一种电子束灭菌设备及方法

技术领域

本发明涉及食品、药品包装机械及方法，尤其涉及一种电子束灭菌设备及方法，主要用于西林瓶、卡式瓶和预灌封单元巢式盒的表面灭菌。

背景技术

在制药无菌灌装领域，蜂巢盒进入灌装无菌环境之前的灭菌一直是药厂的痛点。主要是因为蜂巢盒顶部采用一层tyvek材料(泰维克，俗称呼吸纸，能够有效阻挡空气中的微粒)进行密封，导致无法采用常用的气体灭菌法和热力学灭菌法。

现阶段，大部分药厂对蜂巢盒的灭菌均采用人工擦拭杀孢子剂或者酒精的方式，其缺点首先是速度慢，一条灌装生产线往往配置需要2-5个作业人员进行擦拭；其次，人工操作很难保证灭菌效果；最后灭菌效果无法做验证，不符合GMP规范。目前部分企业采用的方法是用低能电子束进行灭菌，自动化程度高，且有利于保证灭菌效果。不足之出在于电子束打在金属表面会产生X射线，因此需要做屏蔽结构，造成设备成本高、结构复杂、生产效率低、占地面积大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单，有利于降低X射线对外的辐射，提高生产效率的电子束灭菌设备。

本发明进一步提供一种电子束灭菌方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种电子束灭菌设备，包括屏蔽壳体及传输机构，所述屏蔽壳体进料口处设有进料屏蔽组件且出料口处设有出料屏蔽组件，所述进料屏蔽组件与所述出料屏蔽组件之间设有电子束侧面灭菌工位、电子束顶面灭菌工位、电子束底面灭菌工位、以及用于在各工位间转移待灭菌物料的转运机构，所述电子束侧面灭菌工位设有用于带动待灭菌物料旋转的旋转座以及用于带动旋转座升降的第一升降部件。

作为上述技术方案的进一步改进：所述进料屏蔽组件包括第一进料屏蔽门和第二进料屏蔽门，所述出料屏蔽组件包括第一出料屏蔽门和第二出料屏蔽门，所述第一进料屏蔽门、第二进料屏蔽门、第一出料屏蔽门和第二出料屏蔽门沿传输机构的传输方向依次布置。

作为上述技术方案的进一步改进：所述第一进料屏蔽门、第二进料屏蔽门、第一出料屏蔽门及第二出料屏蔽门均为铅门。

作为上述技术方案的进一步改进：所述传输机构包括第一传输段及第二传输段，所述旋转座与所述第一传输段对接，所述电子束顶面灭菌工位设于所述第二传输段上方，所述电子束底面灭菌工位设于所述第二传输段下方。

作为上述技术方案的进一步改进：所述转运机构包括抓取部件、用于带动抓取部件升降的第二升降部件、以及用于带动抓取部件旋转的旋转部件。

作为上述技术方案的进一步改进：所述第一传输段的高度大于所述第二传输段的高度。

作为上述技术方案的进一步改进：所述抓取部件包括水平布置的U形夹。

作为上述技术方案的进一步改进：所述传输机构为传输辊道。

一种电子束灭菌方法，包括以下步骤：

S1、进料：传输机构输送待灭菌物料至屏蔽壳体的进料口处，进料屏蔽组件打开，待灭菌物料进入屏蔽壳体内，进料屏蔽组件关闭；

S2、电子束灭菌：在电子束侧面灭菌工位，第一升降部件带动待灭菌物料上升，旋转座带动待灭菌物料旋转，电子束对待灭菌物料各侧面进行灭菌，在电子束顶面灭菌工位，电子束对待灭菌物料的顶面进行灭菌，在电子束底面灭菌工位，电子束对待灭菌物料的底面进行灭菌；

S3、出料：传输机构输送待灭菌物料至屏蔽壳体的出料口处，出料屏蔽组件打开，待灭菌物料离开屏蔽壳体，出料屏蔽组件关闭。

作为上述技术方案的进一步改进：

S1的具体步骤如下：

S11、第一传输段输送待灭菌物料至第一进料屏蔽门时，第一进料屏蔽门打开，第二进料屏蔽门保持关闭，待灭菌物料通过第一进料屏蔽门后，第一进料屏蔽门关闭；

S12、待灭菌物料输送至第二进料屏蔽门时，第二进料屏蔽门打开，待灭菌物料通过第二进料屏蔽门后，第二进料屏蔽门关闭；

S2的具体步骤如下：

S21、待灭菌物料输送至旋转座上，第一升降部件带动待灭菌物料上升，旋转座带动待灭菌物料旋转，电子束对待灭菌物料各侧面进行灭菌；

S22、旋转部件带动抓取部件旋转至旋转座下方，第一升降部件带动待灭菌物料下降，待灭菌物料转移至抓取部件上，旋转部件带动抓取部件旋转至电子束顶面灭菌工位，电子束对待灭菌物料顶面进行灭菌；

