Спосіб миття і сушіння внутрішньої поверхні переважно скляних банок та металевих кришок і установка для його реалізації

1. Спосіб миття і сушіння внутрішньої поверхні переважно скляних банок та металевих кришок, що складається з послідовної теплової обробки спочатку рідиною, а потім газоподібним середовищем, який відрізняється тим, що газоподібним середовищем є нагріте очищене повітря, і після обробки внутрішньої поверхні банок та кришок нагрітою водою проводять не менш, ніж двоступеневу обробку їх нагрітим очищеним повітрям зі збільшенням його температури на кожній ступені обробки, після чого внутрішню поверхню банки і кришки опромінюють ультрафіолетовими променями. 2. Установка для миття і сушіння внутрішньої поверхні переважно скляних банок, що має транспортуючий механізм, завантажувальний і розвантажувальний пристрої, послідовно розміщені пристрої для подачі рідини і газоподібного середовища, сопла яких орієнтовані до внутрішньої поверхні банок, та піддон для збирання відпрацьованої води, яка відрізняється тим, що транспортуючий механізм виконано стрічковим, нескінченна стрічка якого виготовлена з металевої сітки і розміщена горизонтально, сопла пристроїв для подачі рідини і газоподібного середовища встановлені вертикально між робочою і холостою гілками стрічки і розміщені у горизонтальній площині рядами, що орієнтовані перпендикулярно до напряму руху стрічки, A (54) СПОСІБ МИТТЯ І СУШІННЯ ВНУТРІШНЬОЇ ПОВЕРХНІ П ЕРЕВАЖНО СКЛЯНИХ БАНОК ТА МЕТАЛЕВИХ КРИШОК І УСТАНОВКА ДЛЯ ЙОГО РЕАЛІЗАЦІЇ 39787 практичної реалізації цих способів потрібні дорогі парогенератори. Найбільш близьким за своєю технічною суттю є спосіб миття і сушіння виробів, що складається з послідовної обробки виробу спочатку рідиною, а потім газоподібним середовищем [2]. Цей спосіб дозволяє видалити з внутрішньої поверхні виробу частинки пилу та бруду, але без процесу стерилізації, а тому оброблені таким чином банки не можна застосовувати без додаткової обробки для заповнення їх харчовими продуктами і наступного герметичного закупорювання. Відома установка для миття і сушіння виробів, яка містить в собі пристрій для подачі на вироби миючої рідини, пристрій для подачі повітря і транспортуючий механізм для переміщення виробів від одного пристрою до іншого [1]. Установка може видалити з поверхні виробу частинки пилу та бруду, але не дозволяє проводити стерилізацію виробів. Таким чином, дана установка не може бути використана для обробки банок, що призначені для розфасовки харчових продуктів. Продуктивність установки низька, тому що увесь цикл обробки (завантаження виробу, миття гарячою водою, сушіння гарячим повітрям і вивантаження виробу) здійснюється з одним виробом. Відома установка для миття і сушіння порожнистих виробів, яка має в собі транспортуючий механізм у вигляді поворотного стола, завантажувальний і розвантажувальний пристрої, послідовно розміщені пристрої з соплами для подачі гарячої води і гарячого повітря, що орієнтовані до внутрішньої поверхні виробів, та піддон для збирання відпрацьованої води [2]. Недоліком установки є складність її конструкції, тому що до її складу входить велика кількість елементів, що призначені для фіксації робочих положень транспортуючого механізму (поворотного стола). Продуктивність установки низька, тому що процес обробки виробів здійснюється дискретно з фіксацією поворотного стола на кожному етапі обробки. Найбільш близькою за своєю технічною суттю є установка для миття і сушіння внутрішньої поверхні скляних банок, до складу якої входять транспортуючий механізм, завантажувальний і розвантажувальний пристрої, послідовно розміщені пристрої для подачі рідини і газоподібного середовища, сопла яких орієнтовані до внутрішньої поверхні банок [3]. Установки такого типу серійно виготовляються промисловістю для консервних заводів [4]. Ці установки призначені для обробки скляних банок повторного використання, а саме: миття банок, видалення етикеток, знежирення, часткової стерилізації та сушіння гарячим повітрям. Повна ж стерилізація здійснюється при тепловій обробці заповнених харчовими продуктами банок в