DE10040861A1

DE10040861A1 - Vorrichtung zum Sterilisieren von Packungen mit Wasserstoffperoxid

Info

Publication number: DE10040861A1
Application number: DE10040861A
Authority: DE
Inventors: Hans Armbruster; Michael Roemer; Karsten B Soerensen; Michael Wolf
Original assignee: TETRA LAVAL HOLDINGS and FINANCE PULLY SA; Tetra Laval Holdings and Finance SA
Current assignee: TETRA LAVAL HOLDINGS and FINANCE PULLY SA; Tetra Laval Holdings and Finance SA
Priority date: 2000-08-21
Filing date: 2000-08-21
Publication date: 2002-03-07
Also published as: CN1447701A; CA2416977A1; ES2223919T3; US20040089369A1; AU2001291699B2; DE50103905D1; BR0113343A; CN1248742C; US6786249B2; AU9169901A; ATE277643T1; MXPA03001491A; JP4688200B2; EP1311304B1; WO2002015946A1; EP1311304A1; JP2004506488A

Abstract

Beschrieben wird eine Vorrichtung zum gleichzeitigen Sterilisieren einer Mehrzahl von Packungen (1) mit Hilfe eines Wasserstoffperoxid und ein Trägergas enthaltenden Gasgemisches. Diese Vorrichtung weist auf: Zuführleitungen (4) für das Trägergas und für Wasserstoffperoxid (5), eine Einrichtung (21) zum Verdampfen von Wasserstoffperoxid mit Wärme und zum Einmischen in das Trägergas, Zuführleitungen (4, 5) und eine im wesentlichen horizontal verlaufende Verteilerleitung (6, 22) und über der jeweiligen Packung (1) angeordnete und mit der Verteilerleitung (6, 22) verbundene Düsen (3). DOLLAR A Um unter Vereinfachung der Vorrichtung gleichzeitig Maßnahmen vorzusehen, mit deren Hilfe die Konzentration des Wasserstoffperoxids an allen Düsen über der Vielzahl von Packungen zu bestimmter Zeit gleich groß gehalten wird, sieht die Erfindung vor, daß die Verteilerleitung (6, 22) von der aufstromigen Stelle (23) der Einspeisung des konditionierten Gasgemisches bis zur Stelle (9) des Eintritts vor der jeweiligen Düse (3) als einen Längskanal enthaltender Rohrkörper (6) ausgestaltet ist mit mindestens einer sich über dessen Länge erstreckender, etwa rohrförmigen Heizpatrone (18) und verteilten Meßstellen (12) und daß die Heizpatrone (18) in wenigstens zwei Abschnitte aufgeteilt und durch Zufuhr elektrischer Energie gesteuert derart erwärmbar ist, daß sich die Temperatur an den äußeren Enden des Rohrkörpers (6) von der Temperatur in der Mitte unterscheidet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum gleichzeitigen Sterilisieren einer Mehrzahl von Pac kungen mit Hilfe eines Wasserstoffperoxid und ein Trägergas enthaltenden Gasgemisches,

- mit Zuführleitungen für das Trägergas und für Wasserstoffperoxid,
- einer Einrichtung zum Verdampfen von Wasserstoffperoxid mit Wärme und zum Einmi schen in das Trägergas,
- mit Zuführleitungen und einer im wesentlichen horizontal verlaufenden Verteilerleitung und
- mit über der jeweiligen Packung angeordneten und mit der Verteilerleitung verbundenen Düsen.

Es ist bekannt, oben offene Packungen durch Einleiten eines Gemisches aus Luft und gasförmi gem Wasserstoffperoxid zu sterilisieren. Bei diesem bekannten Verfahren werden mehrere, in einer Reihe nebeneinander angeordnete Packungen gleichzeitig unter die Öffnungen entspre chend vieler Düsen geführt. Das Sterilisierungsgasgemisch wird dadurch hergestellt, daß Heißluft durch ein poröses Rohrstück geführt wird, durch welches von außen vollständig verdampftes Wasserstoffperoxid gedrückt und dann mit der Luft vermischt wird. Ferner wird zur Vermeidung einer Kondensation des Sterilisierungsmittels das Gemisch durch eine Zuführ- und eine Vertei lerleitung geführt, die doppelwandig ausgestaltet und mit heißem Dampf beschickt sind.

Die Ausgestaltung der Leitungen mit beheizten Rohrwänden ist kostenaufwendig, schwierig und umständlich zu fertigen, und das Eindiffundieren des verdampften Wasserstoffperoxides in dem versinterten Rohrteil in die Heißluft ist ebenfalls mit Problemen verbunden, weil man sehr hohe Pumpdrücke für das Wasserstoffperoxid benötigt und man Vorsorge dafür treffen muß, daß Po ren mit der richtigen Größe nicht blockieren. Ein Zusetzen der Poren kann bei kleinen Porengrö ßen erwartet werden, während bei zu großen Poren das Wasserstoffperoxid nur mangelhaft ver dampft wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung der eingangs genannten Art zu vereinfachen und gleichzeitig Maßnahmen vorzusehen, um die Konzentration des Wasserstoff peroxids an allen Düsen über der Vielzahl von Packungen zu bestimmter Zeit gleich groß zu halten.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der Erfindung dadurch, daß die Verteilerleitung von der aufstromigen Stelle der Einspeisung des konditionierten Gasgemisches bis zur Stelle des Eintrittes vor die jeweilige Düse als einen Längskanal enthaltender Rohrkörper ausgestaltet ist mit mindestens einer sich über dessen Länge erstreckender, etwa rohrförmigen Heizpatrone und verteilten Meßstellen, und daß die Heizpatrone in wenigstens zwei Abschnitte aufgeteilt und durch Zufuhr elektrischer Energie gesteuert derart erwärmbar ist, daß sich die Temperatur an den äußeren Enden des Rohrkörpers von der in der Mitte unterscheidet und daß vorzugsweise die Temperatur an den Enden von der Temperatur in der Mitte unabhängig eingestellt werden kann.

