一种牛奶灌装机包装材料表面快速消毒装置和方法与流程

1.本发明涉及等离子体消毒，特别是涉及一种牛奶包装材料表面快速消毒装置和方法。


背景技术：

2.我国人民对于牛奶的需求是十分巨大的，随着牛奶加工业越发成熟的技术和强大的规模，人们对健康和牛奶安全性的认识和需求也越发的强烈，市面上购买的牛奶绝大多数都是被封装好的成品，因此对于牛奶包装材料的安全性问题也成为了需要关注和全力解决的重大问题。
3.以牛奶灌装为例，牛奶包装多为纸盒，在包装材料加工过程中，会与外界接触，这不可避免的接触到病毒及细菌对包装材料造成污染，进而污染牛奶，严重威胁人体健康。因此牛奶灌装过程中对包装材料进行细菌和病毒的消杀是极为重要的。
4.随着等离子体技术的发展，等离子体技术的应用也越来越多。近十年来，利用等离子体消毒的技术已掀起了全球性热潮。利用等离子体技术消毒的确具有十分重要的应用价值。这种消毒方法成本低，且设备简单，消毒效率高，并且处理后不会产生二次污染。等离子体在制备过程中发生一系列生化反应，包含有一些羟基，臭氧分子，氮氧化物等活性粒子，它们在分子水平上瞬间打破微生物代谢平衡，实现高效快速杀菌消毒。


技术实现要素：

5.为解决以上技术问题，本发明提供一种牛奶包装材料表面快速消毒装置和方法，用于对牛奶灌装过程中包装材料的消毒，高效快速地实现对牛奶包装材料表面的细菌、病毒进行消杀。
6.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
7.一种牛奶灌装机包装材料表面快速消毒装置，包括包装材料杀菌室、包装材料成盒室、等离子体消杀模块、供电室和雾化装置，所述包装材料杀菌室与包装材料成盒室相互连通，所述包装材料杀菌室与包装材料成盒室内设置有等离子体消杀模块，所述等离子体消杀模块分别与雾化装置和供电室连接。
8.进一步的，所述包装材料成盒室位于包装材料杀菌室的一侧，所述雾化装置和供电室位于包装材料杀菌室的另一侧，所述雾化装置位于供电室的上方。
9.进一步的，所述包装材料杀菌室的前后壁面设有等离子体消杀模块，所述等离子体消杀模块与包装材料杀菌室可拆卸连接；所述包装材料杀菌室的底部设有包装材料杀菌室包装材料入口，所述包装材料杀菌室内设有贯流风扇和包装材料滚轮。所述包装材料滚轮的个数及设置的位置可以根据实际情况而定。
10.进一步的，所述包装材料杀菌室前后壁面设有用于放置等离子体消杀模块的孔位，所述孔位的孔径与等离子体杀菌模块尺寸配合，所述孔位位于包装材料消杀室的靠下位置。
11.进一步的，所述包装材料消杀室前后壁面的孔位对称。
12.进一步的，所述包装材料杀菌室的外部设有散热风扇组件，所述散热风扇组件由散热风扇支架及风扇组成。
13.进一步的，所述包装材料成盒室的前后壁面设有等离子体消杀模块，所述等离子体消杀模块与包装材料成盒室可拆卸连接。
14.进一步的，所述包装材料成盒室前后壁面设有放置等离子体消杀模块的孔位，所述孔位的孔径与等离子体杀菌模块尺寸配合，所述孔位位于包装材料消杀室的中部位置。
15.进一步的，所述包装材料成盒室前后壁面的孔位对称。
16.进一步的，所述包装材料成盒室位于包装材料杀菌室的一侧且共用一侧室壁，所述包装材料成盒室的顶端设有包装材料成盒室包装材料入口，所述包装材料杀菌室与包装材料成盒室通过包装材料杀菌包装材料入口连通；所述包装材料成盒室的底部设有包装材料成盒室包装材料出口。
17.进一步的，所述包装材料成盒室内设有纸盒成型系统，所述纸盒成型系统为本领域的现有技术。
18.进一步的，所述包装材料杀菌室与包装材料成盒室的顶端对齐。
19.进一步的，所述包装材料成盒室的底端设有尾气出口，所述包装材料的入口设有集气罩，包装材料入口集气罩安装在包装材料入口处；所述集气罩设有尾气出口。
20.进一步的，所述包装材料入口集气罩底部开设与包装材料杀菌室包装材料入口等大的孔位，左侧开设尾气出口。
21.进一步的，所述等离子体消杀模块包括等离子体反应器、贯流风机、密封壳，所述密封壳内设有等离子体反应器和贯流风机，所述贯流风机位于等离子体反应器的上方，或贯流风机位于等离子体反应器的上方和下方。所述等离子体反应器的结构是本领域的现有技术，包括由介质管和电极材料组成的电极套件，交错分布的高压电极和地电极，例如申请号2022100545385的一种大气压可原位调节放电面积等离子体放电装置。