автоклавах при температурі близько 120°С. Використання відомої установки для миття та сушіння скляних банок первинного використання, тобто таких, що надходять безпосередньо із склозаводів, недоцільно. Банки первинного використання відносно чисті, а тому не потребують знежирення та видалення етикеток, тоді як саме ці процеси найбільш трудомісткі та довгочасні. Висока вартість як самої установки, так і технологічного процесу обробки банок на ній, а також складність конструкції, високі енерговитрати та матеріалоєм ність установки стримують їх використання у невеликих сільськогосподарських підприємствах, кооперативах, тощо. Таким чином, відомі з патентної та науковотехнічної літератури те хнічні рішення або не забезпечують підготовку банок для розфасовки в них харчових продуктів, тому що не дозволяють проводити стерилізацію банок, або ж конструктивно складні і дорого коштують. Крім того, конструктивні особливості відомих установок обмежують їх продуктивність. Слід зазначити, що транспортуючі механізми, які становлять основу конструкції відомих установок, не дозволяють використовувати ці установки для обробки металевих кришок, якими здійснюється закупорка скляних банок. Технічними результатами, які будуть отримані в результаті впровадження даного винаходу, є створення способу і установки для миття та сушіння внутрішньої поверхні переважно скляних банок первинного використання і металевих кришок, які дозволяють проводити санітарну підготовку банок для заповнення їх харчовими продуктами в умовах малих сільськогосподарських підприємств, кооперативів, фермерських господарств, тощо. Вказаний технічний результат досягається завдяки тому, що запропонований спосіб миття і сушіння внутрішньої поверхні переважно скляних банок і металевих кришок, як і відомий спосіб, складається з операцій послідовної теплової обробки рідиною і газоподібним середовищем, а згідно з винаходом, газоподібним середовищем є нагріте очищене повітря і після обробки внутрішньої поверхні банок та кришок нагрітою водою проводять не менш, ніж двоступеневу обробку їх нагрітим очищеним повітрям зі збільшенням його температури на кожному ступені обробки, після чого внутрішню поверхню банки і кришки опромінюють ультрафіолетовими променями. Суттю конструкції установки для реалізації даного способу є те, що вона, як і відома, містить в собі транспортуючий механізм, завантажувальний і розвантажувальний пристрої, послідовно розміщені пристрої для подачі рідини і газоподібного середовища, сопла яких орієнтовані до внутрішньої поверхні банок, та піддон для збирання відпрацьованої води, транспортуючий механізм виконано стрічковим, нескінченна стрічка якого виготовлена із металевої сітки і розміщена горизонтально, сопла пристроїв для подачі рідини і газоподібного середовища встановлені вертикально між робочою і холостою гілками стрічки і розміщені у горизонтальній площині рядами, що орієнтовані перпендикулярно до напряму руху стрічки, при цьому сопла для подачі рідини і газоподібного середовища встановлені з можливістю переміщення відносно одні одних, а установка споряджена джерелом ультрафіолетового випромінювання, яке розміщено під робочою гілкою стрічки. Особливістю установки є те, що завантажувальний і розвантажувальний пристрої виконані у вигляді розміщених днищами вниз і орієнтованих у напрямі стрічки прямолінійних лотоків, завантажувального і розвантажувального, кожен з яких складається з двох шарнірно з'єднаних частин, що встановлені з можливістю регулювання кута нахилу до горизонтальної площини, а між указаними пристроями знаходиться розміщений днищем до 2 39787 гори центральний лотік, який має поворотні шторки, що розміщені до і після сопел. Кожен лотік має поздовжні перегородки, які утворюють канали, що призначені для розміщення в них банок і кришок. Наступною особливістю установки є те, що пристрій для подачі рідини виконаний у вигляді трьох ємностей з нагрівачами для рідини, дві з яких з'єднані з соплами для подачі рідини за допомогою напірних трубопроводів і послідовно встановлених розподілювача, фільтрів тонкої і грубої очистки та робочого