Durch die Erfindung ist es im Vergleich zum Stand der Technik nicht mehr erforderlich, die Ver teilerleitung oder gar auch die Zuführleitung doppelwandig zum Beheizen der Rohrleitung mit Hilfe des Durchleitens von heißem Dampf auszugestalten. Es genügt der Einsatz eines Längs kanales mit in dessen Längsrichtung angeordneter Heizpatrone, um in dem Längskanal ein be stimmtes Temperaturprofil aufzubauen. Es ist verständlicherweise einfacher, einen einwandigen Längskanal auszubilden oder diesen in einem Rohrkörper vorzusehen und gleichzeitig Heizpa tronen anzuordnen. Man hat festgestellt, daß es außerdem günstiger ist, das Gasgemisch nach dessen Herstellung und Einleitung in die Verteilerleitung in letzterer durch Heizpatronen zu er wärmen, zumal entsprechend der Aufteilung der Heizpatrone in mindestens zwei Abschnitte ein Temperaturprofil in gewünschter Größe recht einfach aufzubauen ist. Man hat überraschend festgestellt, daß die Temperatur des Gasgemisches an der Verteilerleitung und insbesondere an deren Enden eine Veränderung der Konzentration des Peroxides in der Gasphase bewirkt. Da her ist es erfindungsgemäß besonders bevorzugt, die Temperatur an den äußeren Enden des Rohrkörpers niedriger zu halten als in dessen Mitte. Durch die entsprechende Erwärmung der Heizpatrone in der Mitte des Rohrkörpers kann man einer Erniedrigung, d. h. einer Abkühlung des Gasgemisches an den notwendigen Stellen entgegenwirken mit der Folge, daß die Tempe ratur an den äußeren Endbereichen des Rohrkörpers niedriger ist als an dessen Mittelbereich, wodurch überraschenderweise sowohl eine überall gleichbleibende Temperatur des aus dem Rohrkörper ausströmenden Gasgemisches als auch eine überall gleichbleibenden Konzentration des darin enthaltenen H₂O₂ erzielt wird.

Bei der erfindungsgemäßen Sterilisierungsvorrichtung kann man 5, 10 oder 20 Packungen gleichzeitig sterilisieren, d. h. mit dem Sterilisierungsgas durch die Düsen beaufschlagen. Die zu sterilisierenden Packungen werden wie im bekannten Fall in einer Reihe, die vorzugsweise in einer geraden Linie liegt, angeordnet. Der die Verteilerleitung darstellende Rohrkörper erstreckt sich dann über diese Reihe der Packungen, hat also die Form einer länglichen Leiste oder eines länglichen Kanales. Bevorzugt wird das erzeugte Gasgemisch in der Mitte der Längserstreckung des Rohrkörpers eingeleitet und dieser so beheizt, daß sich die Temperatur des Gases zu den äußeren Enden des Rohrkörpers hin verringert. Die Erfindung besorgt eine Erwärmung der Wandungen des Längskanales im Mittelbereich und gegebenenfalls auch des gesamten Rohr körpers im Verhältnis zu dessen äußeren Enden, obwohl die Einspeisestelle des Gasgemisches im Mittelbereich liegt. Dadurch wird erfindungsgemäß eine ungleichmäßige Erwärmung und Verteilung der Konzentration des Peroxids in dem Gasgemisch vermieden.

Bei einem konkreten, bevorzugten Ausführungsbeispiel hat man Packungen mit einem Fas sungsvermögen von 0,5 Liter, 1 Liter und 1,5 Liter jeweils zu zehnt gleichzeitig sterilisiert. Der gesamte Volumenstrom an Luft für jeweils 10 Flaschen betrug 20-30 Nm³/h, und besonders bevorzugt 22 Nm³/h. Die Temperatur der Luft sollte im Bereich zwischen 110° und 150°C liegen und besonders bevorzugt 140°C betragen. Es wurde 25%iges Wasserstoffperoxid flüssig pro Takt, d. h. pro 10 Flaschen, zudosiert, und zwar für die 0,5 Liter Packung 0,5 bis 1,0 ml, bevor zugt 0,75 ml; für eine 1 Liter Packung: 1,0 bis 1,5 ml, bevorzugt 1,0 ml; und für eine 1,5 Liter Packung: 1,75 bis 2,5 ml und besonders bevorzugt 2,0 ml. Als Volumenstrom für flüssiges Was serstoffperoxid sollte eine Größe von 1,5 bis 1,9 ml/s und besonders bevorzugt 1,7 ml/s verwen det werden. Die Gaskonzentration lag im Bereich von 50 bis 93 g H₂O₂/Nm³ Luft und besonders bei einem günstigen Beispiel bei 77 g H₂O₂/Nm³ Luft.

Bei vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung hat der Rohrkörper die Form eines länglichen Ste ges mit einem massiven Grundkörper, der mittig von einer den Gaskanal bildenden Längsboh rung mit Verbindungsöffnungen zu den Düsen durchzogen ist und der auf gegenüberliegenden Seiten des Gaskanales und im Abstand zu diesem mit nach außen offenen Nuten für das Einle gen einer Heizpatrone versehen ist. Die Herstellung der Verteilerleitung ist mit diesen Maßnah men besonders einfach, denn aus einem stegartigen, massiven Grundkörper kann man einen derart aufgebauten Rohrkörper leicht fertigen. Es braucht nur mittig eine Längsbohrung in Längs richtung des Steges vorgesehen werden, die entsprechend der Anzahl der beabsichtigten Düsen mit Verbindungsöffnungen quer zur Längsrichtung des Steges versehen wird. Im Bereich dieser Verbindungsöffnungen werden dann die Düsen angebracht, zum Beispiel "unten" an dem Rohr körper und Grundkörper, weil sich die Sterilisierungsgase und auch andere Behandlungsmittel in nachgeschalteten Behandlungsstationen der Gesamtmaschine zweckmäßig von oben nach un ten einleiten bzw. nach Beaufschlagung der Oberflächen der Innenwände der Packungen nach oben wieder absaugen lassen. Deshalb wird der Rohrkörper oberhalb der Düsen und werden diese oberhalb der zu behandelnden Packungen angeordnet.

