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分享下旋转式吹瓶机应用无菌吹瓶工艺技术

                       
更新日期:2019-08-26 10:47:46 星期一
分享下旋转式吹瓶机应用无菌吹瓶工艺技术

 

随著超洁净与无菌灌装工艺于饮料包装之中推广应用,果汁、茶饮料与运动型饮料等,改由原先热灌装工艺(85-92°C)逐渐遭无菌冷灌装工艺所取代,一是无菌冷罐装生产成本低,瓶子重量轻,高压气消耗量降低与加温能耗减少,节能降耗显著;二是室温灌装,营养成分损失少,可以保持饮料口感、色泽与风味;同时,产品货架期有保证。

作为满足超洁净与无菌灌装工艺要求,对无菌吹灌旋一体化设备,吹瓶机采用无菌吹瓶工艺生产瓶子,减少瓶胚输送环节与吹瓶工艺过程之中细菌对于瓶子污染,有效杀灭细菌,作为无菌灌装采用干法或是湿法杀菌提供保障。本文对于2018年作为客户开发24000BPH无菌吹灌旋项目,研究与分析吹瓶机CPX12无菌吹瓶工艺方法与结构特点。

 

无菌吹瓶工艺主要结构

1.理坯系统全台封闭

理胚过程之中,作为提高瓶胚卫生度,防止上胚、理胚与输送环节灰尘污染 ,胚斗下方设计可开启的防尘盖,瓶胚数量低于一定高度时,防尘盖手动打开,翻斗机联动倒胚,待完成一定数量瓶胚,停止倒胚,防尘盖手动关闭。于提胚、理胚与输送环节,设计有防护罩以及透明窗,瓶胚于密闭环境之中运行,减少和外界空气接触,除此之外亦减少瓶胚由于静电吸附灰尘,防止理胚过程之中瓶胚污染。

理胚系统要定时维护与检修,清除输送带与滚筒以及下滑道表面污迹,保持工作表面清洁卫生。

2.瓶口紫外线杀菌

瓶胚于生产、储存与运输之中,因为温度、湿度与空气等环境因素影响,瓶胚表面会滋生细菌等微生物,作为消杀细菌与微生物,于下滑道两边与靠近瓶口地方,安装一定数量的紫外灯,利用TUV灯管发射短波紫外线( UV-C )照射瓶口来杀灭细菌,于紫外线的辐射之下,细胞组织之中的 DNA 、 RNA 遭破坏因而失去活性,阻止了子细胞的再生 ,起到杀灭细菌、病毒与其它微生物。

依据吹瓶速度与产量,瓶口紫外光照射时间5-10秒,紫外灯安装于密闭的空间,避免紫外光直接照射人体。

研究表明,C波段波长240-280nm 的紫外线具备有高效杀菌效果,峰值253.7nm紫外线杀菌能力最为强。

作为提高紫外线的穿透率与杀菌效果,紫外灯要定时维护与保养,使用酒精棉球或是纱布擦试灯管,去除石英玻璃套管之上污垢。

3.瓶胚静电除尘

静电除尘目的是清除瓶胚管外部由于静电吸附空气之中的灰尘,除尘系统重要改由三部分组成,(1)瓶胚传输机构,实现瓶胚传输与吹管上下运动,传动系统和加温机关联,改由同步带驱动星轮盘,凸轮驱动吹管上下运动;(2)电离装置,电源控制器把24V电压转换为4-8KV与120uA电流,改由喷头之内高压放电针电离无菌压缩空气(2-4bar)产生正在负离子,之中与PET瓶胚表面静电吸附的灰尘;(3)吸尘器,经离子除尘装置产生灰尘,改由吸尘器收集、过滤与排除。

静电除尘装置喷头和瓶胚一对一,经过实验与离子检测,能有效清除瓶胚管之内吸附的灰尘与碎屑等细小颗粒杂质,达到相关卫生指标要求。

4.瓶胚H2O2蒸汽杀菌

作为更进一步杀灭瓶口与胚管外部细菌等微生物,考虑加温链结构与加温工艺,瓶胚杀菌采用一定流量、浓度与温度的H2O2蒸汽直接喷射到瓶口与胚管外部,瓶胚表面会形成2-4μm 的冷凝薄膜, 因H2O2具有非常强的氧化性,能破坏细菌等微生物的蛋白质;瓶胚表面积小,H2O2溶液消耗量少,非常适合PET瓶胚的杀菌处理。

