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    • 专利摘要:
    Beieinem Verfahren zum Sterilisieren, insbesondere H2O2-Sterilisieren,von Flaschen oder dgl. Behälterdurch Einleiten eines in einem Wärmetauschererzeugten heißeLuft und H2O2-Dampf enthaltenden Sterilisationsmediums sowie durchanschließendes Ausblasendes jewweiligen Behältersmit Luft zum Entfernen von Wasserresten oder H2O2-Kondensat wirdbeim Ausblasen zur Reduzierung der in den jeweiligen Behälter eingebrachtenWärmemengeund/oder zur Reduzierung der auf den Behälter einwirkenden Maximaltemperaturdie den Wärmetauscherdurchströmendeund in den Behälter eingebrachteLuftmenge erhöht.
    公开号:DE102004030956A1
    申请号:DE200410030956
    申请日:2004-06-26
    公开日:2006-01-12
    发明作者:Volker Till
    申请人:KHS GmbH；
    IPC主号:A61L2-20
    专利说明:
    [0001] DieErfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß Oberbegriff Patentanspruch1. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf einen Sterilisator gemäß OberbegriffPatentanspruch 7.
    [0002] Beispielsweisein der Getränkeindustrie,d. h. beim Abfüllenvon Getränkenin Flaschen oder dgl. Behälterist es vielfach erforderlich, diese Behälter vor dem Füllen zurErzielung der erforderlichen Keimfreiheit und damit Haltbarkeitdes abgefülltenProduktes an den Innenflächenzu sterilisieren.
    [0003] Bekanntist hierbei z.B. die sogenannte H2O2-Sterilisation.
    [0004] Beidiesem Verfahren wird flüssigesH2O2 zunächstfeinverstäubteinem Luftstrom beigemischt, wobei es sich in der Regel um einenStrom steriler Luft handelt. Anschließend wird dieses H2O2-Luft-Gemischeinem Verdampfer zugeführt,in welchem das noch flüssigeH2O2 vollständigverdampft wird. Nachfolgend wird dieses Dampf-Luft-Gemisch in diezu sterilisierenden Behältereingeleitet, wo das H2O2 sofort an den kalten Behälterinnenwandungenkondensiert und dort einen gleichmäßigen Flüssigkeitsfilm bildet. Zur nunfolgenden Aktivierung des H2O2, d.h. zur Auslösung der Zersetzung des H2O2,ist es erforderlich, diesem eine bestimmte Wärmemenge zuzuführen, welche durchin die Behältereingeblasene Warmluft auf das H2O2 übertragen wird. Im Laufe desZersetzungsprozesses zerfälltdas H2O2 in Wasser und freie Radikale, nämlich atomaren Sauerstoff undHO-Gruppen. Nach dem Abschluss der Sterilisation werden die Behälter mittelsSpül- und/oderTrockenluft ausgeblasen und getrocknet.
    [0005] Dadie Aktivierung des H2O2 mit steigender Temperatur des Aktivierungsmediumsmit überproportionalsteigender Geschwindigkeit abläuft,wodurch sich deutliche Reduzierungen der Zykluszeiten erzielen lassen,ist es prinzipiell gewünscht,mit möglichsthohen Temperaturen zu arbeiten.
    [0006] Speziellbei Flaschen oder Behälternaus Kunststoff, beispielsweise bei PET-Flaschen oder Behältern besteht nun das Problem,dass eine Überhitzungdieser Behälter über einekritische Temperatur bzw. Grenztemperatur zu einer Zerstörung oder einerVerformung der Behälterführt.
    [0007] Eine Überschreitungdieser Grenztemperatur muss somit sowohl während der eigentlichen Sterilisationsphase,d. h. währendder Behandlung mit dem Sterilisati onsmedium, als auch bei dem anschließenden notwendigenAusblasen zum Entfernen von Wasser- oder Kondensatresten vermieden werden.
    [0008] Aufgabeder Erfindung ist es, ein Verfahren für die sogenannte H2O2-Sterilisationaufzuzeigen, bei dem speziell auch eine Überhitzung temperaturempfindlicherBehälterbeim Ausblasen in einfacher Weise vermieden wird.
    [0009] ZurLösungdieser Aufgabe ist ein Verfahren entsprechend dem Patentanspruch1 ausgebildet. Ein Sterilisator ist Gegenstand des Patentanspruchs 7.
