專利名稱：包裝制品的滅菌的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于將包裝制品諸如包裝的食品和飲料產(chǎn)品滅菌或消毒的方法、設(shè)備。
背景技術(shù)：
由于食品中微生物的存在而實(shí)質(zhì)上縮短食品的保存期，微生物可以引起食品變質(zhì)。保存期不僅確實(shí)影響食品生產(chǎn)者的經(jīng)濟(jì)生存能力，而且它對于公共衛(wèi)生具有直接影響， 因?yàn)槿绻麛z入所述食品，則食品中某些微生物的存在可能是危險(xiǎn)的。如果食品沒有充分地保持冷凍，則這些問題可能惡化，因?yàn)槭称分械奈⑸锟梢匝杆俜敝?。為了克服上述問題，已經(jīng)提出了用巴氏法對食品滅菌。然而，巴氏滅菌法的缺點(diǎn)是過程冗長并且僅可以在某些類型的食品上使用。而且，巴氏滅菌過程影響食品的味道并且運(yùn)行成本高，因?yàn)樗褂孟喈?dāng)大量的能量，許多能量排放到工作環(huán)境中。在一種已知方法中，將食品包裝在抑制微生物快速繁殖的氣氛中。這樣一種方法是將食物產(chǎn)品包裝在二氧化碳?xì)夥諆?nèi)。這已經(jīng)證明是難以控制的，環(huán)境不友好的和運(yùn)行昂貴的。GBM57057公開了備選方法，其中通過用紫外線穿過其密封包裝輻照食物產(chǎn)品而消毒所述食物產(chǎn)品。該方法需要包裝材料以高效率傳遞消毒波長(約^Onm)，另外需要高功率以使足夠的UV強(qiáng)度進(jìn)入到包裝中以消毒所述食品。本包裝材料是這些UV波長的不良傳播者并且因此需要使用特殊的包裝材料。這樣的包裝材料是昂貴的并且需要對現(xiàn)有包裝方法進(jìn)行修改，這意味著整個(gè)食品工業(yè)將不得不改變其包裝設(shè)備或開發(fā)全部新的包裝材料家族。為了實(shí)現(xiàn)在密封包裝內(nèi)部充分消毒，有必要將全部產(chǎn)品表面用紫外線輻照。這非常難以實(shí)現(xiàn)，例如，在肉片或干酪的情況下，其中光不會(huì)達(dá)到所述肉片之間，因此消毒效果將是微乎其微的并且因此不會(huì)提高保存期。所述方法也具有被灰塵和污物污染的易感性， 因?yàn)閁V燈必須總是清潔的并且應(yīng)當(dāng)理解食品加工工業(yè)中的一般環(huán)境自身不提供此條件。該方法也具有的附加缺點(diǎn)是紫外線必須具有清潔的“窗口”以穿透包裝，S卩，在包裝上沒有標(biāo)記或印刷。這使包裝方法變得不靈活并且迫使重新設(shè)計(jì)包裝方法。眾所周知，臭氧是高氧化氣體，其是非常有效的微生物消毒劑。臭氧具有非常短的壽命(約20分鐘)，之后它自然地轉(zhuǎn)化回到氧氣，并且因此理想地適合于延長密封包裝中銷售的食品保存期并且適合于殺死食物中可能含有的其它有害微生物諸如大腸桿菌 (e-coli)οGBM57057也公開了一種方法，其中通過使用產(chǎn)生臭氧波長的紫外線在包裝內(nèi)部產(chǎn)生臭氧而在食物產(chǎn)品的密封包裝中進(jìn)一步消毒食物產(chǎn)品。臭氧，作為具有非常有效的消毒性質(zhì)的氣體，將滲透在密封包裝內(nèi)部各處并且因此將消毒所述產(chǎn)品。遺憾地是，該方法遭受如上所述UV消毒方法的相同缺點(diǎn)，因?yàn)槭惯@種UV波長通過的包裝材料是更加特殊的并且購買和加工昂貴。同樣，產(chǎn)生臭氧的波長在真空UV范圍(約185nm)內(nèi)并且已知的包裝材料難以有效地使這些波長通過并且因此是低能量效率的。在實(shí)踐中，由UV方法產(chǎn)生的臭氧量相對低并且顯著地受大氣濕度影響。因此，在固定對每個(gè)包裝施加劑量的時(shí)間的固定流方法中，很難獲得一致的臭氧劑量。該方法同樣從包裝內(nèi)部的空氣產(chǎn)生不合需要的一氧化二氮作為副產(chǎn)物，因?yàn)橐谎趸c水結(jié)合產(chǎn)生將損害產(chǎn)品的硝酸。該方法的另一個(gè)缺點(diǎn)是，在圍繞UV燈的空氣空間中產(chǎn)生不需要的臭氧量，必須將其中和，因?yàn)橛坞x臭氧是一種調(diào)節(jié)物質(zhì)，因?yàn)闅夥罩谐粞醯拇嬖趲砹私】滴ｋU(xiǎn)。