DE102009008633B4 - Device for sterilizing containers - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zum Sterilisieren von Behältnissen (10), mit einer Transporteinrichtung, welche die Behältnisse (10) entlang eines vorgegebenen Transportpfades (P1, P2, P3) transportiert, und einem Behandlungsraum (8), in dem die Behältnisse (10) sterilisiert werden, wobei die Transporteinrichtung (6) die Behältnisse (10) durch diesen Behandlungsraum (8) transportiert, mit wenigstens einer Sterilisationseinrichtung (2) zum Sterilisieren einer Wandung der Behältnisse, wobei diese Sterilisationseinrichtung (2) eine Erzeugungseinrichtung (4) zum Erzeugen von Ladungsträgern aufweist und eine Beschleunigungseinrichtung (24), um die von der Erzeugungseinrichtung (2) erzeugten Ladungsträger in Richtung der in dem Behandlungsraum (8) befindlichen Behältnisse (10) zu beschleunigen,wobeiein Gasdruck innerhalb des Behandlungsraums (8) unter einem Gasdruck außerhalb des Behandlungsraums (8) liegt,dadurch gekennzeichnet, dassentlang des Transportpfades (P1, P2, P3) der Behältnisse (10) Durchführungsräume angeordnet sind, wobei ein Vakuum in den einzelnen Durchführungsräumen hin zum eigentlichen Behandlungsraum (8) sukzessive zunimmt.Device for sterilizing containers (10), with a transport device which transports the containers (10) along a predetermined transport path (P1, P2, P3) and a treatment room (8) in which the containers (10) are sterilized, wherein the transport device (6) transports the containers (10) through this treatment chamber (8), with at least one sterilization device (2) for sterilizing a wall of the containers, with this sterilization device (2) having a generating device (4) for generating charge carriers and a Accelerating device (24) to accelerate the charge carriers generated by the generating device (2) in the direction of the containers (10) located in the treatment space (8), the gas pressure inside the treatment space (8) being below the gas pressure outside the treatment space (8). , characterized in that along the transport path (P1, P2, P3) of the containers (10) through-row me are arranged, with a vacuum in the individual passage rooms towards the actual treatment room (8) increases successively.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Sterilisieren von Behältnissen sowie eine Anlage zum Behandeln von Behältnissen welche eine derartige Vorrichtung zum Sterilisieren von Behältnissen aufweist, Im Bereich der Getränke herstellenden Industrie ist es üblich geworden, Kunststoffbehältnisse durch einen Blasvorgang herzustellen und anschließend mit einem Getränk zu befüllen. Insbesondere bei besonders sensiblen Getränken wie beispielsweise Fruchtsäften, ist es dabei erforderlich, die hergestellten Behältnisse und dabei insbesondere deren Innenwandungen zu sterilisieren.The present invention relates to a device for sterilizing containers and a system for treating containers which has such a device for sterilizing containers. In the beverage manufacturing industry, it has become common to produce plastic containers by means of a blow molding process and then with a beverage to fill. Particularly in the case of particularly sensitive beverages such as fruit juices, for example, it is necessary to sterilize the containers produced and, in particular, their inner walls.
Aus dem Stand der Technik sind diverse Vorgehensweisen bekannt, um eine derartige Sterilisation zu erreichen. So ist es beispielsweise bekannt, die Behältnisse mit einem desinfizierenden Gas, beispielsweise Wasserstoffperoxid, zu beaufschlagen. In jüngerer Zeit ist man jedoch bemüht, derartige Sterilisationsmethoden aufgrund der benötigten aggressiven Gase zu vermeiden.Various procedures are known from the prior art for achieving such a sterilization. For example, it is known to charge the containers with a disinfecting gas, for example hydrogen peroxide. Recently, however, efforts have been made to avoid such sterilization methods because of the aggressive gases required.
Daher ist es aus dem Stand der Technik auch bekannt, zur Sterilisation der Behältnisse Strahlung und insbesondere Elektronenstrahlung einzusetzen. Derartige Elektronenstrahlungseinrichtungen weisen dabei, wie aus dem Stand der Technik bekannt, eine Erzeugungseinrichtung für Elektronen auf, wie beispielsweise einen beheizbaren Wolframdraht und eine Beschleunigungseinrichtung, welche die so erzeugten Elektronen beschleunigt, auf. It is therefore also known from the prior art to use radiation and in particular electron beams to sterilize the containers. As is known from the prior art, such electron radiation devices have a device for generating electrons, such as a heatable tungsten wire, and an acceleration device, which accelerates the electrons generated in this way.