    [0010] Beidem erfindungsgemäßen Verfahrenwird die zum Ausblasen verwendete sterile Luft über den selben Strömungswegdes Sterilisatorkopfes geführt, über denin der jeweils vorausgegangenen Sterilisierphase das Sterilisationsmediumin den Behältereingebracht wurde, d.h. u.a. ebenfalls über den Wärmetauscher. Durch Erhöhung derStrömungsmenge wirddabei die Temperatur der zum Ausblasen verwendeten Luft derart reduziert,dass währenddes Ausblasens bzw. der Ausblasphase eine Überhitzung der Behälter ebenfallsnicht eintritt.
    [0011] Für das Behandelnmit dem Sterilisationsmedium und das anschließende Ausblasen können also beidem erfindungsgemäßen Verfahrendie selben Strömungswegeinnerhalb des Sterilisatorkopfes verwendet werden, sodass sich daserfindungsgemäße Verfahrenmit einfachen konstruktiven Mitteln realisieren lässt. Weiterbildungender Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
    [0012] DieErfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispielbeschrieben. Es zeigen:
    [0013] 1 invereinfachter Darstellung eine Draufsicht auf einen um eine vertikaleMaschinenachse umlaufenden Rotor eines Sterilisators für Flaschen(Kunststoff-Flaschen, beispielsweise PET-Flaschen) oder dgl. Behälter miteinem am Umfang dieses Rotors vorgesehenen Sterilisator- oder Verdampferkopf;
    [0014] 2 und 3 Schnitteentsprechend den Linien I-I bzw. II-II der 1.
    [0015] Derin den Figuren allgemein mit 1 bezeichnete Sterilisator,von dem lediglich ein um eine vertikale Maschinenachse umlaufendangetriebener Rotor 2 sowie ein Sterilisatorkopf 3 dargestelltist, dient zum Sterilisieren (H2O2-Sterilisation) von temperaturempfindlichenBehältern,nämlichPET-Flaschen 4 mit einem heißen Sterilisationsmedium.
    [0016] Unterden Sterilisatorköpfen 3,die in gleichmäßigen Winkelabständen amUmfang des Rotors 2 angeordnet sind, ist jeweils ein Behälter- oderFlaschenträger 2.1 vorgesehen,an dem die jeweilige, zu sterilisierende Flasche z.B. hängend gehaltenist, und zwar achsgleich mit einer vertikalen SterilisatorkopfachseKA, sodass beim Aktivieren des Sterilisatorkopfes 3 einStrahl des heißenSterilisationsmedium in den Innenraum der sich unterhalb des Sterilisationskopfes 3 befindlichenzu sterilisierenden Flasche 4 Flasche ausgebracht werdenkann.
    [0017] DerSterilisatorkopf 3 besteht aus einem Erhitzer oder Wärmetauscher 5 miteinem Gehäuse 6, inwelchem u. a. ein die Achse KA schraubenartig umschließender Strömungs- oderHeizkanal 7 ausgebildet ist, und zwar bei der dargestelltenAusführungsformdadurch, dass in eine kreiszylinderförmige, achsgleich mit der AchseKA ausgebildete durchgehende Öffnungdes Gehäuses 6 einKern 8 eingesetzt ist, der an seinem Umfang eine den Strömungskanal 7 bildendeschraubenförmigeNut aufweist.
    [0018] Dasin den 2 und 3 obere Ende des nach außen hingeschlossenen Strömungskanal 7 stehtmit einer Sprüheinrichtung 9 inVerbindung, der überden Anschluss 10 sterile Druckluft zugeführt wirdund die eine Sprühdüse 11 besitzt,der überden Anschluss 12 und eine mit diesem Anschluss verbundene,nicht dargestellte Pumpe, beispielsweise einer Membran-Pumpe, H2O2zugeführtwird, welches dann zur Bildung eines Aerosols über die Sprühdüse 11 als fein versprühter Strahloder Nebel in den die Sprüheinrichtung 9 durchströmenden Luftstromeingebracht wird, sodass dieses aus Luft und H2O2 bestehende Aerosoldann in den Strömungskanal 7 des Wärmetauschers 5 gelangt.
    [0019] Durcheine Heizeinrichtung 13, die bei der dargestellten Ausführungsformvon einer elektrischen Heizpatrone mit Thermofühler gebildet ist, werden derWärmetauscher 5 undinsbesondere auch der Kern 8 beheizt, und zwar auf eineTemperatur, die deutlich überder Grenztemperatur liegt, auf welche die Flaschen 4 ohneein Beschädigenoder Verformen erhitzt werden dürfen.Mit dem Heizelement 13 erfolgt beispielsweise eine Erhitzungdes Kernes 8 auf eine Temperatur im Bereich zwischen etwa130–150°C.
