專利名稱：塑料容器的殺菌處理方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及PET瓶子等塑料容器的殺菌處理方法。更具體地說(shuō)，是涉及一種使耐熱性低的塑料容器不產(chǎn)生熱變形，并對(duì)瓶子內(nèi)面可靠地進(jìn)行加熱殺菌處理的方法和裝置。
背景技術(shù)：
在以往，作為填充飲料等的塑料制的容器，一般通用的是所謂的PET瓶子。但是，在將飲料填充入這種PET瓶子之前，需要對(duì)該P(yáng)ET瓶子的內(nèi)面進(jìn)行殺菌處理。飲料容器的殺菌處理有各種的處理如將細(xì)菌完全殺死的嚴(yán)格意義上的殺菌、及將細(xì)菌減少到所需程度上或使細(xì)菌失去活性的滅菌等處理，在本說(shuō)明書中，將包括所有這樣的處理稱為殺菌處理。
作為這樣的殺菌處理，有一種將熱水噴射到PET瓶子的內(nèi)面的加熱殺菌處理。這樣的加熱殺菌處理一般是單獨(dú)進(jìn)行，或是與臭氧水的噴射等其它的殺菌處理進(jìn)行組合。這樣的加熱殺菌處理具有工序簡(jiǎn)單且可靠的優(yōu)點(diǎn)，但也存在以下的需要解決的問(wèn)題。
第1個(gè)問(wèn)題是，進(jìn)行殺菌處理的容器需要有耐熱性。為了取得通常的殺菌處理的效果，需要噴射65℃至70℃以上溫度的熱水，這樣的高溫超過(guò)了容器的樹脂材料的耐熱溫度，由于熱而使容器發(fā)生變形。因此，當(dāng)通過(guò)噴射熱水對(duì)例如PET瓶子的內(nèi)面進(jìn)行加熱殺菌處理時(shí)，需要使用采用了耐熱性的材料的PET瓶子。因此，不但增大了容器的成本，而且使殺菌處理的容器的種類受到了限制。
第2個(gè)問(wèn)題是關(guān)于熱水的溫度范圍和安全性。由于噴射熱水的溫度越高，殺菌處理的效果越好，所以要求該熱水的溫度很高。但是，由于在供給該熱水的配管和閥門裝置的內(nèi)部，流通的熱水的壓力有局部下降的部分，一般當(dāng)該熱水的溫度大約在90℃以上時(shí)，可能在配管和閥門裝置內(nèi)的低壓發(fā)生部分產(chǎn)生沸騰，因此必須使該熱水的溫度在90℃以下。當(dāng)然可以考慮將該熱水加壓后供給，以防止在上述配管內(nèi)的沸騰，但萬(wàn)一配管等發(fā)生破損時(shí)，高壓、高溫的熱水會(huì)飛散到遠(yuǎn)方，沾附到人體產(chǎn)生燒傷，不利于安全。
第3個(gè)問(wèn)題是關(guān)于產(chǎn)生上述熱水的能量消耗。由于噴射到這種容器內(nèi)面的熱水就這樣被廢棄，使得產(chǎn)生大量的熱水的能量的消耗增大。
第4個(gè)問(wèn)題是將熱水均勻地噴射到容器的內(nèi)面的問(wèn)題。當(dāng)進(jìn)行該殺菌處理的容器的形狀很復(fù)雜時(shí)，將熱水均勻且不分散地噴射到其內(nèi)面是很困難的。而且，即使整體的形狀是單純的容器，例如在PET容器中，為了提高瓶子的剛性及出于外觀美觀上的考慮，在壁面上會(huì)形成很多肋(rib)和凹凸部，在這些肋和凹凸部上，可能形成熱水的噴射和水流落下的殘跡部分，會(huì)影響殺菌處理的可靠性。另外，最近對(duì)一種在廢棄時(shí)能壓碎以減少體積的PET瓶子產(chǎn)生了需求，對(duì)于這種瓶子，為了使壓碎變得容易，瓶子的壁面應(yīng)為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，對(duì)于這種情況，會(huì)出現(xiàn)熱水不能充分噴射到的位置。
為了解決第1個(gè)問(wèn)題，最近提出了下述的方法在PET瓶子的內(nèi)面噴射熱水的同時(shí)，在該瓶子的外面噴射冷卻的水，使瓶子壁面冷卻，以防止瓶子的熱變形。根據(jù)這種方法，由于防止了瓶子壁面的溫度上升，即使是對(duì)于非耐熱性的瓶子，也能通過(guò)熱水的噴射進(jìn)行加熱殺菌處理。
但是，為了防止上述配管內(nèi)的沸騰，該噴射的熱水的溫度需要在90℃以下，使熱水的溫度受到了限制。而且，從該熱水向瓶子壁面的熱傳遞，是通過(guò)流體噴射向壁面的沖擊產(chǎn)生的熱傳遞，即所謂接觸(impinge)熱傳遞，作為流體和壁面間的熱傳遞方式是最有效的高熱傳遞方式。因此，大量的熱量從熱水向瓶子壁面?zhèn)鬟f，即使外部冷卻了，防止該壁面的溫度上升的效果也不充分。因此，對(duì)于例如非耐熱性的PET瓶子，為了防止該瓶子的熱變形，必須將熱水的溫度設(shè)定的比上述90℃更低。由此使加熱殺菌處理的效率和可靠性降低。
在上述方法中，雖然具有防止上述容器的熱變形的效果，但不能從根本上解決上述第2至第4的問(wèn)題。
為了解決上述問(wèn)題，可以考慮用冷卻水冷卻瓶子的外部的同時(shí)，將蒸汽向瓶子的內(nèi)面噴射的加熱殺菌處理。蒸汽比熱水的熱容量小，只有瓶子的壁面的內(nèi)表面部分被加熱到高溫，但被傳遞到該壁面的熱量少。因此，瓶子的壁面的外側(cè)的溫度被控制的很低，可以更有效地防止瓶子的熱變形。而且由于不會(huì)在配管內(nèi)產(chǎn)生沸騰，可以使蒸汽的溫度高于熱水，可以進(jìn)行更有效的加熱殺菌處理。另外，由于蒸汽的流動(dòng)性好，不受重力的影響，即使瓶子的形狀復(fù)雜，也可以與其內(nèi)面均勻接觸，確實(shí)地進(jìn)行加熱殺菌處理。
