DE10145102C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Sterilisieren von Verschlußkappen für Behälter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sterilisieren von Verschlusskappen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zu dessen Durchführung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9.

Durch die DE 197 27 942 C2 ist es bereits bekannt, in die Öffnung bzw. Innenseite von auf einem Übergabesternrad einer Verschließmaschine transportierten Verschlusskappen mittels eines Ultraschallzerstäubers ein Gemisch aus sterilisierter Luft und Wasserstoffperoxid einzusprühen. Alternativ wird der Einsatz von Heissdampf vorgeschlagen. Das Sterilisationsmittel wird anschließend mittels Sterilluft entfernt bzw. getrocknet. Der Sterilisationseffekt wird hierbei entweder nur chemisch (Wasserstoffperoxid) oder nur physikalisch (Heissdampf) realisiert, so dass ein entsprechend hoher Verbrauch an Sterilisationsmittel und lange Einwirkungszeiten erforderlich sind. Diese wirken sich stark leistungsmindernd aus und senken die Wirtschaftlichkeit. Außerdem wird die Oberseite bzw. Aussenseite der Verschlusskappen nicht direkt beaufschlagt und daher nicht ausreichend sterilisiert. Ein Verschleppen von Keimen zur Verschließstation ist daher nicht zu vermeiden.

Entsprechendes gilt für die aus der DE 28 49 238 A1 bekannte Reinigungsvorrichtung für Verschlusskappen. Auch hier werden die in einem offenen Kanal transportierten Verschlusskappen nur an ihrer Innenseite mittels einer Düse mit Reinigungsflüssigkeit in Form von Wasser und anschließend mit einem Gasstrom zwecks Trocknung beaufschlagt.

Andererseits ist es durch das DE 297 08 145 U1 bereits bekannt, Verschlusskappen auf einer spiraligen Bahn durch ein Desinfektionsmittelbad zu bewegen. Auf diese Weise lässt sich problemlos eine hohe Sterilisationsrate für die gesamte Verschlusskappenoberfläche erzielen. Der konstruktive Aufwand für das Tauchbad und die Transporteinrichtung für die Verschlusskappen ist allerdings relativ hoch. Ferner ist nicht auszuschließen, dass bei Störungen in der nachgeschalteten Verschließmaschine und daher zu langer Aufenthaltsdauer im Tauchbad die Verschlusskappen beschädigt oder zumindest unbrauchbar werden und daher aussortiert werden müssen.

Durch die BP 0 017 287 A1 ist es bekannt, die Innen- und Aussenseite von in einem offenen Träger transportierten Verschlusskappen mittels Düsen mit einer Reinigungsflüssigkeit zu besprühen. Anschließend erfolgt eine nicht näher beschriebene Sterilisation.

In der Vorrichtung nach der JP 11189218 A werden in zwei Sternrädern transportierte Verschlusskappen einseitig zuerst mit einer Sterilisationslösung und dann nach einer gewissen Einwirkungszeit mit heißer Luft beaufschlagt.

Beim Verfahren nach der DE 42 18 941 A1 wird der Innenraum von becherförmigen Verpackungsbehältern mit dampf- oder nebelförmigem Wasserstoffperoxid beaufschlagt. Eine Sterilisation von Verschlusskappen ist nicht offenbart. Entsprechendes gilt für die DE 199 56 186 A1, gemäß der flaschenförmige Verpackungsbehälter ein einziges Mal an der Aussenseite und zweimal unter Zwischenschaltung einer Einwirkungszeit im Inneren mit einem Gemisch aus einem flüssigen Desinfektionsmittel und Wasserdampf beaufschlagt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art mit einfachen Mitteln dahingehend zu verbessern, dass bei geringem Einsatz an Desinfektionsmittel und kurzer Behandlungszeit eine effektive allseitige Sterilisierung von Verschlusskappen realisierbar ist, die in einfacher Weise an die Betriebsbedingungen anpaßbar ist.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Vorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 9 gelöst.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren bzw. bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt sowohl die Vernebelung bzw. Verdampfung als auch die Erwärmung des flüssigen Desinfektionsmittels allein durch die Mischung mittels Wasserdampf. Dabei kann die Erwärmung in einfachster Weise durch Auswahl der Temperatur und Menge des Wasserdampfs definiert werden. Die dabei erfolgte "Verdünnung" des Desinfektionsmittels kann gleichfalls auf einfache Weise durch entsprechende Erhöhung der Ausgangskonzentration des der Mischdüse zugeführten Desinfektionsmittels kompensiert werden, so dass das an den vorzugweise Raumtemperatur aufweisenden Verschlußkappen kondensierte Gemisch die gewünschte Konzentration aufweist. Durch das Zusammenwirken von kinetischer Strahlenergie, Wärme und Desinfektionsmittel sowie durch die mehrmalige Beaufschlagung der Innenseite und der Aussenseite der Verschlusskappen wird eine besonders intensive Keimabtötung realisiert.