22.进一步的，所述密封壳的顶端设有雾化接口和导流板，所述雾化接口与雾化装置连接，所述导流板位于等离子体反应器的上方。
23.进一步的，所述导流板与密封壳的顶端的夹角为30-60
°
。
24.进一步的，所述供电室包括电源，电源通过高压线与等离子体反应器连接，所述等离子体反应器通过地线接地。
25.进一步的，所述包装材料杀菌室包装材料入口、包装材料成盒室包装材料入口、包装材料成盒室包装材料出口设有密封唇。
26.进一步的，所述密封唇为唇形胶垫交叠制成。
27.进一步的，所述雾化装置的结构为本领域的现有技术，所述雾化装置通入的液体为水，例如纯化水、去离子水、蒸馏水等，所述雾化装置不完全封闭，其部分与空气连通(例如申请号202111129595的一种大气压雾化等离子体高效灭菌装置及方法)，通过雾化装置将水转化为水雾，再将水雾通入等离子体反应模块中，在包装材料杀菌室与包装材料成盒室内产生等离子体。
28.进一步的，所述雾化装置通过雾化管道与等离子体消杀模块连接。
29.进一步的，所述雾化装置的出口高于等离子体消杀模块的雾化接口。
30.进一步的，所述尾气出口连接尾气处理装置。
31.进一步的，所述包装材料杀菌室的侧面设有包装材料杀菌室防护壳，所述包装材料成盒室的侧面设有包装材料成盒室防护壳，所述供电室及雾化装置的侧面设有供电室及雾化装置防护壳，所述包装材料杀菌室、包装材料成盒室、供电室的上方设有装置上部防护壳，上述防护壳均位于装置的外部。
32.本发明同时还涉及保护采用上述装置进行杀菌的方法，包括如下步骤；
33.(1)向雾化装置通入水开启雾化装置，启动等离子体消杀模块，产生等离子体，并将装置预热到包装材料杀菌室及包装材料成盒室空间均匀分布等离子体；
34.(2)牛奶包装材料经包装材料杀菌室包装材料入口进入包装材料杀菌室，经包装材料滚轮由自动化机器拖动牛奶包装材料进行前后表面处理，之后牛奶包装材料由包装材料杀菌室传送至包装材料成盒室入口，包装材料成盒室内成盒，经包装材料成盒室包装材料出口传出。
35.进一步的，步骤(1)所述启动等离子体消杀模块之前，装置接地，确认雾化管道、尾气连接口密封。
36.进一步的，步骤(1)所述装置预热1-10分钟；
37.进一步的，步骤(1)所述启动等离子体消杀模块，包括等离子体反应器由供电室内电源供电，电源采用正弦交流电压峰峰值为10-20kv，频率5-15khz。
38.进一步的，步骤(2)所述雾化装置可以调节进入包装材料杀菌室内的雾量，雾量为2-5m3/h。
39.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
40.现有的牛奶灌装机包装材料使用过氧化氢化学消毒法所需时间长，有化学残留，而本装置利用等离子体快速消毒杀菌，无残留。等离子体中富含电子、自由基、激发态的原子或分子等多种活性物种，与人体环境具有很好的相容性，这些活性物种直接或间接与微生物作用，在分子水平上破坏微生物有机结构，瞬间打破微生物代谢平衡，从而实现高效消毒杀菌。
41.等离子体消杀模块按上述位置安装，利用贯流风机循环，使等离子体均匀弥散分布包装材料杀菌室及成盒室，对包装材料进行360
°
无死角消杀。所需原材料清洁无污染为水和空气。等离子体消杀模块设备成本低，杀菌效率高，能量消耗低，结构简单，便于安装维修。
附图说明
42.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
43.图1为本发明一种牛奶灌装机包装材料表面等离子体快速消毒装置整体外观的结构示意图；
44.图2为本发明一种牛奶灌装机包装材料表面等离子体快速消毒装置整体的结构示意图；
45.图3为本发明一种牛奶灌装机包装材料表面等离子体快速消毒装置的包装材料杀菌室和包装材料成盒室的结构示意图；
46.图4为本发明一种牛奶灌装机包装材料表面等离子体快速消毒装置的底部俯视示意图；
47.图5为本发明一种牛奶灌装机包装材料表面等离子体快速消毒装置的剖面图；
48.图6为本发明一种牛奶灌装机包装材料表面等离子体快速消毒装置等离子体消杀模块示意图；
49.图7为本发明一种牛奶灌装机包装材料表面等离子体快速消毒装置实验结果数据曲线图。