但是，向這種瓶子內(nèi)部噴射的蒸汽，在該瓶子內(nèi)部循環(huán)后從口部排出，由于如上所述，蒸汽的熱容量很小，在該瓶子內(nèi)部循環(huán)期間溫度下降，因?yàn)闇囟认陆档恼羝ㄟ^(guò)口部被排出，有時(shí)該口部的內(nèi)面的溫度不會(huì)上升到足夠高。這種情況在PET瓶子的內(nèi)容積很大時(shí)容易發(fā)生。
發(fā)明的公開本發(fā)明是為了解決上述存在的問(wèn)題，提供一種塑料容器的殺菌處理方法，能夠?qū)δ蜔嵝暂^低的塑料容器的內(nèi)面有效且確實(shí)地進(jìn)行加熱殺菌處理，并能有效防止該容器的熱變形，具有高的安全性，并能降低成本。
本發(fā)明還提供一種塑料容器的殺菌處理裝置，能夠有效確實(shí)地對(duì)耐熱性較低的塑料容器的內(nèi)面進(jìn)行加熱殺菌處理，且能將該容器的內(nèi)面更均勻地加熱到預(yù)定的溫度。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的方法是一種對(duì)塑料制容器的內(nèi)面進(jìn)行加熱殺菌處理的方法，包括以下工序在需要進(jìn)行加熱殺菌處理的容器的口部?jī)?nèi)形成與該口部之間的間隙，插入蒸汽噴嘴；從上述蒸汽噴嘴向容器內(nèi)噴射蒸汽，使該噴射的蒸汽在容器內(nèi)循環(huán)，然后從該蒸汽噴嘴與上述口部的內(nèi)面之間的間隙排出；在進(jìn)行上述蒸汽的噴出工序的同時(shí)，向該容器的外面供給冷卻媒體，使該容器的壁面冷卻。
因此，容器壁面的內(nèi)面通過(guò)噴射的蒸汽進(jìn)行加熱殺菌處理，并將壁面的外面用冷卻媒體冷卻，由于蒸汽的熱容量比熱水小，傳遞到容器壁面的熱量少，所以能抑制容器壁面的溫度上升。從而，即使是耐熱性低的容器，也能噴射高溫的蒸汽，可靠地進(jìn)行加熱殺菌處理。
本發(fā)明的實(shí)施例的特征在于，從上述蒸汽噴嘴噴出的蒸汽的溫度在95℃以上。因此，能夠進(jìn)行可靠和有效的加熱殺菌處理，且由于從上述蒸汽傳遞到容器壁面的熱量少，容器壁面的溫度被抑制，不會(huì)產(chǎn)生熱變形。
在本發(fā)明的方法的實(shí)施例中，將蒸汽噴嘴插入上述容器的口部?jī)?nèi)的工序，是將容器的口部向下呈倒立狀態(tài)，將蒸汽噴嘴從容器下方插入容器的口部；而上述噴出蒸汽的工序，是將蒸汽在上述容器內(nèi)對(duì)著上述容器內(nèi)的底部向上噴出，使該蒸汽沿著容器的壁面的內(nèi)面在下方循環(huán)，然后從該容器的口部排出。因此，可以將在該容器內(nèi)面上冷凝的水通過(guò)重力流下，與蒸汽一起從口部有效地排出，使殺菌處理的效果更高，而且該冷凝水不會(huì)對(duì)其后進(jìn)行的殺菌處理產(chǎn)生影響。
本發(fā)明的方法的實(shí)施例還包括有將蒸汽向上述容器的口部的內(nèi)面直接噴射的工序。由于在該口部?jī)?nèi)面通過(guò)了在容器內(nèi)循環(huán)的蒸汽，與溫度低的蒸汽接觸，會(huì)使加熱殺菌處理的效果下降，而通過(guò)向該口部?jī)?nèi)面直接噴射蒸汽，能夠?qū)υ摽诓績(jī)?nèi)面可靠地進(jìn)行加熱殺菌處理。
本發(fā)明的方法的實(shí)施例還包括向上述容器口部的外面噴射蒸汽的工序。對(duì)容器的內(nèi)面進(jìn)行加熱殺菌處理的同時(shí)對(duì)口部的外面也進(jìn)行加熱殺菌處理，可以確實(shí)地排除殺菌處理后容器內(nèi)部的二次污染的可能性。
在本發(fā)明的方法的實(shí)施例中，向上述容器的外面供給的冷卻媒體是冷卻水。由此可以簡(jiǎn)單和可靠地冷卻容器的外面。
在本發(fā)明的方法的實(shí)施例中，向上述容器的外面供給的冷卻媒體是冷風(fēng)。因此，能夠用簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的設(shè)備冷卻容器的外面，且不會(huì)產(chǎn)生冷卻水造成容器內(nèi)部的污染等問(wèn)題，能夠可靠地進(jìn)行殺菌處理。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，從上述蒸汽噴嘴向容器內(nèi)噴射的蒸汽，是除去了從鍋爐供給的蒸汽中的不純物的純凈的水蒸氣。因而不會(huì)產(chǎn)生蒸汽對(duì)容器內(nèi)的二次污染，可以可靠地進(jìn)行殺菌處理。
