專利名稱：制造可灌裝食品密封包裝的包裝片材的殺菌方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種給包裝片材殺菌的方法和裝置，該包裝片材用于制造可灌裝食品的密封包裝。
背景技術(shù)：
眾所周知，許多可灌裝食品，例如果汁、UHT(超高溫處理)牛奶、葡萄酒、番茄醬等以包裝的形式銷售，包裝是在全自動包裝機上由包裝片材形成的，該包裝片材可由預(yù)裁切坯料或由連續(xù)的包裝材料卷或帶構(gòu)成，該包裝材料卷或帶被折疊且縱向密封，以限定一個連續(xù)的、縱向密封的包裝材料管。
包裝材料可由單層或多層塑料、聚合材料、礦物填充的聚合材料或?qū)訅旱募埌孱惒牧蠘?gòu)成。作為示例，已知的一類紙板類包裝材料具有多層結(jié)構(gòu)，該多層結(jié)構(gòu)包括一層被熱封材料例如聚乙烯層覆蓋于其兩面上的紙材料層。就長期貯存產(chǎn)品例如UHT牛奶的無菌包裝來說，包裝片材包括一阻隔材料層，其例如由鋁膜來限定，該鋁膜疊合在熱封塑料材料層上，且又被另一熱封塑料材料層所覆蓋，該另一熱封塑料材料層最終限定接觸食品的包裝內(nèi)表面。
對于在傳統(tǒng)形式的填充密封型包裝機中的無菌包裝而言，例如這樣提供包裝材料帶，即，將其從一卷軸退繞下來，并使之通過一個殺菌裝置，它在該殺菌裝置中被殺菌，例如，浸漬在液體滅菌劑的浴槽中，比如過氧化氫與水的濃縮液。
更具體地說，該殺菌裝置包括一個浴槽，在使用時，滅菌劑被填充到該浴槽中，包裝材料帶被供給到其中。便利的是，浴槽包括兩平行的底部相連的垂直分支，以限定一定長度的U形路徑，該路徑的長度取決于包裝材料帶的移動速度，從而允許有足夠的時間來處理該包裝材料。為了進行有效、快速的處理從而減小殺菌室的大小，滅菌劑必須保持在高溫狀態(tài)，假定大致為70℃。
殺菌裝置還包括一無菌室，在該無菌室中，從殺菌浴槽所輸出的包裝材料帶被機械處理(例如通過干燥輥)和熱流處理(例如通過熱氣噴射)，從而消除所有殘留的滅菌劑。實際上，包裝后的產(chǎn)品中所容許的殘留滅菌劑的量是通過嚴格標準(最大容許量為每百萬0.5份的數(shù)量級)來控制的。無菌室內(nèi)的壓力還必須稍大于環(huán)境壓力，以確保任何經(jīng)由封口所發(fā)生的滲漏是向無菌室外而不是向內(nèi)的，從而將任何污染媒介物排斥在外。
在離開無菌室之前，包裝材料帶被折疊成圓筒并縱向封裝，從而以已知的方式形成連續(xù)、垂直的縱向密封管。實際上，該包裝材料管形成元菌室的延長部分并被連續(xù)填充可灌裝食品，然后被送至一個形成獨立包裝的成形裝置中，這樣所述管被夾持于成對夾爪之間以將該管橫向密封并使之形成無菌枕狀包裝。
枕狀包裝通過裁切該包裝之間密封的部分而被分離，然后被送至最終折疊位置，在該位置其被機械折疊成成品形狀。
可選擇的是，通過在最終限定包裝內(nèi)表面的包裝材料的那面上施加過氧化氫薄膜來給包裝材料殺菌，隨后通過加熱去除該過氧化氫薄膜。還了解到，在殺菌裝置中，過氧化氫通過液體霧化或氣體凝結(jié)而被施加到包裝片材的表面上。
上述類型的包裝機在食品工業(yè)的寬廣范圍內(nèi)應(yīng)用廣泛、令人滿意；特別是，所述殺菌裝置的性能與無菌包裝及殘留滅菌劑的控制標準充分一致。
但是，在工業(yè)中存在進一步改進的需求，尤其是關(guān)于去除殘留滅菌劑的需求，尤其是，所述需求源自以可重新蓋緊的開啟裝置為特征的包裝市場需求，該開啟裝置易于打開并易于灌裝產(chǎn)品。
在非無菌包裝機的情況下，在包裝形成之前，這種裝置可被施加到帶材上，例如直接注模到帶材上。
相反，在無菌包裝機的情況下，任何開啟裝置通常都是在包裝形成之后施加的，由于需要使用復雜的系統(tǒng)來供給并施加裝置，這就在生產(chǎn)方面帶來了缺陷。
如果事先施加在包裝片材上，上述開啟裝置就在包裝片材的幾何連續(xù)性上形成破裂處，殘留的滅菌劑可能會陷入其中，采用已知的技術(shù)也不能將滅菌劑從中完全去除。
另一方面，采用附加裝置來去除滅菌劑可能會對操作參數(shù)，尤其是無菌室的溫度和壓力產(chǎn)生負面影響，并削弱整個殺菌裝置的性能。
為了消除上述缺陷，已經(jīng)通過采用電子束來輻射移動包裝片材來設(shè)計殺菌裝置。
更具體地說，從SE-A-9503810中可知，包裝片材在其一面被位于包裝片材一側(cè)的加速器所輸出的電子束所輻射。