該方法也具有的附加缺點(diǎn)是紫外線必須具有清潔的“窗口”以穿透包裝，即，在包裝上沒有標(biāo)記或印刷。這使包裝方法變得不靈活并且迫使重新設(shè)計(jì)包裝方法。消毒食品的另一種已知方法包括使用常規(guī)電暈放電方法在密封包裝內(nèi)部產(chǎn)生臭氧。這需要將金屬電極放置在密封包裝的任一側(cè)并將高電壓交流電源連接到電極。高電壓在電極之間產(chǎn)生電暈放電，其然后將包裝中空氣中的一些氧轉(zhuǎn)變成臭氧。雖然該方法避免伴隨UV輻照方法的一些問題，但是它仍然遭受一些嚴(yán)重缺點(diǎn)。所述方法使用金屬電極，其在操作期間加熱至顯著高的溫度并且因此需要強(qiáng)制冷卻。這些電極緊鄰所述包裝材料并且因此不得不被冷卻到小于70°C，否則包裝材料被降解。這通常需要用其相關(guān)聯(lián)的泵送和熱交換器系統(tǒng)進(jìn)行水冷卻。該方法是放電體系，其意味著電子在高電壓條件下在電極之間放電因此存在腐蝕并且因此劣化電極，導(dǎo)致電極壽命縮短并且因此可靠性差。該技術(shù)的放電是不受控的雪崩型，其不僅穿透包裝材料而且穿透產(chǎn)品并且可能對一些產(chǎn)品是非常有害的。通常不能將該方法重復(fù)多于一次，因?yàn)橛捎诜磸?fù)電暈放電所致的產(chǎn)品劣化是不可接受的。在產(chǎn)生中等至高水平臭氧時(shí)的電暈放電也遭受由于大氣濕度所致的不一致的臭氧產(chǎn)生量并且更壞地從包裝內(nèi)部空氣中的氮?dú)猱a(chǎn)生高水平的一氧化二氮。因此，該方法通常限于其中包裝環(huán)境是純氧并且因此不形成一氧化二氮的應(yīng)用。在氧氣中包裝產(chǎn)品既難以控制又昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人目前已經(jīng)設(shè)計(jì)了用于將包裝制品諸如包裝食品和飲料產(chǎn)品滅菌或消毒的設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明，提供用于將包裝產(chǎn)品滅菌的設(shè)備，所述設(shè)備包括一對充氣電極，用于在所述電極之間生成足以將其中氣體電離并且在其間產(chǎn)生高電磁場的高電壓的裝置，所述設(shè)備被布置成用所述場輻照含有所述產(chǎn)品的包裝。優(yōu)選地，電磁場產(chǎn)生冷等離子體，所述冷等離子體有足夠能量將空氣中的氧氣轉(zhuǎn)化成臭氧和其它基于活性氧的物種。在使用中，緊鄰充氣電極放置含有產(chǎn)品的密封包裝，以致由充氣電極生成的電磁場穿透過密封包裝的壁，由密封包裝內(nèi)部封閉的空氣形成冷等離子體。該冷等離子體包括臭氧和其它基于活性氧的物種，其具有高氧化勢并且殺滅與臭氧和活性物種接觸的所有微生物，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品以及密封包裝內(nèi)部的消毒。本發(fā)明在密封包裝內(nèi)部有效地產(chǎn)生臭氧和其它氧活性物種，而沒有現(xiàn)有設(shè)備的上述任一種問題。因?yàn)樗鲈O(shè)備使用充氣電極，所以沒有電極腐蝕并且因此具有長壽命和高可靠性。同樣地，因?yàn)槌錃怆姌O冷運(yùn)行，不需要強(qiáng)制冷卻，沒有包裝材料的降解。同樣地，所述設(shè)備對濕度和灰塵不敏感。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，使用該形式的臭氧產(chǎn)生，同樣實(shí)際上消除了一氧化二氮的產(chǎn)生。而且，使用等離子體產(chǎn)生氧化物種，其具有比臭氧更高的氧化勢，并且因此在殺滅微生物時(shí)是更有效的。因?yàn)楸景l(fā)明產(chǎn)生等離子體，它不涉及包裝內(nèi)部放電，因此沒有通過產(chǎn)品的有害放電。所述設(shè)備對包裝裝飾諸如標(biāo)記或印刷不敏感并且不劣化所述裝飾。同樣，不同于電暈放電，該方法可以重復(fù)而不會(huì)降解包裝或產(chǎn)品。優(yōu)選地，提供用于將生成的電磁場引導(dǎo)至待滅菌產(chǎn)品的裝置。