杀菌装置重要改由三部分组成,(1)闪蒸装置,一定浓度的H2O2溶液(25-30%)和无菌低压气体混合经加热形成蒸汽,控制温度130℃;(2)瓶胚驱动装置,加热之后的瓶胚改由机械手输送到星轮盘,星轮盘经过同步带驱动并且带动瓶胚,罩式喷头沿着凸轮两边移动,高温H2O2蒸汽由喷头孔喷射到瓶口与瓶胚管之内,并且形成微冷凝,覆盖瓶口与瓶胚之内表面,H2O2释放强氧化性的羟基,破坏细菌细胞组织之中的DNA,RNA等,进而杀灭细菌;(3)抽取装置,作为防止残余的H2O2蒸汽对于碳钢件影响,杀菌罩顶部设计有抽风装置,蒸汽经风机排出到废气收集管道,最后分解为水与氧气。

一种瓶胚杀菌装置,2017年获得发明专利,专利号:ZL 2014 1 0812997.0

试验与检测表明,瓶胚H2O2蒸汽杀菌可对于微生物达到6-log的杀灭效果。

5.无菌高压气吹瓶

吹瓶机主吹气与预吹气用高压气体采用无菌高压气,防止吹瓶工艺过程之中细菌等微生物污染瓶子,空压机产生的压缩气体(25-38bar)经干燥与粗、精过滤后(这么滤精度3-5um,最为大残余含油量5mg/m3),空气质量达绝不到无菌要求,需要更进一步处理,有效过滤气体之中颗粒、杂质、水气、油气与微生物等;无菌高压 气处理有3个过滤器串联组成,(1)高压精密过滤器,除尘、除油与除水,这么滤精度0.01um,最为大残余含油量0.01mg/m3;(2)活性炭过滤器,吸附油蒸汽,最为大残余含油量0.003mg/m3;(3)除菌过滤器,采用大流量耐高温的除菌滤芯,这么滤精度0.01um,有效清除细菌等微生物。

作为保证过滤器正常工作与除菌效果,需正确维护与保养滤芯,过滤器滤芯更换周期1年/6000小时;活性炭滤芯更换周期6个月/1000-3000小时;除菌滤芯更换周期6个月/1000-3000小时,依据使用情况,除了菌滤芯可采用饱和蒸汽杀菌,温度120-130℃,压力2-3bar,时间20-30分钟,每周/每月1-2次,蒸汽灭菌次数50-100。

6.高压气管路杀菌

吹瓶机主吹气管路与预吹气管路系统复杂,管路连接点与密封方式多样,死区位置与空间比较多,压缩空气长时间停留死角会滋生细菌等微生物,考虑到管件材料、吹瓶阀组与封口气缸结构以及性能,需要定时对于主吹气管路、预吹气管路与相关的气动元件杀菌,创造一个良好的无菌高压气管路环境。

高压气管路采用高温蒸汽或是双氧水蒸汽杀菌,考虑到蒸汽冷凝与结露,管路死区会产生冷凝水与排出困难,冷凝水长时间停留绝不利于无菌环境,此方法有待在更进一步考量与优化。

7.瓶型转换件杀菌

和瓶胚接触的进胚盘、机械手与拉伸杆,及和瓶型相关的模具型腔与出瓶星轮,需要定时对于工作表面清洁与杀菌,每周/120-150小时用脱脂棉蘸75%酒精对于模具型腔、分型面与机械手等零件擦拭干净,有效清除工作表面污垢与微生物。

8.吹瓶区正压环境

因为瓶胚采用加温之后双氧水蒸汽杀菌,胚管会残留部分双氧水蒸汽,瓶胚送入吹塑站完成吹瓶工艺,随著瓶体增大与高压气稀释,排出气体含有微量双氧水,考虑到双氧水氧化性与对碳钢件影响,主机底部设计2台高效风机,吹瓶主机保持于正压环境之下工作,提高吹瓶空间卫生度。

首台24000BPH无菌吹灌旋项目,经近3个月客户现场安装与调试,已经完成吹瓶测试与小批次灌装生产,吹瓶机CPX12无菌工艺性能与指标完全满足设计要求,瓶子检验合格,作为干法杀菌与超洁净吹灌旋积累了工艺经验,无菌吹灌旋市场需求与发展前景十分广阔,无菌吹瓶工艺值得推广与应用。

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