Способ непрерывной озоновой стерилизации мелких предметов

Изобретение относится к стерилизации и транспортированию малогабаритных, легких предметов, например бутылочных пробок, и может быть использовано в пищевой, биотехнологической, фармацевтической промышленности. Изобретение направлено на обеспечение непрерывности процесса стерилизации и транспортирования предметов при помощи озона и сжатого воздуха в экстенсивном, экономичном технологическом процессе, исключающем влияние озона на воздух рабочей зоны. Способ непрерывной озоновой стерилизации мелких предметов заключается в стерилизации предметов озоно-воздушной смесью с последующей нейтрализацией озона методом его естественной диссоциации в воздухе в одном и том же замкнутом газовом контуре, состоящем из блока очистки и осушки воздуха, компрессора, генератора озоно-воздушной смеси и стерилизационной камеры. Транспортирование предметов из стерилизационной камеры осуществляется по другому замкнутому газовому контуру, включающему кроме стерилизационной камеры разгрузочный циклон и компрессор стерильного воздуха. Непрерывность процесса достигается поочередным использованием двух и более стерилизационных камер в работе описанных газовых контуров в автоматическом режиме согласно циклограмме временных параметров процесса. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к стерилизации и транспортированию предметов и может быть использовано в пищевой, биотехнологической, фармацевтической промышленности.

Известны способы и устройства химической мойки и стерилизации, характерные большим применением ручного труда, минимальными возможностями механизации и автоматизации, необходимостью хорошего ополаскивания чистой водой обрабатываемых предметов, необходимостью тщательного хранения и утилизации реагентов (Болога М.К., Литинский Г.А. «Электроантисептирование в пищевой промышленности.» М., 1988 г.).

Известно устройство для обеззараживания, в частности бутылок (патент РФ RU 2144382 кл. A 61 L 2/10), в котором в качестве обеззараживающего средства используется УФ-излучение. Однако конструкция устройства такова, что УФ-лучи, распространяясь вдоль оси бутылки со стороны горлышка, способны обработать только торцевую поверхность горлышка и не полную поверхность донышка, по остальным поверхностям луч скользит или они остаются в тени. Боковые наружные поверхности уширенной части бутылки защищены от облучения специальным приспособлением, а ведь на них можно перенести в зону розлива изрядное количество микроорганизмов, если учесть, что через нее в настоящее время проходит от десяти и более тысяч бутылок в час. Образование озона, судя по указанию в описании, тоже не допускается. Поэтому эффективность такого устройства невелика.

Известно устройство для газовой стерилизации (RU 2074007 С1 кл. А 61 L 2/14), являющееся наиболее близким аналогом изобретения, в котором стерилизуемые предметы загружаются в камеру, соединенную трубопроводами с компрессором, генератором и фильтром-нейтрализатором в газовую магистраль, образующую замкнутый контур для прокачивания газовой среды. Стерилизация осуществляется многоразовой прокачкой стерилизующего агента через камеру и озонатор, нейтрализация - многоразовой прокачкой через камеру и нейтрализатор. Не считаясь с затратами, сокращают длительность процесса за счет поддержания высокой концентрации стерилизующего агента на этапе стерилизации, а затем также быстро его нейтрализуют с применением катализатора или других интенсивных технологий, что тоже недешево. Для крупнопоточного производства это расточительно, к тому же устройство периодического действия, не решены вопросы дальнейшей транспортировки.

Известно также, что с целью недопущения нерегламентированной остановки автомата розлива повсеместно на производствах создаются накопительные бункеры в виде коробов с разной степенью механизации подачи и расхода упаковочных материалов и тары, назначение которых в создании примерно часового запаса на случай сбоя их подачи. Эффективность использования площадей и объемов производственного помещения при выполнении оборудованием только одной этой функции невысока.

Озон - прекрасный современный дезинфектор, однако, он же как сильный окислитель ухудшает качество многих продуктов, предельно-допустимая концентрация его в воздухе рабочей зоны 0,1 мг/м³.

