CN107257694A - 用于对小桶特别是可重复使用的小桶加热和灭菌的方法和处理站 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通过通入蒸汽对小桶特别是可重复使用小桶加热和灭菌的方法，其中在通入蒸汽的压力阶段，从水蒸汽源给所述各小桶的内腔室提供蒸汽，且随后中断与水蒸汽源的连接，使得在压力阶段的保持时间或留下时间内，可重复使用的小桶和小桶配件的加热和灭菌随水蒸汽在可重复使用的小桶和小桶配件的内表面的增加的水蒸汽的冷凝而发生。

Description

用于对小桶特别是可重复使用的小桶加热和灭菌的方法和处 理站

本发明涉及权利要求1的方法，以及权利要求12的处理站。

可重复使用的小桶(keg)即多用途小桶是已知的，且在这种情况下，特别是旨在用液体填充产品例如啤酒、葡萄酒、果汁和/或水填充的金属的、可重复使用的小桶，在填充产品使用后作为空小桶返回给填充产品供应商，且在那里在使用合适的清洁介质如使用碱液和/或酸进行残留物的清空和内部清洁之后，以及在随后排出清洁介质之后，用无菌气体和/或蒸汽介质通常用无菌空气进行这种内部清洁，然后在再填充之前通过用水蒸汽在内部加热进行灭菌。对于这些蒸汽，通常使用的是压力下的饱和水蒸汽，其至少在引入水蒸汽时，显示出在120℃-135℃范围的温度。残留物清空、清洁、蒸汽施加和填充以本领域技术人员已知的方式通过小桶配件进行，通过这种方式也可以从相应的小桶中除去填充产品。

其中，蒸汽应用的一个重要因素是所涉及的可重复使用小桶包括其小桶配件的内表面的所有区域的有效的即快速和尽可能均匀的加热。应尽可能长地和尽可能均一地使可重复使用小桶保持足以灭菌所达到的温度，以获得各个可重复使用小桶的最佳灭菌，且特别是小桶内表面的最佳灭菌。然而，由于在处理站或机器和小桶配件(fitting)中使用的密封材料(通常为EPDM)，所以该温度不应当长时间超过135℃。

由于蒸汽处理，与此同时，小桶内部的气氛得到改善以用于随后的填充，即由于蒸汽处理，在从小桶内部吹出最后的清洁介质后，气态和/或蒸汽介质的留下的任何残留物，例如无菌空气，且因此特别是包含在无菌空气中的任何氧气被蒸汽置换。在填充之前，或在填充之前使用预应力气体(prestressing gas)例如CO₂气体作为蒸汽处理的结尾对小桶内部施加预压，用惰性气体例如用CO₂气体，进行各个小桶内部的冲洗，使得蒸汽和冷凝残留物从小桶内部移除。

更详细地说，迄今为止蒸汽处理已经以这样的方式进行：在蒸汽处理的无压阶段中，首先水蒸汽吹过小桶内部几秒钟，即水蒸汽通过入口输送到小桶内部，并通过出口从小桶内部与冷凝物一起被去除。在这种情况下，被处理的可重复使用小桶已经发生了一定的加热，水蒸汽在小桶内表面上冷凝，但是由于缺乏蒸汽压，加热仅至低于100℃的温度。为了达到可重复使用小桶的对期望的灭菌质量所必需的加热，因此蒸汽处理的被称为无压阶段的这个阶段后通常是压力阶段，并且特别地以这样的方式：随着在压力下持续引入水蒸汽进入小桶内部，从小桶内部出现的水蒸汽通过关闭回路出口而被中断，使得在小桶内部中的水蒸汽压增大。

在蒸汽处理的这个压力阶段，通过时间控制或通过监测小桶内部的压力来控制，小桶内部与水蒸汽输送或水蒸汽源分开，并在这种状态下保持一段时间(保持时间或留下时间(leave-in time))直至随着在可重复使用小桶的内表面上水蒸汽的冷凝，小桶内部就温度和持续时间而言充分受热，并且小桶内部的压力因水蒸汽的冷凝而降低。该留下时间持续例如60-90秒，在特定的情况下也少于10秒或多于90秒。随后用已经提及的惰性气体例如CO₂气体进行蒸汽和冷凝残留物的冲洗或吹出。

