DE102009029706A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Entkeimen von Verpackungen - Google Patents

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Abstract

Das Verfahren und die Vorrichtung dienen zum Entkeimen von Verpackungen, die mindestens bereichsweise als umlaufend geschlossene Verpackungsmäntel ausgebildet sind. Die Verpackung wird mit einem Entkeimungsmittel beaufschlagt. Während der Durchführung des Entkeimungsvorganges sind die Verpackungsmäntel in einer Mantellängsrichtung im Bereich beider Enden geöffnet und werden durch einen Entkeimungstunnel transportiert. Innerhalb des Entkeimungstunnels werden die Verpackungsmäntel mit dem Entkeimungsmittel beaufschlagt. Entlang des Entkeimungstunnels wird aus einem geöffneten Endabschnitt eines Verpackungsmantels ausströmendes Entkeimungsmittel in einen geöffneten Endabschnitt eines benachbarten Verpackungsmantels eingeleitet.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entkeimen von Verpackungen, die mindestens bereichsweise als umlaufend geschlossene Verpackungsmäntel ausgebildet sind, bei dem die Verpackung mit einem Entkeimungsmittel beaufschlagt wird.
  • Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zum Entkeimen von Verpackungen, die mindestens bereichsweise als umlaufend geschlossene Verpackungsmäntel ausgebildet sind, die eine Zuführeinrichtung für ein Entkeimungsmittel zur Beaufschlagung der Verpackungsmäntel aufweist.
  • Derartige Verfahren und Vorrichtungen werden zum Entkeimen und insbesondere auch zum Sterilisieren von Verpackungen verwendet. Verpackungen, die aus laminatartigen Materialien hergestellt werden, werden häufig mit einem bereits einseitig geschlossenen Bereich und einem gegenüberliegenden offenen Bereich einer entsprechenden Entkeimung und nachfolgend einer Befüllung zugeführt. Das Grundprinzip der Entkeimung ähnelt somit einer Entkeimung von flaschenförmigen Behältern, nur daß das Entkeimungsmittel nicht über einen noch offenen Mündungsbereich, sondern über einen noch einseitig offenen Bereich in den Innenraum der Verpackung eingeleitet wird.
  • Für eine wirkungsvolle Entkeimung ist es in der Regel erforderlich, eine rohrartige Zuführeinrichtung in den Innenraum der Verpackung einzuführen, oder das Entkeimungsmittel in den Innenraum einzublasen, um einen gleichmäßigen und intensiven Kontakt aller inneren Wandungsbereiche mit dem Entkeimungsmittel zu gewährleisten. Es ist somit entweder ein Taktbetrieb mit einem Ein- und Ausfahren der Zuführorgane oder die Verwendung in Transportrichtung bewegter Zuführorgane bei einer kontinuierlichen Betriebsweise erforderlich.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der einleitend genannten Art derart zu verbessern, daß eine effektive Entkeimung bei hohen Durchsatzraten unterstützt wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Verpackungsmäntel in einer Mantellängsrichtung im Bereich beider Enden geöffnet durch einen Entkeimungstunnel transportiert werden, innerhalb dessen die Verpackungsmäntel mit dem Entkeimungsmittel beaufschlagt werden und daß entlang des Entkeimungstunnels aus einem geöffneten Endabschnitt eines Verpackungsmantels ausströmendes Entkeimungsmittel in einen geöffneten Endabschnitt eines benachbarten Verpackungsmantels geleitet wird.
  • Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art derart zu konstruieren, daß eine qualitativ hochwertige Entkeimung bei hohen Durchsatzraten unterstützt wird und/oder daß bei niedrigen Durchsatzraten eine Reduktion der eingesetzten Menge an Entkeimungsmittel erreicht wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Entkeimungstunnel mit einer Transporteinrichtung für die Verpackungsmäntel versehen und für einen Transport der Verpackungsmäntel mit in einer Mantellängsrichtung offenen Enden ausgebildet ist, daß die Zuführeinrichtung im Bereich des Entkeimungstunnels angeordnet ist und daß im Bereich des Entkeimungstunnels mindestens eine Umlenkung zur Strömungsführung des Entkeimungsmittels aus einem geöffneten Endabschnitt eines Verpackungsmantels heraus und in einen geöffneten Endabschnitt eines benachbarten Verpackungsmantels hinein angeordnet ist.
  • Durch die Entkeimung der Verpackungsmäntel in einem geöffneten Zustand beider Endabschnitte ist es möglich, ohne die Notwendigkeit eines Einführens eines Zuführorgans in den Innenraum der Verpackung hinein eine gleichmäßige und intensive Durchströmung mit dem Entkeimungsmittel zu gewährleisten. Darüber hinaus ist es möglich, eine Strömung des Entkeimungsmittels in etwa schlangenförmig durch eine Mehrzahl hintereinander angeordneter Verpackungsmäntel hindurch zu leiten, so daß eine effektive Nutzung des eingesetzten Entkeimungsmittels gewährleistet ist.
  • Durch die Verwendung der Umlenkungen ist es insbesondere auch möglich, eine lange Einwirkungszeit des Entkeimungsmittels auf die Verpackungsmäntel vorzugeben. Die Kombination der Umlenkungen und des Entkeimungstunnels ermöglicht eine mehrfache Beaufschlagung der Verpackungsmäntel mit dem jeweils gleichen Entkeimungsmittel und hierdurch eine entsprechende Vervielfachung der Einwirkzeit einer bestimmten Menge des Entkeimungsmittels.
