屋顶纸盒灌装机包装材料灭菌模拟模型

为保证屋顶纸盒无菌灌装机中包装材料无菌性,该研究采用质量分数为2%过氧化氢溶液雾化气溶胶对纸盒内表面进行灭菌,并基于纸盒灭菌过程建立数值模型并进行工艺优化。分析空气助力喷嘴雾化系统原理,结合计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)与欧拉-拉格朗日(Euler-Lagrange)模型设置雾化连续相与分散相,得到不同雾化时间及雾化空气压力条件下溶液液滴直径、喷雾形状;通过实际条件下雾化形状对比,验证得到建立模型模拟结果与实际条件间误差较小(<15%),模型具有可靠性。在此基础上,建立纸盒灭菌过程数值模型,结合空气助力喷嘴雾化模拟与包装材料壁面液膜模型,分析250、500、1 000m L规格屋顶纸盒灭菌灭菌剂气溶胶覆盖均匀性。250m L纸盒存在底面过度灭菌、溶液覆盖残留量大,而1 000 mL纸盒存在底面灭菌不足、溶液接触量小等问题。通过调整喷雾高度、雾化空气压力等喷嘴雾化参数,优化纸盒灭菌工艺。250m L纸盒增加喷雾高度至50mm,1 000m L纸盒增加空气压力至200 kPa可使溶液分布均匀,改善灭菌效果,为屋顶纸盒灌装机包装材料过氧化氢气溶胶灭菌参数设置提供依据。