S23、第二升降部件带动抓取部件下降至电子束底面灭菌工位，电子束对待灭菌物料底面进行灭菌；

S24、第二传输段输送待灭菌物料至屏蔽壳体出料口处；

S3的具体步骤如下：

S31、待灭菌物料输送至第一出料屏蔽门时，第一出料屏蔽门打开，第二出料屏蔽门保持关闭，待灭菌物料通过第一出料屏蔽门后，第一出料屏蔽门关闭；

S32、待灭菌物料输送至第二出料屏蔽门时，第二出料屏蔽门打开，待灭菌物料通过第二出料屏蔽门后，第二出料屏蔽门关闭。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明公开的电子束灭菌设备，在屏蔽壳体的进料口处设有进料屏蔽组件，在出料口处设有出料屏蔽组件，待灭菌物料进入屏蔽壳体时或完成灭菌后从屏蔽壳体输出时，进料屏蔽组件或出料屏蔽组件相应地打开，其余时刻保持关闭，有利于降低X射线对外的辐射，传输机构将各待灭菌物料连续输入屏蔽壳体内，利用转运机构实现待灭菌物料在各工位之间转运，在电子束侧面灭菌工位、电子束顶面灭菌工位、电子束底面灭菌工位分别对待灭菌物料的侧面、顶面和底面进行电子束灭菌，灭菌全面、彻底，尤其是电子束侧面灭菌工位通过旋转座带动待灭菌物料旋转，通过第一升降部件带动旋转座升降，能够有效地对待灭菌物料的各侧面进行全方位的灭菌，可实现连续生产，提高生产效率。

本发明公开的电子束灭菌方法，待灭菌物料进入屏蔽壳体时或完成灭菌后从屏蔽壳体输出时，进料屏蔽组件或出料屏蔽组件才打开，其余时刻保持关闭，有利于降低X射线对外的辐射，传输机构将各待灭菌物料连续输入屏蔽壳体内，利用转运机构实现待灭菌物料在各工位之间转运，电子束侧面灭菌工位、电子束顶面灭菌工位、电子束底面灭菌工位分别对待灭菌物料的侧面、顶面和底面进行电子束灭菌，灭菌全面、彻底，尤其是电子束侧面灭菌工位通过旋转座带动待灭菌物料旋转，通过第一升降部件带动旋转座升降，能够有效地对待灭菌物料的各侧面进行全方位的灭菌，该电子束灭菌方法可实现连续生产，生产效率高。

附图说明

图1是本发明电子束灭菌设备的结构示意图。

图2是本发明进行顶部灭菌时的结构示意图。

图3是本发明进行底部灭菌时的结构示意图。

图4是本发明进行侧面灭菌时的结构示意图。

图5是本发明进行转运时的结构示意图。

图6是本发明中的抓取部件的结构示意图。

图中各标号表示：1、屏蔽壳体；2、传输机构；21、第一传输段；22、第二传输段；3、进料屏蔽组件；31、第一进料屏蔽门；32、第二进料屏蔽门；4、电子束侧面灭菌工位；41、旋转座；42、第一升降部件；5、电子束顶面灭菌工位；6、电子束底面灭菌工位；7、待灭菌物料；8、转运机构；81、抓取部件；82、第二升降部件；83、旋转部件；9、出料屏蔽组件；91、第一出料屏蔽门；92、第二出料屏蔽门。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

图1至图6示出了本发明电子束灭菌设备的一种实施例，本实施例的电子束灭菌设备，包括屏蔽壳体1及传输机构2，屏蔽壳体1进料口处设有进料屏蔽组件3且出料口处设有出料屏蔽组件9，进料屏蔽组件3与出料屏蔽组件9之间设有电子束侧面灭菌工位4、电子束顶面灭菌工位5、电子束底面灭菌工位6、以及用于在各工位间转移待灭菌物料7的转运机构8，电子束侧面灭菌工位4设有用于带动待灭菌物料7旋转的旋转座41以及用于带动旋转座41升降的第一升降部件42。其中，传输机构2优选传输辊道，传输可靠，传输辊道上的间隙方便电子束通过，当然在其他实施例中，也可采用现有的其他传输方式；待灭菌物料7例如是西林瓶、卡式瓶和预灌封单元巢式盒等，本实施例中为巢盒；旋转座41例如通过电机等方式带动旋转，第一升降部件42例如通过气缸、电缸、丝杆螺母副等实现升降。

