СПОСОБ ОБРАБОТКИ БУТЫЛОК ИЛИ ПОДОБНЫХ ЕМКОСТЕЙ ОБРАБАТЫВАЮЩЕЙ СРЕДОЙ Российский патент 2010 года по МПК B65B55/08 

Изобретение относится к способу обработки, в частности, стерилизации, например, бутылок, консервных банок, а также к устройству для обработки, в частности, стерилизации, например, бутылок, консервных банок.

Известна обработка бутылок или подобных емкостей, в частности, для стерилизирования с использованием обрабатывающей или стерилизирующей среды (называемой ниже только «обрабатывающая среда»), которая содержит, например, водный раствор пероксида водорода H₂O₂) в парообразной и/или газообразной среде, например, в водяном паре и/или воздухе, в форме аэрозоля.

При этом известно также, что обрабатывающая среда после введения в емкость должна быть подвергнута воздействию или активирована разогретой газообразной средой, например, горячим воздухом, а именно, в частности, для выпаривания водной составляющей обрабатывающей среды или даже для разложения пероксида водорода (Н₂O₂) на активные компоненты, кислород и воду или водяной пар (2Н₂O₂=2Н₂О+O₂+45 ккал), а также и для последующего удаления обрабатывающей среды, в частности, воды и водяного пара, а также продуктов распада, выработанных при активировании. Этапы способа осуществляются при этом на технологических позициях обработки, образованных, например, по окружности ротора, приведенного во вращение вокруг вертикальной оси машины. Стерилизированные емкости затем могут быть переправлены на наполняющую машину для стерильного или асептического разливания жидкого разливаемого продукта.

В возрастающих масштабах используются бутылки, а также и другие емкости, изготовленные выдуванием из преформ из термопластического полимерного материала посредством вытяжного выдувания, в частности, также полиэтиленовые (ПЭТ) бутылки. Подобные емкости, изготовленные из полимерного материала, в частности, и бутылки или емкости, произведенные посредством вытяжного выдувания, при тепловом воздействии имеют склонность к деформированию или к усадке, вследствие чего нежелательным образом изменяются, в том числе внешние обводы и объем таких емкостей. И другие повреждения могут наступить при тепловом воздействии на емкости, так что стерилизирование таких емкостей является проблематичным, и деформированные или поврежденные емкости в производственной линии должны быть изолированы как брак, что ведет, по меньшей мере, к повышенным расходам.

По этим причинам емкости, изготовленные из полимерного материала, в частности, и изготовленные посредством втяжного выдувания из полимерных преформ, а также другие чувствительные к нагреванию емкости не могут быть стерилизированы обычными методами обработки. Для того чтобы разрешить эту проблематику уже предлагались различные способы (DE 102004030957 и DE 102004030956). Эти способы, однако, относительно затратны по вложениям.

Техническим результатом данного изобретения является достижение возможности обработки емкостей, чувствительных к нагреванию, в частности, также емкостей из полимерного материала посредством активирования, по меньшей мере, одной обрабатывающей среды, при подводе энергии, без того чтобы существовала опасность деформирования, усадки или других повреждений соответствующей емкости.

У способа согласно изобретению активирование или подвод энергии, необходимый для этого активирования, производится воздействием, по меньшей мере, на одну обрабатывающую среду электромагнитной энергией, то есть воздействием переменного электромагнитного поля или электромагнитного излучения, причем частотный спектр переменного электромагнитного поля или электромагнитного излучения выбран так, что, по меньшей мере, одна частота равна или приблизительно равна резонансной частоте, по меньшей мере, одной компоненты, по меньшей мере, одной обрабатывающей среды.

При активировании обрабатывающих сред, как например, пероксид водорода, достигается особенно малое повышение температуры обрабатывающей среды и обрабатываемых емкостей, когда обрабатывающую среду возбуждают на резонансной частоте.

Причиной этого эффекта является то, что посредством возбуждения молекул обрабатывающей среды на их резонансной частоте, приходят к повышенным механическим силовым воздействиям между их отдельными составляющими, например, между атомами молекул обрабатывающей среды, так что связь отдельных атомов между собой, по существу, прекращается посредством механических колебательных усилий, действующих между ними, вместо тепловых колебаний, сопровождающих повышение температуры, или взамен импульсных воздействий при столкновении молекул и/или атомов, более больших при более высоких температурах.

