DE10134037A1

DE10134037A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Plasmasterilisation von Behältern insbesondere Flaschen

Info

Publication number: DE10134037A1
Application number: DE2001134037
Authority: DE
Inventors: Herbert Pickel
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2001-07-12
Filing date: 2001-07-12
Publication date: 2003-01-30
Anticipated expiration: 2021-07-13
Also published as: DE10134037B4

Abstract

Bei einer Vorrichtung und einem Verfahren zur Plasmasterilisation von Behältern, insbesondere Flaschen, werden diese während der Plasmasterilisation durch einen Förderer kontinuierlich durch eine Plasmakammer transportiert. Auch das Be- und Entladen der Plasmakammer mit Behältern erfolgt kontinuierlich durch mindestens ein Schleusenrad. Hierdurch werden hohe Durchsatzraten bereitgestellt und verschiedene Bereiche der Behälter können gezielt sterilisiert werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Plasmasterilisation von Behältern, insbesondere von Flaschen, mit einer Plasmakammer.
Die Sterilisation von Behältern ist insbesondere in der Lebens- und Genussmittelindustrie, der Biotechnologie und der pharmazeutischen Industrie und überall dort, wo unerwünschte Keime schaden können, von großer Bedeutung.

Bekannt ist ein Verfahren zur Sterilisation von Glasbehältern aus der US 2 660 513. Hier werden Glasbehälter über Drehtüren in eine Kammer eingebracht, in der sie mit heißem Dampf sterilisiert werden. Hierbei hat sich als nachteilig herausgestellt, dass der Energieverbrauch sehr hoch ist und die Glasbehälter nach der Sterilisation sehr heiß sind, was für die weitere Handhabung nachteilig ist. Weiterhin ist dieses Verfahren für Kunststoffbehälter, die großer Hitze gegenüber empfindlich sind, nachteilig.

Bekannt sind weiterhin aus der DE 30 00 709 A1, der DE 44 08 301 A1 und der DE 198 06 516 A1 Kammern, bei denen Behälter chargenweise sterilisiert werden können. Dazu werden die Kammern auf Unterdruck gebracht, so dass ein Plasma erzeugt werden kann. Die Kammer muss wegen des Unterdrucks nach außen hin abgedichtet werden, so dass Schleusen/Schleusentüren bzw. Ventile zum Be- und Entladen der Kammer erforderlich sind. Dadurch wird ein chargenweises Arbeiten nötig. Das chargenweise Arbeiten ist jedoch nachteiligerweise mit kontinuierlich arbeitenden Maschinen, wie z. B. Füllautomaten nicht kompatibel. Dies führt dazu, dass Behälter, die nach dem Sterilisieren zuletzt gefüllt werden, auf Grund von großen Wartezeiten erneut mit Keimen befallen werden können. Weiterhin ergibt sich durch die stationäre Anordnung mehrerer Behälter in der Kammer für jeden Behälter eine verschiedene Umgebung, so dass auch die Sterilisation jedes Behälters verschieden zuverlässig stattfindet. Die Sterilisationszeit muss sich daher nach dem Behälter mit der längsten Sterilisationszeit richten, was zu einer unerwünscht langen Prozesszeit und einem unerwünscht hohen Energieverbrauch führt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, bei dem kontinuierlich mit einem Plasma sterilisierte Behälter mit hohen Durchsatzraten bereitgestellt werden.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen Förderer auf, mit dem die zu sterilisierenden Behälter in der Plasmakammer während der Sterilisation gefördert werden. Der Förderer kann zur aktiven Bewegung der Behälter selber vorgesehen sein oder auch nur durch eine passive Transporteinrichtung gegeben sein, bei der die Behälter durch ihr Gewicht oder nachfolgende Behälter weiterbewegt werden. Durch die Bewegung des Behälters innerhalb der Plasmakammer können beispielsweise verschiedene Bereiche innerhalb der Plasmakammer angefahren werden, die verschiedenen Bereiche des Behälters gezielt sterilisieren. Weiterhin können große Mengen von Behältern in einer derartigen Plasmakammer sterilisiert werden, da selbst bei hohen Durchsatzraten, d. h. einer hohen Geschwindigkeit der Behälter innerhalb der Plasmakammer, durch die Größe der Plasmakammer eine ausreichende Einwirkungszeit des Plasmas zur ordnungsgemäßen Sterilisation des Behälters möglich ist. Typische Zeiten, die benötigt werden einen Behälter zu sterilisieren, liegen je nach Intensität des Plasmas im Bereich von Bruchteilen einer Sekunde bis zu mehreren Sekunden oder Minuten.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, Einrichtungen zum kontinuierlichen Be- und/oder Entladen der Plasmakammer mit Behältern vorzusehen. Durch derartige Einrichtungen können ständig frisch sterilisierte Behälter für die weitere Verarbeitung, d. h. z. B. für das Befüllen der Behälter, bereitgestellt werden. Ebenso können zu sterilisierende Behälter kontinuierlich dem Sterilisationsprozess zugeführt werden. Dies ist für einen gleichmäßigen Betrieb der Plasmakammer von großem Vorteil.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, ein Schleusenrad zum Be- und/oder Entladen der Plasmakammer mit Behältern vorzusehen. Derartige Schleusenräder sind dazu geeignet, hohe Durchsatzraten zu erzielen und gleichzeitig das Vakuum in der Plasmakammer nach außen hin gut abzudichten.