包括其他的方法，已知方法的缺点在于：在无压阶段中，在用水蒸汽吹过小桶时，消耗很大的能量，但是仅仅实现了小桶内表面的不充分的加热，其中甚至不能确保这会带来灭菌所需的所有表面的加热，例如，也是以这样的方式所需要的小桶配件的内表面的加热。已知方法的进一步的缺点在于在蒸汽处理的压力阶段中，且在这种情况下特别是也在留下或保持时间期间，其中至少起初处于压力之下的小桶内部与蒸汽传输分离，小桶内表面通过冷凝物形成被非常迅速地占据，这随后阻碍受影响的区域的能量或加热的实施。由于在留下时间期间在小桶内部的下部区域中收集的冷凝物的影响也产生同样的缺点。

本发明的目的是提供一种避免所提及的缺点并允许小桶特别是可重复使用小桶且在这种情况下特别是例如由金属制备的(小桶)的改进的灭菌的方法，具有减少的水蒸汽和能源消耗，且具有减少的处理时间。处理站是权利要求12的对象。

本发明的优选应用领域是可重复使用小桶的加热和灭菌。然而，本发明也通常应用于小桶，以及应用于首次使用的先前尚未被使用的小桶或可重复使用的小桶，即在第一次填充这些之前尚未使用的小桶或可重复使用小桶。在小桶内部清洁后至少对可重复使用小桶进行蒸汽处理。

通过根据本发明提出的水蒸汽和处理过的小桶优选可重复使用小桶以及小桶配件的内表面之间的相对运动的强化，在小桶内表面和小桶配件的表面的所有区域上都实现了更大程度的冷凝效果，热传递以及热利用。

同时，在能源消耗方面造成很大损失、各自小桶内部仅被水蒸汽吹过的无压蒸汽处理阶段大大缩短，结果，仅由于这一点，蒸汽处理的压力阶段、必要的蒸汽压—换而言之，相对于水蒸汽在压力阶段中力求的蒸汽压—留下时间和小桶的温度，与已知的方法相比，大幅度更快地实现。

随着水蒸汽和小桶内表面之间的相对运动，特别地实现了在那里形成的冷凝物的去除，且因此实现了在小桶内表面的区域已形成的冷凝物防止水蒸汽在该区域再次冷凝的情况，且从而有助于小桶的加热。此外，由于加强的相对运动，使冷凝物流出或排出，使得在所有区域处水蒸汽可以冷凝，从而直接允许小桶内表面的进一步加热。

由于无压阶段的缩短，且也由于保持时间或留下时间的缩短，总体而言，各个小桶所争取的加热没有受到损害，因此不会损害各小桶的灭菌质量，还实现了水蒸汽和能源的消耗减少，以及加热所需的处理持续时间的减少。因此，后者的考虑因此也使得用于处理和分别用于桶的清洁、消毒和填充的机器或系统的性能能力显著增加，即每时间单位处理的小桶数增加。

水蒸汽与小桶内部的内表面之间的相对运动可以以各种方式产生，例如至少在留下或保持时间期间，即随着小桶内部与水蒸汽输送分开，在那里出现的水蒸汽被循环，特别是通过从小桶内部导出水蒸汽且然后在闭合回路中将水蒸汽重新引入小桶内部而循环。

此外，小桶内部的水蒸汽与小桶的内表面之间的相对运动也可以以机械方式产生，例如通过小桶的移动，例如，通过旋转，通过震动或摇动，例如通过小桶的重复加速和减速等。原则上，小桶的机械运动也可与引起相对运动的水蒸汽的循环结合。

表述“基本上”或“大约”表示本发明的含义中在每种情况下偏离精确值+/-10％，优选+/-5％，和/或对功能不重要的变化形式的偏差。

本发明的其它实施方案、优点和可能的应用也可以从以下对示例性实施方案的描述和附图中得出。在此上下文中，描述和/或图示呈现的所有特征单独地或以任何期望的组合原则上是本发明的目的，不管它们在权利要求中的关联或对它们的引用。权利要求的内容也被认为是说明书的组成部分。