该电子束灭菌设备，待灭菌物料7进入屏蔽壳体1时或完成灭菌后从屏蔽壳体1输出时，进料屏蔽组件3或出料屏蔽组件9相应地打开，其余时刻保持关闭，有利于降低X射线对外的辐射，传输机构2将各待灭菌物料7连续输入屏蔽壳体1内，利用转运机构8实现待灭菌物料7在各工位之间转运，在电子束侧面灭菌工位4、电子束顶面灭菌工位5、电子束底面灭菌工位6分别对待灭菌物料7的侧面、顶面和底面进行电子束灭菌，灭菌全面、彻底，尤其是电子束侧面灭菌工位4通过旋转座41带动待灭菌物料7旋转，通过第一升降部件42带动旋转座41及待灭菌物料7升降，能够有效地对待灭菌物料7的各侧面进行全方位的灭菌，可实现连续生产，提高生产效率。

进一步地，本实施例中，进料屏蔽组件3包括第一进料屏蔽门31和第二进料屏蔽门32，出料屏蔽组件9包括第一出料屏蔽门91和第二出料屏蔽门92，第一进料屏蔽门31、第二进料屏蔽门32、第一出料屏蔽门91和第二出料屏蔽门92沿传输机构2的传输方向依次布置。第一传输段21输送待灭菌物料7至第一进料屏蔽门31时，第一进料屏蔽门31打开，第二进料屏蔽门32保持关闭，待灭菌物料7通过第一进料屏蔽门31后，第一进料屏蔽门31关闭；待灭菌物料7输送至第二进料屏蔽门32时，第二进料屏蔽门32打开，待灭菌物料7通过第二进料屏蔽门32后，第二进料屏蔽门32关闭；待灭菌物料7输送至第一出料屏蔽门91时，第一出料屏蔽门91打开，第二出料屏蔽门92保持关闭，待灭菌物料7通过第一出料屏蔽门91后，第一出料屏蔽门91关闭；待灭菌物料7输送至第二出料屏蔽门92时，第二出料屏蔽门92打开，待灭菌物料7通过第二出料屏蔽门92后，第二出料屏蔽门92关闭。在待灭菌物料7传输至屏蔽壳体1内或从屏蔽壳体1内输出时，屏蔽壳体1的进料口、出料口都至少有一道屏蔽门处于关闭状态，能够可靠地阻止X射线对外的辐射，且不影响待灭菌物料7的传输。

作为优选的实施例，第一进料屏蔽门31、第二进料屏蔽门32、第一出料屏蔽门91及第二出料屏蔽门92均采用铅门。铅门对于X射线辐射的屏蔽效果良好。当然在其他实施例中，也可采用其他现有材质实现屏蔽功能。

进一步地，本实施例中，传输机构2包括第一传输段21及第二传输段22，旋转座41与第一传输段21对接，电子束顶面灭菌工位5设于第二传输段22上方，电子束底面灭菌工位6设于第二传输段22下方。待灭菌物料7从第一传输段21转移至旋转座41上，然后第一升降部件42带动旋转座41及待灭菌物料7上升，旋转座41带动待灭菌物料7旋转，完成侧面灭菌，结构简单，可靠；完成侧面灭菌之后，由转运机构8转运至电子束顶面灭菌工位5和电子束底面灭菌工位6，分别对待灭菌物料7的顶面和底面进行灭菌。

进一步地，转运机构8包括抓取部件81、用于带动抓取部件81升降的第二升降部件82、以及用于带动抓取部件81旋转的旋转部件83。待灭菌物料7各侧面灭菌完成后，旋转部件83带动抓取部件81旋转至旋转座41下方，第一升降部件42带动待灭菌物料7下降，待灭菌物料7转移至抓取部件81上，旋转部件83带动抓取部件81旋转至电子束顶面灭菌工位5，电子束对待灭菌物料7顶面进行灭菌，然后第二升降部件82带动抓取部件81下降至电子束底面灭菌工位6，电子束对待灭菌物料7底面进行灭菌，结构简单、紧凑，占用空间少，转运效率高。其中，旋转部件83可以是电机等，第一升降部件42可以是气缸、电缸、丝杆螺母副等。当然在其他实施例中，各电子束灭菌工位的布置方式也可以进行调整，能够对待灭菌物料7进行全方位的灭菌即可，不足之处在于，占用空间可能会变大、转运效率降低。