    [0020] Dasuntere Ende des Gehäuses 6 istdurch ein Abschlusselement 14 abgeschlossen, mit welchemder jeweilige Sterilisatorkopf 3 bei der dargestelltenAusführungsformauch an dem Rotor 2 befestigt ist und in welchem ein achsgleichmit der Achse KA angeordneter und an der Unterseite des Abschlusselementes 14 offenerFührungskanal 15 für eine Stange 16 ausgebildetist. Diese definiert mit ihrer Achse die Achse KA und ist durcheine Betätigungseinrichtung 17,die oberhalb des Wärmetauschers 5 vorgesehenist, aus der in den 2 und 3 dargestelltenangehobenen Ausgangsstellung gegen die Wirkung einer Rückstellfeder 18 inRichtung der Achse AK in eine Arbeitsposition nach unten bewegbar.
    [0021] DieStange 16 ist weiterhin auch in einer achsgleich mit derAchse KA ausgebildeten Bohrung 19 im Kern 8 geführt, undzwar abgedichtet durch Dichtungen 20 im Bereich der Oberseitedes Kernes 8 und durch eine, z.B. von einem O-Ring gebildete Dichtung 21 imunteren Bereich des Kernes 8. Durch eine weitere, bei derdargestellten Ausführungsform ebenfallsvon einem O-Ring gebildete Dichtung 22 ist die Stange abgedichtetin der Öffnung 16 geführt. Im unterenBereich bildet der Kern 8 eine die Stange 16 umschließende Kammer 23,die mit dem unteren Ende des Strömungskanals 7 inVerbindung steht.
    [0022] Indem unteren Teilbereich der Stange 16 ist ein achsgleichmit der Achse dieser Stange angeordneter und an der Unterseite derStange offener Kanal 24 gebildet, der an seinem oberenEnde übervon Querbohrungen gebildeten Steueröffnungen 25 am Umfangder Stange 16 offen ist. Bei dem in den 2 und 3 dargestelltenZustand befinden sich die Steueröffnungen 25 innerhalbder Bohrung 19, sodass eine Strömungsverbindung aus der Kammer 23 über dieSteueröffnungen 25 inden Kanal 24 nicht besteht. Wird die Stange 16 durchdie Betätigungseinrichtung 17 nachunten in ihre aktivierte Stellung oder Arbeitsposition bewegt, sobefinden sich die Steueröffnungen 25 inder Kammer 23, wodurch dann eine Strömungsverbindung aus dieserKammer überdie Steueröffnungen 25 inden Kanal 24 besteht.
    [0023] Andem unteren Ende der Stange 16 ist auswechselbar ein Rohr 26 befestigt,sodass dieses achsgleich mit der Achse der Stange 16 liegtund überdie Unterseite des Sterilisatorkopfes 3 bzw. des Abschlusses 14 vorsteht.Nach dem Befestigen des Rohres 26 ist der in dem Rohr ausgebildeteKanal mit dem Kanal 24 verbunden.
    [0024] Für das Sterilisierender Flaschen 4 werden zunächst die Wärmetauscher 5 derWärmetauscherköpfe 3 über ihreelektrischen Heizeinrichtungen 13 auf die erforderlicheBehandlungstemperatur, beispielsweise auf die Temperatur zwischen130 und 150°Cerhitzt.
    [0025] Diezu sterilisierenden Flaschen 4 werden dann an einer Flaschenaufnahmejeweils einzeln an einen Flaschenhalter 2.1 des umlaufendenRotors 2 übergebenund nach dem Sterilisieren an einem Flaschenauslauf vom Rotor abgenommenbzw. an einer nachgeschaltete Füllmaschineweiter geleitet. Währendder Drehbewegung des Ro tors zwischen dem Flascheneinlauf und Flaschenauslaufwird gesteuert die jeweilige Betätigungseinrichtung 17 aktiviert,sodass die Stange 26 und mit dieser auch das jeweilige Rohr 26 indie Flasche 4 eingeführtwerden, sodass überden dann mit der Kammer 23 über die Öffnungen 25 in Verbindungstehenden Kanal 24 und den im Rohr 26 ausgebildetenRohrkanal das in der Sprüheinrichtung 9 erzeugteund beim Durchströmendes schrauben- oder wendelartigen Strömungskanals 7 erhitzeSterilisationsmedium, welches nach dieser weiteren Erhitzung ausheißerLuft und insbesondere aus verdampftem H2O2 besteht, über dieam unteren Ende des Rohres 26 gebildete Abgabeöffnung 27 in diejeweilige Flasche 4 eingebracht wird.