下面结合附图和示例性实施方案详细描述本发明。

图以简单的示例性功能表示法通过实例示出用于可重复使用小桶或多用途小桶2特别是金属的可重复使用小桶的清空、清洁、灭菌和随后用液体填充产品例如用饮料如啤酒、葡萄酒、果汁、水等填充的机器或系统的处理位置1，在其他方面未被更详细地示出。

图中代表的是处理或清洁头3，其例如显示出关于小桶处理系统的本领域技术人员已知的结构构造，旋转的小桶2，即具有其向下指向的小桶配件4并且布置于处理头处的密封位置，以及加热小桶2或小桶壁和小桶配件4所需的处理位置1的功能元件。这些功能元件尤其是具有控制阀6的管线5，其将水蒸汽连接件或入口7与处理头3的入口连接件3.1连接，以及是具有控制阀9的管线8，其将处理头3的回路连接件3.2与液体分离器10例如以旋风器的形式连接。

液体分离器10特别在蒸汽处理的无压阶段期间起作用，特别是用于由于蒸汽的冷凝而致的在小桶内部2.1的加热和灭菌过程中发生的冷凝物分离和小桶2和小桶配件4的内表面的冷凝物分离。在示例性的实施方案中显示的冷凝物通过管线8输送出去，并且具体地被输送到沟槽11中。

由12所示的是在管线5和8之间延伸的旁路线路，并且包括其他元件，布置有循环泵或蒸汽泵13，优选串联地布置两个控制阀14和15，其中控制阀14位于入口处，并且在蒸汽泵13的出口处设有控制阀15。与从水蒸汽入口7到入口3.1的流动方向相关，管线5上旁路管线12的连接在在控制阀6的下游之后。与从回路连接件3.2到液体分离器10的流动方向相关，旁路管线12的连接是在控制阀9的上游。

随着处理头3的入口和小桶配件4的入口打开，入口连接件3.1与小桶配件4的提升管道4.1连接，使得通过入口连接件3.1输送的水蒸汽可以在提升管道4的上端出现进入小桶内部2.1，如图中箭头A所示。随着处理头3的回路和小桶配件4的回路打开，回路连接件3.2与通过旋转的可重复使用小桶2的下侧的小桶配件4形成的回路开口相连，使得水蒸汽，而且水蒸汽冷凝物可以经由该回路开口和处理头3的回路连接件3.2输送，如图中箭头B所示。

该图仅示出了蒸汽处理所需的功能元件，但不是其他处理步骤所需的并且为此目的也同样与处理头3连接的功能元件，例如使用不同的清洁或处理介质对各自可重复使用小桶2进行内部清洁所需的那些功能元件，以及为了在内部清洁结束时去除或排出最后的清洁介质所需的那些功能元件，特别是因为原则上也可以在不同处理头3通过蒸汽处理进行可重复使用小桶2的内部清洁且随后进行该小桶的加热和灭菌。

在内部清洁完成后和去除或排出用于内部清洁的处理介质后进行布置在处理头3的密封位置的各个可重复使用小桶2的加热和灭菌，使得控制阀14和15关闭并且水蒸汽泵13未被激活，其例如以鼓风机或风扇的形式配置，但控制阀6和9打开，并且随着处理头3和配件4的入口和回路打开，小桶内部2.1的水蒸汽的吹过短暂发生。

在该无压阶段中，水蒸汽以不高于135℃的温度在压力下从水蒸汽入口7通过管线6和打开的控制阀6传输至入口连接件3.1，随后出现在提升管道4.1的上端(箭头A)，且流过小桶内部2.1后，通过回路连接件3.2和打开的管线8与任何可能已经凝结的冷凝物一起输送至液体分离器10，在那里蒸汽和冷凝物分离且冷凝物传送至沟槽11。使用该无压阶段，已发生可重复使用小桶2和小桶配件的内表面的一定的加热和灭菌，伴随水蒸汽的冷凝。