Aus der
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Dabei ist jedoch auch das Problem bekannt, dass insbesondere beim Beschleunigen bzw. Abbremsen dieser Elektronen Bremsstrahlung in Form von Röntgenstrahlung entsteht. Diese Röntgenstrahlung wiederum muss mit sehr aufwendigen Maßnahmen, wie beispielsweise mit Bleimänteln, abgeschirmt werden. Durch diese Abschirmung wiederum verteuern sich die Anlagen in ihrer Gesamtheit. Dabei sind die Mengen an Abschirmmaterial, beispielsweise die Wandstärken für Bleiabschirmungen, abhängig von der verwendeten Beschleunigungsspannung.However, the problem is also known that when these electrons are accelerated or decelerated in particular, bremsstrahlung in the form of X-rays is produced. This X-ray radiation, in turn, has to be shielded with very complex measures, such as lead sheaths. This shielding in turn makes the systems more expensive as a whole. The amount of shielding material, for example the wall thickness for lead shielding, depends on the acceleration voltage used.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Sterilisieren von Behältnissen zur Verfügung zu stellen, welche mit im Vergleich zum Stand der Technik kostengünstigeren Abschirmmaßnahmen auskommt. Weiterhin ist es bekannt, dass derartige Bestrahlungseinrichtungen üblicherweise auch Austrittsfenster für einen Elektronenstrahl aufweisen, insbesondere dünne Titanfenster. Diese Titanfenster stellen hochempfindliche Verschleißteile dar, da sie aus einer sehr dünnen Schicht hergestellt sind und auch die Abkühlung der sich sehr schnell erhitzenden Titanfolien bereitet große Schwierigkeiten. The present invention is therefore based on the object of providing a device for sterilizing containers which, in comparison with the prior art, manages with less expensive shielding measures. Furthermore, it is known that such irradiation devices usually also have exit windows for an electron beam, in particular thin titanium windows. These titanium windows are highly sensitive wear parts because they are made from a very thin layer, and the cooling of the titanium foils, which heat up very quickly, also causes great difficulties.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, nach Möglichkeit auf derartige Titanfolien bzw. Ausgangsfenster zu verzichten.A further object of the present invention is therefore to dispense with such titanium foils or exit windows as far as possible.
Diese Aufgaben werden durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.These objects are achieved by the subject matter of the independent claims. Advantageous embodiments and developments are the subject of the dependent claims.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Sterilisieren von Behältnissen und insbesondere von Kunststoffbehältnissen weist eine Transporteinrichtung auf, welche die Behältnisse entlang eines vorgegebenen Transportpfades transportiert. Weiterhin ist ein Behandlungsraum vorgesehen, in dem die Behältnisse sterilisiert werden, wobei die Transporteinrichtung die Behältnisse durch diesen Behandlungsraum transportiert. Weiterhin ist wenigstens eine Sterilisationseinrichtung zum Sterilisieren einer Wandung und insbesondere einer Innenwandung der Behältnisse vorgesehen, wobei diese Sterilisationseinrichtung eine Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen von Ladungsträgern aufweist und eine Beschleunigungseinrichtung, um die von der Erzeugungseinrichtung erzeugten Ladungsträger in Richtung der in dem Behandlungsraum befindlichen Behältnisse zu beschleunigen.A device according to the invention for sterilizing containers and in particular plastic containers has a transport device which transports the containers along a predetermined transport path. Furthermore, a treatment room is provided in which the containers are sterilized, with the transport device transporting the containers through this treatment room. Furthermore, at least one sterilization device is provided for sterilizing a wall and in particular an inner wall of the containers, this sterilization device having a generating device for generating charge carriers and an acceleration device in order to accelerate the charge carriers generated by the generating device in the direction of the containers located in the treatment room.