50.附图标记说明：1、包装材料杀菌室防护壳；2、包装材料成盒室防护壳；3、供电室及雾化装置防护壳；4、装置上部防护壳；5、包装材料杀菌室；6、散热风扇组件；7、包装材料成盒室；8、等离子体消杀模块；9、供电室；10、雾化装置；11、包装材料入口集气罩；12、包装材料杀菌室包装材料入口；13、尾气出口；14、孔位；15、包装材料滚轮；16、贯流风机；17、包装材料成盒室包装材料入口；18、包装材料成盒室包装材料出口；19、等离子体反应器；20、密封壳；21、导流板；22、雾化接口。
具体实施方式
51.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
52.实施例1
53.如图1至6所示，本实施方式提供一种牛奶灌装机包装材料表面快速消毒装置和方法，包括包装材料杀菌室5、包装材料成盒室7、等离子体消杀模块8、供电室9和雾化装置10，所述包装材料杀菌室5与包装材料成盒室7相互连通，所述包装材料杀菌室5与包装材料成盒室7内设置有等离子体消杀模块8，所述等离子体消杀模块8分别与雾化装置10和供电室9连接，所述包装材料成盒室7位于包装材料杀菌室5的一侧，所述雾化装置10和供电室9位于包装材料杀菌室5的另一侧。所述包装材料杀菌室5的侧面设有包装材料杀菌室防护壳1，所述包装材料成盒室7的侧面设有包装材料成盒室防护壳2，所述供电室9及雾化装置10的侧面设有供电室及雾化装置防护壳3，所述包装材料杀菌室、包装材料成盒室、供电室的上方设有装置上部防护壳。包装材料杀菌室5前后两面开设孔位14，其孔径与等离子体消杀模块8尺寸配合；包装材料杀菌室5的底部开设包装材料杀菌室包装材料入口12；包装材料杀菌室包装材料入口12外安装包装材料入口集气罩11，包装材料入口集气罩11底部开设与包装材料杀菌室包装材料入口12等大的孔位，左侧开设尾气排出口13；包装材料杀菌室5内贴近前后壁的顶部与底部分布贯流风机16；包装材料杀菌室5内空间分布包装材料滚轮15。包装材料杀菌室5外部上表面及右侧表面安装有散热风扇组件6。所述包装材料成盒室7内设有纸盒成型系统。包装材料成盒室2前后两面开设孔位10，其孔径与杀菌模块8尺寸配合；包装材料成盒室7与包装材料杀菌室5相连，包装材料成盒室7位于包装材料杀菌室5左侧且共用一侧室壁，包装材料杀菌室5和包装材料成盒室7两室顶端对齐；包装材料成盒室7顶端右侧
开设包装材料成盒室包装材料入口17，包装材料杀菌室5与包装材料成盒室7通过包装材料杀菌包装材料入口17连通，包装材料成盒室7的底部开设包装材料出口18，底端右侧开设尾气排出口13；尾气排出口13通过管道与尾气处理装置连接。等离子体消杀模块8安装在包装材料杀菌室5和包装材料成盒室7前后表面的孔位14上，等离子体消杀模块8包括等离子体反应器19、贯流风机16、密封壳，所述密封壳20内设有等离子体反应器19和贯流风机16，所述密封壳20的顶端设有雾化接口22和导流板21，所述雾化接口22与雾化装置10连接，贯流风机16置于等离子体反应器19和雾化接口22之间；导流板21倾斜置于密封壳20顶端且在贯流风机16上方。所述供电室9位于包装材料杀菌室5右侧，包括电源，电源通过高压线与等离子体反应器19连接，所述等离子体反应器19通过地线接地。所述雾化装置10的出口高于等离子体消杀模块4的雾化接口22，所述雾化装置10的出口通过雾化管道与密封壳20上的雾化接口22连接。所述包装材料杀菌室包装材料入口12、包装材料成盒室包装材料入口17、包装材料成盒室包装材料出口18设有密封唇，密封唇为唇形胶垫交叠制成。
54.所述包装材料杀菌室5的材质为不锈钢材料，长度为715mm，宽度为470mm，高度为810mm；左侧前后对称孔位14长度为360mm，宽度为240mm，左侧孔位14上边缘距包装材料杀菌室上边缘295mm，左侧孔位右边缘距包装材料杀菌室5右边缘384mm；右侧前后对称14孔位长度为360mm，宽度为240mm，右侧孔位14上边缘距包装材料杀菌室5上边缘295mm，右侧孔位14右边缘距包装材料杀菌室5右边缘64mm；包装材料杀菌室5的底部开设长250mm、宽20mm的包装材料杀菌室包装材料入口12。