優(yōu)選地，每個(gè)電極是細(xì)長的并且沿著它的長度優(yōu)選是曲線的、螺旋的、彎曲的或其它非線性的。備選地，每個(gè)電極可以包括多個(gè)互相連接的線性部分。優(yōu)選地，每個(gè)電極一般是平面的，所述場引導(dǎo)裝置被布置成將垂直于所述平面的電磁場引導(dǎo)至待滅菌產(chǎn)品。優(yōu)選地，電極一般沿著它們的長度并排延伸并且優(yōu)選由基本上均勻的間隔隔開。優(yōu)選地，將電極用一種或多種惰性氣體諸如氖氣充滿。優(yōu)選地，將氣體保持在大氣壓或部分真空下。優(yōu)選地，充氣電極由玻璃或一些其它適合的非導(dǎo)電材料制成。優(yōu)選地，所述場引導(dǎo)裝置在電極的一側(cè)上延伸并且包括鐵磁材料。優(yōu)選地，所述材料是鐵素體或鐵素體復(fù)合材料，其激勵(lì)電磁場在單一方向上投射。這基本上在充氣電極的一個(gè)方向上產(chǎn)生聚焦電磁場。在使用中，放置充氣電極的另一側(cè)與密封包裝的表面之一接觸然后電磁場穿過密封包裝的壁并且因此使電磁場最大化，并且由此使密封包裝內(nèi)部的冷等離子體最大化。優(yōu)選地，所述場引導(dǎo)裝置至少部分在電極之間延伸并且優(yōu)選包括與接納的所述電極的輪廓一致的表面。場引導(dǎo)裝置具有兩個(gè)附加益處第一，它將電磁場限制在一個(gè)方向上并且防止它在幾乎一個(gè)方向上從圍繞充氣電極的空氣產(chǎn)生不需要的臭氧。第二，它防止在緊鄰定位的金屬中由于電感應(yīng)效應(yīng)所致的任何加熱作用。優(yōu)選地，將電極容納在優(yōu)選由所述場引導(dǎo)裝置限定的前開式空腔內(nèi)。優(yōu)選地，電極在平行于空腔前部的平面上延伸。優(yōu)選地，所述空腔包括一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁，其在電極周圍延伸并且被布置成緊靠待滅菌產(chǎn)品的包裝進(jìn)行密封。 優(yōu)選地，提供當(dāng)緊靠待滅菌產(chǎn)品的包裝密封所述空腔時(shí)用于從所述空腔抽出空氣或其它氣體的裝置，所述抽吸有助于在空腔的一個(gè)或多個(gè)壁和包裝材料之間形成緊密密封。因而將包裝材料緊靠空腔的開放前部拉緊，從而能夠幾乎不含空氣地連接，因此使充氣電極和密封包裝之間界面中的不需要的臭氧生成最小化。優(yōu)選地，所述高電壓生成裝置產(chǎn)生IkV至50kV范圍內(nèi)的電壓脈沖。優(yōu)選地，所述高電壓生成裝置具有恒壓分量，所述恒壓分量具有足以保持電極內(nèi)的氣體電離化的幅值。這總將氣體保持在恰當(dāng)?shù)臍怏w溫度并且消除任何加熱延遲。優(yōu)選地，所述高電壓生成裝置產(chǎn)生5ns至IOOms持續(xù)時(shí)間范圍內(nèi)的高電壓脈沖，以致可以控制電流放電。優(yōu)選地，所述高電壓生成裝置可被布置為成產(chǎn)生可變幅值的、可變寬度的和/或可變重復(fù)頻率的脈沖，以致可以基本上控制冷等離子體形成并且可以適應(yīng)各種各樣的密封包裝生產(chǎn)速率。優(yōu)選地，所述設(shè)備包括用于監(jiān)控電磁場的傳感器，將所述傳感器連接到被配制成改變所述高電壓生成裝置的輸出參數(shù)的裝置。以該方式，高電壓生成裝置可以從電磁場傳感器接收反饋信號并且可以自動(dòng)調(diào)節(jié)高電壓脈沖和其它脈沖參數(shù)的幅值，以便調(diào)節(jié)電磁場并且將它保持在恒定水平。這確保包裝之間的恒定臭氧產(chǎn)生量。優(yōu)選地，所述高電壓生成裝置被布置成產(chǎn)生相反極性的電壓脈沖并且將所述脈沖施加到相應(yīng)的電極。充氣電極因而以相反極性被電離，其顯著改善了臭氧生成效率。優(yōu)選地，所述設(shè)備包括用于攪動(dòng)或以其它方式移動(dòng)待滅菌產(chǎn)品的裝置可以在所述攪動(dòng)以前、以后和/或期間用所述電磁場輻照所述產(chǎn)品。優(yōu)選地，攪動(dòng)裝置被布置成至少部分旋轉(zhuǎn)包裝。該方法激勵(lì)消毒氣體迅速滲透通過包裝并且到達(dá)全部表面。優(yōu)選地，所述設(shè)備被布置成輻照逐個(gè)產(chǎn)品。