Vorteilhaft ist hierbei insbesondere ein Schleusenrad zum Einschleusen und ein zweites Schleusenrad zum Ausschleusen von Behältern vorzusehen, da es so möglich ist, das Schleusenrad zum Ausschleusen von Behältern steril zu halten. Das Schleusenrad zum Einschleusen muss dann nicht zwangsläufig steril sein.

Vorteilhaft ist weiterhin eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Vorrichtung Magnete aufweist, mit denen das Plasma im Bereich der Behälter konzentriert werden kann. Derartige Magnete können ortsfest in der Plasmakammer installiert sein oder auch mit dem Behälter mitführbar vorgesehen sein. Dazu können die Magnete beispielsweise in geeigneter Weise mit dem Förderer gekoppelt sein. Die Konzentration des Plasmas mittels Magnete auf den Bereich der Behälter erhöht die Effizienz der Plasmakammer in Bezug auf die Sterilisation der Behälter in den kritischen Bereichen. Die Magnete können hierbei sowohl innerhalb als auch außerhalb der Behälter vorgesehen sein. Falls Magnete innerhalb der Behälter vorgesehen sind, müssen geeignete Einrichtungen zum Ein- und Ausbringen der Magnete in bzw. aus den Behältern heraus vorgesehen sein.

Vorteilhaft ist es weiterhin, mindestens einen zweiten Förderer zum Fördern eines Behälters in der Plasmakammer vorzusehen, da es somit möglich ist, den Behälter an verschiedenen Stellen bei dem Transport zu unterstützen, so dass sämtliche Bereiche des Behälters wenigstens zeitweilig für die Plasmasterilisation freiliegen.

Vorteilhaft ist weiterhin eine Prozessgaseinleiteinrichtung, mit der Prozessgas in die Plasmakammer und/oder das Schleusenrad eingeleitet werden kann. Mit einer Prozessgaseinleiteinrichtung für den Plasmakammerbereich kann die nötige Konzentration an Prozessgas in der Plasmakammer vorteilhafterweise eingestellt werden. Mit einer Prozessgaseinleiteinrichtung am Schleusenrad kann das Prozessgas direkt in die Behälter selber eingeleitet werden, um so auch dort eine ausreichende Konzentration an Prozessgas für die Plasmasterilisation sicherzustellen.

Besonders vorteilhaft ist weiterhin eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der eine Einblaseinrichtung vorgesehen ist, mit der Sterilluft in die sterilisierten Behälter eingeblasen werden kann. Durch das Eindringen von Sterilluft in die frisch sterilisierten Behälter wird sichergestellt, dass keine Keime in den Behälter gelangen. Das könnte evtl. dadurch geschehen, dass nach dem Ausschleusen nach der Sterilisation Umgebungsluft in den zuvor evakuierten Behälter einströmt.

Um die frisch sterilisierten Behälter von der Plasmakammer abzufördern, ist es weiterhin vorteilhaft, einen Abförderer vorzusehen, der die Behälter gegen Keime schützt, solange bis die Behälter einem Füller zugeführt sind. Ein entsprechende Förderer kann beispielsweise nach außen hin mit Verkleidungen abgeschirmt sein. Auch ist es möglich Sterillufteinleitungen vorzusehen, so dass der Bereich, in dem sich die Behälter bei dem Abförderer befinden, ständig mit Sterilluft gespült wird. Dadurch ist die Wahrscheinlichkeit der erneuten Kontamination des Behälters nach der Sterilisation mit Keimen sehr gering.

Um dem Plasma in der Plasmakammer Energie zuzuführen sind insbesondere Mikrowellengeneratoren und/oder Hochfrequenzelektroden vorteilhaft. Mit derartigen Generatoren bzw. Elektroden können gezielt bestimmt Bereiche in der Plasmakammer mit Energie versorgt werden, um in diesen Bereichen ein Plasma zu zünden und/oder aufrecht zu erhalten.

Vorteilhaft ist es hierbei insbesondere, wenn eine eigene Plasmaerzeugungseinrichtung zur Sterilisation des Schleusenrads vorgesehen ist. Hierzu muss ein Plasma in der Nähe des Schleusenrades innerhalb der Plasmakammer mit der Plasmaerzeugungseinrichtung erzeugt werden. Dadurch ist es möglich, eine Kontamination der Behälter durch ein unsteriles Schleusenrad nach der Sterilisation zu vermeiden.

Vorteilhafterweise ist eine derartige erfindungsgemäße Vorrichtung zur Sterilisation von Glas- und/oder Kunststoff-, insbesondere PET-Flaschen vorgesehen.

Eine weitere besonders vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, die Plasmakammer ringförmig vorzusehen. Dadurch ist es möglich, nur einen kleinen Volumenbereich vorzusehen, der von der Plasmakammer umschlossen ist, in dem ein Plasma gezündet bzw. aufrechterhalten werden muss. Große Raumbereiche, die zwar mit Prozessgas gefüllt sind, jedoch nicht für die Sterilisation benutzt werden, können somit vorteilhafterweise vermieden werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Behälter während der Sterilisation durch die Plasmakammer transportiert werden. Dadurch können verschiedene Bereiche in der Plasmakammer mit den Behältern durchfahren werden und so verschiedene Bereiche der Behälter sterilisiert werden. Weiterhin ist es durch den kontinuierlichen Betrieb möglich, große Mengen von Behältern durch die Plasmakammer zu bewegen und so auch bei hohen Durchsatzraten, d. h. hohen Geschwindigkeiten der Behälter, eine ausreichend lange Einwirkungszeit des Plasmas zur ordnungsgemäßen Sterilisation der Behälter im Bereich der Plasmakammer zu erreichen.

Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen 15 bis 25 offenbart.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, Plasma in/oder außerhalb der Behälter zu erzeugen. Durch ein Erzeugen des Plasmas außerhalb der Behälter können die äußeren Bereiche des Behälters, insbesondere im Bereich der Mündung des Behälters, sterilisiert werden. Durch ein Plasma innerhalb des Behälters wird das Behälterinnere, d. h. insbesondere die innenliegende Oberfläche des Behälters sterilisiert.

Vorteilhaft kann das erfindungsgemäße Verfahren weiterhin mit Wasserstoffperoxid und/oder Argon und/oder Sauerstoff als Prozessgas durchgeführt werden. Diese Prozessgase bzw. Mischungen hieraus stellen eine schnelle und zuverlässige Sterilisation der Behälter sicher.

Das Verfahren kann besonders vorteilhaft zur Sterilisation von Getränkeflaschen im Bereich der Lebens- und Genussmittelindustrie eingesetzt werden, weil dort hohe Anforderungen an die zuverlässige Sterilisation und hohe Durchsatzraten von Getränkeflaschen (bis zu mehreren 10.000/Stunde) üblich sind.

Im Folgenden werden mehrere Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben: Dabei zeigt:
Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 2 eine schematische Draufsicht einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 3 eine schematische Draufsicht einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 4 eine schematische Draufsicht einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 5 eine schematische Schnittdarstellung von den erfindungsgemäßen Möglichkeiten Magnete vorzusehen,
Fig. 6 eine schematische Schnittdarstellung der verschiedenen Möglichkeiten Elektroden um den Behälter vorzusehen.
In Fig. 1 ist eine schematisierte Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 gezeigt. Ein Förderer 4 ist zum Transportieren von Behältern 3 innerhalb einer Plasmakammer 2 vorgesehen. Der Förderer 4 kann jeder beliebige Typ von Behälter- 3 oder Flaschenförderer 4 sein. Hier seien insbesondere Hängeförderer 4 oder solche Förderer 4 genannt, bei denen der Behälter 3 auf dem Förderer 4 steht. Für PET-Flaschen mit einem Kragen kann eine Transporteinrichtung, z. B. ein Hängeförderer 4, vorgesehen sein, bei dem die PET-Flaschen an ihrem Kragen hängen. Die Plasmakammer 2 kann eine beliebige Kammer sein. Sie ist vorteilhafterweise aus Metall gefertigt. Weiterhin ist sie vorteilhafterweise im Wesentlichen vakuumdicht.
Mit dem Förderer 4 werden die Behälter 3 durch ein Plasma 8 hindurchbewegt. Das Plasma 8 ist so angeordnet, dass sämtliche Bereiche des Behälters 3 sterilisiert werden. Es ist jedoch auch möglich, mehrere Plasmen 8 innerhalb der Plasmakammer 2 vorzusehen, die so nacheinander verschiedene Bereiche des Behälters 3 sterilisieren. Dann kann mindestens ein Plasma 8 zur Sterilisation von nur einem Teilbereich des Behälters 3 vorgesehen sein. Ein Mikrowellengenerator 13 zur Einstrahlung von Mikrowellen zur Erzeugung von Plasma 8 ist an oder in der Plasmakammer 2 vorgesehen. Anstelle des Mikrowellengenerators 13 oder auch zusätzlich zu dem Mikrowellengenerator 13 können Elektroden 15 zur Einspeisung von Energie für das Plasma 8 mittels Hochfrequenzfeldern vorgesehen sein. Die Elektroden 15 können oberhalb, unterhalb, neben oder auch innerhalb des Behälters 3 angeordnet sein. Für die Anordnung der Elektroden 15 innerhalb des Behälters 3 sind geeignete Ein- und Ausführeinrichtungen für die Elektroden 15 vorgesehen. Bei Mitführen einer Elektrode 15 mit dem Behälter 3 ist eine Kopplung der Elektrode 15 an den Behälter 3 bzw. den Förderer 4 vorzusehen.
Eine Einrichtung 5 zum Einschleusen von Behältern 3 in den Bereich der Plasmakammer 2 ist mit der Plasmakammer 2 gekoppelt. Die Schleuseneinrichtung 5 dient hierbei dazu, den Raum der Plasmakammer 2, der in der Regel einen im Vergleich zum Atmosphärendruck erniedrigten Druck aufweist, beispielsweise 102 mbar, gegen Atmosphärendruck abzudichten. Ebenso ist, wie in Fig. 1 dargestellt, eine Einrichtung 5 zum Ausschleusen von sterilisierten Behältern 3 aus dem Bereich der Plasmakammer 2 mit der Plasmakammer 2 gekoppelt. Auch hierbei müssen entsprechende Abdichtungen vorgesehen sein, um ein Eindringen von Umgebungsluft in die Plasmakammer 2 zu verhindern.
Die Einrichtung 5 zum Ein- und Ausschleusen von Behältern 3 kann beispielsweise durch Schleusentüren bewerkstelligt werden.
Die Schleuseneinrichtung 5 enthält somit ein Volumen, in das ein Behälter 3 aufgenommen werden kann, so dass das Volumen, zumindest zeitweise gegen Atmosphärendruck oder gegen den Innenraum der Plasmakammer 2 hin abgedichtet ist.