作为优选的实施例，第一传输段21的高度大于第二传输段22的高度，便于各工位及转运机构8在屏蔽壳体1内的布局，减少设备的体积，避免干涉旋转部件83的旋转运动。

作为优选的实施例，抓取部件81包括水平布置的U形夹，结构简单、可靠，配合第一升降部件42、第二升降部件82的升降运动，能够方便地实现待灭菌物料7的转运。

参见图1至图5，本实施例的电子束灭菌方法，包括以下步骤：

S1、进料：传输机构2输送待灭菌物料7至屏蔽壳体1的进料口处，进料屏蔽组件3打开，待灭菌物料7进入屏蔽壳体1内，进料屏蔽组件3关闭；

S2、电子束灭菌：在电子束侧面灭菌工位4，第一升降部件42带动待灭菌物料7上升，旋转座41带动待灭菌物料7旋转，电子束对待灭菌物料7各侧面进行灭菌，在电子束顶面灭菌工位5，电子束对待灭菌物料7的顶面进行灭菌，在电子束底面灭菌工位6，电子束对待灭菌物料7的底面进行灭菌；

S3、出料：传输机构2输送待灭菌物料7至屏蔽壳体1的出料口处，出料屏蔽组件9打开，待灭菌物料7离开屏蔽壳体1，出料屏蔽组件9关闭。

该电子束灭菌方法，待灭菌物料7进入屏蔽壳体1时或完成灭菌后从屏蔽壳体1输出时，进料屏蔽组件3或出料屏蔽组件9才打开，其余时刻保持关闭，有利于降低X射线对外的辐射，传输机构2将各待灭菌物料7连续输入屏蔽壳体1内，利用转运机构8实现待灭菌物料7在各工位之间转运，电子束侧面灭菌工位4、电子束顶面灭菌工位5、电子束底面灭菌工位6分别对待灭菌物料7的侧面、顶面和底面进行电子束灭菌，灭菌全面、彻底，尤其是电子束侧面灭菌工位4通过旋转座41带动待灭菌物料7旋转，通过第一升降部件42带动旋转座41升降，能够有效地对待灭菌物料7的各侧面进行全方位的灭菌，该电子束灭菌方法可实现连续生产，生产效率高。

作为优选的实施例，S1的具体步骤如下：

S11、第一传输段21输送待灭菌物料7至第一进料屏蔽门31时，第一进料屏蔽门31打开，第二进料屏蔽门32保持关闭，待灭菌物料7通过第一进料屏蔽门31后，第一进料屏蔽门31关闭；

S12、待灭菌物料7输送至第二进料屏蔽门32时，第二进料屏蔽门32打开，待灭菌物料7通过第二进料屏蔽门32后，第二进料屏蔽门32关闭；在待灭菌物料7传输至屏蔽壳体1内时，屏蔽壳体1的进料口至少有一道屏蔽门处于关闭状态，能够可靠地阻止X射线对外的辐射，且不影响待灭菌物料7的传输。

S2的具体步骤如下：

S21、待灭菌物料7输送至旋转座41上，第一升降部件42带动待灭菌物料7上升，旋转座41带动待灭菌物料7旋转，电子束对待灭菌物料7各侧面进行灭菌，可对待灭菌物料7的各侧面进行全方位的灭菌；

S22、旋转部件83带动抓取部件81旋转至旋转座41下方，第一升降部件42带动待灭菌物料7下降，待灭菌物料7转移至抓取部件81上，旋转部件83带动抓取部件81旋转至电子束顶面灭菌工位5，电子束对待灭菌物料7顶面进行灭菌；

S23、第二升降部件82带动抓取部件81下降至电子束底面灭菌工位6，电子束对待灭菌物料7底面进行灭菌，该过程具有非常高的转运效率、灭菌效率，进而缩短灭菌所需的时间，进一步提高生产效率；

S24、第二传输段22输送待灭菌物料7至屏蔽壳体1出料口处；

S3的具体步骤如下：

S31、待灭菌物料7输送至第一出料屏蔽门91时，第一出料屏蔽门91打开，第二出料屏蔽门92保持关闭，待灭菌物料7通过第一出料屏蔽门91后，第一出料屏蔽门91关闭；

S32、待灭菌物料7输送至第二出料屏蔽门92时，第二出料屏蔽门92打开，待灭菌物料7通过第二出料屏蔽门92后，第二出料屏蔽门92关闭。在待灭菌物料7从屏蔽壳体1内输出时，屏蔽壳体1的出料口至少有一道屏蔽门处于关闭状态，能够可靠地阻止X射线对外的辐射，且不影响待灭菌物料7的传输。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。