優(yōu)選地，所述設(shè)備被布置成相繼地輻照同一產(chǎn)品。同樣地，根據(jù)本發(fā)明，提供用于將包裝產(chǎn)品滅菌的方法，所述方法包括將含有所述產(chǎn)品的包裝接近于一對充氣電極放置，在所述電極之間生成足以將其中氣體電離并且在其間產(chǎn)生高電磁場的高電壓，并且容許所述場輻照并穿透包裝以便在其中產(chǎn)生臭氧。 優(yōu)選地，生成在所述包裝內(nèi)延伸并且產(chǎn)生臭氧的冷等離子體場。優(yōu)選地，將生成的電磁場引導(dǎo)至待滅菌產(chǎn)品。優(yōu)選地，將電極容納在前開式(open-fronted)空腔內(nèi)，所述空腔緊靠待滅菌產(chǎn)品的包裝進(jìn)行密封。優(yōu)選地，在緊靠待滅菌產(chǎn)品的包裝密封所述空腔時(shí)，從所述空腔抽出空氣或其它氣體。優(yōu)選地，在所述輻照以前、以后和/或期間移動(dòng)或攪動(dòng)待滅菌的產(chǎn)品。


現(xiàn)在將僅經(jīng)由實(shí)施例并且參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施方案，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的滅菌設(shè)備的第一實(shí)施方案的分解立體圖；圖2是沿著圖1的線II-II的剖視圖；圖3是圖1的設(shè)備的電源電路的示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的滅菌設(shè)備的第二實(shí)施方案的剖視圖；和圖5是根據(jù)本發(fā)明的滅菌設(shè)備的第三實(shí)施方案的示意圖。
具體實(shí)施例方式關(guān)于附圖的圖1和2，顯示了滅菌設(shè)備，其包括兩個(gè)由不導(dǎo)電材料諸如玻璃形成的平U形放電管1，2。管1，2沿著它們的長度并排延伸并且由基本上均勻的間隙隔開。在部分真空下將管1，2的內(nèi)部31用惰性氣體諸如氖氣或另一種可電離氣體充滿。 將管1，2在兩端3，32和4，33氣密密封。在每個(gè)管1，2的一端上包括金屬觸點(diǎn)5，其被絕緣體6覆蓋以提供用于經(jīng)由導(dǎo)線28連接高電壓電源18的裝置，所述導(dǎo)線28通過絕緣體6連接到金屬觸點(diǎn)5。將放電管1，2對著具有前表面的反射器7安裝，所述前表面形成接納管1，2的輪廓。反射器7的一部分在每個(gè)管之間延伸。反射器7由鐵磁材料諸如鐵素體或鐵素體粉末和樹脂混合物制成以激勵(lì)由放電管1，2生成的電磁場基本上向前投射或聚焦。反射器7包括設(shè)置有密封件10的限定周邊的側(cè)壁，其一起限定空腔9，其中管1，2 凹進(jìn)所述空腔9中。由既柔性又耐臭氧的材料諸如硅橡膠或氟橡膠形成密封件10。提供真空泵或其它裝置(未顯示)以抽吸空氣經(jīng)由孔通過反射器7進(jìn)入到安裝在反射器7背面的室14中。經(jīng)由導(dǎo)管15將室14連接到真空泵或其它裝置。室14的壁優(yōu)選由非導(dǎo)電材料諸如塑料形成。將含有要滅菌制品的密封包裝16緊鄰空腔9的前表面(下表面)定位，以致包裝的邊緣與密封件10相平齊。在密封包裝16如此定位的情況下，將抽吸施用于導(dǎo)管15從而在密封包裝16的密封膜17和空腔9的前表面(下表面)之間產(chǎn)生緊密密封。從包裝16 和放電管組件之間的界面基本上除去空氣，這使包裝外面的任何不希望的臭氧最小化。提供高電壓脈沖直流電源18以電離放電管1，2內(nèi)部33內(nèi)的氖氣。電源18包括輸出，跨越所述輸出施加電壓，將所述輸出經(jīng)由高電壓導(dǎo)線觀連接到相應(yīng)的放電管1，2上的金屬觸點(diǎn)5。優(yōu)選地，高電壓直流電源18被布置成產(chǎn)生可變幅值的、可變脈沖寬度的和可變脈沖重復(fù)頻率的脈沖，以便能夠控制電磁場強(qiáng)度。高電壓脈沖將放電管1，2中的氖氣31電離，然后其產(chǎn)生電磁場以在放電管1，2周圍和之間并且通過密封包裝16的密封膜17形成。該電磁場有足夠能量將密封包裝16內(nèi)部空氣中的氧分解以產(chǎn)生含有臭氧和其它高活性氧物種的冷等離子體。