Также согласно изобретению предлагается, что частота активирования соответствует многократной резонансной частоте или даже целочисленной части резонансной частоты, по меньшей мере, одной обрабатывающей среды, причем особенным преимуществом является, если речь идет о четной целочисленной кратности резонансной частоте или четной целочисленной части резонансной частоты, так как при этом образе действия подвод энергии или возбуждение производится не только на одной особенно преимущественной частоте, но и совпадающим по фазе.

Относительно резонансных частот следует обратить внимание, что большинство веществ обладают резонансной частотой в зависимости от степени свободы, причем они дополнительно могут варьироваться в зависимости от агрегатного состояния.

Частота электромагнитного излучения при этом лежит, например, в микроволновом диапазоне или в диапазоне рентгеновского излучения.

В качестве обрабатывающей среды используется, например, жидкая и/или газообразная и/или парообразная среда, предпочтительно среда, которая содержит несколько компонентов, например, даже пероксид водорода, например, в растворе, предпочтительно в водном растворе. Соответствующая обрабатывающая среда является в таком случае, например, аэрозолем из пара (водяного пара) и/или газа или газовой смеси, например, воздуха, и раствора, предпочтительно водного раствора из пероксида водорода (H₂O₂) с концентрацией, достаточной для обработки.

Благодаря способу согласно изобретению достигается то, что подвод энергии, способствующий активированию, производится непосредственно или, по меньшей мере, по существу, непосредственно, по меньшей мере, в одну обрабатывающую среду, которым соответствующая емкость, по меньшей мере, первично не разогревается непосредственно подводом энергии, так что оказывается возможной обработка, щадящая емкости и, в частности, избегающая деформирования, усадки или другого повреждения емкости.

Усовершенствованные варианты изобретения являются объектом зависимых пунктов формулы изобретения. Ниже изобретение подробнее поясняется чертежами, которые показывают:

фиг.1 - в упрощенном виде и на виде сверху - устройство для стерилизирования бутылок или подобных емкостей, в частности, и для последующего низкотемпературного асептического разливания жидкого разливаемого продукта, например, для низкотемпературного асептического разливания фруктовых соков, молочных продуктов и так далее;

фиг.2 - в упрощенном представлении - обрабатывающую головку устройства, изображенного на фигуре 1.

Устройство 1 служит для стерилизования чувствительных к нагреванию бутылок 2 посредством введения в бутылки 2, по меньшей мере, одной обрабатывающей среды в форме аэрозоля, состоящего из воздуха и/или водяного пара и водного раствора пероксида водорода (H₂O₂) посредством активирования обрабатывающей среды благодаря подводу энергии и посредством удаления или отсасывания остатков и/или продуктов разложения активированной обрабатывающей среды.

Устройство 1 состоит, по существу, из ротора 5, приводящегося во вращение вокруг вертикальной оси машины и образующего по своей окружности множество технологических позиций обработки 6, которому по транспортеру 3 и через приемную звездочку 4, образующую прием бутылок, подаются бутылки 2, изготовленные из полимерного материала, например, из полиэтилена (ПЭТ), стоящие вертикально, то есть ориентированные своими осями бутылок в вертикальном направлении. Технологические позиции обработки 6, соответственно фигуре 2, состоят соответственно, по существу, из носителя 7 емкости, на котором во время обработки бутылки 2 удерживаются своим фланцем 2.2, предусмотренным в зоне горловины 2.1 бутылки, а также из обрабатывающей головки 8.

Обработанные и соответственно стерилизованные бутылки 2 подаются через транспортирующую звездочку 9, образующую выдачу емкостей устройства 1, для последующего использования, то есть, например, на наполняющую машину.

Каждая обрабатывающая головка 8 имеет, в том числе, обрабатывающую трубку 10, которая может вводиться своим нижним концом через горловину 2.1 бутылки в предусмотренную соответственно на технологической позиции обработки 6 бутылку 2 и из которой обрабатывающая среда выпускается для обработки во внутренний объем бутылки.