Erfindungsgemäß liegt der Gasdruck innerhalb des Behandlungsraums unter einem Gasdruck außerhalb des Behandlungsraums. Genauer gesagt liegt bevorzugt auch der Gasdruck außerhalb der eigentlichen Sterilisationseinrichtung unter dem Gasdruck außerhalb des Behandlungsraums und insbesondere unterhalb eines atmosphärischen Gasdrucks. Damit findet eine Sterilisation der Behältnisse in einem Teilvakuum statt. Dies hat den Vorteil, dass eine Reichweite der Elektronen innerhalb dieses Teilvakuums wesentlich höher liegt als unter atmosphärischen Bedingungen und auf diese Weise insbesondere auch die Beschleunigungsspannung der Sterilisationseinrichtung verringert werden kann.According to the invention, the gas pressure inside the treatment room is below the gas pressure outside the treatment room. To put it more precisely, the gas pressure outside the actual sterilization device is also preferably below the gas pressure outside the treatment room and in particular below atmospheric gas pressure. The containers are thus sterilized in a partial vacuum. This has the advantage that the range of the electrons within this partial vacuum is significantly greater than under atmospheric conditions, and in this way, in particular, the acceleration voltage of the sterilization device can also be reduced.
Bevorzugt wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. der Sterilisationseinrichtung ein durch Erwärmung eines Wolframheizdrahtes erzeugter Elektronenstrahl durch ein Hochspannungspotential zwischen einer Kathode und einer Anode beschleunigt und in einer Vakuumkammer durch ein elektronisches Linsensystem zu einem präzisem Strahl gebündelt.In the device or the sterilization device according to the invention, an electron beam generated by heating a tungsten heating wire is preferably accelerated by a high-voltage potential between a cathode and an anode and focused into a precise beam in a vacuum chamber by an electronic lens system.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Vorgehensweise können wesentlich höhere Strahlströme erreicht werden, da besonders bevorzugt die Sterilisationseinrichtung kein Austrittsfenster wie ein Titanfenster aufweist und daneben ist auch eine sehr schnelle Ansteuerung aller benötigter Parameter möglich. Weiterhin kann durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise auch die Durchlaufzeit des Bestrahlungsgutes d.h. der Behältnisse reduziert werden, insbesondere auf einen Zeitabschnitt von weniger als einer Sekunde, bevorzugt weniger als einer halben Sekunde und besonders bevorzugt auf ca. 0,2 s . Dies bedeutet, dass insgesamt auch weniger Behandlungsstationen nötig sind.Due to the procedure according to the invention, significantly higher jet currents can be achieved, since the sterilization device particularly preferably does not have an exit window such as a titanium window and, in addition, a very fast control of all required parameters is also possible. Furthermore, the process according to the invention can also reduce the throughput time of the material to be irradiated, i.e. the containers, in particular to a period of less than one second, preferably less than half a second and particularly preferably to approximately 0.2 s. This means that fewer treatment stations are required overall.
Besonders bevorzugt liegt der Gasdruck innerhalb des Behandlungsraums unter 800 mbar, bevorzugt unter 500 mbar, besonders bevorzugt unter 300 mbar und besonders bevorzugt in einem Bereich von ca. 100 mbar.The gas pressure within the treatment chamber is particularly preferably below 800 mbar, preferably below 500 mbar, particularly preferably below 300 mbar and particularly preferably in a range of approximately 100 mbar.
Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass weitgehend auf Verschleißteile der Sterilisationseinrichtung verzichtet werden kann. Neben der Kathode ist das einzige Verschleißteil im Wesentlichen eine Blende, durch welche hindurch der Elektronenstrahl aus der Sterilisationseinrichtung austritt. Besonders bevorzugt ist eine derartige untere Blende aus Molybdän oder ähnlichen Materialien gefertigt und besonders bevorzugt in Kupfer eingefasst, wobei vorteilhafter Weise diese Blende gekühlt wird. Die Kühlung dient dazu, um Erwärmungen durch noch auf diese Blende auftreffende Elektronen zu kompensieren.A further advantage of this arrangement is that wearing parts of the sterilization device can largely be dispensed with. In addition to the cathode, the only wearing part is essentially a screen through which the electron beam emerges from the sterilization device. Such a lower screen is particularly preferably made of molybdenum or similar materials and is particularly preferably encased in copper, with this screen advantageously being cooled. The cooling is used to compensate for heating caused by electrons still striking this aperture.
Weiterhin kann durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise die nötige Beschleunigungsspannung unter 100 kV, bevorzugt unter 80 kV und besonders bevorzugt auf ca. 60 kV abgesenkt werden. Bei derartigen Beschleunigungsspannungen können aufwendige Bleiummantelungen für die gesamte Anlage weitgehend entfallen.Furthermore, the necessary acceleration voltage can be lowered to below 100 kV, preferably below 80 kV and particularly preferably to approximately 60 kV by the procedure according to the invention. With such acceleration voltages, expensive lead sheathing for the entire system can largely be omitted.