在被冷等離子體中的臭氧和其它消毒物種接觸時(shí)殺滅密封包裝16內(nèi)部的任何微生物。提供這樣的方式，其自動(dòng)控制電磁場強(qiáng)度并且由此通過緊鄰放電管1，2設(shè)置場強(qiáng)傳感器19而提高包裝之間的消毒一致性。傳感器19將場強(qiáng)測量值轉(zhuǎn)換成輸入至高電壓電源18中的信號。高電壓電源18自動(dòng)調(diào)節(jié)它的三個(gè)變量即脈沖幅值、脈沖寬度和脈沖重復(fù)頻率中的一個(gè)或多個(gè)，以保持來自放電管1，2的恒定電磁場強(qiáng)度。該技術(shù)也容許從一個(gè)放電管組件消毒各種各樣的包裝。即使當(dāng)不產(chǎn)生脈沖時(shí)，電源18的電壓輸出也總是足以將電極1，2中的氣體電離 以該方式，將電極保持在這樣的狀態(tài)，在所述狀態(tài)中通過脈沖可以使電極迅速激勵(lì)以產(chǎn)生等離子體。關(guān)于附圖的圖3，顯示了圖1的高電壓電源18的示意圖。電源包括低電壓直流電源20，其具有自動(dòng)調(diào)節(jié)其來自信號輸入的直流輸出的能力。低電壓直流電源20經(jīng)由除去任何高頻干擾的EMC濾波器23生成用于脈沖發(fā)生器21和功率驅(qū)動(dòng)器電路22的低電壓供應(yīng)。 脈沖發(fā)生器21兼具可變的脈沖寬度控制M和可變的脈沖重復(fù)頻率控制25并且供應(yīng)驅(qū)動(dòng)脈沖從而在功率驅(qū)動(dòng)器電路22中切換功率驅(qū)動(dòng)器裝置開和關(guān)。優(yōu)選地，功率驅(qū)動(dòng)器裝置是選擇用于以需要的驅(qū)動(dòng)頻率操作所述功率的功率 MOSFET裝置。變壓器27，通過功率驅(qū)動(dòng)器電路切換其一次繞組，在輸出觀處將一次電壓逐步增加到高電壓。優(yōu)選地，設(shè)計(jì)變壓器用于高頻操作并且可以包括高頻自耦變壓器。為了能夠選擇由變壓器生成的高電壓，分接一次繞組以致可以改變并且由選擇器 29選擇初級與次級匝數(shù)比以及由此選擇輸出電壓。將放電管1，2經(jīng)由金屬觸點(diǎn)5，30連接到變壓器的輸出端子，并且緊鄰放電管1，2的傳感器19將信號反饋到低電壓電源20。隨著電磁場變化，低電壓電源20使用所述信號自動(dòng)調(diào)節(jié)輸入到變壓器27的一次繞組的低電壓的幅值、脈沖寬度和脈沖重復(fù)頻率，因此保持電磁場強(qiáng)度基本恒定。該方法可以供定位在包裝或部分包裝的相對面上的兩個(gè)單一放電管組件使用，以便在放電管之間形成電磁場并且從兩側(cè)通過包裝，這是用于形成、填充和密封包裝工藝的理想解決方案。關(guān)于附圖的圖4，在第二實(shí)施方案中，設(shè)備包括多個(gè)如第一實(shí)施方案中描述的放電管組件100，將其安裝到傳送帶200上。傳送帶200在形狀上是八邊形的，具有八個(gè)外周面， 每個(gè)都含有一個(gè)安裝到傳送帶200的每一個(gè)面中的放電管組件1000。為了清楚，在圖中僅顯示一個(gè)組件100。雖然對于該實(shí)施方案顯示八邊形形狀，但是所述傳送帶可以是具有任何數(shù)目的面的許多形狀。定位每個(gè)放電管組件100，以致它的室300遠(yuǎn)離傳送帶200的中心向外突出并且形成傳送帶200的各個(gè)面的周邊面。提供這樣的方式(未顯示)，其使傳送帶200圍繞中心軸 170旋轉(zhuǎn)。提供這樣的方式，其以在一端處固定到放電管組件100上的抽吸室300并且在另一端經(jīng)由閥60固定到抽吸歧管50的管道400的形式，使空氣通過每個(gè)放電管組件100(為了在室300的前表面形成抽吸)。閥門60控制抽吸，以致在閥門60開放時(shí)施加抽吸，并且反之亦然。將抽吸歧管經(jīng)由旋轉(zhuǎn)密封件固定到抽吸源(未顯示)。 每個(gè)放電管組件100具有其自身的高電壓電源70，所述高電壓電源70連接到傳送帶200，為了緊湊而備選地放置在傳送帶兩側(cè)上并且由高電壓導(dǎo)線80連接到相應(yīng)的放電管組件100。通過旋轉(zhuǎn)接觸組件(未顯示)提供為電源70供電的裝置。