Auf Grund des direkten Aufsprühens des Desinfektionsmittel- Wasserdampf-Gemisches auf die Verschlußkappen durch die Mischdüsen sind keine Heizkammern, Rohrleitungen usw. erforderlich, in denen das Gemisch kondensieren könnte. Es ist daher ein taktweiser Betrieb der Mischdüsen möglich und auch längere Betriebsunterbrechungen haben keine negativen Auswirkungen. Eine zu lange Behandlung der Verschlußkappen bei Stillständen kann somit auf einfache Weise verhindert werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten, die insbesondere zu einer allseitigen Sterilisierung der Verschlußkappen beitragen.

Im Nachstehenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 die Seitenansicht einer Vorrichtung zum Sterilisieren von Verschlußkappen

Fig. 2 die Seitenansicht eines Düsenstocks der Vorrichtung nach Fig. 1 in vergrößerter Darstellung

Fig. 3 die Draufsicht eines Düsenstocks der Vorrichtung nach Fig. 1 in vergrößerter Darstellung

Die Vorrichtung nach Fig. 1 bis 3 ist zum Sterilisieren von Verschlußkappen V in Form von Schraubkappen aus Kunststoff für Getränkeflaschen eingerichtet und in eine nicht weiter gezeigte Steril-Abfüllanlage integriert. Sie weist einen durchgehenden, stationären Förderkanal F auf, der im Wesentlichen einen senkrechten Anfangsbereich I, einen ersten geradlinigen horizontalen Bereich II, einen teilweise danebenliegenden zweiten geradlinigen, horizontalen Bereich IV sowie einen die beiden horizontalen Bereiche nach Art eines Loopings miteinander verbindenden schleifenförmigen Bereich III umfaßt. Der Förderkanal F besitzt sechs parallele Führungsschienen 1, die durch Distanzplatten 2 fixiert sind. Jeweils zwei Führungsschienen 1 sind an der offenen Innenseite und an der geschlossenen Außenseite mit Abstand angeordnet, währende jeweils eine Führungsschiene 1 an gegenüberliegenden Seitenbereichen der Verschlußkappen V sitzt. Die Führungsschienen 1 führen die Verschlußkappen V allseitig mit leichtem Spiel. Sie sind relativ schmal, so dass der Förderkanal F nach allen Seiten hin weitgehend offen ist.

Der senkrechte Bereich I schließt sich an ein herkömmliches Rührwerk 3 an, durch das die Verschlußkappen V einem Vorrat entnommen und einzeln nacheinander in den Förderkanal F eingeführt werden. Außerdem ist im Bereich I eine Ausschleusung 4 für falsch orientierte Verschlußkappen V angeordnet, so dass diese alle mit der offenen Seite nach unten weisend durch Schwerkrafteinwirkung in den Bereich II gelangen. An dessen Anfangsbereich ist eine Antriebsstation 5 für die Verschlußkappen V mit einem durch einen Elektromotor angetriebenen, seitlich zwischen die Führungsschienen 1 eingreifenden Sternrad vorgesehen, welches die Verschlußkappen durch die Bereiche II, III und IV schiebt.

Am Anfang des ersten geradlinigen Bereichs II des Förderkanals F ist ein erster Düsenstock 6a stationär angeordnet, dessen Aufbau aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist. Der Düsenstock 6a weist insgesamt zehn Mischdüsen 7 bis 16 auf, die als handelsübliche 2-Komponenten-Zerstäuberdüsen mit Innenmischung ausgebildet sind. Derartige Düsen sind z. B. bei der Firma Lechler GmbH, Baureihe 156.2 erhältlich und erzeugen aus einer unter Druck zugeführten Flüssigkeit und einem Gas einen kegelförmigen Gemischstrahl mit einem Strahlwinkel von ca. 60°.