В итоге анализа мирового опыта, собственных наблюдений и экспериментов, экономической и экологической целесообразности предлагается оптимальный рабочий диапазон концентраций озона 5-50 мг/м³. Эффективное обеззараживание, например, молочных и пивных емкостей при обычных условиях и при концентрации озона в воздухе 40 мг/м³ происходит соответственно за 10 и 7,5 минут. Естественная диссоциация (распад) молекул озона проходит медленнее в 3 и более раза, что затрудняет использование газо-озоной дезинфецирующей технологии в современных производственных линиях, применение катализаторов процесс удорожает и усложняет (Болога М.К., Литинский Г.А. «Электроантисептирование в пищевой промышленности.» М., 1988 г.).

По другим наблюдениям о возможности диссоциации озона следует, что переход озон ⇒ кислород происходит при следующих условиях:

- самопроизволен,

- сопровождается выделением теплоты (экзотермический процесс),

- сопровождается совершением работы системой,

- сопровождается понижением энтальпии (внутренней энергии),

- сопровождается повышением энтропии (упрощается строение). (Вигдорович В.Н., Исправников Ю.А., Нижаде-Гавгани Э.А. Проблемы озонопроизводства и озонообработки и создание озоногенераторов второго поколения. - М. (Шатура) - С. - Пб. (Колпино): Предприятие "Экоинформсистема" и Научно-внедренческое предприятие "Озонит", 1994. - 112 с.).

Как показывают многие авторы, озон дешевле получать из сухого очищенного воздуха, чем из влажного, но повышенная влажность озонированного воздуха ускоряет как процесс обеззараживания, так и процесс диссоциации озона, а нагревание значительно ускоряет его диссоциацию.

Цель изобретения - обеспечение непрерывности процесса стерилизации и транспортирования малогабаритных, легких предметов, например бутылочных пробок, с совмещением функций с помощью сжатого воздуха и озона в герметичной транспортирующей установке; исключение влияния газов транспортирующей установки на воздух рабочей зоны и на фасуемый продукт, использование минимальных концентраций озона для стерилизации и естественной диссоциации для его нейтрализации.

Технический результат достигается тем, что в способе стерилизации малогабаритных легких предметов, при котором осуществляют обработку предметов в стерилизационной камере, соединенной газовой магистралью с генератором озоно-воздушной смеси и компрессором в замкнутый стерилизующий контур для прокачивания озоно-воздушной смеси, и последующую нейтрализацию озоно-воздушной смеси, отличием является то, что в качестве стерилизационной камеры используют накопительный бункер, а последующую после стерилизации нейтрализацию предметов и озоно-воздушной смеси проводят в том же контуре без прокачивания или, хотя бы некоторое время, с прокачиванием по замкнутому стерилизующему контуру, минуя генератор озоно-воздушной смеси по параллелной обводной газовой линии, методом естественной диссоциации озона в воздухе, причем в стерилизующий контур включают две или более параллельно соединенные стерилизационные камеры для поочередного их прокачивания, а разгрузку стерильных предметов из стерилизационных камер производят сжатым стерильным воздухом по окончании нейтрализации по магистрали другого замкнутого контура - транспортного, также включающего в себя параллельно соединенные стерилизационные камеры, поочередно из каждой камеры, в общей временной последовательности согласно циклограмме, заложенной в автоматическую систему и блок управления, чем обеспечивают непрерывность работы всей установки, при этом для поочередного прокачивания стерилизационных камер и их разгрузки используют автоматически запирающиеся клапаны патрубков входа и выхода озоно-воздушной смеси и, соответственно, автоматически запирающиеся шиберы патрубков входа и выхода для сжатого стерильного воздуха и стерильных предметов, а в замкнутой магистрали транспортного контура, включающей кроме стерилизационной камеры компрессор и циклон разгрузки стерильных предметов, в качестве источника стерильного воздуха используют ресивер, состоящий из двух сообщающихся через дроссель емкостей и системы регуляторов давления, первую емкость которого заполняют озоно-воздушной смесью из стерилизующего контура, причем блок и систему автоматического управления используют для обеспечения согласно циклограмме временных параметров процесса для каждой стерилизационной камеры: ее загрузки предметами стерилизации, стерилизации с прокачиванием озоно-воздушной смеси, времени на нейтрализацию, разгрузки из нее стерильных предметов стерильным сжатым воздухом, при поочередном ипользовании нескольких стерилизационных камер, производя соответствующее управление по временному показателю, показателям давления в газовых магистралях и ресивере, по концентрации озона.