Vorzugsweise weist die Vorrichtung Ablenkelemente zum Ablenken der Ladungsträger auf. Diese Ablenkelemente weisen besonders bevorzugt elektrisch betriebene Ablenkelemente und insbesondere Spulen auf. Mit Hilfe dieser Spulen kann der Elektronenstrahl zum Teil auch innerhalb des Behältnisses in eine gewünschte Position abgelenkt werden. Dabei sind besonders bevorzugt diese Ablenkelemente -insbesondere im Arbeitsbetrieb- unterhalb eines Mündungsrandes bzw. einer Mündung der zu sterilisierenden Behältnisse angeordnet. Genauer gesagt sind die besagten Ablenkelemente, etwa bei anderen Orientierungen der Behältnisse, zwischen dem oberen Mündungsrand und einem Boden der Behältnisse vorgesehen.The device preferably has deflection elements for deflecting the charge carriers. These deflection elements particularly preferably have electrically operated deflection elements and in particular coils. With the help of these coils, the electron beam can also be partially deflected into a desired position inside the container. These deflection elements are particularly preferably arranged below a mouth edge or a mouth of the containers to be sterilized, particularly during operation. To put it more precisely, said deflection elements are provided between the upper edge of the mouth and a base of the containers, for example in the case of other orientations of the containers.
Durch die erwähnten niedrigen Beschleunigungsspannungen und bei den oben beschriebenen Druck innerhalb des Behandlungsraums, der im Bereich von 100 mbar liegt die Reichweite der Elektronenstrahlen noch bei ca. 200 mm, was prinzipiell zur Sterilisation der Behältnisse ausreicht. Die Abschirmung der in diesem Falle sehr „weichen“ Röntgenstrahlung ist ebenfalls stark vereinfacht, so dass beispielsweise Stahlummantelungen im Bereich von 5 - 6 mm ausreichen. Eine Bleiummantelung ist, wie oben erwähnt, nicht erforderlich.Due to the low acceleration voltages mentioned and the above-described pressure within the treatment room, which is in the range of 100 mbar, the range of the electron beams is still approx. 200 mm, which in principle is sufficient for sterilizing the containers. The shielding of the X-rays, which are very “soft” in this case, is also greatly simplified, so that, for example, steel casings in the range of 5 - 6 mm are sufficient. As mentioned above, no lead sheathing is required.
Der Wirkungsgrad einer derartigen Anordnung ist ähnlich wie bei der Verwendung eines sehr dünnen Titanfensters im Bereich von ca. 90 %, hängt im Einzelnen jedoch auch vom Strahlstrom und der Beschleunigungsspannung ab.The efficiency of such an arrangement is similar to that of using a very thin titanium window in the range of approx. 90%, but it also depends on the beam current and the acceleration voltage.
Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform sind entlang des Transportpfads der Behältnisse Durchführungsräume angeordnet, durch welche die Behältnisse hindurch geführt werden, wobei ein Gasdruck innerhalb dieser Durchführungsräume in der Transportrichtung der Behältnisse zu dem Behandlungsraum hin abnimmt. Dies bedeutet, dass erfindungsgemäß an den eigentlichen Behandlungsraum in Transportrichtung der Behältnisse nicht unmittelbar atmosphärischer Druck angrenzt, sondern ein weiterer Durchführungsraum, der bereits unter einem vorbestimmten Teilvakuum steht und möglicherweise auch noch weitere Durchführungsräume vorgesehen sind, so dass das Vakuum in den einzelnen Durchführungsräumen hin zu dem eigentlichen Behandlungsraum sukzessiv zunimmt. Dabei können jeweils Pumpaggregate vorgesehen sein, welche die einzelnen Durchführungsräume mit einem Vakuum beaufschlagen.In one embodiment according to the invention, passage spaces through which the containers are guided are arranged along the transport path of the containers, with a gas pressure decreasing within these passage spaces in the direction of transport of the containers to the treatment space. This means that, according to the invention, the actual treatment space in the direction of transport of the containers is not directly adjacent to atmospheric pressure, but rather another lead-through space that is already under a predetermined partial vacuum and possibly also further lead-through spaces are provided, so that the vacuum in the individual lead-through spaces towards the actual treatment room gradually increases. Pump units can be provided in each case be, which act on the individual implementation spaces with a vacuum.