насосу, а третя ємність з'єднана з піддоном зливним трубопроводом, який виготовлено з прозорого для ультрафіолетових променів матеріалу у вигляді змійовика, всередині якого коаксіально встановлено джерело ультрафіолетового випромінювання, а також з'єднана з двома іншими ємностями за допомогою послідовно встановлених фільтрів гр убої і тонкої очистки, допоміжного насосу та розподілювача, що, в свою чергу, з'єднані між собою трубопроводом. Ще одною особливістю установки є те, що пристрій для подачі газоподібного середовища виконано у вигляді термоповітродувок, кожна з яких з'єднана з відповідним рядом сопел. Суть процесів, які проходять у відповідності з операціями запропонованого способу і їх послідовність, полягають у наступному. В першу чергу здійснюють нагрівання води і повітря. Після цього банки або кришки послідовно подають у зону обробки нагрітою водою, а потім у зону багатоступеневої обробки гарячим повітрям, при цьому вода і повітря проходять через відповідні очисні фільтри. Завдяки обполіскуванню внутрішньої поверхні банок нагрітою водою, останні очищаються від неорганічних забруднень та прогріваються. Попередній прогрів банок виключає можливість їх розтріскування при подальшій тепловій обробці. Далі банки або кришки підлягають багатоступеневій обробці гарячим повітрям, при цьому температура повітря на кожній ступені обробки підвищується. Після цього банки або кришки опромінюються ультрафіолетовими променями для завершення процесу стерилізації. Така комплексна обробка внутрішньої поверхні скляних банок або ж металевих кришок дозволяє, як показують експерименти, здійснити санітарну підготовку тари для заповнення її харчовими продуктами з наступною герметизацією. Температуру повітря на кожній ступені обробки можна збільшувати приблизно на 50°С аж до температури 400°С, при якій починається розм'якшення матеріалу банок. Інтервал в 50°С встановлено в результаті експериментів зі скляними банками за ГОСТ 5717-70. Підвищення температури на 50°С запобігає розтріскуванню банок внаслідок термічних напружень. На ефективність процесу загибелі мікроорганізмів в процесі стерилізації впливає час, на протязі якого підтримується висока температура всередині банки. З іншого боку при підвищенні температури обробки гарячим повітрям тривалість процесу стерилізації можна зменшити. Дослідження, які були проведені авторами, довели, що стерилізація внутрішньої поверхні скляних банок місткістю 500 мл досягається при температурі 110°С за 15 секунд, а при температурі 170°С - за 6 секунд. В той же час температура обробки не повинна пере вищува ти 400°С, тому що при такій темпе- ратурі скляні банки можуть втратити свою форму. Запропонований спосіб миття та сушіння внутрішньої поверхні переважно скляних банок і металевих кришок, а також конструкція установки дозволяють простими і дешевими засобами забезпечити санітарну підготовку тари для розфасовки харчових продуктів. При цьому забезпечується необхідна продуктивність, автономність водопостачання, висока надійність роботи за рахунок спрощення конструкції транспортуючого механізму. Суть винаходу пояснюється за допомогою графічного матеріалу на фіг. 1, де схематично показана установка для миття і сушіння внутрішньої поверхні переважно скляних банок і металевих кришок, на фіг. 2 - вид зверху, а на фіг. 3 - розріз по А-А. Установка для миття та сушіння внутрішньої поверхні переважно скляних банок і металевих кришок має раму 1, транспортуючий механізм, до складу якого входить приводний 2 та холостий 3 барабани, між якими натягнута нескінченна стрічка 4, що виготовлена з нержавіючої металевої сітки. Робоча гілка стрічки спирається на ролики 5, що встановлені перпендикулярно до напряму переміщення стрічки з можливістю обертання. Ролики 5 контактують з нижньою поверхнею стрічки по її ширині. Приводний барабан 2 кінематичне зв'язаний гнучким зв'язком 6 з приводом 7. Над приводним барабаном встановлено завантажувальний пристрій, що виконаний у вигляді розміщеного днищем вниз прямокутного завантажувального лотока, що складається із двох частин 8 і 9. Лотоки 8 і 9 орієнтовані у напрямі