为了启动蒸汽处理的压力阶段，处理头3和配件4的回路被阻塞，使得处理头3和小桶配件4的入口经由打开的管线5继续连接到水蒸汽入口7，小桶内部2.1中水蒸汽压力将会越来越增强。在小桶内部2.1建立时间控制，例如和/或由蒸汽压力控制，通过关闭控制阀6阻塞管线5，且因此将小桶内部2.1与水蒸汽入口7分开。随着控制阀9持续关闭，控制阀14和15打开，且蒸汽泵13激活，使得随着处理头3的回路和小桶配件4的回路经由旁路管线12打开，获得在连接管线中、在处理头3中，和特别是在小桶内部2.1中存在的水蒸汽的循环，且因此，在蒸汽的压力阶段的留下或保持时间内，由于小桶内部2.1的水蒸汽的湍流混合，在水蒸汽和小桶内表面以及小桶配件4的表面之间达到相对运动，如图中箭头C所示。通过水蒸汽，该相对运动导致小桶内表面以及小桶配件4的表面的处理的决定性的强化，且因此可重复使用小桶2的加热的加速以及灭菌的改善，且具体地，特别是由于已经形成在小桶内表面或小桶配件4的表面上的冷凝物广泛地被水蒸汽取代的事实，且因此还没有冷凝的水蒸汽可以在小桶内表面和小桶配件4的表面上起作用，不受冷凝物的妨碍。在压力阶段，在小桶内部2.1内凝结且在可重复使用小桶2的下部区域收集的冷凝物通过与回路连接件3.2连接的管线8的部分转运走且转送至分离器16。

在压力阶段之后且在可重复使用小桶2的进一步处理前，例如在对小桶内部2.1用预应力气体例如CO₂气体的预压前，用根据本发明的方法，关闭控制阀14和15且管线5持续关闭，小桶内部用惰性气体冲洗，例如用用于预压的CO₂气体，且特别地为了通过处理头3和小桶配件4的打开的回路(return)以及通过打开的管线8从小桶内部2.1和小桶配件4中去除水蒸汽和冷凝物，使得随后例如可以发生对小桶内部2.1用预应力气体的预压。

以上已经通过示例性实施方案描述了本发明。应当理解，在不脱离本发明的发明构思的情况下，改变和派生是可能的。

相应地，在蒸汽处理的压力阶段期间，水蒸汽与小桶3和小桶配件4的内表面之间的相对运动也可以以另一种方式产生，例如可以在这个压力阶段以机械方式移动可重复使用小桶2，例如在多重加速和减速运动中，在震动或摇动运动中，和/或在循环或旋转或回转运动中，优选地围绕其中轴线MA，其在示出的实施方案中也是处理头3和提升管道4.1的中轴线。对于可重复使用小桶2的这种移动，处理位置1然后包括机械驱动器，其在可重复使用小桶2中起作用，并且在图中通过17示意性地示出。

参照编号列表

1 处理位置

2 小桶

2.1小桶内部

3 处理头

3.1 入口连接件

3.2 回路连接件

4 小桶配件

5 管线

6 控制阀

7 水蒸汽入口或连接件

8 管线

9 控制阀

10 液体分离器

11 沟槽

12 旁路管线

13 蒸汽泵

14、15 控制阀

16 冷凝物分离器

17 机械驱动器

A 蒸汽入口

B 蒸汽和冷凝物出口

MA 中轴线

Claims (14)

1.通过蒸汽处理对小桶，优选可重复使用的小桶，特别是金属的可重复使用小桶加热和灭菌的方法，其中，在蒸汽处理的压力阶段，水蒸汽源(7)对各小桶的小桶内部(2.1)施加压力下的水蒸汽，且随后中断与所述水蒸汽源(7)的连接，使得随后在所述压力阶段的保持或留下时间内，随着在所述小桶(2)的内表面和所述小桶配件(4)的内表面上增加的水蒸汽冷凝物的形成，发生所述小桶(2)和所述小桶配件(4)的加热和灭菌，