電子束穿透包裝材料且同時給兩相對表面殺菌。
但是，從自身而言，上述方法并不是沒有缺陷的，該缺陷主要在于包裝片材因電子通過而產(chǎn)生的改變。更具體地說，用所述包裝片材來包裝的產(chǎn)品會產(chǎn)生一種令人厭惡的所謂“異味”的味覺。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種給包裝片材殺菌的方法，該包裝片材用于生產(chǎn)可灌裝食品的密封包裝，所述方法被設(shè)計成提供一種有效、簡單、低成本的方案來解決上述問題。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種給包裝片材殺菌的方法，該包裝片材用于生產(chǎn)可灌裝食品的密封包裝，所述方法包括用電子輻射所述包裝片材的步驟，其特征在于所述輻射步驟包括分別將低壓電子束引導至所述包裝片材的相對面上的步驟，該電子束均具有至多100千電子伏的能量。
本發(fā)明還涉及一種用于給包裝片材殺菌的裝置，該包裝片材用于生產(chǎn)可灌裝食品的密封包裝，所述裝置包括用電子輻射所述包裝片材的輻射裝置，其特征在于所述輻射裝置包括兩個用于產(chǎn)生低壓電子束的產(chǎn)生裝置，該產(chǎn)生裝置位于所述包裝片材的相對側(cè)上并分別產(chǎn)生被引導至包裝材料相對面上的電子束，該電子束均具有至多100千電子伏的能量。


下面參照附圖通過示例對本發(fā)明的一個非限制性的優(yōu)選實施例進行描述，其中圖1示出了本發(fā)明包裝機的局部側(cè)視圖，該包裝機用于生產(chǎn)可灌裝食品的無菌密封包裝并以一殺菌裝置為特征；圖2示出了圖1殺菌裝置的透視放大圖；圖3示出了圖1殺菌裝置細部的比例放大圖；以及圖4示出了包裝片材的局部剖視圖，該包裝片材用于制造可灌裝食品的包裝。
具體實施例方式
圖1中的數(shù)字1在全文中指的是包裝機，該包裝機采用包裝片材2來生產(chǎn)可灌裝食品的無菌密封包裝(未示出)。
包裝機1包括一個用來對包裝片材2殺菌的殺菌裝置3，例如，該包裝片材沿著基本垂直的路徑P從一已知的卷軸(未示出)上退繞下來而供給。更具體地說，在離開卷軸的時候，在所示的示例中，包裝片材2沿著基本水平的路徑Q被供給并通過一導輥4沿著垂直路徑P迂回。
為了生產(chǎn)具有預(yù)先施加的輔助物件的包裝，比如本申請的申請人所申請的國際專利申請WO98/18684中所示類型的可重新蓋緊的塑料開啟裝置5，包裝片材2通過一個傳統(tǒng)的施加裝置(未示出)來供給，例如本申請的申請人所申請的國際專利申請WO98/18608中所述類型的注模裝置，在施加裝置的輸出端包裝片材2包括一連串沿著包裝片材2的中間縱向部分等距隔開的開啟裝置5。在施加裝置的輸出端和殺菌裝置3的上游，方便地設(shè)有一個存儲器(未示出)，用于存儲包裝片材2并補償兩個裝置的不同進給量(分別為周期進給和連續(xù)進給)。
包裝機1還包括一個腔室6，在該腔室中，包裝片材2被保持在無菌空氣的環(huán)境中。腔室6包括一頂部7，殺菌裝置3從該頂部向下延伸；一底部或塔架8，其從頂部7的一側(cè)垂直延伸并平行于殺菌裝置3，其中，在所示的示例中包括一幅面料或條帶2的包裝片材被縱向折疊成一個圓筒并縱向密封以形成連續(xù)的管(未示出)。將用于包裝的已滅菌或無菌處理的食品連續(xù)填充到該管中，然后沿著等距隔開的剖面封裝，并連續(xù)進行機械折疊操作以形成成品包裝。
應(yīng)該注意的是，殺菌裝置3相對于腔室6可位于任何方便的位置，甚或加入其內(nèi)。
參照圖4，如示例所示，包裝片材2具有一個多層結(jié)構(gòu)并大體包括一纖維材料例如紙的層9，其兩面分別被熱封塑料材料例如聚乙烯層10、11所覆蓋。為生產(chǎn)長期貯存產(chǎn)品例如UHT牛奶的無菌包裝，包裝片材2在最終接觸食品的那面上還包括一光氧阻擋材料層，例如由鋁片12限定，該層又被熱封塑料材料如聚乙烯層13所覆蓋。如上所述，包裝片材還可由單層或多層塑料材料、聚合材料、礦物填充的聚合物等構(gòu)成。
每個開啟裝置5(圖1)以公知的方式包括一底部15，固定于包裝片材2上；一蓋帽部分16，與所述底部15側(cè)向鉸合并閉合在其上。