Der Förderer 4, wie in Fig. 1 dargestellt, muss nicht zwangsläufig die Behälter 3 auf einer kreisähnlichen Bahn bewegen, sondern kann auch beliebige Wege, beispielsweise dreieckige, viereckige, ovale oder schlangenlinienförmige vorsehen.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der ein Schleusenrad 5 zum Ein- und Ausschleusen von Behältern 3 aus dem Bereich der Plasmakammer 2 vorgesehen ist. Das Schleusenrad 5 weist an seinem Umfang Einbuchtungen auf, in die die Behälter 3 aufgenommen werden können. Durch Dichtungen 10 werden die Einbuchtungen, in denen sich die Behälter 3 aufhalten nach außen hin gegen Atmosphäre und nach innen hin zu dem Bereich der Prozesskammer 2 hin, abgedichtet. Die Dichtungselemente 10 können sowohl an den das Schleusenrad 5 umgebenden Teilen, als auch an dem sich bewegenden Teil des Schleusenrades 5 selber angebracht sein. Das Schleusenrad 5 kann auch mehr oder weniger als 6 Einbuchtungen aufweisen. Weniger Einbuchtungen sind für eine einfache Konstruktionsweise vorteilhaft. Mit mehr Einbuchtungen können höhere Durchsatzraten erzielt werden. Es können auch die Bereiche auf dem Weg der Behälter 3 von Atmosphärendruck ins Plasmakammerinnere, in denen die Behälter 3 abgepumpt und mit Prozessgas beschickt werden, gut voneinander getrennt werden, wenn möglichst viele Einbuchtungen vorgesehen sind.
Das Schleusenrad 5 weist absperrbare Zuleitungen 7 auf, mit denen Prozessgas individuell in die einzelnen Einbuchtungen, die zum Aufnehmen von Behältern 3 vorgesehen sind, eingelassen werden kann. Jedoch ist es auch möglich, eine fest installierte Zuleitung 7, wie in Fig. 2 links von dem Schleusenrad 5 dargestellt, vorzusehen, mit der jeweils in diejenige Einbuchtung, die an der Zuleitung 7 vorbeikommt, entsprechendes Prozessgas eingeleitet wird. Die Prozessgaseinleiteinrichtung kann so ausgebildet sein, dass das Prozessgas zumindest teilweise direkt in das Innere des Behälters 3 eingeleitet wird. An dem Schleusenrad 5 ist weiterhin ein absperrbarer Vakuumkanal 17 vorgesehen, mit dem die Umgebungsluft aus der Einbuchtung des Schleusenrades 5, in der sich der Behälter 3 befindet, abgepumpt werden kann. Der Vakuumkanal 17 kann sich, wie in Fig. 2 dargestellt, fest installiert an demjenigen Teil befinden, der das Schleusenrad 5 umgibt. Auch können mehrere Vakuumkanäle zum beispielsweise schrittweisen Abpumpen der Einbuchtungen vorgesehen sein. Jedoch ist es auch denkbar, einen oder mehrere Vakuumkanäle 17 individuell für jede Einbuchtung vorzusehen, in der im Schleusenrad 5 ein Behälter 3 aufgenommen werden kann.
In der Plasmakammer 2 ist ein geeignetes Mittel vorgesehen, mit dem Behälter 3 aus dem Schleusenrad 5 an einen Förderer 4 übergeben werden können, z. B. in Form eines Greifer- Sternrads. Der Förderer 4 ist so angeordnet, dass die Behälter 3 auf einer Bahn durch die Plasmakammer 2 transportiert werden können. An der Plasmakammer 2 sind rechts und links Mikrowellengeneratoren 13 vorgesehen, die Mikrowellenstrahlungen in den inneren Bereich der Plasmakammer 2 abstrahlen können. Weiterhin sind Plasmabereiche 8 dargestellt, die hier der Übersichtlichkeit halber nur stellvertretend für einen Teil der Plasmakammer 2 dargestellt sind. Weiterhin sind in der Nähe der Bahn, auf der der Förderer 4 die Behälter 3 durch die Plasmakammer 2 bewegen kann, Magnete 6 angeordnet, deren Magnetfeld sich in die Bahn der Behälter 3 erstreckt.
Im hinteren Bereich der Plasmakammer 2 ist eine weitere absperrbare Zuführeinrichtung 7 für Prozessgas vorgesehen. Auch ein entsprechender Vakuumkanal 17 kann an der Plasmakammer 2 vorgesehen sein.
Eine besondere Einrichtung 16 zum Sterilisieren des Schleusenrades 5 auf der Seite, die der Plasmakammer 2 zugewandt ist, ist in Fig. 2 direkt hinter dem Schleusenrad 5 dargestellt. Diese Einrichtung 16 kann beispielsweise eine Mikrowellenquelle, d. h. ein Mikrowellengenerator sein oder auch eine oder mehrere Elektroden zum Einleiten von Hochfrequenzfeldern, mit dem ein Plasma 8 speziell in der Nähe des Schleusenrades 5 erzeugt werden kann. Dadurch können etwaige Verunreinigungen des Schleusenrades 5, die durch unsterile eintretende Behälter 3 auftreten, direkt beseitigt werden.
Hierzu können vorteilhafter Weise auch im Inneren des Schleusenrades 5 Magnete 6 vorgesehen sein, die das Plasma 8, insbesondere in dem Bereich der Einbuchtungen des Schleusenrades 5, konzentrieren.
Zur Übergabe von sterilisierten Behältern 3 von dem Förderer 4 an das Schleusenrad 5 kann eine geeignete Übergabeeinrichtung, z. B. in Form eines Greifer-Sternrads vorgesehen sein.