Zwei Mischdüsen 7, 8 sind stationär über dem Förderkanal F befestigt und senkrecht nach unten gerichtet. Sie beaufschlagen mit Abstand mittig die nach oben gerichtete Außenseite der im Förderkanal F kontinuierlich vorbeilaufenden Verschlußkappen V. Vier Mischdüsen 9, 10, 11, 12 sind stationär unter dem Förderkanal F befestigt und nach oben gerichtet. Sie beaufschlagen mit Abstand die nach unten gerichtete offene Innenseite der im Förderkanal F kontinuierlich vorbeilaufenden Verschlußkappen V. Um auch die seitlichen Wände der Innenfläche optimal zu erfassen sind die vier Mischdüsen 9 bis 12 nicht senkrecht sondern leicht geneigt angeordnet. Zwei weitere Mischdüsen 13, 14 sind auf der linken Seite und zwei weitere Mischdüsen 15, 16 sind auf der rechten Seite des Förderkanals F in unterschiedlichen Höhen angeordnet und beaufschlagen die ihnen zugewandten Seitenfläche der Verschlußkappen V. Der Abstand der Mischdüsen von den Verschlußkappen beträgt nur wenige Zentimeter.

Alle Mischdüsen 7 bis 16 sind über ein erstes Leitungssystem 17 unter Zwischenschaltung eines Sperrventils 18 und einer Pumpe 19 an einen Vorratsbehälter 20 für ein flüssiges Desinfektionsmittel angeschlossen. Dieser enthält beispielsweise ein peressigsäurehaltiges Desinfektionsmittel, wie es z. B. von der Firma Henkel mit der Bezeichnung Oxonia aktiv-150 lieferbar ist, in wässriger Lösung und bei Raumtemperatur. Dieses flüssige Desinfektionsmittel wird durch die Pumpe 19 den Mischdüsen 7 bis 16 mit einem Druck von 2 bis 3 bar zugeführt.

Ferner sind alle Mischdüsen 7 bis 16 über ein zweites Leitungssystem 21 mit einem Sperrventil 22 an einen Wasserdampferzeuger 23 angeschlossen der Wasserdampf mit einem Überdruck von 2 bar und einer Temperatur von 121°C an die Mischdüsen 7 bis 16 liefert.

Ein zweiter, identischer Düsenstock mit wiederum zehn über Sperrventile an den Vorratsbehälter 20 und den Wasserdampferzeuger 23 angeschlossenen Mischdüsen 7 bis 16 ist im mittleren oberen Teil des schleifenförmigen Bereichs III angeordnet, jedoch um 180° verschwenkt, da hier die Verschlußkappen V im Förderkanal 4 mit der offenen Innenseite nach oben weisen. Die Transportstrecke im Förderkanal zwischen dem ersten Düsenstock 6a und dem zweiten Düsenstock 6b bildet eine Einwirkungsstrecke, in der das im ersten Düsenstock 6a auf die Verschlußkappen V aufgetragene Desinfektionsmittel-Wasserdampfgemisch seine Wirkung voll entfalten kann, worauf im zweiten Düsenstock 6b frisches Desinfektionsmittel aufgetragen wird.

Ein dritter identischer Düsenstock 6c ist im horizontalen Bereich IV des Förderkanals F angeordnet, wobei zwischen dem zweiten Düsenstock 6b und dem dritten Düsenstock 6c wiederum eine Einwirkungszeit für das im Düsenstock 6b aufgetragene Desinfektionsmittel-Wasserdampfgemisch vorliegt. Der dritte Düsenstock 6c ist über nicht gezeigte Leitungssysteme einerseits an Sterilluft und andererseits an Sterilwasser angeschlossen. Mit Hilfe des durch seine Mischdüsen 7 bis 16 erzeugten Sterilluft-Sterilwassergemisches werden die Verschlußkappen V intensiv gespült und so vom Desinfektionsmittel befreit.