Die vorliegende Erfindung ist weiterhin auf eine Sterilisationseinrichtung zum Sterilisieren von Behältnissen und insbesondere von Kunststoffbehältnissen gerichtet. Diese Sterilisationseinrichtung weist eine Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen von Ladungsträgern und insbesondere von Elektronen auf. Weiterhin weist die Sterilisationseinrichtung eine Beschleunigungseinrichtung auf, um die von der Erzeugungseinrichtung erzeugten Ladungsträger in Richtung von in einem Behandlungsraum befindlichen Behältnissen zu beschleunigen und ein Gehäuse, in der die Erzeugungseinrichtung und die Beschleunigungseinrichtung angeordnet sind. Dabei liegt innerhalb dieses Gehäuses ein Vakuum vor und es ist eine Öffnung vorgesehen, durch welche die Ladungsträger aus dem Gehäuse austreten. The present invention is also directed to a sterilization device for sterilizing containers and in particular plastic containers. This sterilization device has a generating device for generating charge carriers and in particular electrons. Furthermore, the sterilization device has an acceleration device in order to accelerate the charge carriers generated by the generation device in the direction of containers located in a treatment room, and a housing in which the generation device and the acceleration device are arranged. There is a vacuum inside this housing and an opening is provided through which the charge carriers emerge from the housing.
Erfindungsgemäß ist ein Strahlungspfad, auf dem die Ladungsträger von der Erzeugungseinrichtung auf das Behältnis bzw. hin zu dem Behältnis gelangen, materialfrei.According to the invention, a radiation path on which the charge carriers travel from the generating device to the container or towards the container is free of material.
Damit wird auch hinsichtlich der Sterilisationseinrichtung vorgeschlagen, dass diese kein Austrittsfenster, wie beispielsweise eine Titanfolie aufweist, sondern die Ladungsträger bzw. Elektronen im Wesentlichen ungehindert aus der Sterilisationseinrichtung austreten, um die Behältnisse zu sterilisieren. Vorzugsweise ist innerhalb des Gehäuses wenigstens eine Blendeneinrichtung angeordnet, durch welche die Ladungsträger hindurchtreten. Damit werden bevorzugt die Elektronen bzw. das Elektronenbündel auf diese Blendeneinrichtung fokussiert.It is therefore also proposed with regard to the sterilization device that it does not have an exit window, such as a titanium foil, but that the charge carriers or electrons exit the sterilization device essentially unhindered in order to sterilize the containers. At least one screen device, through which the charge carriers pass, is preferably arranged inside the housing. The electrons or the electron beam are thus preferably focused on this aperture device.
Vorzugsweise grenzen innerhalb des Gehäuses an die Blendeneinrichtung zwei Teilräume des Gehäuses an, wobei innerhalb des näher an der Erzeugungseinrichtung gelegenen Teilraums ein geringerer Gasdruck herrscht als innerhalb des weiter von der Erzeugungseinrichtung gelegenen Teilraums. Damit ist auch innerhalb des Gehäuses ein vorzugsweise stufenweise in Richtung des Austritts der Elektronen abnehmendes Vakuum vorgesehen.Within the housing, two sub-chambers of the housing preferably adjoin the orifice device, with a lower gas pressure prevailing within the sub-space closer to the generating device than within the sub-space further from the generating device. This means that a vacuum, which preferably decreases stepwise in the direction of the exit of the electrons, is also provided within the housing.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Sterilisationseinrichtung eine Fokussiereinrichtung auf, welche ein Ladungsträgerbündel fokussiert. Dabei erfolgt diese Fokussierung, wie oben erwähnt, insbesondere für einen Durchgang durch die erwähnte Blende oder die erwähnten Blenden. Erfindungsgemäß sind innerhalb des Gehäuses mehrere der besagten Teilräume vorgesehen, wobei ein Vakuum innerhalb dieser Teilräume ausgehend von der Erzeugungseinrichtung hin zu der Austrittsöffnung abnimmt.In a further advantageous embodiment, the sterilization device has a focusing device which focuses a charge carrier bundle. As mentioned above, this focusing takes place in particular for a passage through the aperture or apertures mentioned. According to the invention, a plurality of said partial spaces are provided within the housing, with a vacuum decreasing within these partial spaces, starting from the generating device towards the outlet opening.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist eine Beschleunigungsspannung der Beschleunigungseinrichtung geringer als 100 kV, bevorzugt geringer als 80 kV und besonders bevorzugt geringer als 60 kV. Auf diese Weise kann, wie oben erwähnt, auf aufwendige Abschirmmaßnahmen gegen Röntgenstrahlung verzichtet werden.In a further advantageous embodiment, an acceleration voltage of the acceleration device is less than 100 kV, preferably less than 80 kV and particularly preferably less than 60 kV. In this way, as mentioned above, costly shielding measures against X-rays can be dispensed with.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist im Inneren des Gehäuses wenigstens ein Steuergitter zur Steuerung der Ausgangsleistung der Ladungsträger vorgesehen. Damit wird bei dieser Ausführungsform der Strahlstrom nicht über die Emission der Kathode gesteuert, sondern über ein (nahezu trägheitsloses) Steuergitter, welches eine sehr geringe Schaltzeit (von weniger als 1 ms) aufweist, so dass auch eine Positionierung des Behältnisses ohne eine Überbelastung des Flaschenhalses problemlos möglich ist.In a further advantageous embodiment, at least one control grid for controlling the output power of the charge carriers is provided inside the housing. In this embodiment, the beam current is not controlled via the emission of the cathode, but via a (almost inertia-free) control grid, which has a very short switching time (less than 1 ms), so that the container can also be positioned without overloading the bottleneck is easily possible.