本發(fā)明的一個重要方面在于，殺菌裝置3包括兩個已知的電子輻射源20，其位于包裝片材2的對邊上，且同時被啟動，以分別將電子束引導至包裝片材2的兩相對表面2a、2b上，該電子束具有至多等于100千電子伏的能量。
在所示的示例中，輻射源20在垂直于包裝片材2的方向上互相對齊?？蛇x擇的是，輻射源20也可彼此偏移開。
輻射源20優(yōu)選被加入各自的固定殼體21中，將要殺菌且已裝配有輔助物件例如開啟裝置5的包裝片材2在其間被供給。
特別參照圖1和2，殼體21固定于包裝機1的結(jié)構(gòu)上，并在對邊上與一個薄盒形的導引件22相協(xié)作，該導引件22固定于支撐件21之間，在使用時，經(jīng)由該導引件來供給要殺菌的包裝片材2。
每個輻射源20包括一管狀外殼24，該管狀外殼24具有一根軸線，該軸線平行于包裝片材2的平面并垂直于路徑P，該外殼24保持在真空下并具有一個孔25，該孔25面向片材2并被一開窗箔片26封閉，該開窗箔片26易于被電子穿透。例如，開窗箔片26由比如鈦、鋁、硅等的片材構(gòu)成，所述片材的厚度為幾微米，例如2-35μm，優(yōu)選為2-8μm。
每個輻射源20還包括一個電子發(fā)射元件例如鎢絲27(圖3由虛線示意性地表示)，在所示的示例中，鎢絲被容納在一殼體28內(nèi)并被加熱至發(fā)射電子，而殼體28又被裝配在外殼24內(nèi)。也可采用任何其它的電子發(fā)射部件。
在使用時，電子在處于負電勢的鎢絲27與處于接地電勢的開窗箔片26之間以電子束的形式加速。
尤其是，所發(fā)射的電子被真空加速成電子束，該電子束被各自的電場引導至包裝片材2上，所述電場是由90千伏或更小的勢差，優(yōu)選為小于80千伏的電勢差產(chǎn)生的。
電子在由外殼24所限定的真空環(huán)境內(nèi)達到其最大速度，并且在與原子碰撞的過程中減速并逐漸損耗其部分能量，所述原子構(gòu)成開窗箔片26和包裝片材2。
在所示的示例中，由電子束撞擊包裝片材2而產(chǎn)生的能量殺死了材料中的所有微生物。
由輻射源20產(chǎn)生的電子束穿透包裝片材2達幾微米的深度，假設(shè)它們?yōu)榈湍芗?100千電子伏)，該電子束足以確保包裝片材2兩表面2a、2b上的表面殺菌，同時使對包裝材料自身的輻射影響最小化。
殺菌裝置3還包括一個屏蔽元件30(在圖1中由虛線表示)，其固定于包裝機1的結(jié)構(gòu)上，且依次包括第一部分31，圍繞電子輻射源20的殼體21；大體為L-型的第二部分32，從第一部分31向下延伸并封閉導輥4和部分的包裝片材2，該部分的包裝片材2在導輥4與電子輻射源20之間延伸。除了用第一和第二部分31、32屏蔽外其他解決方法也是可行的。
通過采用小于90千伏的電子加速電勢，屏蔽元件30可隨意地由厚度小于20mm的鋼制成-例如加速電勢Va為75千伏時厚度為12mm；或者由厚度單位為mm的鉛制成-例如加速電勢Va為75千伏時厚度為2mm，或者加速電勢Va為50千伏時厚度為1mm。測試表明，如上所述所形成的屏蔽元件30能夠保護輻射源20周圍的區(qū)域免受X-射線的輻射，該X-射線在被包裝片材2或包裝機1的一部分所吸收的電子發(fā)生二次效應(yīng)時產(chǎn)生。
本發(fā)明殺菌裝置3的優(yōu)點可從前述的說明中清楚地看出。
尤其是，通過采用分別產(chǎn)生低壓電子束的兩個輻射源20，該電子束被引導至包裝片材2的相對表面2a、2b上且具有至多100千電子伏的能量，每束電子束穿透包裝材料至幾μm的深度，如上所述，該電子束充分確保了包裝材料相對表面上的表面殺菌，同時使包裝材料任何可能的改變最小化，從而避免包裝材料產(chǎn)生不好的可能會傳給食品的味道。
此外，通過采用電子束，所述殺菌系統(tǒng)不會在處理過的材料上留下殘留物，且因此可用于給其上施加有某種物件的包裝片材2殺菌，比如預(yù)先施加的開啟裝置5。將開啟裝置5直接施加到包裝片材2上要比施加在成品包裝上容易和低廉得多，這在生產(chǎn)方面帶來了相當大的優(yōu)點。而且，無需額外裝置來去除包裝材料上的滅菌劑，該滅菌劑通常用在先前所描述類型的已知裝置中。
由于所發(fā)射的電子束能到達開啟裝置5的任何表面或不規(guī)則處，殺菌裝置3尤其有效。
最后，殺菌裝置3的生產(chǎn)率可容易地提高，無需改變裝置。
顯然，只要不脫離隨附權(quán)利要求的范圍，可對在此描述和示出的殺菌裝置3進行改變。
權(quán)利要求