Отличием является также то, что эффективность стерилизации предметов в стерилизационной камере задают как концентрацией озоно-воздушной смеси, так и интенсивностью ее подачи и перемешивания предметов в стерилизационной камере, изменяя для этого характеристики напора и расхода озоно-воздушной смеси, стерилизационную камеру оснащают внутренней перфорированной поверхностью для размещения стерилизуемых предметов, которую располагают под углом большим 0 градусов к горизонту, стерилизационную камеру оснащают внутренней перфорированной поверхностью для размещения стерилизуемых предметов, которую выполняют сферической.

В качестве стерилизационной камеры может быть использован накопительный бункер. Нейтрализацию для ее ускорения возможно проводить, хотя бы некоторое время, с прокачиванием по замкнутому стерилизующему контуру, но минуя генератор озоно-воздушной смеси по параллельной обводной газовой линии.

Эффективность стерилизации предметов в стерилизационной камере задают как концентрацией озоно-воздушной смеси, так и интенсивностью ее подачи и перемешивания предметов в стерилизационной камере, изменяя для этого как характеристики напора и расхода озоно-воздушной смеси, так и конструктивные особенности стерилизационной камеры. Например, внутреннюю перфорированную поверхность стерилизационной камеры, на которой лежат стерилизуемые предметы, распологают под углом большим 0 градусов к горизонту для улучшения перемешивания и смывания предметов озоно-воздушной смесью с целью их более полного обеззараживания. С той же целью внутреннюю перфорированную поверхность стерилизационной камеры, на которой лежат стерилизуемые предметы, выполняют сферической.

На чертежах представлено устройство для озоновой стерилизации: фиг.1 - схема устройства, фиг.2 - конструктивная схема стерилизационной камеры, фиг.3 - примерная циклограмма работы устройства.

Устройство содержит (фиг.1): блок механической очистки и осушки воздуха помещения 1, воздушный компрессор 2, генератор озоно-воздушной смеси 3 и параллельную ему обводную газовую линию 4, батарею стерилизационных камер, регулятор давления 5, регулятор давления 6, воздушный компрессор 7, циклон разгрузки 8, ресивер 9, состоящий из двух емкостей, сообщающихся через регулирующий клапан с дросселем 10; стерилизационная камера (фиг.2) включает входной патрубок с клапаном 11 и выходной патрубок с клапаном 12 озоно-воздушной смеси, входной патрубок с шибером 13 и выходной патрубок 14 с шибером сжатого стерильного воздуха, внутреннюю перфорированную поверхность 15, загрузочный люк 16 стерилизуемых предметов 17.

Устройство работает согласно циклограмме, например (фиг.3), подавая стерильные предметы в место назначения, например пробки бутылочные, в расходный бункер зоны розлива следующим образом.

Воздух из помещения через блок механической очистки и осушки 1 поступает в замкнутый стерилизующий контур через компрессор 2 и генератор озоно-воздушной смеси 3, подается для проведения наддува в приемную емкость ресивера 9, в котором озоно-воздушная смесь стерилизуется, постепенно нейтрализуясь, а затем проходит через клапан 10 с дросселем, интенсивно нейтрализуясь окончательно, в расходную емкость ресивера. После окончания наддува озоно-воздушная смесь из генератора поступает в стерилизационную камеру «А» через входной клапан 11, проходит перфорированную поверхность 15, омывает, а если надо, еще и перемешивает с увеличением напора стерилизуемые предметы 17, и через выходной клапан 12 выходит из стерилизационной камеры, направляясь в компрессор 2, замыкая тем самым стерилизующий контур. В стерилизационную камеру озоно-воздушная смесь может подаваться в разных режимах от плавного протекания до бурного перемешивания силой струй газа стерилизуемых предметов для стерилизации в них самых труднодоступных мест. Подпитка стерилизующего контура воздухом помещения происходит благодаря регулятору давления 5. Озоно-воздушная смесь, циркулируя по стерилизующему контуру, проходя через генератор, поддерживает необходимую концентрацию озона, однако незадолго до окончания цикла стерилизации возможно его выключение и перевод циркуляции через обводную газовую линию 4. По окончании цикла стерилизации в стерилизационной камере «А» закрываются клапаны 11 и 12, прекращается подача какого-либо газа, начинается цикл нейтрализации озона, т.е. его естественной диссоциации, заключающийся в неучастии стерилизационной камеры «А» в каких-либо внешних воздействиях. По окончании цикла нейтрализации открываются шиберы стерилизационной камеры «А» входной 13 и выходной 14, начинается циркуляция стерильного сжатого воздуха по транспортному контуру, включающему также компрессор 7 и циклон разгрузочный 8, доставляющий стерильные предметы к месту назначения, например в распределительный бункер зоны розлива. Стерильный воздух из циклона разгрузочного 8 возвращается в компрессор 7, замыкая таким образом транспортный контур. Подпитка транспортного контура стерильным воздухом осуществляется благодаря регулятору давления 6 из расходной емкости ресивера 9. По окончании цикла отгрузки шиберы стерилизационной камеры «А» входной 13 и выходной 14 закрываются, открывается загрузочный люк 16, через который загружают новую порцию предметов для прохождения стерилизации. После закрытия загрузочного люка 16 полный рабочий цикл для стерилизационной камеры «А» повторяется. Полностью аналогичный полный рабочий цикл производится для стерилизационной камеры «Б», с разницей лишь во времени. Циклограмма может изменяться под конкретные требования с изменением количества стерилизационных камер, изменением количества и продолжительности циклов, их временных координат.