需要消毒的密封包裝90由指引式輸送機(jī)(indexing conveyor) 101進(jìn)料到與第一放電管組件100的面相對的裝載位置。提供這樣的方式，其通過可移動(dòng)平臺110將包裝90 提升到第一放電管組件100的退出面(exit face)上的位置中，并且傳感器(未顯示)感測包裝90就位。傳感器將閥門60驅(qū)動(dòng)到它的開放狀態(tài)并且產(chǎn)生的抽吸作用在包裝90的頂部和室 300的前表面之間形成緊密密封；這也支撐了包裝90的重量?？梢苿?dòng)平臺110撤回并且傳送帶200通過順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)指向到第二放電管組件位置。在包裝90圍繞傳送帶200指向時(shí)，通過抽吸將包裝90保留在與第一放電管組件100的室300的前表面緊密相抵的位置中，然后將第一放電管140切換開通以消毒包裝90并且重復(fù)所述順序。傳感器130感測到包裝90已經(jīng)到達(dá)放電位置并且切斷放電管140以及通過開放閥門60產(chǎn)生的抽吸。沒有支撐裝置的包裝90向前落下并且被導(dǎo)向構(gòu)件150引導(dǎo)到退出輸送機(jī)(exit conveyor) 160 上。當(dāng)包裝90圍繞傳送帶200前進(jìn)時(shí)，每個(gè)包裝內(nèi)部的產(chǎn)品180連續(xù)改變位置，以暴露表面積并且促使臭氧迅速經(jīng)過所述空間分散。以這樣的方式，存在用于密封包裝90的連續(xù)消毒方法并且傳送帶200提供充分的時(shí)延以保證在包裝90內(nèi)部產(chǎn)生足夠的臭氧。關(guān)于附圖的圖5，在第三實(shí)施方案中顯示了放電管設(shè)備，其包括相互緊鄰定位的兩個(gè)放電管102，201。放電管102，201的每一個(gè)都以管狀形式由非導(dǎo)電材料形成，所述管狀形式被制成扁平的盤管結(jié)構(gòu)，其包括多個(gè)平行管，所述平行管被構(gòu)造成將第一管的出口連接到第二管的入口，等等。在部分真空和兩端氣密之下，將每個(gè)放電管102，201都用惰性氣體諸如氖氣或一些其它可電離氣體充滿。提供這樣的方式，其以金屬觸點(diǎn)501，601的形式將高電壓電源222 連接到每個(gè)放電管102，201的一端。連接到金屬觸點(diǎn)501，601的高電壓導(dǎo)線801，141通過適合的高電壓絕緣體191， 142將放電管102，201連接到高電壓電源222。將兩個(gè)放電管102，201定位以致兩個(gè)盤管在平面中形成交錯(cuò)。放電管102，201的每一個(gè)都具有它們自身的高電壓電源182，202和192， 212。由相對于共模電壓的正脈沖高電壓驅(qū)動(dòng)放電管102，并且由相對于共模電壓的負(fù)脈沖高電壓驅(qū)動(dòng)放電管201。將正的和負(fù)的高電壓脈沖同步以同時(shí)電離放電管102，201。這就形成了從空氣產(chǎn)生含有臭氧和氧物種的冷等離子體的有效的和非常有效的方式。在一些情況中，為了提高臭氧產(chǎn)量，合乎需要的是備選地用正脈沖和負(fù)脈沖激勵(lì)所述管。高電壓功率包括低電壓直流電源162，其具有自動(dòng)調(diào)節(jié)其來自信號輸入的兩個(gè)直流輸出的能力。低電壓直流電源162生成兩個(gè)低電壓供應(yīng)，一個(gè)相對于共模電壓是正的，和一個(gè)相對于共模電壓是負(fù)的。正的直流供應(yīng)流入脈沖發(fā)生器172和功率驅(qū)動(dòng)器電路182，并且負(fù)的直流供應(yīng)流入功率驅(qū)動(dòng)器電路192。為了使脈沖發(fā)生器172能夠驅(qū)動(dòng)兩個(gè)功率驅(qū)動(dòng)器電路，它具有補(bǔ)償 (complimentary)輸出以及兩個(gè)可變的脈沖寬度控制和可變的脈沖重復(fù)頻率控制。這些補(bǔ)償驅(qū)動(dòng)脈沖在功率驅(qū)動(dòng)器電路182，192中切換兩個(gè)功率驅(qū)動(dòng)器裝置的開和關(guān)。