Die vorliegende Erfindung ist weiterhin auf eine Anlage mit einer Vorrichtung der oben beschriebenen Art und einer Sterilisationseinrichtung der oben beschriebenen Art gerichtet. Bevorzugt weist diese Anlage stromabwärts bezüglich der Sterilisationseinrichtung eine Einrichtung zum Befüllen der Behältnisse mit einer Flüssigkeit auf.The present invention is also directed to a system with a device of the type described above and a sterilization device of the type described above. This system preferably has a device for filling the containers with a liquid downstream of the sterilization device.
Die vorliegende Erfindung ist weiterhin auf ein Verfahren zum Sterilisieren von Behältnissen und insbesondere von Kunststoffbehältnissen gerichtet, wobei die Behältnisse entlang eines vorgegebenen Transportpfades durch einen Behandlungsraum transportiert werden und innerhalb dieses Behandlungsraums mit einer Sterilisationseinrichtung sterilisiert werden, wobei die Sterilisationseinrichtung Ladungsträger und insbesondere Elektronen erzeugt und in Richtung der Behältnisse beschleunigt. Erfindungsgemäß treffen die Ladungsträger auf eine Wandung der Behältnisse und ein Pfad, auf dem die Ladungsträger von einer Erzeugungseinrichtung für die Ladungsträger zu dem Behältnis gelangen, ist materialfrei.The present invention is also directed to a method for sterilizing containers, and in particular plastic containers, in which the containers are transported along a predetermined transport path through a treatment room and are sterilized within this treatment room using a sterilization device, with the sterilization device generating charge carriers and in particular electrons and Accelerated towards the containers. According to the invention, the charge carriers hit a wall of the containers and a path on which the charge carriers reach the container from a device for generating the charge carriers is free of material.
Auch durch diese Materialfreiheit können wiederum die nötigen Beschleunigungsspannungen für die Ladungsträger reduziert werden.This material freedom can in turn reduce the necessary acceleration voltages for the charge carriers.
Vorzugsweise wird ein Gasdruck innerhalb des Behandlungsraums unter dem Gasdruck außerhalb des Behandlungsraums gehalten.Preferably, a gas pressure inside the treatment space is kept below the gas pressure outside the treatment space.
Weitere Vorteile und Ausführungsformen ergeben sich aus den beigefügten Figuren:
- Darin zeigen:
-
1 Eine schematische Darstellung einer Anlage zum Behandeln von Behältnissen; -
2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Sterilisationseinrichtung; und -
3 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung eines Reinigungsprozesses für Behältnisse.
-
- Show in it:
-
1 A schematic representation of a system for treating containers; -
2 a schematic representation of a sterilization device according to the invention; and -
3 a schematic representation to illustrate a cleaning process for containers.
-
Das Bezugszeichen 8 bezieht sich auf einen Behandlungsraum, in dem wiederum die (nicht gezeigten) Sterilisationseinrichtungen angeordnet sind. Der Druck in der Umgebung der Behältnisse sinkt damit in Richtung des Pfeils P1 ab und erreicht sein Minimum in dem Bereich des Behandlungsraums bzw. des Pfeils P2 um anschließend entlang des Pfeils P3 wieder bis hin zum atmosphärischen Druck zuzunehmen.