Für die auf der in Fig. 2 dargestellten rechten Seite des Schleusenrades 5 befindlichen Behälter 3 kann eine Einrichtung 18 vorgesehen sein, die das Prozessgas aus der Einbuchtung mit dem sterilisierten Behälter 3 und/oder aus dem Behälter 3 selber abführen und/oder abpumpen kann. Weiterhin kann eine absperrbare Sterilluftzuführung 9 zum Einleiten von Sterilluft in die Einbuchtungen und/oder die Behälter 3 vorgesehen sein. Ein Abförderer 11 ist zum Transport der aus dem Schleusenrad 5 austretenden Behälter 3 zu einem Füller 12 vorgesehen.
In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, bei der die Plasmakammer 2 eine Ringform hat. Der Förderer 4 ist der Übersichtlichkeit halber in dieser Figur nicht dargestellt, jedoch in der entsprechenden Vorrichtung vorgesehen.
Durch die ringförmige Ausführung der Plasmakammer 2 können dicht neben der Bahn, die die Behälter 3 in der Plasmakammer 2 einnehmen, sowohl rechts, links, oberhalb als auch unterhalb Mikrowellenquellen 13 angeordnet sein. In der ringförmigen Plasmakammer 2 sind nur im linken Teil die Schraffuren zum Andeuten des Plasmas 8 dargestellt. Das Plasma 8 kann jedoch vorteilhafterweise in kleineren, größeren oder auch im ganzen Bereich der Plasmakammer 2 vorgesehen sein.
Im rechten Teil der ringförmigen Plasmakammer 2 sind weiterhin Magnete 6 mit ihren Magnetfeldern dargestellt, die ebenfalls rechts und links der Bahn der Behälter 3 angeordnet sind. Auch eine Anordnung ober- bzw. unterhalb der Bahn ist möglich. Die beiden hinteren in Fig. 3 dargestellten Magnete 6 sind ohne einen gegenüberliegenden Magneten 6 dargestellt, um die Magnetfeldlinien deutlicher erkennbar zu machen. Die beiden unteren Magnete 6 in Fig. 3 sind gegenüberliegend angeordnet und zwischen den beiden Magneten 6 ergibt sich eine starke Konzentration von Magnetfeldern, die das Plasma 8 in diesem Bereich zu konzentrieren vermag.
Die Einrichtungen des Schleusenrades 5 sowie des Zu- und Abförderers 14 bzw. 11 sind vergleichbar zu der in Fig. 2.
In Fig. 4 ist eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung dargestellt, bei der ein Schleusenrad 5a zum Einschleusen der Behälter 3 in die Plasmakammer 2 vorgesehen ist und ein zweites Schleusenrad 5b zum Ausschleusen der Behälter 3 aus der Plasmakammer 2.
Im vorderen Bereich von Fig. 4 ist ein Zuförderer 14 vorgesehen, der die Behälter 3 dem Schleusenrad 5a zufördert. Das Schleusenrad 5a ist mit entsprechenden Einrichtungen versehen, um ein Vakuum in der Einbuchtung des Schleusenrades 5a zu gewährleisten, in dem sich der Behälter 3 befindet. Weiterhin sind Einleitungen für Prozessgas 7 im Bereich des Schleusenrades 5a vorgesehen. In der Prozesskammer 2 ist ein schematisch dargestellter Förderer 4 angeordnet. Der Übersichtlichkeit halber ist nur in dem vorderen Bereich in Fig. 4 die Schraffur zum Andeuten des Plasmas 8 dargestellt. An der Plasmakammer 2 sind wieder Mikrowellenquellen 13 rechts und links der Bahn der Behälter 3 dargestellt. Anstatt oder auch zusätzlich zu den Mikrowellenquellen können Hochfrequenzelektroden vorgesehen sein, um Energie für die Zündung und Aufrechterhaltung des Plasmas 8 zur Verfügung zu stellen.
Im oberen Bereich von Fig. 4 ist ein Schleusenrad 5b dargestellt, in das die sterilisierten Behälter 3 eingebracht werden. Im Bereich des Schleusenrads 5b ist eine Zuleitung 9 zum Zuführen von Sterilluft vorgesehen. Ein Abförderer 11 ist im oberen Bereich von Fig. 4 dargestellt und führt zu einem Füller 12.
In Fig. 5 ist ein senkrechter Schnitt eines Behälters 3 dargestellt. Innerhalb des Behälters 3 ist ein Magnet 6 vorgesehen, dessen Magnetisierung entlang der stabförmigen Achse des Magneten 6 liegt. Die Magnetisierung weist abwechselnd nach oben und nach unten, so dass sich segmentartige Ausbildung von Magnetfeldbereichen ergeben. Durch die segmentartige Anordnung der Magnetisierung nach oben und nach unten kann durch die Abstände der jeweiligen Nord- und Südpole die Intensität des Magnetfeldes dem Profil oder der Form des Behälters 3 angepaßt werden.
Statt einer Magnetisierung, die entlang der Achse des stabförmigen Magneten 6 zeigt, ist es auch möglich, die Magnetisierung quer oder schräg zu der Achse anzuordnen, um so Magnetfelder, die im Wesentlichen horizontal oder schräg aus dem stabförmigen Magneten 6 austreten, vorzusehen.
Weiterhin ist es möglich, zusätzlich oder ersatzweise außerhalb der Behälter 3 Magnete 6 anzuordnen. Durch Anordnung eines Magneten 6 mit einem Nordpol auf der einen Seite und weiteren Magneten 6 mit einem Südpol auf der gegenüberliegenden Seite des Behälters 3, kann ein homogenes Magnetfeld im Bereich des Behälterkörpers erreicht werden. Die Magnete 6 können auch höher sein, als in Fig. 5 dargestellt, so dass sich das Magnetfeld über den gesamten Bereich des Behälters 3 hin erstreckt. Durch eine spezielle Formung der Magnetpole kann die Magnetfeldstärke räumlich variieren. Dadurch ist eine Konzentration des Plasmas 8 auf kritische Bereiche der Sterilisation, wie z. B. ein verwinkelter Mündungsbereich oder den Bodenbereich des Behälters 3, in dem sich Flüssigkeitsreste sammeln, möglich.