1. Способ стерилизации малогабаритных легких предметов, при котором осуществляют обработку предметов в стерилизационной камере, соединенной газовой магистралью с генератором озоно-воздушной смеси и компрессором в замкнутый стерилизующий контур для прокачивания озоно-воздушной смеси, и последующую нейтрализацию озоно-воздушной смеси, отличающийся тем, что в качестве стерилизационной камеры используют накопительный бункер, а последующую после стерилизации нейтрализацию предметов и озоно-воздушной смеси проводят в том же контуре без прокачивания или хотя бы некоторое время с прокачиванием по замкнутому стерилизующему контуру, минуя генератор озоно-воздушной смеси по паралллельной обводной газовой линии, методом естественной диссоциации озона в воздухе, причем в стерилизующий контур включают две или более параллельно соединенные стерилизационные камеры для поочередного их прокачивания, а разгрузку стерильных предметов из стерилизационных камер производят сжатым, стерильным воздухом по окончании нейтрализации по магистрали другого замкнутого контура - транспортного, также включающего в себя параллельно соединенные стерилизационные камеры, поочередно из каждой камеры, в общей временной последовательности согласно циклограмме, заложенной в автоматическую систему и блок управления, чем обеспечивают непрерывность работы всей установки, при этом для поочередного прокачивания стерилизационных камер и их разгрузки используют автоматически запирающиеся клапаны патрубков входа и выхода озоно-воздушной смеси, и соответственно автоматически запирающиеся шиберы патрубков входа и выхода для сжатого стерильного воздуха и стерильных предметов, а в замкнутой магистрали транспортного контура, включающей кроме стерилизационной камеры компрессор и циклон разгрузки стерильных предметов, в качестве источника стерильного воздуха используют ресивер, состоящий из двух сообщающихся через дроссель емкостей и системы регуляторов давления, первую емкость которого заполняют озоно-воздушной смесью из стерилизующего контура, а из второй получают стерильный воздух для транспортного контура, причем блок и систему автоматического управления используют для обеспечения согласно циклограмме временных параметров процесса для каждой стерилизационной камеры: ее загрузки предметами стерилизации, стерилизации с прокачиванием озоно-воздушной смеси, времени на нейтрализацию, разгрузки из нее стерильных предметов стерильным сжатым воздухом, при поочередном использовании нескольких стерилизационных камер, производя соответствующее управление по временному показателю, показателям давления в газовых магистралях и ресивере, по концентрации озона.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что эффективность стерилизации предметов в стерилизационной камере задают как концентрацией озоно-воздушной смеси, так и интенсивностью ее подачи и перемешивания предметов в стерилизационной камере, изменяя для этого характеристики напора и расхода озоно-воздушной смеси.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что стерилизационную камеру оснащают внутренней перфорированной поверхностью для размещения стерилизуемых предметов, которую располагают под углом, большим 0° к горизонту.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что стерилизационную камеру оснащают внутренней перфорированной поверхностью для размещения стерилизуемых предметов, которую выполняют сферической.