An die Transporteinrichtung 6 schließt sich bei der hier gezeigten Ausführungsform eine Umformungseinrichtung 60 an, um Vorformlinge zu Behältnissen umzuformen. Bei der in
Damit ist, wie in
Das Bezugszeichen S bezieht sich dabei auf den Strahlengang der Elektronen bzw. das Elektronenbündel. Die Erzeugungseinrichtung 4 sowie die Beschleunigungseinrichtung 24 sind dabei in einem ersten Raum 16 innerhalb eines in seiner Gesamtheit mit 20 gekennzeichneten Gehäuses untergebracht. Innerhalb dieses ersten Raums 16 herrscht dabei ein Druck im Bereich von 10-4 mbar. Dieser Raum wird durch die besagte Anodenbohrung, welche als Blende fungiert gegenüber einem zweiten Raum 34 abgegrenzt.The reference symbol S refers to the beam path of the electrons or the electron beam. The generating device 4 and the
Dieser zweite Raum 34 weist dabei ein Druckniveau im Bereich von 10-3 bar auf. Das Bezugszeichen 22 bezieht sich auf eine hier elektromagnetisch ausgestaltete Fokuslinse, welche bewirkt, dass der Elektronenstrahl S wiederum in Richtung einer weiteren Blende 26 fokussiert wird. Diese weitere Blende 26 trennt dabei den zweiten Raum 34 von einem dritten Raum 36 ab. In diesem dritten Raum 36 ist ein Druckniveau im Bereich von 10-2 mbar vorgesehen. Das Bezugszeichen 28 kennzeichnet eine weitere Blende, die zum dritten Raum 36 von einem vierten Raum 38 abgrenzt. Innerhalb dieses vierten Raums 38 können dabei weitere Fokusspulen 28 vorgesehen sein, welche den Elektronenstrahl S abermals fokussieren.This
Das Bezugszeichen 42 bezieht sich auf eine Öffnung innerhalb des Gehäuses 20, durch welche die Elektronen im Wesentlichen ungehindert aus dem Gehäuse austreten können. Im Bereich der Blende 28 tritt ein „Crossover“ des Elektronenstrahls auf. Daneben könnten jedoch auch weitere „Crossover“ vorgesehen sein.The
Damit wird auch hier vorgeschlagen, dass der Elektronenstrahl komplett, insbesondere über die Verwendung von Druckstufen an Luft herausgeführt wird. Dabei ist zu beachten, dass, insbesondere bei niedrigen Drücken von 0,1 mbar und weniger, die Elektronen so wenig gestreut werden, dass, wenn eine Oberfläche bestrahlt werden soll, dies nur durch eine elektromagnetische Ablenkung möglich ist. Durch die Fokussiereinrichtung 14 ist es möglich, den Strahlfleck zu vergrößern, um die Leistungsdichte im Strahlfleck zu verkleinern. Die Ablenkeinrichtung 12 bewirkt eine Ablenkung des Elektronenstrahls, so dass erreicht werden kann, dass jeder mm2 der Innenoberfläche 10a des Behältnisses abgefahren werden kann, damit die entsprechende Dosis auf der Innenoberfläche 10a verteilt wird.It is thus also proposed here that the electron beam is completely, in particular over the use of pressure stages in air is brought out. It should be noted that, especially at low pressures of 0.1 mbar and less, the electrons are scattered so little that if a surface is to be irradiated, this is only possible through electromagnetic deflection. The focusing
Genauer gesagt wird hier der Primärelektronenstrahl S defokussiert und anschließend mit der Ablenkspule 12 und einer hohen Frequenz in einer Kreisbewegung über den Boden 10c und die Innenwandung 10a bewegt. Ein Halsbereich 10d des Behältnisses ist vorzugsweise durch Streuung der Elektronenstrahlung erreichbar, welche wiederum, wie oben erwähnt, empfindlich vom Prozessdruck abhängt.To put it more precisely, the primary electron beam S is defocused here and then moved with the
Eine weitere Möglichkeit bestünde darin, dass die Fokussierspule 14 den Elektronenstrahl schnell „atmen“ lässt, mit anderen Worten, dass der Strahldurchmesser des Elektronenstrahls mit hoher Frequenz verändert wird und auf diese Weise die Bestrahlung der Innenwand in einer Auf- und Abbewegung durch vergrößern bzw. verkleinern des Strahlfleckes erfolgt.Another possibility would be that the focusing
Dabei erfolgt bevorzugt diese Bewegung nicht linear, sondern entsprechend der Dosisverteilung. Es wären jedoch beide der genannten Bewegungen auch kombinierbar. Bei dieser Vorgehensweise wäre es möglich, mit geringen Beschleunigungsspannungen, beispielsweise im Bereich von 30 - 60 kV zu arbeiten.In this case, this movement preferably does not take place linearly, but rather in accordance with the dose distribution. However, both of the movements mentioned could also be combined. With this procedure, it would be possible to work with low acceleration voltages, for example in the range of 30-60 kV.