После выпускания обрабатывающей среды или даже во время выпускания данная технологическая позиция обработки 6, а с ней и предусмотренная там бутылка, попадает посредством вращательного движения ротора 5 в зону активатора, на фигуре 1 схематично обозначенного под позицией 11, в котором производится активирование обрабатывающей среды, а именно посредством подвода энергии, в том числе разложение пероксида водорода с образованием воды или водяного пара и стерилизирующего кислорода. Далее, в активаторе 11 посредством подвода энергии производится и поддержание температуры или повышение температуры водяного пара в течение прохождения углового диапазона вращательного движения ротора 5, достаточного для стерилизирования бутылок 2. Подвод энергии, служащий для активирования, однако такой, что бутылки 2, чувствительные к температуре или нагреванию, при этой стерилизации не повреждаются, в частности, даже не деформируются.

Активатор 11 выполнен так, что подвод энергии, необходимый для активирования, производится переменным электромагнитным полем или электромагнитным излучением (микроволновым излучением), которое воздействует на дипольные молекулы, по меньшей мере, одного компонента обрабатывающей среды, и благодаря этому способствует нагреванию обрабатывающей среды, без того чтобы этот подвод энергии первично приводил к нагреванию бутылок 2 и соответственно полимерного материала. Таким образом можно достичь воздействующего активирования обрабатывающей среды, а с этим и действенной обработки и стерилизации бутылок 2, без того чтобы это приводило к повреждениям и/или деформациям бутылок 2, изготовленных из полимерного материала. Активатор 11 содержит, в том числе, генератор 12, например, в форме магнетрона для генерирования электромагнитного излучения и расположен своим выходным отверстием на траектории движения отдельных технологических позиций обработки 6, не перемещающимся вместе с ротором 5, например, даже в форме щелевого волновода, соединенного с генератором 12. При этом также возможно предусмотреть несколько подобных генераторов снаружи ротора 5 и следующих друг за другом в направлении вращения ротора.

Для того чтобы как можно более действенно добиться активирования обрабатывающей среды, а также достичь при высокой производительности устройства 1, то есть при высоком числе бутылок 2, обработанных в единицу времени, стерилизации этих бутылок с требуемым качеством, частотный спектр используемого переменного электромагнитного поля настраивается на резонансную частоту, по меньшей мере, одного компонента обрабатывающей среды, в частности, активируемого компонента обрабатывающей среды (например, воды и/или пероксида водорода), то есть частота переменного электромагнитного поля равна этой резонансной частоте и/или многократна ей и/или является ее целочисленной частью.

После активирования обрабатывающей среды эта среда и компоненты, выработанные при активировании, в частности, вода и водород, а также продукты разложения, образованные при активировании (например, свободные радикалы от разложения H₂O₂), удаляются из внутреннего объема соответствующей бутылки 2, например, выдуванием стерильным воздухом через обрабатывающую трубку 10 соответствующей обрабатывающей головки 8 и/или отсасыванием, например, через обрабатывающую трубку 10 или через отсасывающую головку, расположенную напротив горловины 2.1 бутылки или смежно с ней.

Температура, которую имеет обрабатывающая среда при введении в соответствующую бутылку, соответствует, например, температуре окружающей среды. Принципиально существует возможность вводить обрабатывающую среду в бутылки 2 в подогретом состоянии, причем эта температура предварительного подогрева в таком случае, разумеется, явно лежит ниже критической температуры, которая могла бы привести к повреждению или любому деформированию бутылок 2.

Выше исходилось из того, что введение, активирование и удаление обрабатывающей среды, а также продуктов разложения, образованных при активировании, производится на фазах обработки, следующими по времени друг за другом, и стало быть, в примыкающих друг к другу угловых диапазонах вращательного движения ротора 5 между приемной звездочкой 4 и выдающей звездочкой 9.

Принципиально также существует возможность сформировать способ так, что отдельные фазы обработки частично перекрывают друг друга или также при непрерывной подаче, по меньшей мере, одной обрабатывающей среды одновременно может быть осуществлено ее активирование посредством подвода энергии переменным электромагнитным полем и при этом затем непрерывно отсасывать обрабатывающую среду, например, горячую воду или водяной пар, а также продукты разложения, возникающие при активировании.

Выше исходилось из того, что обрабатывающая среда является водным раствором пероксида водорода. И другие обрабатывающие среды, например, даже стерильная вода с дополнительными добавками или без них принципиально может быть использована при вышеописанном способе.