переміщення стрічки і з'єднані між собою шарніром 10. Над холостим барабаном 3 розміщено розвантажувальний пристрій, який має аналогічні завантажувальному пристрою розвантажувальні лотоки 11 і 12, що з'єднані між собою шарніром 13. Між завантажувальними і розвантажувальними лотоками встановлено днищем догори центральний лотік 14, який зв'язаний з лотоком 9 завантажувального пристрою і лотоком 12, розвантажувального пристрою шарнірами 15 і 16. Лотоки 8, 9, 11, 12 і 14 розміщені по ширині стрічки 4 і мають поздовжні перегородки 17 1 18, які утворюють канали для розміщення в них банок 19 або кришок (на малюнку не показані) під час процесу обробки. Кут нахилу лотока 9 завантажувального пристрою до горизонтальної площини встановлюють за допомогою шарнірного вузла 15. Цей кут дорівнює куту тертя між торцем горловини банки або кришки та днищем лотока. Кут нахилу лотока 8 встановлюється за допомогою шарніру 10 по величині більшим за кут тертя. Це дозволяє здійснювати плавне завантаження стрічки 4, тому що банки, які знаходяться у лотоку 9 рухаються вздовж нього тільки при наявності банок у лотоку 8. Кути нахилу лотоків 11 і 12 розвантажувального пристрою співпадають з кутами нахилу лотоків відповідно 9 та 8 і встановлюються за допомогою шарнірів 13 та 16. Це дозволяє збалансувати швидкість завантаження і розвантаження стрічки. Між барабанами 2 та 3 під робочою гілкою стрічки 4 встановлено піддон 20, що має вікно 21 для проходження холостої гілки стрічки. У піддоні 20 вертикально встановлені сопла 22 і 23 для подачі рі 3 39787 дини у вн утрішню порожнину банок 19. Сопла 22 та 23 розміщені рядами і орієнтовані перпендикулярно напряму переміщення стрічки. Мінімальна кількість рядів - два. Кількість сопел у кожному ряді відповідає числу каналів центрального лотока 14. Установка має замкнуту систему оборотного водопостачання. До складу цієї системи входять струминний водяний насос 24, що з'єднаний трубопроводами з соплами 22 і 23, послідовно встановлені фільтри тонкої очистки 25 та 26, розподілювач 27 і дві ємності 28 та 29, що мають нагрівачі для рідини та датчики рівня рідини (на малюнках не показані). Система має також допоміжний насос 30. який з'єднано напірним трубопроводом з розподілювачем 31 та ємностями 28 1 29, а всмоктувальним трубопроводом - з послідовно встановленими фільтрами тонкої 32 та грубої 33 очистки і з ємністю 34 для відпрацьованої води. Ємність 34 з'єднана з піддоном 20 зливним трубопроводом 35, що має вигляд змійовика, виготовленого із прозорого для ультрафіолетових променів матеріалу, наприклад, кварцового скла. Всередині змійовика коаксіальне встановлено джерело ультрафіолетового опромінення 36. Установка має також пристрій для подачі газоподібного середовища, до складу якого входять дві термоповітродувки 37 та 38, що зв'язані трубопроводами з вертикально встановленими соплами 39 та 40 і послідовно розміщеними фільтром 41, редуктором тиску 42 та компресором 43 з ресивером 44. Сопла 39 і 40 розміщені рядами (не менше двох) перпендикулярно напрямку переміщення стрічки, їх кількість у кожному ряді відповідає числу каналів лотоків. Над соплами 39 і 40 у днищі лотока 14 виконані отвори 45, над якими встановлено короб 46, що з'єднаний трубопроводом з вентилятором 47. Між соплами 40 і холостим барабаном 3 розміщено по ширині стрічки джерело ультрафіолетового опромінення 48. У кожному каналі лотока 14 встановлені на вході і виході зон обробки банок рідиною і газоподібним середовищем поворотні шторки 49, 50 і 51. Установка працює наступним чином. Бак 28 повністю заповнено рідиною, наприклад, водою, а бак 29 - наполовину. Вмикають нагрівачі, які встановлені у цих ємностях, і після того, як температура води стане близько 70°С, вмикають привод 7 транспортуючого механізму. При цьому починає обертатись барабан 2, який примушує рухатись нескінченну стрічку 4. Банки 19 ставлять горловиною вниз у канали лотока 8 завантажувального пристрою. При необхідності обробки металевих кришок для банок одночасно в сусідніх каналах лотока 8 розміщують кришки. Банки і кришки під дією сили тяжіння переміщуються на