在本發(fā)明的方法的實(shí)施例中，從上述蒸汽噴嘴向容器內(nèi)噴射的蒸汽，是通過(guò)熱交換器將純水加熱而產(chǎn)生的純凈的水蒸氣。因而不會(huì)產(chǎn)生蒸汽對(duì)容器內(nèi)的二次污染，可以可靠地進(jìn)行殺菌處理。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的裝置的特征在于，包括保持裝置，保持需要進(jìn)行殺菌處理的容器；蒸汽噴嘴，插入該容器的口部?jī)?nèi)；蒸汽供給裝置，向上述蒸汽噴嘴供給蒸汽，從該噴嘴向上述容器內(nèi)噴出蒸汽，上述蒸汽噴嘴的直徑比上述容器口部的內(nèi)徑小，在該口部的內(nèi)周面和蒸汽噴嘴的外周面之間形成間隙，在上述蒸汽噴嘴上，形成在其外周面開口、與上述容器口部的內(nèi)周面相對(duì)、向該口部的內(nèi)周面噴射蒸汽的側(cè)噴嘴孔。
由于容器的外面被冷卻媒體冷卻，能夠防止容器的熱變形，只有其內(nèi)面被蒸汽高溫加熱，有效地進(jìn)行加熱殺菌處理。而且，由于蒸汽的熱容量很小，傳遞到容器壁面的熱量少，該壁面的溫度上升少，能夠更有效地防止容器的熱變形。另外，由于蒸汽的流動(dòng)性大，不受重力的影響，即使容器的形狀復(fù)雜，也可以均勻地接觸到容器的全部?jī)?nèi)面，而且由于配管內(nèi)不產(chǎn)生沸騰，蒸汽的溫度不受到限制，即使萬(wàn)一配管發(fā)生破損，也會(huì)很安全。
向上述容器內(nèi)噴射的蒸汽在容器內(nèi)循環(huán)后從口部和噴嘴的間隙排出，此時(shí)通過(guò)口部的蒸汽的溫度下降，口部?jī)?nèi)面的溫度上升不充分，但由于從蒸汽噴嘴的外周的側(cè)噴嘴孔向口部的內(nèi)周面直接噴射，能夠?qū)⒖诓砍浞旨訜帷?br> 本發(fā)明的裝置的實(shí)施例中，上述保持裝置具有把持上述容器的口部的把持裝置，該把持裝置在將容器的口部把持住的狀態(tài)下反轉(zhuǎn)，將該容器的口部向下，保持為倒置狀態(tài)。
因此，在該容器內(nèi)面冷凝的熱水由于重力而流下，與蒸汽一起從口部排出，該冷凝水不會(huì)殘留在容器內(nèi)。
本發(fā)明的裝置的實(shí)施例中，設(shè)有向上述容器的口部的外面噴射蒸汽的口部外面噴嘴。由于口部外面也進(jìn)行加熱殺菌處理，能夠排除容器內(nèi)部的二次污染的可能性。
本發(fā)明的裝置的實(shí)施例中，在上述蒸汽供給裝置上，設(shè)有用于關(guān)斷向上述蒸汽噴嘴供給蒸汽的開關(guān)閥；還設(shè)有旁路閥，將該開關(guān)閥旁路，與之并列設(shè)置，即使該開關(guān)閥為關(guān)閉狀態(tài)，也向上述蒸汽噴出裝置供給預(yù)定量的蒸汽。因此，即使上述開關(guān)閥關(guān)閉，蒸汽的噴出中斷，也能通過(guò)該旁路閥向噴嘴供給少量的蒸汽，可防止噴嘴內(nèi)的污染。
本發(fā)明的裝置的實(shí)施例中，在上述蒸汽供給裝置上，設(shè)有用于關(guān)斷向上述蒸汽噴嘴供給蒸汽的開關(guān)閥；在該開關(guān)閥的內(nèi)部形成旁路通路，即使在該開關(guān)閥處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，也向上述蒸汽噴嘴供給蒸汽。因此與上述實(shí)施例同樣地，即使上述開關(guān)閥關(guān)閉，蒸汽的噴出中斷，也能通過(guò)該旁路閥向噴嘴供給少量的蒸汽，可防止噴嘴內(nèi)的污染。
附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明圖1是本發(fā)明的第1實(shí)施例的方法中使用的裝置的平面圖。
圖2是圖1的裝置的正面圖。
圖3是圖1的裝置的把持裝置部分的側(cè)面示意圖。
圖4是瓶子的口部和蒸汽噴嘴部分的縱剖面圖。
圖5是沿圖4的5-5箭頭看去的圖。
圖6是噴嘴的口部和口部外面噴嘴部分的縱剖面圖。
圖7是圖1的裝置的蒸汽供給裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖8是本發(fā)明的第1實(shí)施例的加熱殺菌處理的流程圖。
圖9是對(duì)蒸汽噴射的噴嘴的加熱殺菌處理工序的作用進(jìn)行說(shuō)明的示意圖。
圖10是表示圖9的A點(diǎn)的噴嘴內(nèi)外面的溫度變化的圖表。
圖11是表示圖9的B點(diǎn)的噴嘴內(nèi)外面的溫度變化的圖表。
圖12是表示圖9的C點(diǎn)的噴嘴內(nèi)外面的溫度變化的圖表。
圖13是第2實(shí)施例的方法所使用的裝置的蒸汽供給裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖14是圖13的裝置的開關(guān)閥裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖15是第3實(shí)施例的方法所使用的裝置的蒸汽供給裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖16是第4實(shí)施例的方法所使用的裝置的蒸汽供給裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。
實(shí)施本發(fā)明的最佳以下參照