Während die Verbindungsöffnungen zu den Düsen dann im Boden des Grundkörpers vorgese hen werden, ordnet man erfindungsgemäß ferner auf gegenüberliegenden Seiten, also seitlich des Rohr- bzw. Grundkörpers jeweils eine nach außen offene Nut an, weil eine oder mehrere Heizpatronen besonders einfach dann neben die Längsbohrung anzuordnen ist/sind. Nach au ßen sorgen Klemm- und Druckstücke für ein Verschließen und Isolieren gegen abströmende Wärme.

Besonders günstig ist es erfindungsgemäß, wenn jeder Abschnitt der Heizpatrone unabhängig von dem anderen beheizbar ist. Durch eine solche unabhängige Regelung einzelner oder jedes Heizpatronenabschnittes im Verhältnis zu dem benachbarten Abschnitt kann man das ge wünschte Temperaturprofil einstellen mit der Folge, daß zum Beispiel die Temperatur in dem Rohrkörper von der Mitte nach außen hin abfällt. Mißt man bei einer Vorrichtung, welche diese erfindungsgemäßen Merkmale beinhaltet, an dem jeweiligen Düsenende die Temperatur, dann ist eine Regelung so möglich, daß die Temperatur des Gases am Düsenende im Zeitpunkt des Ausströmens für das Sterilisieren bei allen Packungen der gerade behandelten Reihe gleich ist. Damit hat man in allen Packungen die gleiche Wasserstoffperoxidkonzentration mit der Folge der gleichen Sterilisierung.

Zweckmäßig ist es gemäß der Erfindung ferner, wenn die jeweilige Düse, vorzugsweise über eine Düsenhalteplatte, mit den Verbindungsöffnungen des Rohrkörpers verbunden und an letzte rem angebracht ist und eine Drosselöffnung hat. Diese Drosselöffnung kann unterschiedlich gebildet werden. Sie befindet sich zum Beispiel an der aufstromigen Eingangsseite der Düse, wäh rend sich die sogenannten Sprühlöcher am abstromseitigen Ende der Düse befinden; bei einer normalen länglichen Düse ein einziges Sprühloch. Bei der zuletzt erwähnten Ausführungsform der länglichen Düse kann die Drosselöffnung sogar identisch mit dem Sprühloch sein und sich am Düsenende befinden. Bei einer anderen alternativen Ausführungsform kann sich hingegen die Drosselöffnung aufstromseitig und im Abstand vom Düsenende befinden. In jeder Ausfüh rungsform sollte jedoch die jeweilige Düse mit einer Drosselöffnung versehen sein, um einen Rückstau des Gasgemisches zu bewirken mit der Folge, daß die Drosselung und damit der Druckverlust über die Länge des Gaskanales hinweg vernachlässigbar klein sind. Hingegen soll die Drosselöffnung der Düse einen wesentlich größeren Druckverlust bewirken. Dadurch wird auch der Volumenstrom des aus jeder Düse austretenden Gasgemisches beeinflußt und ist bei Beachtung der erfindungsgemäßen Lehre weitgehend gleich.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann man sowohl oben offene Packungen im Inneren als auch oben geschlossene Packungen an ihrer äußeren Oberfläche sterilisieren. Im ersteren Fall kann sich die Drosselöffnung am Düsenende unten befinden, während die aufstromig davor liegenden Leitungen und Öffnungen eine wesentlich geringere Drosselwirkung haben, weil die Durchtrittsöffnungen größer sind.

Bei der zweitgenannten Ausführungsform, bei welcher zum Beispiel eine als Flasche ausgestal tete Packung in ihrem oberen Gewindehalsbereich noch verschlossen ist und von außen sterili siert wird, wird die Gleichheit der aus den einzelnen Düsen austretenden Volumenströme durch eine Drosselöffnung in einer Blende erreicht, die im Bereich der Eintrittsstelle des konditionierten Gasgemischen zwischen Verteilerleitung und Düse angeordnet ist. Diese Eintrittsstelle kann sich vorzugsweise im Bereich der jeweiligen Verbindungsöffnung zu den Düsen befinden.

Bei derjenigen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sterilisierungsvorrichtung, bei welcher oben offene Packungen in ihrem Innenraum sterilisiert werden, ist die jeweilige Düse der in einer Reihe unter dem Rohrkörper befestigt angebrachten Düsen länglich ausgestaltet mit einem Be festigungsflansch oben für die Anbringung an einer Düsenhalteplatte und mit einem weiteren länglichen Durchströmkanal, der sich etwa über zwei Drittel der Düsenlänge erstreckt, sowie im Bereich des Düsenendes mit einem engeren Austrittskanal, welcher zugleich die Funktion der Drosselöffnung übernimmt. Bei dieser Ausführungsform wird die Kante der jeweils oben offenen Packung vertikal im Abstand unter dem unteren Düsenende gehalten. Dadurch können die Pac kungen horizontal unter den Düsen vorbei transportiert werden. Am äußeren Umfang des unte ren Düsenendes können auch ringförmige Saugeinrichtungen vorgesehen sein, um die aus dem Inneren der mit sterilisierendem Gas beaufschlagten Packungen austretenden Abgase aufzu nehmen, abzusaugen und abzuführen.