55.所述散热风扇组件6由散热风扇支架及风扇组成。散热风扇支架为不锈钢材料，长宽高分别为492mm、320mm、72mm，每个散热风扇支架上设6个风扇安装口用于安装风扇，风扇安装口的直径为120mm。
56.所述包装材料成盒室7的材质为不锈钢材料，长度为360mm，宽度为470mm，高度为1260mm；前后对称孔位14长度为360mm、宽度为240mm，孔位上边缘距包装材料成盒室7上边缘300mm，孔位14右边缘距包装材料成合盒室7右边缘81mm；包装材料成盒室的右侧室壁上部开长250mm、宽20mm的包装材料成盒室包装材料入口17；包装材料成盒室7的底部开设直径150mm包装材料成盒室包装材料出口18，下部右侧开设直径105mm尾气出口13。
57.所述包装材料入口集气罩11的材质为不锈钢材料，长度282mm，宽152mm，高81mm，包装材料入口集气罩11的底部开设与包装材料杀菌室包装材料入口12等大的孔位，左侧开设直径72mm的尾气出口13。
58.所述等离子体消杀模块8内设有长度为196mm，宽度为38mm，高度为160mm的等离子体反应器19；密封壳20为长度400mm，宽度为300mm，深度为97mm的不锈钢材料制成，密封壳20顶端开直径为35mm的孔洞作为雾化管接口，密封壳20顶端设置长度为237mm，宽度42mm，倾斜角度为45
°
的导流板21，导流板21材质为不锈钢。
59.所述雾化装置10的长度为510mm，宽度为241mm，深度为264mm，由不锈钢材料制成。
60.所述供电室9的长度为660mm，宽度为540mm，高度为1456mm，由不锈钢材料制成。
61.所述包装材料杀菌室防护壳1的材质为不锈钢材料，不锈钢厚度为2mm，长宽高分别为650mm，200mm，750mm。
62.所述包装材料成盒室防护壳2的材质为不锈钢材料，不锈钢厚度为2mm，长宽高分别为376mm，200mm，945mm。
63.所述供电室及雾化装置防护壳3的材质为不锈钢材料，不锈钢厚度为2mm，长宽高分别为860mm，132mm，1256mm。
64.所述装置上部防护壳4的材质为不锈钢材料，不锈钢厚度为2mm，长宽高分别为1931mm，860mm，239mm。
65.装置运行时，采用交流作为高压电源，电压幅值为18kv，放电频率10khz。雾化产量为4m3/h。
66.以下结合附图和更具体的实施例对本实施示例中的牛奶灌装机包装材料表面快速消毒装置作详细说明。
67.实施例2
68.采用实施例1的装置进行牛奶包装材料表面快速消毒的方法，具体过程如下：
69.(1)装置接地，确认雾化管道、尾气出口密封；
70.(2)向雾化装置10通入去离子水，开启雾化装置10；
71.(3)启动等离子体消杀模块8，装置预热1分钟；
72.(4)牛奶包装材料经包装材料杀菌室包装材料入口12进入包装材料杀菌室5，经包装材料滚轮由自动化机器拖动包装材料进行前后表面处理，25s后处理完成传送至包装材料成盒室入口17；
73.(5)包装材料成盒室7内成盒，经包装材料成盒室包装材料出口18传出；
74.步骤(1)所述启动等离子体消杀模块8，包括等离子体反应器19由供电室9内电源供电，电源采用正弦交流电压峰峰值为18kv，频率10khz。
75.步骤(2)所述雾化装置10的雾量为4m3/h；
76.实施例3
77.采用实施例1的装置进行实验：
78.将制备的18组含有大肠杆菌的1x1cm2菌片贴在包装材料上，包装材料进入包装材料杀菌室5与等离子体接触进行处理，包装材料由包装材料杀菌室入口到包装材料成盒室入口17的时间由自动化设备控制包装材料滚轮实现5s、10s、15s、20s、30s。第1、2、3组菌片处理5s；第4、5、6组菌片处理10s；第7、8、9组菌片处理15s；第10、11、12组菌片处理20s；第13、14、15组菌片处理30s；第16、17、18组菌片作为对照组，不做任何处理。等离子体反应器19的施加电压为18kv，频率10khz。每组菌片在等离子体处理后取出，并将其放入含有2ml无菌水的离心管中将菌从菌片上冲洗下来。最后从每组2ml的菌液中取出300μl液体涂在培养基上，并放置培养箱中过夜培养，随后对其进行观察，如图7所示，当处理时间为20s时，等离子体处理后的菌片上剩余菌落数达到最小值，可见牛奶灌装机包装材料表面快速消毒装置实现了高效快速灭活表面细菌，且处理时间越长，效果越明显。