Auch die Anordnung von Hufeisenmagneten 6, wie in Fig. 5 oben rechts dargestellt, ist erfindungsgemäß möglich, um das Plasma 8 in der Plasmakammer 2 zu konzentrieren. Diese Magnete 6 können zusätzlich eingesetzt werden, um ein besonders intensives Plasma 8 in den kritischen Bereichen, wie der Mündung des Behälters 3, vorzusehen, jedoch können die Hufeisenmagnete 6 auch größer als in Fig. 5 dargestellt, ausgeführt werden, um so eine Durchsetzung des gesamten Behälters 3 mit Magnetfeldern zu erreichen. Die Durchsetzung des Behälters 3 mit Magnetfeldern ist für die Konzentration des Plasmas 8 im Bereich des Magnetfeldes, d. h. im Bereich des Behälters 3, von großem Vorteil.
In Fig. 6 sind mögliche Anordnungen von Elektroden 15 dargestellt, mit denen mittels Hochfrequenzfelder dem Plasma 8 Energie zugeführt werden kann. Die Elektroden 15 können sowohl oberhalb als auch unterhalb als auch neben den Behältern 3 angeordnet werden. Auch eine schrägliegende Anordnung der Elektroden kann vorgesehen sein. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die Behälter 3 eine nach oben abnehmende Ausdehnung aufweisen, wie in Fig. 6 oben dargestellt.
Mit derartigen Elektroden 15 ist es möglich, das Plasma 8, insbesondere im Bereich des Behälters 3, wo es zur Sterilisation benötigt wird, zu zünden und/oder aufrecht zu erhalten.
Die in Fig. 5 und 6 dargestellten Magnete 6 und Elektroden 15 können in jeder geeigneten Größe und Anordnung in jeder der Ausführungsformen der Fig. 1 bis 4 vorgesehen sein.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens soll nun anhand von Fig. 2 erläutert werden.
Die Plasmakammer 2 wird zunächst über den Vakuumkanal 17 auf den entsprechenden Betriebsdruck der Plasmakammer 2 abgepumpt. Der hierfür notwendige Druck kann im Bereich von 102 mbar liegen. Anschließend wird über die Prozessgaszuleitung 7 das für die Sterilisation erforderliche Prozessgas, wie beispielsweise Wasserstoffperoxid und/oder Argon und/oder Sauerstoff mit dem entsprechenden Partialdruck eingelassen. Durch die Mikrowellenquellen 13 wird Energie in den Raum der Plasmakammer 2 eingespeist und so ein Plasma 8 erzeugt. Durch die Magnete 6 wird das Plasma 8 in bestimmten Bereichen in der Plasmakammer 2 konzentriert.
Über einen Zuförderer 14 und ein erstes Greifer-Sternrad 19 werden nun Behälter 3 in das kontinuierlich in Pfeilrichtung rotierende Schleusenrad 5 transportiert. Eine Einbuchtung des Schleusenrades 5, die einen oder mehrere Behälter 3 aufnimmt, wird nun im Uhrzeigersinn in Richtung zu der Plasmakammer 2 hingedreht. Auf dem Weg dorthin wird die Einbuchtung über einen Vakuumkanal 17 evakuiert. Das Abpumpen kann auch schrittweise über mehrere Vakuumkanäle 17 erfolgen. In die Einbuchtung wird über eine Prozessgaseinleiteinrichtung 7 Prozessgas auch im Bereich der Einbuchtung des Schleusenrades 5 bzw. in den Hohlraum des Behälters 3 eingelassen. Das Volumen der Einbuchtung des Schleusenrades 5 wird über Dichtungen 10, sowohl gegen den Außendruck als auch den Innenraum der Plasmakammer 2 hin, abgedichtet. Sobald sich durch die Drehung des Schleusenrades 5 der Behälter 3 im Bereich der Plasmakammer 2 befindet, wird dieser durch ein zweites Greifer-Sternrad 20 an den kontinuierlich in Pfeilrichtung umlaufenden Förderer 4 in der Plasmakammer 2 übergeben. Der Förderer 4 transportiert die Behälter 3 nun auf einer vorbestimmten Bahn durch die Plasmakammer 2 hindurch. Hierbei wird ein Behälter 3 insbesondere durch diejenigen Bereiche geführt, in denen sich das Plasma 8 befindet. Dadurch wird der Behälter 3 sowohl innen als auch außen sterilisiert. Bei dem Transport des Behälters 3 durch die Plasmakammer 2 hindurch wird auch ein Plasma 8 innerhalb des Behälters 3 gezündet und aufrechterhalten. Dies dient zur Sterilisation des Inneren des Behälterkörpers.
Die Bereiche der Plasmakammer 2, in denen ein Plasma 8 erzeugt wird, können auch von der Transportgeschwindigkeit der Behälter 3, d. h. der Durchsatzrate abhängig gemacht werden. Bei maximaler Transportgeschwindigkeit ist vorteilhafterweise in allen Bereichen, in denen Plasma 8 erzeugt werden kann, ein Plasma 8 vorhanden. Bei niedrigerer Transportgeschwindigkeit kann der mit Plasma 8 durchsetzte Bereich der Transportgeschwindigkeit entsprechend verringert werden. Dadurch kann sowohl die (thermische, chemische) Belastung der Behälter 3 durch das Plasma 8, als auch der Energieverbrauch begrenzt werden.