優(yōu)選地，功率驅(qū)動(dòng)器裝置是被選擇以需要的驅(qū)動(dòng)頻率操作功率的功率MOSFET裝置。其一次繞組由功率驅(qū)動(dòng)器電路182，192切換的兩個(gè)變壓器202，212將一次正和負(fù)電壓放大到大的正電壓以驅(qū)動(dòng)放電管102和大的負(fù)電壓以驅(qū)動(dòng)放電管201。優(yōu)選地，設(shè)計(jì)兩個(gè)變壓器用于高頻操作。為了能夠選擇由變壓器202，212生成的高電壓，分接它們的一次繞組，以致可以改變并且選擇初級與次級匝數(shù)比以及由此選擇輸出電壓范圍。緊鄰放電管102，201的場強(qiáng)傳感器153將信號反饋到低電壓電源162。隨著電磁場變化，低電壓電源162使用該信號以自動(dòng)調(diào)節(jié)提供到變壓器202，212的一次繞組的電壓幅值，因此穩(wěn)定電磁場強(qiáng)度。本發(fā)明可適用于各種各樣應(yīng)用中的密封包裝中的容易腐爛和不易腐爛產(chǎn)品的消毒。下列列舉決不是窮盡的，并且包括食品物品，瓶裝酒，瓶裝沙司，產(chǎn)品諸如色拉，醫(yī)療用具和儀器，嬰兒瓶等。
權(quán)利要求
1.用于將包裝產(chǎn)品滅菌的設(shè)備，所述設(shè)備包括一對充氣電極，用于在所述電極之間生成足以將其中氣體電離并且在其間產(chǎn)生高電磁場的高電壓的裝置，所述設(shè)備被布置成用所述場輻照包含所述產(chǎn)品的包裝。
2.如權(quán)利要求1中所述的設(shè)備，其中所述電磁場產(chǎn)生冷等離子體，所述冷等離子體有足夠能量將空氣中的氧轉(zhuǎn)化成臭氧和其它基于活性氧的物種。
3.如權(quán)利要求1或2中所述的設(shè)備，其中提供用于將生成的電磁場引導(dǎo)至待滅菌產(chǎn)品的裝置。
4.如任一在前權(quán)利要求中所述的設(shè)備，其中每個(gè)電極是細(xì)長的。
5.如權(quán)利要求4中所述的設(shè)備，其中每個(gè)電極沿其長度是曲線的、螺旋的、彎曲的或其它非線性的。
6.如權(quán)利要求4中所述的設(shè)備，其中每個(gè)電極包括多個(gè)相互連接的線性部分。
7.如從屬于權(quán)利要求3的權(quán)利要求4至6任一項(xiàng)中所述的設(shè)備，其中每個(gè)電極一般是平面的，所述場引導(dǎo)裝置被布置成將垂直于所述平面的電磁場引導(dǎo)至待滅菌產(chǎn)品。
8.如任一在前權(quán)利要求中所述的設(shè)備，其中所述電極沿著它們的長度并排延伸并且由基本均勻的間隙隔開。
9.如權(quán)利要求3中所述的設(shè)備，其中所述場引導(dǎo)裝置在所述電極的一側(cè)上延伸并且包括鐵磁材料。
10.如權(quán)利要求3中所述的設(shè)備，其中所述場引導(dǎo)裝置至少部分在所述電極之間延伸。
11.如權(quán)利要求3中所述的設(shè)備，其中所述場引導(dǎo)裝置包括與接納的所述電極的輪廓一致的表面。
12.如權(quán)利要求3中所述的設(shè)備，其中所述電極容納在前開式空腔內(nèi)。
13.如權(quán)利要求12中所述的設(shè)備，其中所述空腔由所述場引導(dǎo)裝置限定。
14.如權(quán)利要求12或權(quán)利要求13中所述的設(shè)備，其中所述電極在平行于所述空腔前部的平面上延伸。
15.如權(quán)利要求12至14任一項(xiàng)中所述的設(shè)備，其中所述空腔包括一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁，所述側(cè)壁在所述電極周圍延伸并且被布置成緊靠所述待滅菌產(chǎn)品的包裝進(jìn)行密封。
16.如權(quán)利要求12至15任一項(xiàng)中所述的設(shè)備，其中提供用于在緊靠所述待滅菌產(chǎn)品的包裝密封所述空腔時(shí)從所述空腔抽出空氣或其它氣體的裝置。
17.如任一在前權(quán)利要求中所述的設(shè)備，其中所述高電壓生成裝置產(chǎn)生IkV至50kV范圍內(nèi)的電壓脈沖。
