屋顶纸盒灌装机包装材料灭菌模拟模型

来源：农业工程学报杂志2022年第14期北京时间：

作者：卢立新,董玉杰,潘嘹,林自东,厉夫满,

摘要：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、1 000 mL规格屋顶纸盒灭菌灭菌剂气溶胶覆盖均匀性。250 mL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。250 mL纸盒增加喷雾高度至50 mm，1 000 mL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。

关键词：包装, 灭菌, 屋顶纸盒灌装机, 无菌包装, 空气助力喷嘴, 过氧化氢气溶胶