Es gibt auch flaschenförmig ausgestaltete Packungen, die oben eine mit einem Außengewinde versehene Öffnung am Flaschenhals haben. Bei der Herstellung einer solchen Flasche, die meist aus HDPE besteht und mit Extrusions-Blasverfahren gefertigt wird, ist die Flasche nach der Herstellung inwendig steril und die Öffnung am Flaschenhals oben in diesem Zwischenstadi um noch durch einen Dom verschlossen, der bei einer späteren Bearbeitungsstation abge schnitten wird. Im Bereich des Schnittes darf keine Verunreinigung in das Innere einer solchen Packung kommen. Deshalb ist es bevorzugt, im Bereich des Flaschenhalses und des Domes darüber bei noch verschlossener Packung die äußeren Oberflächen zu sterilisieren. Dement sprechend weist erfindungsgemäß die Düse einen die zu sterilisierenden Bereiche der Packung wenigstens teilweise umgreifenden, durch einen auf gegenüberliegenden Seiten offenen, rin nenförmigen, mit Sprühlöchern versehenen Sprühkanal begrenzten Innenraum und im Abstand vom Sprühkanal angebrachte, ebenfalls seitlich teilweise offene Außenwände auf. Es wurde oben bereits erwähnt, daß bei dieser Ausführungsform die Drosselöffnung der Düse oben an der Eintrittsstelle des konditionierten Gasgemisches im Bereich der Verbindungsöffnung liegt. Im Abstand von dieser Drosselöffnung oder Blende befindet sich unterhalb und innerhalb von Au ßenwänden sowie im Abstand von diesen der erwähnte rinnenförmige Sprühkanal. Dieser ist in demjenigen Bereich, in welchem die zu sterilisierende Packung für die Behandlung zum Still stand kommt, mit Sprühlöchern versehen. Mit anderen Worten befinden sich die Sprühlöcher zwar wenigstens teilweise auch in der Rinne oben, vorzugsweise und hauptsächlich aber auf gegenüberliegenden Seiten der Rinnenwände. Auf den anderen beiden Seiten ist die Rinne auf gegenüberliegenden Seiten offen, weshalb es sich um einen Sprühkanal in Rinnenform handelt. In diese Rinne taucht nämlich der obere geschlossene Teil der Packung ein und wird längs der Rinne hindurchgeführt, im Bereich der Sprühlöcher intermittierend angehalten und danach wei tergeführt, je nachdem wann die Reihe von Packungen an die Düse herangeführt und nach Be handlung weitergefördert wird.

Für die Behandlung dieser Ausführungsform der oben geschlossenen Packungen, vorzugsweise der oben am Flaschenhals mit einem Dom noch verschlossenen Flaschen, taucht der obere Bereich dieser Packung in den rinnenförmigen Sprühkanal ein. Durch diesen Sprühkanal wird der Innenraum begrenzt, in welchen das Oberteil der Packung eintaucht, wobei der Innenraum deshalb den oberen Teil der Packung umgreift. Der obere Teil der Packung soll äußerlich sterili siert werden. Im Abstand von den Rinnenwänden des Sprühkanals nach außen quer zur Längs richtung der Rinne sind die Außenwände der Düse angebracht, so daß sich jeweils nach außen hinter den Sprühlöchern ein Raum bildet, durch welchen das konditionierte Gasgemisch von dem aufstromseitigen Bereich der Düse durch die Sprühlöcher zu der zu sterilisierenden Ober fläche der Packung geführt werden kann.

Nach dem Aufsprühen strömt das verbrauchte Gasgemisch einerseits an der unteren Kante des Sprühkanals nach außen ab, vorzugsweise oberhalb einer Flaschenhalteplatte, wenn eine sol che vorgesehen ist, und strömt auch längs des Sprühkanals nach außen ab. Dort kann der ent weder nicht verwendete oder verbrauchte Anteil des Gasgemisches abgezogen und zur Wieder aufbereitung gesammelt werden.

Es ist erfindungsgemäß weiterhin zweckmäßig, wenn die Einrichtung zum Verdampfen von Wasserstoffperoxid mit Wärme und zum Einmischen in das Trägergas eine von einer Zuführlei tung für flüssiges Wasserstoffperoxid gespeiste Vernebelungsdüse aufweist, die im mittleren Bereich einer Verdampfungskammer aufstromig eines Erwärmungskörpers angeordnet ist, zu dessen aufstromiger, warmer Oberfläche Wasserstoffperoxid in Nebelform unter Vermischen mit warmem Trägergas zugeführt und durch Kanäle in den Erwärmungskörper derart geleitet wird, daß vor der Einspeisung in die Verteilerleitung eine Überhitzung des Gasgemisches erfolgt. Zum Erzeugen und Konditionieren des sterilisierenden Gasgemisches wird also gasförmiges Wasser stoffperoxid mit Trägergas, vorzugsweise heißer, steriler Luft, vermischt und dann der jeweiligen Düse zugeführt. Dieses Herstellen und Konditionieren des Gasgemisches erfolgt zunächst zen tral in der erwähnten Verdampfungs- und Einmischeinrichtung. Diese ist bei der hier diskutierten bevorzugten Ausführungsform ein Erwärmungskörper mit vorgeschalteter Verdampfungskam mer. Heißluft wird über Pumpen der Verdampfungskammer zugeführt, die zum Beispiel wie ein umgekehrter Trichter auf einer ebenen, warmen Oberfläche des Erwärmungskörpers angebracht sein kann. Etwa in der Mitte dieser Verdampfungskammer befindet sich das abstromseitige Ende einer Vernebelungsdüse, welcher flüssiges Wasserstoffperoxid zugeführt wird. Dieser H₂O₂- Nebel wird zunächst mit der Heißluft vermischt, gelangt dann auf die erwähnte ebene, warme Oberfläche, verdampft und wird schließlich in den Kanälen in dem Erwärmungskörper erhitzt. Danach ist das Gasgemisch konditioniert und kann zentral dem Rohrkörper und danach entlang diesem den einzelnen Düsen zugeführt werden.

