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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zur Plasmasterilisation von Behältern,
insbesondere Flaschen, mit einer Plasmakammer, gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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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.
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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 Energieverbauch
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.
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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.
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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.
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Schließlich ist aus der
DE 199 03 935 A1 bereits
eine gattungsgemäße Vorrichtung
zur Plasmasterilisation von Gefäßen bekannt,
bei der ein einziger Förderer
in Form einer Gliederkette sowohl den Transport der Gefäße in der
Plasmakammer als auch das Einführen
und Ausführen
der Gefäße in bzw.
aus der Plasmakammer in Verbindung mit türen- oder schieberförmigen Schleusen übernimmt.
Die Gliederkette läuft
somit fortwährend
aus der normalen Atmosphäre
in die Plasmakammer hinein und wieder heraus und kann daher sehr
leicht verkeimen. Außerdem
ist die Abdichtung einer Gliederkette und der damit zusammenwirkenden
Schleusen und somit die Aufrechterhaltung der gewünschten
Betriebsbedingungen innerhalb der Plasmakammer sehr schwierig.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher,
eine mit hohen Durchsatzraten arbeitende Vorrichtung zur Plasmasterilisation
von Behältern
zu schaffen, die eine gute Abdichtung der Plasmakammer sowie einen
guten Schutz der Plasmakammer gegen Verkeimung ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit
den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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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.
Da der Förderer
innerhalb der Plasmakammer angeordnet ist und diese nicht verlässt, kann
er nicht verkeimen. Zum Be- und Entladen der Plasmakammer ist statt
dessen mindestens ein Schleusenrad vorgesehen. Derartige Schleusenräder sind
dazu geeignet, hohe Durchsatzraten zu erzielen und gleichzeitig
das Vakuum in der Plasmakammer nach außen hin gut abzudichten. Wichtig
ist es hierbei, dass 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
vorteilhafterweise ist eine derartige erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Sterilisation von Glas- und/oder Kunststoff-, insbesondere PET-Flaschen vorgesehen.
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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.
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Im Folgenden werden mehrere Ausführungsformen
der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben: Dabei zeigt:
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1 eine
schematische perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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2 eine
schematische Draufsicht einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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3 eine
schematische Draufsicht einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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4 eine
schematische Draufsicht einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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5 eine
schematische Schnittdarstellung von den Möglichkeiten Magnete vorzusehen,
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6 eine
schematische Schnittdarstellung der verschiedenen Möglichkeiten
Elektroden um den Behälter
vorzusehen.
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In 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.
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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.
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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 10-2 mbar,
gegen Atmosphärendruck abzudichten.
Ebenso ist, wie in 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.
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Die Einrichtung 5 zum Ein-
und Ausschleusen von Behältern 3 kann
beispielsweise durch Schleusentüren
bewerkstelligt werden.
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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.
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Der Förderer 4, wie in 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.
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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.
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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 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 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.
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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 20. 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.
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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.
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Eine besondere Einrichtung 16 zum
Sterilisieren des Schleusenrades 5 auf der Seite, die der Plasmakammer 2 zugewandt
ist, ist in 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.
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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.
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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 21 vorgesehen sein.
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Für
die auf der in 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.
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In 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 Fig. nicht dargestellt, jedoch in der entsprechenden
Vorrichtung vorgesehen.
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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.
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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 3 dargestellten
Magnete 6 sind ohne einen gegenüberliegenden Magneten 6 dargestellt,
um die Magnetfeldlinien deutlicher erkennbar zu machen. Die beiden
unteren Magnete 6 in 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.
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Die Einrichtungen des Schleusenrades 5 sowie
des Zu- und Abförderers 14 bzw. 11 sind
vergleichbar zu der in 2.
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In 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.
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Im vorderen Bereich von 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 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.
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Im oberen Bereich von 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 4 dargestellt
und führt
zu einem Füller 12.
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In 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.
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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.
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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 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.
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Auch die Anordnung von Hufeisenmagneten 6,
wie in 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 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.
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In 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 6 oben dargestellt.
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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.
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Die in 5 und 6 dargestellten Magnete 6 und
Elektroden 15 können
in jeder geeigneten Größe und Anordnung
in jeder der Ausführungsformen
der 1 bis 4 vorgesehen sein.
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Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung
soll nun anhand von 2 erläutert werden.
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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 10-2 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.
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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.
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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.
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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
Auförderer 11 wird
der frisch sterilisierte Behälter 3 einem
Füller 12 zugeführt, in dem
er unmittelbar nach der Sterilisation gefüllt und verschlossen werden
kann.
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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.
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Bezugnehmend auf 4 soll eine weitere Arbeitsweise der
erfindungsgemäßen Vorrichtung 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 der vorangehenden
Vorrichtung werden hierbei die Behälter 3 jedoch nicht über dasselbe
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.
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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.
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Entsprechende Arbeitsweisen können auch mit
den in den 1 und 3 dargestellten Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt werden.
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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 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.
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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 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.