An den dritten Düsenstock 6c schließt sich unmittelbar ein vierter identischer Düsenstock 6d an, dessen zehn Mischdüsen 7 bis 16 ausschließlich mit Sterilluft besckickt werden. Hierdurch wird eine intensive Trocknung der Verschlußkappen V realisiert. Die aus dem vierten Düsenstock 6d auslaufenden und fertig sterilisierten und getrockneten Verschlußkappen V werden gewendet und laufen dann zu der nicht gezeigten Verschließmaschine der Steril-Abfüllanlage.

Das mit der vorbeschriebenen Vorrichtung durchführbare Verfahren zum Sterilisieren von Verschlußkappen für Verpackungsbehälter läuft folgendermaßen ab:
Die durch das Rührwerk 3 vereinzelten und die Ausschleusung 4 gleichgerichteten Verschlußkappen V werden durch die Antriebsstation 5 in einer geschlossenen Reihe kontinuierlich durch den Förderkanal F bewegt; alle Sperrventile 18 und 22 sind geöffnet.

Als erstes wird nun jede Verschlußkappe V beim Passieren des ersten Düsenstocks 6a durch die aus dessen zehn Mischdüsen 7 bis 16 austretenden zehn Gemischstrahlen aus Wasserdampf und teilweise vernebeltem und teilweise verdampftem flüssigen Desinfektionsmittel über ihre gesamte Außen- und Innenseite mehrmals beaufschlagt. Genauer gesagt wird die Innenseite durch die Gemischstrahlen der Mischdüsen 9, 10, 11, 12, die Oberseite durch die Gemischstrahlen der Mischdüsen 7 und 8 und die Seitenfläche durch die Gemischstrahlen der Mischdüsen 13, 14, 15 und 16 intensiv und direkt beaufschlagt. Hierbei ergibt sich durch die Zusammenwirkung der kinetischen Strahlenergie, der durch den Wasserdampf eingebrachten Hitze und die chemische Aktivität des Sterilisationsmittels ein hoher Reinigungs- und Sterilisationsefekt.

Während des nun folgenden Transports der Verschlußkappe zum zweiten Düsenstock 6b kann das aufgesprühte Desinfektionsmittel allseitig intensiv auf die Verschlußkappe einwirken. Diese Einwirkungszeit beträgt vorzugsweise wenige Sekunden. Danach wird beim Passieren des zweiten Düsenstocks 6b die gleiche Behandlung durchgeführt wie im ersten Düsenstock 6a. Wiederum wird die Verschlußkappe V durch zehn Gemischstrahlen mehrmals und aus verschiedenen Winkeln an der Innen- und Außenseite beaufschlagt. Danach folgt eine zweite Einwirkungszeit für das Desinfektionsmittel, bis die Verschlußkappe den Düsenstock 6c erreicht.

Der Düsenstock 6c ist durch zwei nicht gezeigte Leitungssysteme einerseits an eine Sterilluftquelle und andererseits an eine Sterilwasserquelle angeschlossen und beaufschlagt somit die Verschlußkappe mit insgesamt zehn Gemischstrahlen aus Sterilluft und Sterilwasser. Hierdurch erfolgt eine intensive Spülung der Verschlußkappe, so dass das vorher aufgesprühte Desinfektionsmittel vollständig entfernt wird. Unmittelbar danach passiert die Verschlußkappe V den vierten Düsenstock 6d dessen Mischdüsen durch ein einziges Leitungssystem an eine Sterilluftquelle angeschlossen sind. Hier erfolgt ein intensives Abblasen und damit Trocknen den Verschlußkappen V, so dass diese den letzten Düsenstock 6d absolut steril und trocken verlassen. Mit dem vorbeschriebenen Verfahren lassen sich problemlos Sterilitätsraten in der Größenordnung von 5 oder 6 Zehnerpotenzen erreichen. Bei geringeren Anforderungen kann u. U. auch auf den zweiten Düsenstock 6b verzichtet werden.

Die gesamte Vorrichtung ist in einem nicht gezeigten Gehäuse angebracht, an dessen unterm Ende das abtropfende Desinfektionsmittel-Wassergemisch gesammelt wird. Der Weitertransport der Verschlußkappen außerhalb des Gehäuses erfolgt dann in einem geschlossenen oder übertunnelten, vorzugsweise mit Sterilluft belüfteten Kanal, um eine Wiederverkeimung zu verhindern.