стрічку транспортуючого механізму. Вмикають насоси 24 і 30 пристрою для подачі гарячої води та компресор 43 і термоповітродувки 37 та 38 пристрою для подачі газоподібного середовища, наприклад, повітря. При цьому внутрішня поверхня банок оброблюється спочатку нагрітою до 70°С водою, а потім нагрітим очищеним повітрям, яке подається у термоповітродувки із ресивера 44. Повітря в ресивер 44 закачують насосом 43 через редуктор 42 і фільтр 41. Потік відпрацьованої води проходить по змійовику 35. де опромінюється ультрафіолетовими променями. Спіраль змійовика виконана з малим кроком, тому кожний елементарний об'єм води проходить досить великий шлях при малих габаритах пристрою. Це суттєво підвищує е фективність бактерицидної обробки води ультрафіолетовими променями. Далі вода надходить у ємність 34, з якої за допомогою насосу 30 проходить через фільтр грубої очистки 33, що затримує частинки бруду розміром 0,2 мкм та більші. Після цього вода проходить через фільтр тонкої очистки 32, який затримує завислі частинки розміром до 0,2 мкм. Потім вода проходить через розподілювач 31 і надходить у бак 29 (у тому випадку, коли вода для миття банок надходить із ємності 28). При спорожненні ємності 28 за сигналом датчика рівня води забірний потік за допомогою розподілювача 27 перемикається з ємності 28 на ємність 29. Одночасно потік зливної води за допомогою розподілювача 31 спрямовується у ємність 28. При спорожненні баку 29 за сигналом датчика рівня води у цій ємності розподілювачі потоків 27 і 31 виконують відповідні перемикання. При переміщенні банок над соплами 39 у вн утрішню поверхню банок надходить нагріте до 120°С і очищене повітря, а при переміщенні над соплами 40 банки оброблюються повітрям, що має температуру близько 170°С. Таке поступове збільшення температури обробки банок (спочатку від кімнатної температури до 70°С за допомогою гарячої води, потім до 120 і 170°С за допомогою гарячого повітря) запобігає можливому розтріскуванню банок внаслідок термічних напружень. При встановленні додаткових термоповітродувок і відповідного збільшення кількості рядів сопел з'являється можливість проводити санітарну обробку банок та кришок більш високою температурою, але не більшою за 400°С (для скляних банок за ГОСТ 5717-70). Сопла 23 і 39 рознесені на відстань, достатню для того, щоб більша частина води з внутрішньої поверхні банок встигла стекти за час переміщення банок від сопел 23 до сопел 39. Краплини води, які зостались у банці, під дією гарячого повітря (120°С) перетворюються у насичену пару, що виноситься із банки потоками гарячого повітря. Така обробка внутрішньої поверхні банок насиченим паром і нагрітим до високої температури (170°С) повітрям сприяє процесу стерилізації банок. Водночас здійснюється і сушіння банок. Відпрацьоване гаряче повітря разом з водяною парою надходить у короб 46 і виводиться у атмосферу за допомогою вентилятора 47. Закінчується процес обробки внутрішньої поверхні банок бактерицидною обробкою ультрафіолетовими променями при проходженні банок над джерелом випромінювання 48. Це підвищує якість процесу стерилізації банок. Аналіз внутрішньої поверхні банок, які були оброблені на макеті установки, не виявив наявності частинок бруду, мікроорганізмів та бактерій. Таким чином, запропонований спосіб і установка для його реалізації забезпечують проведення санітарної обробки внутрішньої поверхні банок, що призначені для заповнення харчовими продуктами. Використання установки дозволить зменшити 4 39787 витрати на обладнання і підвищити його надійність за рахунок спрощення конструкції. Крім того, продуктивність установки можна досить просто збільшити, якщо використовувати стрічку потрібної ширини. Це дає змогу збільшити кількість каналів у лотоках і, відповідно, кількість одночасно оброблюваних банок. Джерела інформації: 1. Авт. свід. СРСР № 1452627 В08 В 9/00. 2. Авт. свід.СРСР № 1472157 В08 В 3/00, 1989 (прототип). 3. Авт. свід. СРСР № 1430124 В08В 3/04. 1988. 4. Авт. свід. СРСР № 265742 В67С 1/12. 1970 (прототип) Фіг. 1 Фіг. 2 5 39787 Фіг. 3 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 6