    [0026] Dafür denjeweiligen Wärmetauscher 5 eine relativhohe Betriebstemperatur gewähltist (im Bereich von etwa 130–150°C) ist esmöglich,den Anteil an H2O2, welches überdie Sprüheinrichtung 9 inden Luftstrom eingebracht wird, relativ hoch zu halten und damitauch die je Zeiteinheit im Strömungskanal 7 erzeugteMenge an heißemSterilisationsmedium, d.h. Luft und H2O2-Dampf.
    [0027] ZuranschließendenAktivierung des an den Behälterinnenwandungenkondensierten H2O2-Dampfes wird überden Strömungskanal 7 erwärmte Luftin die Flasche 4 geleitet.
    [0028] Nacherfolgter Zersetzung des H2O2 und abgeschlossener Sterilisationder Innenwandung der Flasche 4 ist es erforderlich, diejeweilige Flasche 4 zum Entfernen von Wasser – welchessich in Folge der chemischen Prozesse neu gebildet hat – und von eventuellenKondensatresten, aber auch zum Trocknen der Flasche 4 auszublasen.
    [0029] Dieserfolgt dann z.B. bei durch die Betätigungseinrichtung 17 indie Arbeitsposition abgesenkter Stange 16 dadurch, dassdie H2O2-Zufuhr an die Sprühdüse 11 unterbrochenwird, und zwar durch Schließeneines in der Versorgungsleitung dieser Sprühdüse angeordneten Steuerventils 28,sodass nur noch sterile Luft den Strömungs- oder Heizkanal 7 durchströmt und über dieKammer 23, die Öffnungen 25,den Kanal 24 und das Rohr 26 an der Abgabeöffnung 27 austritt.
    [0030] Dabeiist zu beachten, dass die Temperatur des Wärmetauschers 5 aufgrundseiner hohen Masse und der vergleichsweise kurzen Zykluszeiten mit vertretbaremAufwand nicht auf eine Temperatur unterhalb der behälterbedingtenTemperaturgrenzen gebracht werden kann, wodurch die Gefahr einer Überhitzungder Flaschen 4 besteht.
    [0031] Umeinerseits ein vollständigesAusblasen von Wasser aus der jeweiligen Flasche 4 sicherzu stellen, andererseits aber ein Überhitzen der Flasche 4 vermeiden,wird durch eine entsprechende Ansteuerung die am Anschluss 10 zugeführte Luftmengeerhöht,sodass bei weiterhin auf eine Hochtemperatur, nämlich auf die Temperatur imBereich zwischen 130–150°C erhitztemKernes 8 bzw. Wärmetauscher 5 diean der Abgabeöffnung 27 ausströmende Luft einedeutlich niedrigere Temperatur aufweist, die zwar hoch genug ist,um ein optimales Ausblasen der jeweiligen Flasche 4 zugewährleisten,aber niedrig genug ist, dass die bei diesem Ausblasen in die jeweiligeFlasche 4 eingebrachte Wärmemenge nicht ausreicht, umdie Flasche 4 auf die kritische Temperatur zu erhitzen.
    [0032] DieErhöhungder Strömungsmengean steriler Luft erfolgt beispielsweise über eine nicht dargestellteVentilsteuerung dadurch, dass der Druck der sterilen Luft am Anschluss 10 erhöht wird,oder aber dadurch, dass durch entsprechende Wahl der Strömungsquerschnittein der Zuleitung zum Anschluss 10 sowie innerhalb des Sterilisatorkopfes 3 bereits bei über einelängereZeitdauer in der unteren Position befindlicher Stange 16 sichein Luftstrom durch den Wärmetauscher 5 derarteinstellt, dass die Wärmetauschertemperatur(beispielsweise im Bereich zwischen 130 und 150°C) nicht mehr ausreicht, um denin die Flasche 4 zum Ausblasen eingebrachten Luftstromauf eine Temperatur zu erhitzen, die zu einem Überhitzen der Flasche 4 führen könnte.
    [0033] Dasbeschriebene Verfahren hat u. a. den Vorteil, dass ein Ausblasender jeweiligen Flaschen 4 mit heißer Luft möglich ist, und zwar ebenfalls über dasRohr 26 und dessen Abgabeöffnung 27, ohne daseine Beschädigungder Flasche 4 eintritt.
