从宽方向两侧约束各托盘(2)，确定其位置。
各托盘贮存部(11)的上部分别配置着托盘压板(30)。此托盘压板(30)是格子状，并由配置在上方的驱动缸(31)进行升降驱动。作为此托盘压板(30)的升降驱动源，除了汽缸之外，还可以采用可升降被升降物的机构，例如采用球螺纹及球螺母的组合等方式。
在杀菌槽(1)的上部安装着可使旋转贮存器(3)正反旋转的旋转驱动源(32)(由电机等构成)。旋转驱动源(32)的输出轴上装着小齿轮(33)，此小齿轮(33)是与驱动旋转板(7a)的齿部(13)齿合着。用此方法，当正反旋转驱动源(32)时，可使驱动旋转板(7a)、进而旋转贮存器(3)的全体(包括集管(22)(22’)、连通管(24)(24’)、导入管(26)、滚柱(27)、导向滚柱(29)等)一同地正反旋转。
杀菌槽(1)的上部安装着热风供给装置(34)，此供给热风装置(34)是通过吸气过滤器(38)及压入鼓风机(39)将供入的空气用热风发生器(35)加热，生成热风，再通过热风供给管(36)及升降管(37)供给到杀菌槽(1)内。升降管(37)可自由滑动地插在热风供给管(36)的下流端内径中，并通过图中没有标示的驱动源进行升降驱动。在升降管的下流端部上设置着可与导入口(25)密封配合的供给热风口(37a)，此热风供给口(37a)在升降管(37)降下时，可通过杀菌槽(1)壁面上设置的贯通孔进伸到灭菌槽(1)内部。
如图2所示，杀菌槽(1)的中央部两侧上水平延伸设置着介质供给管(41)。此介质供给管(41)的下流端内径上插着一个水平方向可自由滑动的滑动管(42)，该管可通过图中未示出的驱动源而驱动。两滑动管(42)的下流端部上设置着可与导入口(25)密封连接的介质供给口(42a)，此介质供给口(42a)与热风供给口(37a)相同地，当滑动管(42)前进时，可通过设置在壁面上的贯通孔进伸到杀菌槽的内部。
热风供给口(37a)及两介质供给口(42a)在含有导入口(25)的旋转轨迹的垂直面上相间隔地配置着。两介质供给口(42a)在杀菌槽(1)的直径方向，且水平方向上相互对置地设置着，热风供给口(37a)设置在等分两介质供给口(42a)的中间位置(距两介质口90°的位置)。
介质供给管(41)的上流侧，如图7(a)所示是合流在一起，并连接在可选择加热介质及冷却介质的介质供给装置，例如，间接热交换器(28)上。间接热交换器(28)的另一方，连接着可以切换成冷却水及加热蒸汽的供给管路，通过切换此供给管路可将流过介质供给管(41)的介质(水等)进行热交换，而成为加热介质(热水)或冷却介质(冷却水)。流过介质供给管(41)的热水或冷却水通过滑动管(42)、介质供给口(42a)及导入口(25)导入到杀菌槽内、进行制品的加热杀菌或冷却。滞留在杀菌槽(1)底部的介质通过设置在杀菌槽(1)底部的排出口(46)回收到回流管(43)中，通过循环泵(44)循环到间接热交换器(28)的另一侧。而后，此介质用间接热交换器(28)热交换后，回流到介质供给管(41)。
以下，根据图7(a)(b)说明本发明装置的操作顺序。
首先，在关闭出口侧盖(5)的状态下，打开入口侧盖(4)、将叠置托盘(2)以保持各托盘水平的状态，从搬入传送带(图中省略)顺次装入到旋转贮存器(3)的内部。当叠置的托盘(2)装满托盘贮存部(11)时，关闭入口侧盖(4)，密闭杀菌槽(1)。另外，起动驱动汽缸(31)使托盘压板(30)降下，将叠层的托盘(2)压向下方。此时，托盘(2)间的间隙通过设置在各托盘4个角部的导向器(48)(参照图4及图5)保持在一定的高度。
接着，使滑动管(42)前进，将介质供给口(42a)与两导入口(25)密封地连接。然后打开介质供给管(41)，通过介质供给口(42a)将用间接热交换器(28)加热的热水供给到两导入口(25)。供给的热水通过导入管(26)及连通管(24)(24’)流入到各集管(22)(22’)，从喷咀(23)喷雾对放置在托盘(2)上的制品进行加热杀菌。通过上述间接热交换器(28)加热过的热水，通过介质供给管(41)循环到杀菌槽(1)中。
经过规定时间后，将间接热交换器(28)切换到冷却侧，冷却热水，将此冷却水通过介质供给管(41)及介质供给口(42a)供给到两导入口(25)。供给到导入口(25)的冷却水从喷咀(23)喷雾，将制品冷却到规定的温度(例如60℃左右)，使得在加热杀菌工序中，经过高温、高压化容器(软罐头、输送液袋)内部的充填物冷却、减压，来抑制质量的下降。
冷却工序结束后，打开排出阀，将残留在杀菌槽(1)、介质供给管(41)和回流管(43)中的冷却水排到杀菌槽外(排水)，与此同时，使滑动管(42)后退。
接着，起动旋转驱动源(32)，从入口侧看旋转贮存器(3)为右侧地旋转贮存器(3)。与此同时，滞留在托盘(2)及制品(45)上的冷却水大部分流到下方。在旋转中，叠置的托盘(2)也同方向地旋转，但由于托盘压板(30)压紧，可使托盘(2)之间密置地排列，所以叠置的托盘(2)不会打乱次序，另外，在托盘(2)上在制品(45)的周围设置着突出的壁体(49)，此壁体(49)可以限制制品(45)的移动(参照图4及图5)，所以制品不会滑落到下方。