1.一種給用于生產(chǎn)可灌裝食品的密封包裝的包裝片材(2)殺菌的方法，該方法包括用電子輻射包裝片材(2)的步驟，其特征在于，所述輻射步驟包括將低壓電子束分別引導至所述包裝片材(2)的相對表面(2a，2b)上的步驟，該電子束均具有至多100千電子伏的能量。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述電子束被同時引導至所述包裝片材(2)的所述相對表面(2a，2b)上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述引導每個所述電子束的步驟包括輻射電子并使所述電子加速至所述包裝片材(2)的所述相對表面(2a，2b)上的步驟。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述使所述電子加速的步驟是通過施加一個電場而進行的，該電場由90千伏或更小的電勢差產(chǎn)生。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述電勢差小于80千伏。
6.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，該方法應(yīng)用于具有許多預(yù)裝配的輔助元件(5)的包裝片材(2)的相對表面(2a，2b)。
7.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，該方法應(yīng)用于形式為連續(xù)幅面料的包裝片材(2)的相對表面(2a，2b)。
8.一種給用于生產(chǎn)可灌裝食品的密封包裝的包裝片材(2)殺菌的裝置(3)，該裝置包括用電子輻射所述包裝片材(2)的輻射裝置(20)，其特征在于，所述輻射裝置包括兩個用于產(chǎn)生低壓電子束的產(chǎn)生裝置(20)，該產(chǎn)生裝置位于所述包裝片材(2)的相對側(cè)上并分別產(chǎn)生電子束，該電子束被引導至包裝片材(2)的相對表面(2a，2b)上且均具有至多100千電子伏的能量。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述產(chǎn)生裝置(20)在垂直于所述包裝片材(2)的方向上互相對齊，以同時輻射包裝片材(2)的相對表面(2a，2b)。
10.如權(quán)利要求8或9所述的裝置，其特征在于，每個所述產(chǎn)生裝置(20)包括電子發(fā)射部件(27)和產(chǎn)生部件(27，26)，以產(chǎn)生電場并將所述電子加速成引導至所述包裝片材(2)上的一電子束。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述電場由90千伏或更小的電勢差產(chǎn)生。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述電勢差小于80千伏。
13.如權(quán)利要求8至12中的任一項所述的裝置，其特征在于，包括至少一個屏蔽元件(30)，用于屏蔽圍繞所述產(chǎn)生電子束的產(chǎn)生裝置(20)的區(qū)域。
14.如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述屏蔽元件(30)由厚度小于20mm的鋼制成。
15.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述屏蔽元件(30)由厚度約為3mm的鉛制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于給包裝片材(2)殺菌的方法和裝置(3)，該包裝片材(2)用于生產(chǎn)可灌裝食品的密封包裝。該方法包括將低壓電子束分別引導至包裝片材(2)的相對表面(2a，2b)上，每個電子束均具有至多100千電子伏的能量。
文檔編號B65B55/08GK1491119SQ02805128
公開日2004年4月21日 申請日期2002年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月16日
發(fā)明者H·默勒, L·納斯倫德, R·斯基亞恩基, H 默勒, 孤椎, 嵌骰 申請人:利樂拉瓦爾集團及財務(wù)有限公司