Bei der in
Es wäre jedoch auch möglich, dass sich das Behältnis 10 dreht und eine Abtastung der Innenwand hier lediglich in der Längsrichtung des Behältnisses d.h. von unten nach oben vorgenommen wird. Weiterhin wäre es möglich, dass in dem Behandlungsraum 8 eine Stickstoff- bzw. Argon- oder allgemein Edelgasatmosphäre geschaffen wird, um eine Oxidation in Inneren der Sterilisationseinrichtung (durch die Gegenwart von Sauerstoff) zu vermeiden. Damit weist bevorzugt die Sterilisationseinrichtung neben der Erzeugungseinrichtung und der Beschleunigungseinrichtung genauer gesagt einer Elektronenbeschusskanone, ein oder zwei Fokussiereinheiten auf, sowie eine X,Y-Justiereinheit und eine X,Y-Ablenkeinheit auf.However, it would also be possible for the
Weiterhin ist, wie aus dem Stand der Technik bekannt, ein Hochspannungsgerät mit Kathodenheizung vorteilhaft vorgesehen, wobei auch eine Strahlstromsteuerung integriert sein kann. Daneben weist die Vorrichtung vorteilhaft wenigstens eine Turbovakuumpumpe auf und daneben zusätzliche große Vorpumpen und besonders vorteilhaft auch eine schnelle CNC-Steuerung um einen Abscannvorgang im Inneren der Innenoberfläche 10a des Behältnisses möglichst schnell durchzuführen.Furthermore, as is known from the prior art, a high-voltage device with cathode heating is advantageously provided, with beam current control also being able to be integrated. In addition, the device advantageously has at least one turbo-vacuum pump and, in addition, additional large backing pumps and particularly advantageously also a rapid CNC control in order to carry out a scanning process inside the
Vorzugsweise weist eine entsprechende Vorrichtung mehrere derartiger Sterilisationseinrichtungen auf, um auf diese Weise den Durchsatz der zu sterilisierenden Behältnisse zu erhöhen.A corresponding device preferably has a number of such sterilization devices in order in this way to increase the throughput of the containers to be sterilized.
Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.All features disclosed in the application documents are claimed to be essential to the invention, provided they are new compared to the prior art, either individually or in combination.
BezugszeichenlisteReference List
- 22
- Sterilisationseinrichtungsterilization facility
- 44
- Erzeugungseinrichtunggenerating facility
- 66
- Transporteinrichtungtransport device
- 88th
- Behandlungsraumtreatment room
- 1010
- Behältniscontainer
- 10a10a
- Innenwandung des Behältnissesinner wall of the container
- 10c10c
- Boden des Behältnissesbottom of the container
- 10d10d
- Halsbereich des Behältnissesneck area of the container
- 1212
- Ablenkeinrichtungdeflection device
- 1414
- Fokussierspulefocus coil
- 1616
- erster Raumfirst room
- 2020
- GehäuseHousing
- 2222
- elektromagnetisch ausgestaltete Fokuslinseelectromagnetically designed focus lens
- 2424
- Anodeanode
- 26,2826.28
- Blendecover
- 3232
- Steuergittercontrol grid
- 3434
- zweiter Raumsecond room
- 3636
- dritter Raumthird room
- 3838
- vierter Raumfourth room
- 4242
- Öffnungopening
- 4646
-
Bohrung der Anode 24
Anode hole 24 - 4848
- Fokussierspulefocus coil
- 5050
- Transportkettetransport chain
- 5151
- Eintaktradclock wheel
- 5252
- Vorsprüngeprotrusions
- 5454
- Transportradtransport wheel
- 56a-56d56a-56d
- Pumpenpump
- 6060
- Umformungseinrichtungforming device
- P1-P3P1-P3
- Pfeile, Transportpfadarrows, transport path
- SS
- Strahlengang der ElektronenBeam path of the electrons
Claims (14)
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Non-Patent Citations (1)
Title |
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JP 2002 308 229 A; maschinelle englische Übersetzung des japanischen Patentamts JPO, [abgerufen am 07.02.2018] |
Also Published As
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