本發(fā)明的實(shí)施例。本發(fā)明的第1實(shí)施例是關(guān)于對(duì)塑料容器、例如PET瓶子進(jìn)行加熱殺菌處理的方法，所以也參照?qǐng)D1和圖2說(shuō)明實(shí)施該方法的殺菌處理裝置。
首先參照?qǐng)D1和圖2說(shuō)明該裝置的概略結(jié)構(gòu)。圖1表示該裝置的整體的平面圖，圖2表示其正面圖。圖中1是該裝置的本體，該本體1水平地設(shè)置在地面。在該本體1的上面，設(shè)有在水平面內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)臺(tái)2。該旋轉(zhuǎn)臺(tái)2通過(guò)在上述本體1內(nèi)設(shè)置的驅(qū)動(dòng)裝置，沿圖1中的時(shí)鐘方向旋轉(zhuǎn)。
在上述本體1的前端部設(shè)有搬入傳送帶3。在該搬入傳送帶3的側(cè)邊，設(shè)有螺旋式傳送機(jī)裝置4，將塑料容器例如飲料用的PET瓶子以直立狀態(tài)搬送。在該搬入傳送帶3的終端設(shè)有搬入轉(zhuǎn)子5。將搬送來(lái)的瓶子一個(gè)個(gè)地轉(zhuǎn)送到上述旋轉(zhuǎn)臺(tái)2。
在上述旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的周緣部，設(shè)有多個(gè)把持裝置6，用于把持搬入的瓶子的口部，并將該瓶子上下180℃轉(zhuǎn)動(dòng)，成為口部向下的倒立狀態(tài)。該旋轉(zhuǎn)臺(tái)2旋轉(zhuǎn)一周期間，對(duì)該瓶子的內(nèi)部進(jìn)行臭氧水的洗凈，蒸汽噴射的加熱殺菌處理、精洗凈、外側(cè)洗凈等本發(fā)明的實(shí)施例的一系列的殺菌處理。
上述旋轉(zhuǎn)臺(tái)2旋轉(zhuǎn)一周，進(jìn)行了上述殺菌處理的瓶子再次回到直立狀態(tài)，由搬出轉(zhuǎn)子7移送到搬出傳送帶8，送向下一步的飲料填充工序。另外，9是控制該裝置的動(dòng)作的控制裝置，10是旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的蓋體。
下面說(shuō)明這種殺菌處理裝置的各個(gè)部分的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作。圖3至圖7表示把持PET瓶子20的上述把持裝置6、對(duì)該瓶子20的內(nèi)部進(jìn)行蒸汽加熱殺菌處理的加熱殺菌裝置40、及冷卻該瓶子20的外部的冷卻裝置60等的結(jié)構(gòu)。
首先，上述把持裝置6具有夾盤裝置30，該夾盤裝置30以水平方向的軸31為中心自由旋轉(zhuǎn)地裝在上述的旋轉(zhuǎn)臺(tái)2上。該夾盤裝置30具有一對(duì)的夾盤臂32、33，一邊的夾盤臂33以軸36為中心轉(zhuǎn)動(dòng)，將這些夾盤臂32、33打開和關(guān)閉。
這些夾盤臂32、33的前端部設(shè)有由合成樹脂材料等構(gòu)成的夾盤塊34、35，用于把持在瓶子20的口部221形成的鄂部22。另外，在一邊的夾盤塊34上，形成有缺口部37，以便防止在將瓶子搬入和搬出時(shí)對(duì)口部21的碰觸。
上述夾盤裝置30在把持搬入來(lái)的瓶子20的口部21后，通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置(未圖示)以軸31為中心沿圖3的箭頭方向旋轉(zhuǎn)180℃，使把持的瓶子20的口部21向下，呈倒立狀態(tài)。
伴隨著該瓶子20的上述倒立動(dòng)作，在該倒立狀態(tài)的瓶子20的口部1內(nèi)，將上述的加熱殺菌裝置40的蒸汽噴嘴42相對(duì)該瓶子20從下向上插入。該噴嘴42的直徑比上述噴嘴20的口部21的內(nèi)徑小，在該插入的噴嘴42的外周和口部21的內(nèi)周之間形成間隙。在本實(shí)施例中，該噴嘴42的插入深度只是該噴嘴20的口部21的部分。
該蒸汽噴嘴42在其前端具有開口，將蒸汽對(duì)著噴嘴20的底部向上方噴出。在本實(shí)施例中，在該噴嘴42側(cè)面也形成放射狀的多個(gè)側(cè)噴嘴孔43。從蒸汽供給裝置41向該噴嘴42供給中，該蒸汽從噴嘴42對(duì)著噴嘴20的底部向其內(nèi)部噴出，并從上述側(cè)噴嘴孔43對(duì)著口部21的內(nèi)周面直接噴射。
向上述蒸汽噴嘴42供給蒸汽的蒸汽供給裝置41具有例如圖7的結(jié)構(gòu)。即，44是作為蒸汽發(fā)生源的鍋爐，從該鍋爐44供給的蒸汽送給凈化裝置45。該凈化裝置45具有除去混入蒸汽中的空罐材料、配管內(nèi)的不純凈物的功能，上述蒸汽是從鍋爐44供給的。通過(guò)該凈化裝置45將蒸汽凈化，產(chǎn)生不含有不純物的純凈蒸汽。
該純凈蒸汽通過(guò)壓力調(diào)節(jié)閥46和配管49，供給上述蒸汽噴嘴42。該純凈蒸汽的壓力由壓力檢測(cè)器47檢測(cè)，根據(jù)該壓力信號(hào)，控制電路48向上述壓力調(diào)節(jié)閥46傳送信號(hào)，維持一定的純凈蒸汽的壓力。該純凈蒸汽的壓力調(diào)節(jié)，也可以通過(guò)機(jī)械的壓力調(diào)節(jié)閥來(lái)進(jìn)行。