Bei einem solchen Konditionierverfahren erfolgt zunächst das Aufsprühen des Sterilisierungs mittels auf die erwähnte warme Oberfläche, die sich auf einer ersten Temperatur befindet. Diese Oberfläche ist kleiner als diejenige, bei welcher ein Filmsieden beginnt. Das Gasgemisch setzt sich nämlich in Form eines Filmes ab und beginnt dann auf diesen Oberflächen zu sieden. Der Erwärmungskörper gestattet ein Überhitzen des Sterilisierungsmittels, welches von der erwähn ten warmen Oberfläche längs der Kanäle in dem Erwärmungskörper nach unten geleitet wird. Im Gegenstrom dazu, also von unten nach oben, kann ein Wärmefluß in dem Erwärmungskörper erzeugt werden, welcher die Überhitzung besorgt.

Dazu ist es zweckmäßig, wenn erfindungsgemäß im abstromigen Endbereich des Erwärmungs körpers einige Heizstäbe eingesteckt sind.

Bei der erfindungsgemäßen Sterilisierungsvorrichtung wird das Sterilisierungsmittel - wie vor stehend erwähnt - durch Aufsprühen in Nebelform mit der oberen warmen Oberfläche des Er wärmungskörpers in Berührung gebracht. Es kommt nicht eine Flüssigkeit (das Sterilisierungs gemisch) mit der oberen warmen Oberfläche in Berührung, sondern nur ein Nebel des Sterilisie rungsmittels, also eine große Anzahl fein verteilter Tröpfchen. Dadurch werden die Wirkoberflä che des flüssigen Sterilisierungsmittels erheblich vergrößert und der Wärmeübergang von der warmen Oberfläche auf das jeweilige Flüssigkeitströpfchen verbessert.

Damit eine Vernebelung am Ende der Vernebelungsdüse erfolgreich durchgeführt werden kann, ist bei weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Zuführleitung für flüssiges Wasserstoffperoxid durch ein Kühlfließmittel gekühlt. Vorzugsweise kann man die Vernebelungsdüse, die länglich ausgestaltet ist und von ihrer Zuführstelle bis in die Mitte der Verdampfungskammer reicht, au ßen mit einem Mantel versehen, der von Kühlmittel durchflossen ist, zum Beispiel Wasser. Die technische Herstellung einer solchen außen gekühlten, länglichen Düse ist ohne Probleme ein wandfrei beherrschbar.

Das Einstecken von rohrförmigen Heizstäben, zum Beispiel von unten in den abstromigen End bereich des Erwärmungskörpers, ist ebenfalls technisch problemlos. Man kann dadurch einen Wärmegradienten von unten nach oben und damit einen Wärmefluß in dem Erwärmungskörper erreichen, der der Strömung des in Verdampfung befindlichen Gasgemisches entgegenläuft. Auf diese Weise ist unter sparsamem Energieeinsatz eine effektive Überhitzung des Sterilisierungs gases möglich. Dabei sollte stets die erfindungsgemäße Empfehlung beachtet werden, daß das abstromseitige Ende der Vernebelungsdüse sich im Abstand von den Wandungen der Ver dampfungskammer befindet, der Wasserstoffperoxidnebel also nicht auf eine Wandung, sondern frei in den Raum der Verdampfungskammer gesprüht wird.

Selbst wenn PET- und HDPE-Verpackungen mit Hilfe von Wasserstoffperoxid sterilisiert werden, sind die bestehenden Hygiene- und Gesundheitsbedingungen erfüllt. Es ist möglich, die H₂O₂- Restmenge in mit Flüssigkeit gefüllten PET-Flaschen unter 0,5 ppm zu halten.

Bei der Herstellung, Sterilisierung, Abfüllung und dem Verschließen von Packungen unter Zuhil fenahme der erfindungsgemäßen Vorrichtung hat sich bei einer besonders bevorzugten lei stungsstarken Maschine eine Taktzeit von etwa 5,7 Sekunden, einschließlich der Transportzeit von Station zu Station ergeben. Die jeweilige Packung verweilt also etwa 4,5 bis 5,5 Sekunden unter der Düse, bei einer speziellen Ausführungsform betrug diese Zeit 4,7 Sekunden.

Man erreichte an den Enden von zehn in einer Reihe hintereinander angeordneten Düsen Tem peraturen, die weniger als 10°C voneinander abwichen mit Höchsttemperaturen von 143°C und Tiefsttemperaturen von 134°C bei einer bevorzugten Ausführungsform.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen. Bei die sen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Übersicht einer Sterilisierungsvorrichtung, bei welcher insbeson dere die Verteilerleitung mit den nach unten wegstehenden Düsen und in der Mitte nach oben ragend der Erwärmungskörper dargestellt sind,

Fig. 2 eine isometrische Darstellung des länglichen Rohrkörpers mit dem mittig aufragend angebrachten Erwärmungskörper, der darüber angeordneten Verdampfungskammer und den Zuführleitungen,

Fig. 3 einen vertikalen Längsschnitt durch die Vorrichtung der Fig. 2,

Fig. 4 einen abgebrochenen horizontalen Schnitt der rechten Hälfte des Rohrkörpers,

Fig. 5 einen Längsquerschnitt durch eine Heizpatrone mit drei Zonen,

Fig. 6 eine Querschnittsansicht des Rohrkörpers, wobei die Schnittebene senkrecht auf der Papierebene der Fig. 3 steht,

Fig. 7 eine Düse einer besonderen Ausführungsform mit rinnenförmigem Sprühkanal zum Aufblasen von Sterilisierungsgas auf die äußere Oberfläche des Oberteils einer Packung,

Fig. 8 eine abgebrochene Querschnittsansicht durch die Düse einer anderen Ausfüh rungsform für das Einblasen von konditioniertem Gas in das Innere einer Packung durch deren obere Öffnung und

Fig. 9 eine teilweise aufgebrochene Seiten- und Querschnittsansicht einer Vernebelungs düse.