此旋转动作可使托盘(2)超过垂直，继续旋转到120°左右倾角(悬离)。用此方法，如图6所示，可使制品(45)倾倒，该制品(45)的下面和托盘(2)的表面分离，所以在此状态下保持一定时间时，由于制品及托盘(2)上的残留余热，可将残留在制品(45)和托盘(2)双方面上的水分进行除水干燥。
接着，反转起动旋转驱动源(32)，如图7(b)所示，使旋转贮存器(3)反转直到托盘(2)完全垂直为止。与此同时，位于上方一侧的导入口(25)达到热风供给口(37a)的对面位置，而后降下升降管(37)，使热风供给口(37a)和该导入口(25)密闭接触，打开热风供给管(26)向导入口(25)供给热风。供给的热风，经过导入管(26)及连通管(24)(24′)流向各集管(22)(22′)，并从各喷咀(23)喷出，将制品(45)和托盘(2)上残留的水分完全干燥。使用过的热风，从排出口(46)，通过排气鼓风机(47)等的排气装置(50)排出到杀菌槽(1)外。
此外，为了使热风能顺利地通过托盘(2)的间隙，最好在热风供给口(37a)的相对位置即杀菌槽(1)的下部设置多个排出口(46)。本实施例中，排出口(46)是热水等介质排出用和热风排出用口共用的，但如上所述由于事先进行了排水，所以热风干燥时，使用后的介质不会流入到排气鼓风机(47)中。但是考虑到残留在配管中的微量水分流入排气鼓风机(47)中，所以最好在排出口(46)和排气鼓风机(47)之间设置雾沫分离器等。
经过规定时间后，停止热风供给，接着，再起动旋转驱动源(32)，使旋转贮存器(3)复归到初始位置(托盘(2)成为水平的位置)。而后打开出口侧盖(5)，拉出叠置的托盘(2)移送到输送带(上)(图中省略)。接着在关闭盖(5)的同时，打开入口侧的盖(4)，将新的托盘收装在旋转贮存器(3)内，以下反复操作相同的顺序。
再者，上述工序中，旋转贮存器(3)的悬离步骤，只是当残留在制品(45)下面的水分成为问题时才进行，如果不成为问题也可省略。也就是，此时，在冷却终了后，立即将旋转贮存器(3)旋转90°，进行用热风干燥作业。
按照本发明的装置，可在同一装置内进行杀菌作业和干燥作业，所以可使杀菌、干燥流水线小型化，达到充分有效地利用空间。另外制品(45)是干燥的状态下从杀菌槽中取出，所以不必考虑在杀菌槽外设置排水盘和排水沟等处理残存水的措施，此外还可以避免由于制品濡湿而附着空气中杂质的问题。特别是本发明装置中，由于是将各托盘(2)保持在垂直状态下进行干燥作业的，所以也可得到除水效果，可以期待提高干燥效率。
当把杀菌流水线配置在净化室中时，也可以实现净化室的小型化。因此，对于高标准卫生要求的医用输液袋也可以在小型的净化室中，高效地进行杀菌、干燥，抑制了运转成本，进而，也可以降低生产成本。
旋转贮存器(3)悬离时，可以使附着在制品(45)和托盘(2)密合面上的水分进行干燥，所以可进行更完全的干燥作业。
此外，上述的说明中，作为杀菌用的加热介质是使用热水，除此之外，同样地也可使用蒸汽之外其他的加热介质。

Claims (4)

1.喷雾式杀菌装置，其特征是具有筒状的杀菌槽；在此杀菌槽内部以水平方向的旋转轴为中心可旋转地被支持的、以叠置状态容纳载有制品的托盘的旋转贮存器；可使旋转贮存器正反旋转的旋转驱动源；对准叠置托盘间的间隙而设置在旋转贮存器上的多个喷嘴；连通各喷嘴并设置在旋转贮存器上的导入口；杀菌槽上，包括导入口的旋转轨迹的垂直面上间隙地设置的，并分别和导入口可密合连接的介质供给口及热风供给口；向热风供给口供给热风的热风供给装置；将导入旋转储存器内的热风排出到杀菌槽外的排气装置；
在托盘保持水平状态下，导入口和介质供给口密合地连接，以加热介质、冷却介质的顺序向介质供给口供给加热介质、冷却介质后，使旋转贮存器旋转，将托盘保持垂直，在此状态下导入口与热风供给口密合地连接，从热风供给装置向旋转贮存器内部供给热风，并且排气装置将其排出到杀菌槽外。
2.根据权利要求1所述的喷雾式杀菌装置，其特征是可转动旋转贮存器能使托盘的倾斜度超过垂直状态。
3.喷雾式杀菌方法，其特征是在配置在筒状的杀菌槽内的旋转贮存器内，叠置贮存载有制品的托盘，在托盘保持水平状态下，从设置在旋转贮存器上的喷嘴对着托盘喷雾加热介质加热杀菌托盘上的制品，接着，在托盘保持水平状态下，从喷嘴喷出冷却介质冷却制品，而后，转动旋转贮存器使托盘保持垂直，在此状态下从上述喷嘴连续供给热风，同时排出到杀菌槽外，进行制品及托盘的干燥。
4.根据权利要求3所描述的喷雾式杀菌方法，其特征是紧接着加热杀菌处理进行冷却处理后，转动旋转贮存器使得托盘的倾斜度超过垂直状态，在此状态下保持一定时间后，使托盘的倾斜度回到垂直状态，用热风进行干燥处理。
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