在上述各蒸汽噴嘴42上，分別設(shè)有開關(guān)閥50，與后述的殺菌處理方法的工序相對(duì)應(yīng)，向瓶子20內(nèi)噴出蒸汽。另外，將該開關(guān)閥50旁路，設(shè)置旁路閥51，這些旁路閥51經(jīng)常以預(yù)定的開度打開。因此，即使上述開關(guān)閥50關(guān)閉，也能通過(guò)該旁路閥51經(jīng)常向噴嘴42供給少量的蒸汽，以防止這些噴嘴42的內(nèi)部的污染。
如圖6所示，在對(duì)上述瓶子的內(nèi)部進(jìn)行加熱殺菌處理的位置、或其后面的位置，對(duì)著瓶子20的口部21的外周面設(shè)置多個(gè)、例如2個(gè)口部外面噴嘴52。
這些口部外面噴嘴52與上述蒸汽噴嘴42同樣地，分別通過(guò)開關(guān)閥53和旁路閥54與上述蒸汽供給裝置41的配管49連接。蒸汽從這些口部外面噴嘴52向口部21的外周面噴射，進(jìn)行該口部的外周面的加熱殺菌處理。
如上所述，設(shè)置向瓶子20的外面散布冷卻媒體、例如冷卻水的冷卻裝置60，該瓶子20以倒立狀態(tài)保持在上述旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的外周。該冷卻裝置60由設(shè)在瓶子20的上方的散水噴嘴61、和向該散水噴嘴61供給冷卻水的冷卻水供給裝置62構(gòu)成。該冷卻水供給裝置62用于供給自來(lái)水、或供給維持預(yù)定的清潔度的冷卻水。
下面說(shuō)明利用這種裝置實(shí)施的本發(fā)明的實(shí)施例的殺菌處理方法。圖8表示該殺菌處理方法的流程圖。
首先，在步驟ST1中，將瓶子20搬入，該瓶子20如上所述由把持裝置6把持其口部21。接著，在步驟ST2中，該瓶子20如圖3所示倒立。
在步驟ST3中，通過(guò)在上述殺菌處理裝置設(shè)置的臭氧水洗凈裝置(未圖示)，向該瓶子20的內(nèi)面噴射臭氧水約10秒，對(duì)該瓶子20的內(nèi)面進(jìn)行預(yù)備洗凈。在本實(shí)施例中，上述臭氧水使用的是含有約1ppm臭氧的純水。
接著，在步驟ST4中，在該倒立狀態(tài)的瓶子20的口部21內(nèi)插入上述蒸汽噴嘴42。從該蒸汽噴嘴42噴出由上述蒸汽供給裝置41供給的純水蒸汽。該蒸汽如圖9所示，對(duì)著倒立狀態(tài)的瓶子20的底部的內(nèi)面向上方噴出，沖擊該底部的內(nèi)面后放射狀地改變方向，沿側(cè)壁部的內(nèi)面下降并循環(huán)，剩余的蒸汽從上述口部21的內(nèi)周面和噴嘴42的外周面之間的間隙排出。另外，蒸汽從該噴嘴42的側(cè)噴嘴孔43向著口部21的內(nèi)周面直接噴射。在本實(shí)施例中，該蒸汽的溫度最好在95℃以上，噴出時(shí)間持續(xù)約4．0秒。
與上述步驟ST4并行，在步驟ST5中，從散布噴嘴61向該瓶子20的外面散布冷卻水。因而，該冷卻水的散布使瓶子20的壁面從外側(cè)冷卻，抑制該壁面的溫度上升，防止該瓶子20的熱變形。該冷卻水的散布至少在上述蒸汽的噴射期間持續(xù)。
因此，該瓶子20的壁面的內(nèi)面被噴射的蒸汽加熱殺菌的同時(shí)，由于該壁面的外面被冷卻水冷卻，使該瓶子的壁面的溫度上升得到抑制。由此，即使是耐熱性低的瓶子，也可以噴射高溫的蒸汽，有效且確實(shí)地進(jìn)行加熱殺菌處理，且不會(huì)使瓶子產(chǎn)生熱變形。
通過(guò)這種高溫蒸汽的接觸，雖然瓶子壁面的內(nèi)表面附近瞬間成為高溫，但由于蒸汽的熱容量比熱水小的多，從該蒸汽向容器壁面?zhèn)鬟f的熱量很少。因此，瓶子壁面的溫度的上升被抑制，能夠使用更高溫的蒸汽。而存在于瓶子壁面的內(nèi)面的細(xì)菌等，通過(guò)與該蒸汽接觸被瞬間加熱到高溫，不會(huì)影響殺菌處理的效果，能夠有效和確實(shí)地進(jìn)行殺菌處理。
而且，由于蒸汽在配管和閥體裝置內(nèi)不會(huì)像熱水那樣沸騰，在其它的條件許可的情況下，能夠使該蒸汽的溫度很高，使加熱殺菌處理的效果更好，且效率更高。而萬(wàn)一在配管等破損時(shí)，噴出的蒸汽不會(huì)到達(dá)遠(yuǎn)方，萬(wàn)一該蒸汽接觸人體，也不會(huì)被燙傷，能夠更安全。
為了生成蒸汽，需要比生成熱水多出氣化熱的熱量，但由于蒸汽的密度比熱水小得多，所以加熱殺菌所使用的蒸汽的量很少，所需的熱量很少。因而，生成該蒸汽所需的能量的消耗也很少。
另外，由于蒸汽是氣體，流動(dòng)性和擴(kuò)散性強(qiáng)，且不受重力的影響，從蒸汽噴嘴向瓶子內(nèi)噴出的蒸汽在該瓶子內(nèi)整體循環(huán)，從口部的間隙排出。由此，即使該瓶子的形狀很復(fù)雜，或瓶子的壁面上形成復(fù)雜的凹凸時(shí)，該蒸汽也能與瓶子的壁面的內(nèi)面不分散地接觸，達(dá)到確實(shí)的加熱殺菌處理。