Zum gleichzeitigen Sterilisieren sind bei den in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsformen zehn Packungen 1 in einer Reihe hintereinander gemäß Darstellung der Fig. 3 unter einer Düse 2 bzw. 3 angeordnet dargestellt. Über Zuführleitungen 4, 5 werden sterile Warmluft als Trägergas einerseits und flüssiges Wasserstoffperoxid andererseits einer Ein richtung 21 zum Verdampfen des Wasserstoffperoxid mit Wärme und zum Einmischen in die Warmluft geleitet, so daß das konditionierte Gasgemisch schließlich in die allgemein mit 22 be zeichnete Verteilerleitung und von dort in die Düsen 2, 3 geführt werden kann. Von der aufstro migen Stelle 23 für die Einspeisung des konditionierten Gasgemisches durchstreicht dieses die Verteilerleitung 22 von der in der Mitte der Verteilerleitung 22 angeordneten Stelle 23 in der lin ken Hälfte gemäß den Fig. 1 bis 3 nach links und in der rechten Seite nach rechts bis zu dem linken bzw. rechten äußeren Ende der Verteilerleitung 22.

Die Verteilerleitung 22 ist als Rohrkörper 6 in Form eines länglichen Steges ausgestaltet. Dieser besteht gemäß Darstellung der Fig. 4 und 6 aus einem massiven Grundkörper 7, der mittig von einem als Gaskanal ausgebildeten Längskanal 8 durchzogen ist. Diesen kann man dadurch herstellen, daß man den Grundkörper 7 in Längsrichtung durchbohrt. Deshalb ist der Längskanal 8 als Gaskanal in Fig. 6 mit kreisrundem Querschnitt gezeigt. In Fig. 4 blickt man auf die unte re Halbrinne dieses Längskanals 8 und sieht im Abstand voneinander angeordnet fünf Verbin dungsöffnungen 9, welche eine direkte Verbindung zu den an diesen Verbindungsöffnungen 9 angebrachten Düsen 2 bzw. 3 vorsieht. Deckungsgleich mit diesen Verbindungsöffnungen 9 kann unter dem Boden 10 des Rohrkörpers 6 eine Düsenhalteplatte 11 befestigt sein, an welcher die Düsen 2, 3 durch geeignete Mittel angebracht sind.

Gemäß Fig. 1 sieht man, daß über die Länge des Rohrkörpers 6 verteilt Meßstellen 12 in Form von Temperatursensoren vorgesehen sind, deren Abgänge man bei 13 in den Fig. 2 und 3 nach oben geführt erkennt. Der Rohrkörper 6 wird sowohl auf seiner rechten als auch auf seiner linken Hälfte an drei Stellen über die Temperaturmeßstellen 12 überwacht, weshalb in Fig. 1 bei der Aufteilung des Rohrkörpers 6 in "links" und "rechts" auf jeder Seite drei Temperaturen gemessen werden, nämlich Tr innen, Tr mitte und Tr außen. Das Gleiche gilt für "links", für wel ches "I" steht.

Für eine etwaige Druckmessung sind außerdem durch Endstopfen 14 verschlossene Öffnungen vorgesehen, durch die Druckmeßsensoren eingeführt werden können, hier aber nicht dargestellt sind. Unter anderem kann gemäß Fig. 1 an der Verdampfungseinrichtung 21 im oberen Bereich die Temperatur der Heizung und im unteren Bereich die Temperatur der Abluft gemessen wer den. Auch die Temperatur der sterilen Warmluft, der Zuluft, kann in der Zuführleitung 4 gemes sen werden, wobei der in den Fig. 2 und 3 deutlicher gezeigte Durchflußmesser 15 nur schematisch angedeutet ist. Es versteht sich, daß durch Ventile 16 der Durchfluß der Warmluft regelbar ist.

Der Rohrkörper 6 mit dem von dem Längskanal 8 durchzogenen Grundkörper 7 weist auf den Außenseiten, die in Fig. 6 links und rechts angedeutet sind und in Fig. 4 oben und unten, nach außen offene Nuten 17 auf, in die bei der Herstellung von außen jeweils eine längliche Heizpa trone 18 einlegbar ist. Da es sich auf beiden Seiten des Längskanals 8 um je eine Nut 17 han delt, können also insgesamt zwei Heizpatronen 18 eingelegt werden. Gemäß den Fig. 2 und 3 stehen die beiden Heizpatronen 18 nach beiden Seiten hin (rechts und links) ein Stück weit heraus, wie man in der Draufsicht in Fig. 6 für das rechte Ende vergrößert erkennt. Die Heizpa trone 18 ist im Querschnitt vergrößert in Fig. 5 dargestellt mit ihrem elektrischen Anschluß 19 an einem Ende, zweckmäßig das aus dem Rohrkörper 6 herausstehende Ende. Die Heizpatrone 18 ist in ihrer Gesamtheit in drei Abschnitte 18a, 18b und 18c unterteilt, und jeder Abschnitt 18a, 18b, 18c ist mit einem eigenen elektrischen Anschluß 19 versehen, so daß man die jeweils drei Temperaturbereiche auf jeder Hälfte des länglichen Rohrkörpers 6 unterschiedlich ansteuern und erwärmen kann.

In die seitlich offenen Nuten 17 des Rohrkörpers 6 werden übrigens nach Einlegen der Heizpa tronen 18 von außen her Druckstücke 32 eingesetzt und mittels Klemmplatten 33 mit Druck schrauben 34 festgeklemmt.