Im Falle von Betriebsunterbrechungen, z. B. aufgrund von Störungen in der nachgeschalteten Verschließmaschine, wird die Antriebsstation 5 abgeschaltet und die Sperrventile 18, 22 werden geschlossen. Unnötiger Verbrauch an Dampf und Desinfektionsmittel wird so vermieden und eine Beschädigung der Verschlußkappen V im ersten und zweiten Düsenstock 6a, 6b wird zuverlässig verhindert. Der dritte und vierte Düsenstock 6c, 6d können gleichfalls abgeschaltet werden oder auch weiterlaufen, um einer Wiederverkeimung der Verschlußkappen entgegenzuwirken.

Claims (15)

1. Verfahren zum Sterilisieren von Verschlußkappen für Verpackungsbehälter, wobei ein Desinfektionsmittel-Gas- Gemisch auf die Innenseite der Verschlußkappen aufgesprüht und nach Einwirkung wieder entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenseite und zusätzlich die Außenseite der Verschlußkappen mindestens zweimal - unter Zwischenschaltung einer Einwirkungszeit - mit mindestens einem aus einer Mischdüse austretenden Gemischstrahl aus Wasserdampf und einem vernebelten und/oder verdampften flüssigen Desinfektionsmittel direkt beaufschlagt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenseite der Verschlußkappen mit mehreren aus mehreren Mischdüsen austretenden Gemischstrahlen aus Wasserdampf und einem vernebelten und/oder verdampften flüssigen Desinfektionsmittel unter verschiedenen Winkeln direkt beaufschlagt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer vorgegebenen Einwirkungszeit die Verschlußkappen an der Innenseite und an der Außenseite mit Sterilwasser und/oder Sterilluft gespült und anschließend mit Sterilluft getrocknet werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserdampf der Mischdüse mit einem Druck von 2 bis 3 bar zugeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssige Desinfektionsmittel durch eine wässrige Lösung von H2O2 oder Peressigsäure, ggf. unter Beimischung eines Tensides gebildet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssige Desinfektionsmittel der Mischdüse unter einem Druck von 2 bis 3 bar zugeführt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischungsverhältnis zwischen dem der Mischdüse zugeführten Wasserdampf und dem der Mischdüse zugeführten flüssigen Desinfektionsmittel ca. 2 : 1 beträgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das der Mischdüse zugeführte Desinfektionsmittel und die Verschlußkappen Raumtemperatur aufweisen.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen im Bereich der Innenseite und zusätzlich der Außenseite der Verschlußkappen offenen Förderkanal (F) und durch mindestens zwei durch die Öffnungen im Förderkanal (F) auf die Innenseite und auf die Außenseite gerichtete Mischdüsen (9, 10, 11, 12), die über Steuerventile (18, 22) einerseits an einen Wasserdampferzeuger (23) und andererseits an einen Vorratsbehälter (20) für ein flüssiges Desinfektionsmittel angeschlossen sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischdüsen (9, 10, 11, 12) als Zwei- Komponenten-Zerstäuberdüse ausgebildet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Mischdüsen (7 bis 16) vorgesehen sind, die die Innenseite und/oder Außenseite der Verschlußkappen unter verschiedenen Winkeln direkt beaufschlagen.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Förderkanal (F) mehrere parallele Führungsschienen (I) aufweist, von denen jeweils mindestens eine an der Oberseite, an der Unterseite und an gegenüberliegenden Seiten des Randes der Verschlußkappen angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Förderkanal (F) zwei im Wesentlichen horizontal und parallel zueinander verlaufende geradlinige Bereiche (II, IV) und dazwischen eine loopingartige Schleife (III) aufweist, wobei eine erste Behandlungsstation (6a) mit mehreren Mischdüsen (7 bis 16) am Anfangsberich des ersten geradlinigen Bereichs (II) und eine zweite Behandlungsstation (6b) mit mehreren Mischdüsen (7 bis 16) an der Oberseite der Schleife (III) angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des zweiten geradlinigen Bereichs (IV) des Förderkanals (F) eine Reinigungsstation (6c) und Trockenstation (6d) mit mehreren direkt auf die Verschlußkappen gerichteten Düsen (7 bis 16) angeordnet ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Förderkanal (F) mit einer Antriebsstation (5) für den Vorschub der Verschlußkappen ausgestattet ist.