18.如任一在前權(quán)利要求中所述的設(shè)備，其中所述高電壓生成裝置具有足以將所述電極內(nèi)的氣體保持電離化的幅值的恒壓分量。
19.如任一在前權(quán)利要求中所述的設(shè)備，其中所述高電壓生成裝置產(chǎn)生5ns至IOOms持續(xù)時(shí)間范圍內(nèi)的高電壓脈沖。
20.如任一在前權(quán)利要求中所述的設(shè)備，其中所述高電壓生成裝置被布置成產(chǎn)生可變幅值、可變寬度和/或可變重復(fù)頻率的脈沖。
21.如任一在前權(quán)利要求中所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備包括用于監(jiān)控所述電磁場的傳感器，所述傳感器連接到被布置成改變所述高電壓生成裝置的輸出參數(shù)的裝置。
22.如任一在前權(quán)利要求中所述的設(shè)備，其中所述高電壓生成裝置被布置成產(chǎn)生相反極性的電壓脈沖并且將所述脈沖施加到相應(yīng)的電極。
23.如任一在前權(quán)利要求中所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備包括用于攪動(dòng)或以其它方式移動(dòng)所述待滅菌產(chǎn)品的裝置。
24.如權(quán)利要求23中所述的設(shè)備，其中在所述攪動(dòng)以前、以后和/或期間用所述電磁場輻照所述產(chǎn)品。
25.如權(quán)利要求23中所述的設(shè)備，其中所述攪動(dòng)裝置被布置成至少部分旋轉(zhuǎn)所述包裝。
26.如任一在前權(quán)利要求中所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備被布置成輻照逐個(gè)產(chǎn)品。
27.如任一在前權(quán)利要求中所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備被布置成相繼地輻照同一產(chǎn)品。
28.將包裝產(chǎn)品滅菌的方法，所述方法包括緊鄰一對充氣電極放置含有所述產(chǎn)品的包裝，在所述電極之間生成足以將其中氣體電離并且在其間產(chǎn)生高電磁場的高電壓，并且容許所述場輻照并穿透所述包裝以便在其中產(chǎn)生臭氧。
29.如權(quán)利要求觀中所述的方法，其中生成冷等離子體場，所述冷等離子體場在所述包裝內(nèi)延伸并產(chǎn)生臭氧。
30.如權(quán)利要求觀或權(quán)利要求四中所述的方法，其中將生成的電磁場引導(dǎo)至所述待滅菌的產(chǎn)品。
31.如權(quán)利要求觀至30任一項(xiàng)中所述的方法，其中在前開式空腔內(nèi)容納所述電極，緊靠所述待滅菌產(chǎn)品的包裝密封所述空腔。
32.如權(quán)利要求31中所述的方法，其中在緊靠所述待滅菌產(chǎn)品的包裝密封所述空腔時(shí)從所述空腔抽出空氣或其它氣體。
33.如權(quán)利要求觀至32任一項(xiàng)中所述的方法，其中在所述輻照以前、以后和/或期間移動(dòng)或攪動(dòng)所述待滅菌產(chǎn)品。
全文摘要
用于將包裝產(chǎn)品(16)諸如食品或飲料滅菌的設(shè)備，所述設(shè)備包括一對充氣電極(1，2)，所述充氣電極連接到用于在電極(1，2)之間生成高電壓脈沖的電源(18)，所述高電壓脈沖足以將其中氣體電離并在其間產(chǎn)生高電磁場。提供反射器(7)用于將生成的場引導(dǎo)至包裝(16)，以致所述電磁場穿透過包裝(16)的壁并且由包裝(16)內(nèi)部封閉的空氣形成冷等離子體。該冷等離子體包含臭氧和其它基于活性氧的物種，所述基于活性氧的物種具有高氧化勢并且殺死與臭氧和活性物種接觸的全部微生物，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品以及密封包裝內(nèi)部的消毒。
文檔編號B65B55/02GK102438661SQ201080022412
公開日2012年5月2日 申請日期2010年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月7日
發(fā)明者馬爾科姆·羅伯特·斯努鮑爾 申請人:奧唑尼卡有限公司