Eine erste Ausführungsform einer Düse, die mit 3 bezeichnet ist, ist in den Fig. 3 und 7 dar gestellt. Von einem ringförmigen Befestigungsflansch 20, welcher oben die Verbindungsöffnung 9 hat, erstrecken sich ebene oder gekrümmte Außenwände 24 nach unten, so daß sich ein läng licher Raum für das Einströmen des konditionierten Gasgemisches von oben nach unten ergibt. Die Außenwand 24 ist unten mit einer Endkante 25 versehen, an welcher ein Sprühkanal 26 befestigt ist. Dieser hat die Form einer Rinne und ist ebenso wie der diese Rinne außen umge bende und durch die Außenwände 24 begrenzte Raum nach vorn und hinten in Blickrichtung auf die Fig. 7 und entgegen dieser Richtung offen. In dieser Richtung senkrecht zur Papierebene der Fig. 7 können bei dieser Ausführungsform als oben durch einen Dom verschlossene HDPE- Flaschen ausgestaltete Packungen intermittierend bewegt werden. Sie halten jeweils unter einer Düse bzw. in einem Düsenbereich an, in welchem der Sprühkanal 26 mit Sprühlöchern 27 ver sehen ist.

Durch den rinnenförmigen Sprühkanal 26 wird ein rinnenförmiger Innenraum 28 geschaffen, durch welchen der obere Teil der oben geschlossenen Packung 1 hindurchläuft, so daß durch die Sprühlöcher 27 in den Innenraum 28 eintretendes Gasgemisch auf die Oberflächen des obe ren Teils der Packung 1 gelangt und diese Oberflächen sterilisiert. Nicht verwendetes oder ver brauchtes Abgas strömt dann in dem Innenraum in Blickrichtung der Fig. 7 senkrecht zum Pa pier oder entgegen der Blickrichtung sowie unten in Richtung der gebogenen Pfeile 29 in die Umgebung ab. Dort kann das Abgas gesammelt werden. Im Falle einer nicht gezeigten Fla schenhalteplatte hängt die Packung 1 in nicht gezeigten Ausnehmungen derselben, so daß die Abgase über der Flaschenhalteplatte zur Seite weg strömen und dort aufgefangen werden kön nen.

Zur Verbesserung des Rückstaues ist am oberen Ende im Bereich des Befestigungsflansches 20 neben der Verbindungsöffnung 9 eine Restriktorscheibe 30 in Form einer Blende mit einem Loch angebracht. Dieses Loch gibt eine Drosselöffnung 31 vor.

Eine alternative Ausführungsform einer mit 2 bezeichneten Düse ist in Fig. 8 dargestellt. Sie hängt über einen Befestigungsflansch 20' in der Düsenhalteplatte 11 und ist dort befestigt. Die Haupterstreckung dieser länglichen Düse 2 liegt im wesentlichen vertikal, weshalb sich die Düse 2 von oben nach unten erstreckt und aus der Düsenhalteplatte 11 nach unten vorsteht. In etwa zwei Drittel bis drei Viertel der Gesamtlänge der Düse 2 ist diese von einem Durchflußkanal 35 größeren Durchmessers im Vergleich zu dem Ausströmungskanal 36 durchzogen. Beide Kanäle 35 und 36 befinden sich in Flucht zueinander. Der Ausströmungskanal 36 bildet für diese zweite Ausführungsform der Düse 2 die Drosselöffnung, so daß der Druckverlust des konditionierten Gasgemisches zwischen dem Inneren des Rohrkörpers 6 und der Umgebung hauptsächlich im Bereich des Ausströmungskanals 36 erzeugt wird. Diese in Fig. 8 gezeigte zweite Ausfüh rungsform der länglichen Düse 2 dient dem Einleiten des sterilisierenden Gasgemisches etwa vertikal nach unten in eine als PET-Flasche ausgestaltete Packung 1, die oben offen ist, und deren oberste Kante 37 in einem Abstand a von der Unterkante 38 der Düse 2 gehalten ist.

In Fig. 9 erkennt man perspektivisch und teilweise in Querschnittsansicht die allgemein mit 39 bezeichnete Vernebelungsdüse, die an ihrem oberen Ende mit der Zuleitung 5 für flüssiges Wasserstoffperoxid verbunden ist, während der Raum um den unteren Bereich dieser Vernebe lungsdüse 39 mit der Zuführleitung 4 für erwärmte Sterilluft in Verbindung steht. Man erkennt den im wesentlichen vertikal verlaufenden Fließkanal 40 für flüssiges Wasserstoffperoxid, wel ches bis zum Ein- und Austritt in die eigentliche Vernebelungsdüse, die hier als unteres Ende 41 bezeichnet ist, in flüssiger Phase bleibt. Hierfür ist der den Fließkanal 40 bildende Düsenkörper 42 außen von einer Doppelkammer 43, 44 umgeben, deren innerer Teil 43 neben dem unteren Ende 41 mit dem äußeren Teil 44 der Doppelkammer in Fließverbindung steht. Außerdem ist der innere Teil 43 der Doppelkammer oben mit einem Wasserzulauf 45 und daneben der äußere Teil 44 mit einem Wasserablauf 46 in Fließverbindung. Schließt man eine Kaltwasserleitung an den Wasserzulauf 45 an, dann kann der Düsenkörper 42 von dem einströmenden Kaltwasser gekühlt werden. Dieses Kaltwasser strömt vertikal entlang dem Düsenkörper 42 nach unten, tritt dort in den äußeren Teil 44 der Doppelkammer ein und strömt koaxial nach oben, um den äußeren Teil 44 der Doppelkammer durch den Wasserablauf 46 zu verfassen.