在本實(shí)施例中，瓶子20的口部21向下，呈倒立狀態(tài)，將蒸汽噴嘴42從瓶子20的口部21的下方插入蒸汽噴嘴42，對(duì)著該瓶子的底部向上方噴出蒸汽。因此，由于蒸汽沿瓶子的壁面的內(nèi)面在下方循環(huán)，從該口部排出，在該瓶子內(nèi)面冷凝的水通過(guò)重力向下流，與蒸汽一起從口部有效地排出，使殺菌處理的效果高，且在后面進(jìn)行其它的殺菌處理時(shí)，該冷凝水不會(huì)成為障礙。
在本實(shí)施例中，從上述蒸汽噴嘴42的側(cè)噴嘴孔43向口部21的內(nèi)面直接噴射。由于循環(huán)的蒸汽通過(guò)該瓶子內(nèi)，該口部?jī)?nèi)面與溫度下降的蒸汽接觸，使加熱殺菌處理的效果有下降的趨勢(shì)，但通過(guò)向該口部?jī)?nèi)面直接噴射蒸汽，可以對(duì)該口部的內(nèi)面確實(shí)進(jìn)行加熱殺菌處理。
如上所述，在該瓶子20的內(nèi)面的加熱殺菌處理結(jié)束后，在步驟ST6中，從上述口部外面噴嘴52向該口部21的外周面直接噴射蒸汽，對(duì)該口部的外周面進(jìn)行加熱殺菌處理。因此，能夠確實(shí)地排除在上述的瓶子內(nèi)部的加熱殺菌處理后，來(lái)自該口部的外周面的二次污染。在本實(shí)施例中，向該口部21的外面的蒸汽噴射大約進(jìn)行1．0秒。
接著，在步驟ST7中，將臭氧水向瓶子內(nèi)面噴射，對(duì)該內(nèi)面進(jìn)行精洗凈。在本實(shí)施例中，該臭氧水使用的是含有大約1ppm臭氧的純水，在本步驟所使用的臭氧水被回收、再生，用于在上述步驟ST3的瓶子內(nèi)面的預(yù)備洗凈。另外，在本實(shí)施例中，該精洗凈大約進(jìn)行2．0秒。
與步驟ST7并行，在步驟ST8中，在瓶子20的外面散布氯化水等消毒水，將該瓶子的外面洗凈、殺菌。該外面洗凈的工序在本實(shí)施例中大約進(jìn)行5．0秒。
如上所述，當(dāng)該P(yáng)ET瓶子20的內(nèi)面和外面的洗凈及殺菌處理結(jié)束后，在步驟ST9中，所述的把持機(jī)構(gòu)6反轉(zhuǎn)，使被把持的瓶子直立，在此后的步驟ST10，放開對(duì)瓶子的把持，由上述搬出轉(zhuǎn)子7將該瓶子向搬出傳送帶8搬出，送到下一個(gè)充填工序。
接著，用試驗(yàn)的結(jié)果說(shuō)明上述蒸汽噴射的加熱殺菌處理的效果。圖10至圖12是表示在進(jìn)行蒸汽噴射的加熱殺菌處理時(shí)的瓶子20的內(nèi)面和外面的溫度變化。在該試驗(yàn)中，為了明了瓶子內(nèi)的蒸汽的循環(huán)和瓶子壁面的溫度之間的關(guān)系，使用了在上述實(shí)施例中說(shuō)明的未形成有側(cè)噴嘴孔43的蒸汽噴嘴。而試驗(yàn)中使用的瓶子是容量2000ml的方形的非耐熱性的PET瓶子。
圖10是圖9的A點(diǎn)的溫度變化，圖11是圖9的B點(diǎn)的溫度變化，圖12是圖9的C點(diǎn)的溫度變化。這些溫度的測(cè)定是通過(guò)將片狀的熱電偶溫度計(jì)貼在瓶子20的內(nèi)面和外面來(lái)進(jìn)行的。在這些情況下，將溫度大約為95～100℃的蒸汽噴射約10秒鐘，而冷卻水的溫度為15～16℃。
從圖10和圖11可知，在該瓶子20的底部側(cè)面的A點(diǎn)和中央部側(cè)面的B點(diǎn)，從蒸汽噴射開始的極短的時(shí)間內(nèi)，瓶子內(nèi)表面的溫度就幾乎上升至噴射蒸汽的溫度，其后在蒸汽噴射的10秒內(nèi)該內(nèi)表面的溫度幾乎維持到90℃以上。因此能夠充分進(jìn)行加熱殺菌處理。
在口部的C點(diǎn)，如圖12所示，噴射開始后內(nèi)表面溫度立刻上升到大約65℃，其后5秒內(nèi)維持此溫度，然后溫度上升至約80℃。這可以理解為，噴射開始后，與低溫狀態(tài)的瓶子的內(nèi)面接觸而冷卻的蒸汽通過(guò)了該口部并排出，其后當(dāng)瓶子內(nèi)表面的溫度上升時(shí)，溫度下降較少的蒸汽通過(guò)該口部。
因此，如上述實(shí)施例那樣，在蒸汽噴嘴形成側(cè)噴嘴孔，如果向該口部的內(nèi)面直接噴射蒸汽，該口部的內(nèi)表面的溫度和上述A、B點(diǎn)同樣地，噴射開始后立刻幾乎上升到與蒸汽溫度相同的溫度，能夠更確實(shí)地進(jìn)行加熱殺菌處理。
當(dāng)然，該瓶子的容量和蒸汽的噴出量等各種條件，會(huì)對(duì)上述口部的內(nèi)表面的溫度上升的特性產(chǎn)生影響。例如，如果蒸汽的噴出量相對(duì)于瓶子的容量很大，則該口部的內(nèi)表面的溫度的上升時(shí)間更短，達(dá)到的溫度更高。
另外，在這些A、B、C各點(diǎn)，瓶子的外表面的溫度都維持在20～30℃的范圍。此溫度是非耐熱性PET瓶子的樹脂材料的玻璃轉(zhuǎn)移溫度以下的溫度，能夠確實(shí)防止該瓶子的熱變形。在上述加熱殺菌處理的試驗(yàn)結(jié)束后，對(duì)該P(yáng)ET瓶子的各個(gè)部分的熱變形進(jìn)行了測(cè)定，結(jié)論是僅有微小的熱變形，對(duì)該P(yáng)ET瓶子的使用沒(méi)有任何影響。