Nach dem Durchlauf des Behälters 3 durch die Plasmakammer 2 wird der sterilisierte Behälter 3 durch ein drittes Greifer- Sternrad 21 von dem Förderer 4 wieder in das Schleusenrad 5 überführt. Durch die Drehung des Schleusenrades 5 wird die Einbuchtung, in der sich der Behälter 3 befindet, aus dem Bereich der Plasmakammer 2 weggedreht. Aus dem Bereich der Einbuchtung wird durch die Vorrichtung 18 das Prozessgas aus der Einbuchtung, in der sich der Behälter 3 befindet, und auch aus dem Behälter 3 selbst abgeführt und/oder abgepumpt. Noch während sich die Einbuchtung, in der sich der Behälter 3 befindet, gegen den Außenraum hin abgedichtet ist, wird über eine Sterilluftzuleitung 9 Sterilluft in das Behälterinnere geblasen. Sobald sich nun der Behälter 3 wieder mit der äußeren Atmosphäre im Kontakt befindet, ist eine Kontamination des Behälters 3 mit Keimen durch die Füllung mit Sterilluft hochgradigst unwahrscheinlich. Über ein viertes Greifer-Sternrad 22 und einen übertunnelten Abförderer 11 wird der frisch sterilisierte Behälter 3 einem Füller 12 zugeführt, in dem er unmittelbar nach der Sterilisation gefüllt und verschlossen werden kann.
Sollte sich durch den Einschleusvorgang von unsterilen Behältern 3, die von dem Zuförderer 14 dem Schleusenrad 5 zugeführt werden, eine Kontamination des Schleusenrades 5 im Bereich der Einbuchtungen ergeben, so wird dieser Bereich durch die Schleusenradsterilisationseinrichtung 16 mit einem Plasma 8 sterilisiert. Die Magnete 6, die hierfür im Bereich des Schleusenrades 5 oder aber auch in der Plasmakammer 2 vorgesehen sind, konzentrieren das Plasma 8 der Schleusenradsterilisationseinrichtung 16 auf die Oberfläche des Schleusenrades 5. Damit ist gewährleistet, dass die frisch sterilisierten Behälter 3, die erneut in das Schleusenrad 5 aufgenommen werden, nicht durch eine eventuelle Kontamination des Schleusenrades 5 kontaminiert werden.
Bezugnehmend auf Fig. 4 soll eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben werden. Die Zuförderung der Behälter 3 über den Zuförderer 14 und die Einschleusung derselben mit dem Schleusenrad 5a in die Plasmakammer 2 ist wie oben beschrieben. In der Plasmakammer 2 werden die eingebrachten Behälter 3 durch ein Plasma 8 sterilisiert. Im Gegensatz zu dem vorangehenden Verfahren werden hierbei die Behälter 3 jedoch nicht über das selbe Schleusenrad 5a, sondern über ein weiteres Schleusenrad 5b aus der Plasmakammer 2 abgeführt. Das Schleusenrad 5b, das die frisch sterilisierten Behälter 3 aufnimmt, kann somit ebenfalls steril gehalten werden.
Das Ableiten und/oder Abpumpen des Prozessgases aus den Einbuchtungen, in denen sich die Behälter 3 in dem Schleusenrand 5b befinden, und das Füllen mit Sterilluft über die Sterilluftzuleitung 9, sowie der Abtransport über den gegen Keime geschützten Abförderer 11 zu dem Füller 12 hin, ist hier wie bei dem oben beschriebenen Verfahren.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch mit den in den Fig. 1 und 3 dargestellten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung entsprechend durchgeführt werden.
Für einen zuverlässigen Transport der Behälter 3 mit hoher Leistung ist es von Vorteil, wenn die Einbuchtungen bzw. Schleusenkammern der Schleusenräder 5, 5a, 5b mit gesteuerten Greifzangen 23 versehen sind, wie sie in Fig. 4 auf der rechten Seite der Schleusenräder 5a, 5b angedeutet sind. Durch die Greifzangen 23 werden die Behälter 3 während des Transports in den Einbuchtungen der Schleusenräder fixiert, vorzugsweise hängend und ohne Bodenabstützung. Dies ist insbesondere zweckmäßig bei leichtgewichtigen PET-Flaschen. Wenn auch die Greifersternräder 19 bis 22 und der Förderer 4 im Kopfbereich der Behälter 3 angreifen, z. B. abwechselnd überhalb und unterhalb eines am Behälterkopf vorgesehenen Kragens, läßt sich ein durchgängiges Neck-Handling realisieren. Dadurch ist der Behälter allseitig gut zugänglich und daher optimal sterilisierbar.
Die Einbuchtungen bzw. Greifzangen 23 können bei entsprechend groß dimensioniertem Schleusenrad 5 auch den Förderer 4 ersetzen und die Behälter 3 direkt durch die am Umfang des Schleusenrads 5 ausgebildete Plasmakammer 2 transportieren. Die Anordnung des Mikrowellengenerators 13 und der Elektroden 15 entspricht dann zweckmäßigerweise der Anordnung nach Fig. 1. Es ist jedoch auch möglich jeder Ausbuchtung des Schleusenrads 5 einen eigenen, mit umlaufenden Mikrowellengenerator 13, Magneten 6 oder Elektroden 15 zuzuordnen. Auf diese Weise wird eine besonders kompakte Bauform erreicht, indem die Einbuchtungen selbst als Plasmakammern 2 verwendet werden.