其特征在于，

在压力阶段期间，但至少在压力阶段的保持或留下时间期间，在水蒸汽和所述小桶(2)的内表面和所述小桶配件(4)的内表面间产生相对运动。

2.权利要求1的方法，其特征在于所述相对运动通过在所述小桶内部(2.1)的在压力下的水蒸汽的循环发生，优选地，在优选的闭路中，水蒸汽通过从所述小桶内部(2.1)经回路运走且经入口再次运送回所述小桶内部(2.1)。

3.权利要求1或2的方法，其特征在于，在所述蒸汽处理的压力阶段之前的蒸汽的优选的无压阶段，用水蒸汽吹过所述小桶内部，并且特别地通过将从所述水蒸汽源(7)提供的水蒸汽引入所述小桶内部，和通过移除水蒸汽和从所述小桶内部(2.1)凝结冷凝物。

4.前述任一项权利要求的方法，其特征在于使用水蒸汽，优选温度在约120℃-135℃范围内的在压力下的饱和水蒸汽。

5.前述任一项权利要求的方法，其特征在于在所述压力阶段终结后，所述各小桶的小桶内部(2.1)用惰性气体例如用CO₂气体吹洗，以移除蒸汽和冷凝残留物。

6.权利要求5的方法，其特征在于通过处理头(3)的入口和所述小桶配件(4)的入口将所述惰性气体引入所述小桶内部(2.1)，且被所述惰性气体取代的所述水蒸汽和冷凝残留物经所述处理头(3)的回路和所述小桶配件(4)的回路运走。

7.前述任一项权利要求的方法，其特征在于所述蒸汽处理的压力阶段的持续时间通过时间控制和/或通过监控所述小桶内部(2.1)中的压力或在连接所述小桶内部(2.1)的管线中的压力来确定。

8.前述任一项权利要求的方法，其特征在于在所述蒸汽处理期间，但至少在所述蒸汽处理的压力阶段期间，所述小桶(2)布置于处理头(3)，优选在所述处理头(3)的密封位置。

9.权利要求8的方法，其特征在于通过所述处理头(3)的入口和所述小桶配件(4)的入口，优选通过所述小桶配件(4)的提升管道(4.1)进行水蒸汽至所述小桶内部(2.1)的传输，且通过所述小桶配件(4)的回路和所述处理头(3)的回路从所述小桶内部(2.1)去除水蒸汽和冷凝物。

10.前述任一项权利要求的方法，其特征在于在所述小桶内部(2.1)中的水蒸汽和所述小桶(2)的内表面之间的相对运动通过该小桶的机械运动，例如通过所述小桶(2)的震动、摇动、旋转、回转或转动运动发生。

11.前述任一项权利要求的方法，其特征在于在所述小桶的内部清洁后进行所述蒸汽处理，和/或所述保持或留下时间的持续时间大于所述蒸汽处理的无压阶段的持续时间，例如60-90秒。

12.用于通过蒸汽处理对小桶(2)，优选可重复使用的小桶，特别是金属的可重复使用小桶加热和灭菌的处理站，其具有处理头(3)、具有第一受控连接件(5,6)和具有第二受控连接件(8,9)，在处理头(3)具有朝下的小桶配件(4)的以旋转的状态的各小桶(2)布置于密封位置，所述第一受控连接件(5,6)连接水蒸汽源(7)至所述处理头(3)的入口或入口连接件(3.1)，用于将来自所述小桶内部(2.1)的水蒸汽和冷凝物运走的所述第二受控连接件(8,9)与处理头(3)的回路或回路连接件(3.2)连接，其特征在于，至少在所述蒸汽处理的压力阶段期间，在所述小桶内部(2.1)中的蒸汽与所述小桶(2)的内表面之间产生相对运动的装置。

13.权利要求12的处理站，其特征在于用于产生所述相对运动的装置通过具有蒸汽泵(13)的连接所述第一连接件和第二连接件的受控旁路(12)形成。

14.权利要求12或13的处理站，其特征在于用于产生所述相对运动的装置是机械驱动器(17)，用于移动所述小桶(2)，例如用于以震动、摇动、循环、回转或转动运动移动所述小桶(2)。