在圖11和圖12的B、C點(diǎn)，蒸汽噴射開始約5秒后，瓶子的外表面的溫度暫時(shí)上升到30℃以上。這是因?yàn)槭艿搅苏羝谄孔觾?nèi)面冷凝，冷凝的熱水傳遞到該瓶子內(nèi)面而流下的影響。如上所述，由于與熱水的接觸而傳遞來(lái)的熱量很多，該瓶子壁面直到外表面被加熱到高的溫度。因此，為了防止瓶子的熱變形，最好使在上述瓶子內(nèi)面冷凝的熱水不在瓶子內(nèi)面流下，即使蒸汽的噴射在5秒以下。
本發(fā)明不限于上述第1實(shí)施例。例如，圖13和圖14表示本發(fā)明的第2實(shí)施例中使用的裝置。
該裝置省略了上述旁路閥51、54，而采用在內(nèi)部有旁路流路的開關(guān)閥50a、54a。該開關(guān)閥如圖14所示，在對(duì)閥箱55內(nèi)的閥口進(jìn)行開關(guān)的閥體57中，形成旁路孔58。該裝置即使是閥體57處于關(guān)閉狀態(tài)，也能通過(guò)該旁路孔58逐步向噴嘴供給少量的蒸汽，使向該噴嘴的蒸汽的供給不會(huì)中斷，能夠確實(shí)防止該噴嘴內(nèi)的污染。
圖15表示第3實(shí)施例中使用的裝置。該裝置將從純水供給源70供給的純水通過(guò)熱交換器71與來(lái)自鍋爐72的蒸汽進(jìn)行熱交換，生產(chǎn)純水的蒸汽。
圖16表示第4實(shí)施例中使用的裝置。該裝置作為上述的冷卻媒體，使用冷風(fēng)來(lái)取代冷卻水。即，將通過(guò)把持裝置6保持為倒立狀態(tài)的瓶子20的外部，用遮板(hood)80包圍，并將從冷風(fēng)供給結(jié)構(gòu)81供給的冷風(fēng)從在該遮板80的上端形成的送風(fēng)噴嘴82送入，使該冷風(fēng)沿瓶子20的外面流通，以冷卻該瓶子20的外面。該裝置由于不使用冷卻水來(lái)冷卻瓶子的外面，不但使裝置的結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單，且不會(huì)出現(xiàn)冷卻水對(duì)瓶子內(nèi)的再污染。
在上述實(shí)施例中使用的裝置除了上述幾點(diǎn)之外，與在上述第1實(shí)施例中使用的裝置相同，因此在圖13至圖16中與第1實(shí)施例對(duì)應(yīng)的部分用同一符號(hào)表示，而省略其說(shuō)明。
本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，可以與需要加熱殺菌處理的容器的種類、殺菌處理的程度、及其它形態(tài)相對(duì)應(yīng)，對(duì)在上述實(shí)施例中公開的各種特征和條件適當(dāng)?shù)剡x擇并進(jìn)行組合。
根據(jù)上述本發(fā)明的方法，將容器壁面的內(nèi)面通過(guò)噴射蒸汽進(jìn)行加熱殺菌，在該壁面的外面用冷卻媒體冷卻，且由于蒸汽的熱容量比熱水的熱容量小，傳遞到容器的壁面上的熱量少，該容器的壁面的溫度上升被抑制，即使是耐熱性低的容器，也可以用高溫的蒸汽噴射，有效且確實(shí)地進(jìn)行加熱殺菌處理。
由于蒸汽在配管和閥體裝置內(nèi)不會(huì)像熱水那樣沸騰，在其它的條件允許的情況下該蒸汽的溫度能夠很高，加熱殺菌處理的效果更好，且效率高。而且，萬(wàn)一配管等發(fā)生破損時(shí)，噴出的蒸汽不會(huì)到達(dá)遠(yuǎn)方，即使萬(wàn)一該蒸汽接觸到人體，也不會(huì)馬上被燒傷，能夠更安全。
為了生成蒸汽，需要比生成熱水時(shí)多出氣化熱部分的更多的熱量，但由于蒸汽的密度比熱水小的多，加熱殺菌所使用的蒸汽的量很少，需要的熱量變少。從而，為生成該蒸汽所需要的能量消耗很少。
另外，由于蒸汽是氣體，流動(dòng)性和擴(kuò)散性強(qiáng)，且不受重力的影響，從蒸汽噴嘴向瓶子內(nèi)噴出的蒸汽在該瓶子內(nèi)整體循環(huán)，從口部的間隙排出。由此，即使該瓶子的形狀很復(fù)雜，或瓶子的壁面上形成復(fù)雜的凹凸時(shí)，該蒸汽與瓶子的壁面的內(nèi)面不分散地接觸，達(dá)到確實(shí)的加熱殺菌處理，是很有效的。
根據(jù)本發(fā)明的裝置，在用冷卻媒體冷卻容器的外面、在內(nèi)部用蒸汽噴射進(jìn)行加熱殺菌處理的裝置中，從蒸汽噴嘴的周面的側(cè)噴嘴孔向口部的內(nèi)面直接噴射蒸汽，對(duì)溫度上升不充分的口部進(jìn)行確實(shí)的加熱，能夠有效且確實(shí)地進(jìn)行加熱殺菌處理，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，其效果也好。
權(quán)利要求