    [0034] Ineiner weiteren, überausvorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen,den durch den Wärmetauscher 5 geführten Volumenstromder Spülluftso weit zu steigern, dass die sich einstellende Temperatur der Spülluft soniedrig liegt, dass die Flaschen 4 gekühlt werden. Dabei ist ebenfallsvorgesehen, die Flaschen 4 auf eine Temperatur gekühlt werden,welche unterhalb der im Rahmen des Sterilisationsprozesses erreichtenTemperatur liegt. Zusätzlichist vorgesehen, die Flaschen 4 auf eine solche Temperaturzu kühlen,welche in der Näheder Temperatur des abzufüllendenFüllgutesliegt, oder aber dieser Temperatur sogar entspricht.
    1 Sterilisator 2 Rotor 2.1 Behälterträger 3 Sterilisatorkopf 4 PET-Flaschen 5 Wärmetauscher 6 Gehäuse 7 Strömungskanal8 Kern 9 Einrichtung 10 Anschluss 11 Düse 12 Anschluss 13 Heizeinrichtung 14 Abschlusselement 15 Führungskanal 16 Stange 17 Betätigungseinrichtung 18 Rückstellfeder 19 Bohrung 20,21, 22 Dichtung 23 Kammer 24 Bohrung 25 Steueröffnung 26 Rohr 27 Abgabeöffnung 28 Steuerventil KA Sterilisatorkopfachse
    权利要求:
    Claims (9)
    [1] Verfahren zum Sterilisieren, insbesondere H2O2-Sterilisierenvon Flaschen oder dgl. Behälter durchEinleiten eines in einem Wärmetauscher(5) erzeugten heißeLuft und H2O2-Dampf enthaltenden Sterilisationsmedium, durch Aktivierungdes Sterilisationsmediums sowie durch anschließendes Ausblasen des jeweiligenBehälters(4) mit Luft zum Entfernen von Wasserresten oder H2O2-Kondensat,dadurch gekennzeichnet, dass beim Ausblasen zur Reduzierung derin den jeweiligen Behältereingebrachten Wärmemengeund/oder zur Reduzierung der auf den Behälter (4) einwirkendenMaximaltemperatur die den Wärmetauscher(5) durchströmendeund in den Behältereingebrachte Luftmenge erhöhtwird.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Temperatur des Wärmetauschers (5)wesentlich höherliegt als die Grenztemperatur der Behälter.
    [3] Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass die Temperatur des Wärmetauschers(5) im Bereich zwischen etwa 130 und 150°C liegt.
    [4] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnetdurch die Verwendung von Behältern(4), deren Grenztemperatur etwa im Bereich zwischen 55und 60°Cliegt.
    [5] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass während derSterilisationsphase H2O2 in fein verteilter Form oder als Nebelin den den Wärmetauscher(5) durchströmendenLuftstrom überwenigstens eine Sprühdüse (11)eingebracht wird, und dass währendder Ausblasphase die H2O2-Zufuhr an die wenigstens eine Sprühdüse (11)unterbrochen wird.
    [6] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass der den Wärmetauscher(5) durchströmendeLuftstrom so groß ist,dass die sich einstellende Temperatur des Luftstromes so niedrigist, dass die Behälter(4) durch diesen Luftstrom gekühlt werden.
    [7] Sterilisator zum Durchführen des Verfahrens nach einemder vorhergehenden Ansprüche,mit wenigstens einem Sterilisatorkopf (3) mit Wärmetauscher(5) mit einer Heizeinrichtung (13) zur Erzeugungeines heißen,Luft und H2O2-Dampf enthaltenden und über eine Abgabeöffnung (27)in den jeweiligen Behältereinleitbaren Sterilisationsmedium, mit wenigstens einer Sprühdüse (11)zum gesteuerten Einbringen von H2O2 in fein verteilter Form oderals Nebel in den den Wärmetauscher(5) durchströmendenund von einer Luftquelle oder Sterilluftquel le gelieferten Luftstrom,dadurch gekennzeichnet, dass zum Ausblasen des jeweiligen Behälters (4)bei Vermeidung eines den jeweiligen Behälter (4) über seine Grenztemperaturerhitzenden Wärmeeintragsder Volumenstrom des Luftstromes erhöht werden kann.
    [8] Sterilisator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,dass die Luftquelle füreine Erhöhungdes Luftstromes durch den Wärmetauscher(5) steuerbar ist.
    [9] Sterilisator nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet,dass in einer Versorgungsleitung der wenigstens einen Sprühdüse (11)ein Steuerventil (28) vorgesehen ist.
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