Claims

1. Vorrichtung (1) zur Plasmasterilisation von Behältern (3), insbesondere Flaschen, mit mindestens einer Plasmakammer (2), dadurch gekennzeichnet, dass ein Förderer (4) zum Transport der Behälter (3) in der Plasmakammer (2) während der Plasmasterilisation vorgesehen ist.

2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Einrichtung (5) zum kontinuierlichen Be- und/oder Entladen der Plasmakammer (2) mit Behältern (3) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Schleusenrad (5) zum Be- und/oder Entladen der Plasmakammer (2) mit Behältern (3) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schleusenrad (5a) zum Einschleusen und ein zweites Schleusenrad (5b) zum Ausschleusen von Behältern (3) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein ortsfester und/oder mit den Behältern mitführbarer Magnet (6) zur Konzentration des Plasmas (8) im Bereich der Behälter (3) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Förderer (4) die Behälter (3) während der Plasmasterilisation kontinuierlich transportiert, vorzugsweise in einer Reihe hintereinander.

7. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Prozessgaseinleiteinrichtung (7) in der Plasmakammer (2) und/oder einem Schleusenrad (5) vorgesehen ist.

8. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Einblaseinrichtung (9) zum Einblasen von Sterilluft in sterilisierte Behälter (3) vorgesehen ist.

9. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abfördereinrichtung (11) zum Abfördern der Behälter (3) von der Plasmakammer (2) und zum Schutz der Behälter (3) gegen Keime vorgesehen ist.

10. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Plasmaenergiezuführeinrichtung (13, 15) insbesondere ein Mikrowellengenerator (13) und/oder eine Hochfrequenzelektrode (15) vorgesehen ist.

11. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Plasmaerzeugungseinrichtung (16) zur Sterilisation des Schleusenrads (5) mit Plasma (8) vorgesehen ist.

12. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) zur Plasmasterilisation von Glasflaschen (3) und/oder Kunststoff- insbesondere PET-Flaschen (3) vorgesehen ist.

13. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Plasmakammer (2) ringförmig ist.

14. Verfahren zur Plasmasterilisation von Behältern (3), insbesondere von Flaschen mit einer Plasmakammer (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Behälter (3) während der Sterilisation durch die Plasmakammer (2) transportiert werden.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Plasmakammer (2) kontinuierlich mit Behältern (3) be- und/oder entladen wird.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälter (3) mit einem Schleusenrad (5) in die Plasmakammer (2) ein- und/oder ausgeschleust werden.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Plasma (8) mit Hilfe von Magneten (6) konzentriert wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälter (3) in der Plasmakammer (2) mit einem zweiten Förderer (4) kontinuierlich gefördert werden.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessgas in die Plasmakammer (2) und/oder ein Schleusenrad (5) eingeleitet wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass Sterilluft in sterilisierte Behälter (3) eingeblasen wird.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Schleusenrad (5) durch Plasma (8) sterilisiert wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass Plasma (8) in und/oder außerhalb der Behälter (3) erzeugt wird.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass als Prozessgas Wasserstoffperoxid und/oder Argon und/oder Sauerstoff verwendet wird.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass Energie für das Plasma (8) mit Mikrowellen oder Hochfrequenzfeldern zugeführt wird.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass Glasflaschen (3) und/oder Kunststoffinsbesondere PET-Flaschen (3) sterilisiert werden.