1．塑料容器的殺菌處理方法，其是對(duì)塑料容器的內(nèi)面進(jìn)行加熱殺菌處理的方法，其特征在于包括以下工序在需要進(jìn)行加熱殺菌處理的容器的口部?jī)?nèi)，形成與該口部之間的間隙，而插入蒸汽噴嘴；從上述蒸汽噴嘴向容器內(nèi)噴射蒸汽，使該噴射的蒸汽在容器內(nèi)循環(huán)，然后從該蒸汽噴嘴與上述口部的內(nèi)面之間的間隙排出；在進(jìn)行上述蒸汽的噴出工序的同時(shí)，向該容器的外面供給冷卻媒體，使該容器的壁面冷卻。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料容器的殺菌處理方法，其特征在于，從上述蒸汽噴嘴噴出的蒸汽的溫度在95℃以上。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料容器的殺菌處理方法，其特征在于，將蒸汽噴嘴插入上述容器的口部?jī)?nèi)的工序，是將容器的口部向下呈倒立狀態(tài)，將蒸汽噴嘴從下方插入該倒立狀態(tài)的容器的口部；而上述噴出蒸汽的工序，是將蒸汽在上述容器內(nèi)對(duì)著容器底部向上噴出，使該蒸汽沿著容器的壁面的內(nèi)面向下方循環(huán)，然后從該容器的口部排出。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料容器的殺菌處理方法，其特征在于，還附加有將蒸汽向上述容器的口部的內(nèi)面直接噴射的工序。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料容器的殺菌處理方法，其特征在于，還附加有向上述容器口部的外面噴射蒸汽的工序。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料容器的殺菌處理方法，其特征在于，向上述容器的外面供給的冷卻媒體是冷卻水。
7．根據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料容器的殺菌處理方法，其特征在于，向上述容器的外面供給的冷卻媒體是冷風(fēng)。
8．根據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料容器的殺菌處理方法，其特征在于，從上述蒸汽噴嘴向容器內(nèi)噴射的蒸汽，是將從鍋爐供給的蒸汽中的不純物去除處理過(guò)的純凈的水蒸氣。
9．根據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料容器的殺菌處理方法，其特征在于，從上述蒸汽噴嘴向容器內(nèi)噴射的蒸汽，是通過(guò)熱交換器將純水加熱而產(chǎn)生的純凈的水蒸氣。
10．塑料容器的殺菌處理裝置，其是對(duì)塑料制容器的內(nèi)面進(jìn)行加熱殺菌處理的裝置，其特征在于包括保持裝置，保持需要進(jìn)行殺菌處理的容器；蒸汽噴嘴，插入該容器的口部?jī)?nèi)；蒸汽供給裝置，向上述蒸汽噴嘴供給蒸汽，從該噴嘴向上述容器內(nèi)噴出蒸汽；上述蒸汽噴嘴的直徑比上述容器口部的內(nèi)徑小，在該口部的內(nèi)周面和蒸汽噴嘴的外周面之間形成間隙，在上述蒸汽噴嘴上，形成在其外周面開口、與上述容器口部的內(nèi)周面相對(duì)、向該口部的內(nèi)周面噴射蒸汽的側(cè)噴嘴孔。
11．根據(jù)權(quán)利要求10所述的塑料容器的殺菌處理裝置，其特征在于，上述保持裝置具有把持上述容器的口部的把持裝置，該把持裝置在將容器的口部把持住的狀態(tài)下反轉(zhuǎn)，將該容器的口部向下，保持為倒置狀態(tài)。
12．根據(jù)權(quán)利要求10所述的塑料容器的殺菌處理裝置，其特征在于，設(shè)有向上述容器的口部的外面噴射蒸汽的口部外面噴嘴。
13．根據(jù)權(quán)利要求10所述的塑料容器的殺菌處理裝置，其特征在于，在上述蒸汽供給裝置上，設(shè)有用于關(guān)斷向上述蒸汽噴嘴供給蒸汽的開關(guān)閥；還設(shè)有將該開關(guān)閥旁路、且與之并列設(shè)置的旁路閥，即使在該開關(guān)閥為關(guān)閉狀態(tài)的情況下，也向上述蒸汽噴出裝置供給預(yù)定量的蒸汽。
14．根據(jù)權(quán)利要求10所述的塑料容器的殺菌處理裝置，其特征在于，在上述蒸汽供給裝置上，設(shè)有用于關(guān)斷向上述蒸汽噴嘴供給蒸汽的開關(guān)閥；在該開關(guān)閥的內(nèi)部形成旁路通路，即使在該開關(guān)閥處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，也向上述蒸汽噴嘴供給蒸汽。
全文摘要
一種對(duì)耐熱性低的PET瓶子20的內(nèi)部進(jìn)行可靠且不發(fā)生熱變形的加熱殺菌處理的方法和裝置,從瓶子20的口部21插入蒸汽噴嘴42,從該噴嘴噴射蒸汽,使該蒸汽在瓶子20的內(nèi)部循環(huán),然后從口部21排出,使蒸汽與瓶子內(nèi)面確實(shí)接觸,進(jìn)行加熱殺菌處理,將冷卻水散布在瓶子的外面,防止瓶子壁面的熱變形。
文檔編號(hào)B65B55/04GK1291155SQ99803106
公開日2001年4月11日 申請(qǐng)日期1999年2月18日 優(yōu)先權(quán)日1998年2月19日
發(fā)明者新宅憲一, 天野榮三 申請(qǐng)人:新宅工業(yè)株式會(huì)社