Das untere Ende 41 der Vernebelungsdüse 39 befindet sich etwa im mittleren Bereich einer ke gelstumpfförmig dargestellten Verdampfungskammer 47. Der erweiterte Teil des Kegelstumpfes ist über einen Ringflansch 48 mit der aufstromigen Oberseite eines Erwärmungskörpers 49 ver bunden. Dessen aufstromiger, warmer, ebener Oberfläche 50 wird Wasserstoffperoxid in Ne belform, vermischt mit der warmen Luft, im wesentlichen von oben nach unten zugeführt. Da durch wird das mit dem Nebel versetzte Trägergas (warme, sterile Luft) schon an dieser Oberflä che 50 verdampft. Das verdampfte Gasgemisch strömt dann vertikal nach unten durch parallel zueinander verlaufende, den Erwärmungskörper 50 im wesentlichen vertikal und vollständig durchziehende Kanäle 51, deren warme Außenwände für eine weitere Erwärmung und gegebe nenfalls Überhitzung des Gasgemisches sorgen. Längs des Erwärmungskörpers 49 ist ein Kranz von Heizstäben 52 eingesetzt, deren elektrische Versorgungsleitungen 53 radial oder zu einer oder mehreren Seiten (Fig. 2) herausstehend gezeichnet sind.

Bezugszeichenliste

1

Packung

2

,

3

Düse

4

,

5

Zuführleitung

6

Rohrkörper

7

Grundkörper

8

Längskanal

9

Verbindungsöffnung

10

Boden des Rohrkörpers

6

11

Düsenhalteplatte

12

Meßstelle

13

Abgang des Temperatursensors

14

Endstopfen

15

Durchflußmesser

16

Ventil

17

Nut

18

Heizpatrone

19

elektrischer Anschluß

20

,

20

' Befestigungsflansche

21

Verdampfereinrichtung

22

Verteilerleitung

23

aufstromige Einspeisestelle

24

Außenwand

25

Endkante

26

Sprühkanal

27

Sprühloch

28

Innenraum

29

Fließrichtung des Abgases

30

Restriktorscheibe

31

Drosselöffnung

32

Druckstücke

33

Klemmplatte

34

Druckschraube

35

Durchflußkanal

36

Ausströmungskanal

37

oberste Kante der offenen Packung

38

Unterkante der Düse

2

39

Vernebelungsdüse

40

Fließkanal

41

unteres Ende

42

Düsenkörper

43

Doppelkammer, innerer Teil

44

Doppelkammer, äußerer Teil

45

Wasserzulauf

46

Wasserablauf

47

Verdampfungskammer

48

Ringflansch

49

Erwärmungskörper

50

warme Oberfläche

51

Kanal

52

Heizstab

53

elektrische Versorgungsleitung
a Abstand

Claims

1. Vorrichtung zum gleichzeitigen Sterilisieren einer Mehrzahl von Packungen (1) mit Hilfe eines Wasserstoffperoxid und ein Trägergas enthaltenden Gasgemisches,
mit Zuführleitungen für das Trägergas (4) und für Wasserstoffperoxid (5), einer Einrichtung (21) zum Verdampfen von Wasserstoffperoxid mit Wärme und zum Einmischen in das Trägergas,
mit Zuführleitungen (4, 5) und einer im wesentlichen horizontal verlaufenden Verteilerleitung (6, 22) und
mit über der jeweiligen Packung (1) angeordneten und mit der Verteilerleitung (6, 22) verbundenen Düsen (2, 3)
dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerleitung (6, 22) von der aufstromigen Stelle (23) der Einspeisung des konditionierten Gasgemisches bis zur Stelle (9) des Eintrittes vor die jeweilige Düse (2, 3) als einen Längskanal (8) enthaltender Rohrkörper (6) aus gestaltet ist mit mindestens einer sich über dessen Länge erstreckender, etwa rohrförmi ger Heizpatrone (18) und verteilten Meßstellen (12) und daß die Heizpatrone (18) in we nigstens zwei Abschnitte (18a, 18b, 18c) aufgeteilt und durch Zufuhr elektrischer Energie gesteuert derart erwärmbar ist, daß sich die Temperatur (T) an den äußeren Enden des Rohrkörpers (6) von der Temperatur in der Mitte unterscheidet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrkörper (6) die Form eines länglichen Steges hat mit einem massiven Grundkörper (7), der mittig von dem den Gaskanal (8) bildenden Längskanal (8) mit Verbindungsöffnungen (9) zu den Düsen (2, 3) durchzogen ist und der auf gegenüberliegenden Seiten des Gaskanales (8) und im Abstand zu diesem mit nach außen offenen Nuten (17) für das Einlegen einer Heizpatro ne (18) versehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Abschnitt (18a, 18b, 18c) der Heizpatrone (18) unabhängig vom anderen beheizbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweili ge Düse (2, 3), vorzugsweise über eine Düsenhalteplatte (11), mit den Verbindungsöff nungen (9) des Rohrkörpers (6) verbunden und an letzterem angebracht ist und eine Drosselöffnung (31, 36) hat.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (3) einen die zu sterilisierenden Bereiche der Packung (1) wenigstens teilweise umgrei fenden, durch einen auf gegenüberliegenden Seiten offenen, ringförmigen, mit Sprühlö chern (27) versehenen Sprühkanal (26) begrenzten Innenraum (28) und im Abstand vom Sprühkanal (26) angebrachte, ebenfalls seitlich teilweise offene Außenwände (24) auf weist (Fig. 7).

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein richtung zum Verdampfen von Wasserstoffperoxid mit Wärme und zum Einmischen in das Trägergas eine von einer Zuführleitung (5) für flüssiges Wasserstoffperoxid gespei ste Vernebelungsdüse (39) aufweist, die im mittleren Bereich einer Verdampfungskam mer (47) aufstromig eines Erwärmungskörpers (49) angeordnet ist, zu dessen aufstromi ger, warmer Oberfläche (50) Wasserstoffperoxid in Nebelform unter Vermischen mit warmem Trägergas zugeführt und durch Kanäle (51) in den Erwärmungskörper (50) der art geleitet wird, daß vor der Einspeisung in die Verteilerleitung (6, 22) eine Überhitzung des Gasgemisches erfolgt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenig stens im abstromigen Endbereich des Erwärmungskörpers (49) einige Heizstäbe (52) eingesteckt sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführleitung (5) für flüssiges Wasserstoffperoxid durch ein Kühlfließmittel gekühlt ist.