Далее, выше исходилось из того, что подвод энергии, необходимый для активирования, то есть для испарения воды и для разложения пероксида водорода, производится переменным электромагнитным полем или электромагнитным излучением (микроволновым излучением) при использовании, по меньшей мере, одного вырабатывающего это переменное электромагнитное поле генератора 12 в форме магнетрона. Допустимы и другие методы и устройства для подачи энергии, требуемой для активирования обрабатывающей среды, например, для активирования рентгеновским излучением.

Далее, на роторе 5 также может быть предусмотрен, по меньшей мере, один вырабатывающий переменное электромагнитное поле генератор, например, магнетрон, вращающийся с ним так, что он воздействует на все без исключения технологические позиции обработки 6. При этом также возможно расположить несколько генераторов на роторе 5 в различных позициях.

Выше исходилось из того, что в соответствующую бутылку вводится, по меньшей мере, одна обрабатывающая среда. Принципиально также существует возможность выполнять и/или предварительно обрабатывать бутылки таким образом, что бутылки, подаваемые на технологические позиции обработки 6, уже снабжены, по меньшей мере, одной обрабатывающей средой, например, даже в форме обрабатывающей среды, диффундированной в стенки соответствующей бутылки 2, так что во время вращательного движения ротора 5 производится всего лишь активирование обрабатывающей среды, а также удаление активированной обрабатывающей среды и возникших продуктов разложения.

Далее, выше исходилось из того, что обработка бутылок 2 полностью производится на единственном роторе 5. Разумеется, также существует возможность улучшить продолжительность и качество обработки благодаря тому, что сразу после ротора 5 в направлении транспортировки бутылок 2 предусмотрены другие транспортирующие элементы, так что затем может быть произведена обработка на нескольких роторах или транспортирующих элементах.

Изобретение описывалось выше на примерах исполнения. Понимается, что возможны многочисленные изменения, не уходя вследствие этого от замысла изобретения.

Перечень позиций

1 Устройство для стерилизирования

2 Бутылки

2.1 Горловина бутылки

2.2 Фланец

3 Транспортер

4 Транспортирующая звездочка

5 Ротор

6 Технологическая позиция обработки

7 Носитель бутылок или емкостей

8 Обрабатывающая головка

9 Выдающая звездочка

10 Обрабатывающая трубка

11 Активатор

12 Генератор для вырабатывания переменного электромагнитного поля

Способ обработки, в частности, стерилизации бутылок, консервных банок или подобных емкостей осуществляют посредством активирования обрабатывающей среды в емкости подводом энергии. При активировании на обрабатывающую среду воздействуют электромагнитным излучением, например, микроволнами. Частотный спектр электромагнитного излучения выбирают из условия, что, по меньшей мере, одна частота излучения равна или приблизительно равна резонансной частоте, по меньшей мере, одной компоненты обрабатывающей среды или кратна этой резонансной частоте или является целочисленной частью этой резонансной частоты. Способ обеспечивает обработку емкостей с низкой термостойкостью без деформирования и усадки. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ обработки, в частности стерилизации бутылок, консервных банок или подобных емкостей (2), посредством активирования обрабатывающей среды в соответствующей емкости подводом энергии, причем активирование производят воздействием на обрабатывающую среду электромагнитным излучением, например, микроволнами, отличающийся тем, что частотный спектр электромагнитного излучения выбран из условия, что, по меньшей мере, одна частота излучения равна или приблизительно равна резонансной частоте, по меньшей мере, одной компоненты обрабатывающей среды или кратна этой резонансной частоте, или является целочисленной частью этой резонансной частоты.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что электромагнитное излучение является рентгеновским излучением.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что предусмотрена смесь, по меньшей мере, двух обрабатывающих сред.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что обрабатывающая среда является смесью, по меньшей мере, одной газообразной и/или одной парообразной компоненты и одной жидкой компоненты, диспергированной в газообразной и/или парообразной компоненте.

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одна обрабатывающая среда содержит пероксид водорода (Н₂O₂), предпочтительно пероксид водорода в растворяющем веществе, например, в водном растворе.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что обрабатывающая среда содержит пероксид водорода в водном растворе, диспергированный в парообразной и/или газообразной компоненте, например, в воздухе.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что обрабатывающая среда является водой или водяным паром.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что в соответствующую емкость вводят, по меньшей мере, одну обрабатывающую среду.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что обрабатывающая среда является средой, нанесенной на стенки емкости или диффундированной в стенки емкости.