  • Eine kompakte Anordnung wird dadurch unterstützt, daß die Überführung des Entkeimungsmittels von einem Verpackungsmantel zum benachbarten Verpackungsmantel entlang eines U-ähnlichen Strömungsweges erfolgt.
  • Ein sehr einfacher Vorrichtungsaufbau kann dadurch erreicht werden, daß die Verpackungsmäntel an ortsfest angeordneten Umlenkungen vorbei bewegt werden.
  • Ein wesentlicher Erfindungsaspekt besteht auch darin, daß bei einem Auftreten von Leerstellen innerhalb der Reihe der aufeinanderfolgenden Verpackungsmäntel eine verlustfreie Weiterleitung des Entkeimungsmittels gewährleistet ist. Entsprechende Leerstellen können beispielsweise durch Fehlfunktionen bei einem Auffalten der Verpackungsmäntel oder als Folge einer Qualitätsüberwachung und eines anschließenden Aussonderns von beschädigten Verpackungsmänteln auftreten.
  • Hohe Durchsatzraten werden dadurch unterstützt, daß die Verpackungsmäntel kontinuierlich transportiert werden.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform ist es auch möglich, daß die Verpackungsmäntel taktweise transportiert werden.
  • Die Sterilisierung unterschiedlich gestalteter Verpackungsmäntel wird dadurch unterstützt, daß die Umlenkungen positionierbar und/oder austauschbar im Bereich des Entkeimungstunnels positioniert werden. Die austauschbare Anordnung der Umlenkungen ermöglicht es insbesondere, eine wir kungsvolle Entkeimung unterschiedlicher Verpackungsformate durchzuführen. Die Formate können hierbei hinsichtlich der Länge und/oder der Querschnittgestaltung variieren.
  • Geringe Verbrauchsmengen an Entkeimungsmittel sowie eingeringer Energieverbrauch können dadurch unterstützt werden, daß mindestens ein Teil des Entkeimungsmittels innerhalb eines Rückführsystems zirkuliert.
  • In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Seitenansicht eines Entkeimungstunnels mit einer Vielzahl von u-förmigen Umleitungselementen für das Entkeimungsmittel,
  • 2 eine schematische Darstellung einer Einrichtung zur Bodenversiegelung, Befüllung sowie zur Endversiegelung,
  • 3 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung eines Auffaltens der Verpackungsmäntel sowie zur Übergabe an eine Transporteinrichtung,
  • 4 eine schematische Darstellung der Einrichtung gemäß 3 bei einer Blickrichtung von oben,
  • 5 eine gegenüber 1 abgewandelte Ausführungsform mit einer Rückführung des Entkeimungsmittels,
  • 6 eine abgewandte Ausführungsform mit einem rotierenden Transportrad,
  • 7 eine gegenüber 1 und 5 abgewandelte Ausführungsform mit relativ zueinander gering beabstandet angeordneten Verpackungsmänteln und
  • 8 eine vergrößerte schematische Darstellung eines Verpackungsmantels mit zugeordnetem Transportelement innerhalb des Entkeimungstunnels.
  • 1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zum Entkeimen von Verpackungsmänteln (1). Die Verpakkungsmäntel (1) werden von einer Zuführung (2) in den Bereich der Entkeimungsvorrichtung transportiert und vor Ihrer Entkeimung aufgefaltet. Im Bereich eines Entkeimungstunnels (3) ist eine Transporteinrichtung (4) angeordnet, die beispielsweise als eine umlaufende Kette realisiert sein kann.
  • Die Verpackungsmäntel (1) sind im Bereich voneinander in einer Mantellängsrichtung (5) gegenüberliegenden Enden (6, 7) offen ausgebildet. In einer bezüglich der Mantellängsrichtung (5) umlaufenden Richtung sind die Verpackungsmäntel (1) geschlossen ausgebildet und stellen hierdurch eine röhrenartige Grundstruktur bereit.
  • Jeweils den Enden (6, 7) zugewandt sind im Bereich des Entkeimungstunnels (3) Umlenkungen (8) angeordnet. Die Umlenkungen (8) erstrecken sich im wesentlichen U-förmig und stellen Strömungskanäle für ein Entkeimungsmittel bereit. Der Entkeimungstunnel (3) weist darüber hinaus eine Zuführeinrichtung (9) für das Entkeimungsmittel auf. Im Bereich der Zuführeinrichtung (9) kann eine Heizung (10) angeordnet werden.
  • Das Entkeimungsmittel, beispielsweise ein Gemisch aus Wasserstoffperoxid und Luft, wird einem Vorrat (11) entnommen und durch die Heizung (10) in den Bereich der Zuführeinrichtung (9) geleitet. Gegebenenfalls kann ein Sensor (12) zur Überwachung einer Zusammensetzung des Gemisches aus Luft und Entkeimungsmittel vorgesehen sein. Von der Zuführeinrichtung (9) strömt das Entkeimungsmittel in das geöffnete Ende (6) des in einer Transportrichtung (13) ersten Verpackungsmantels (1) hinein und entweicht im Bereich des diesem Ende gegenüberliegenden Endes (7) wieder aus dem Verpackungsmantel. Das Entkeimungsmittel strömt hier dann in die erste Umlenkung (8) ein und wird von dieser Umlenkung (8) dem benachbarten offenen Ende (7) des in Transportrichtung (13) folgenden Verpackungsmantels (1) hineingeleitet. Dieser Vorgang wiederholt sich bezüglich aller in Transportrichtung (13) hintereinander angeordneter Verpakkungsmäntel (1) so lange, bis das Entkeimungsmittel in den Bereich einer Auffangeinrichtung (14) gelangt und von dort in den Bereich einer Rückführung (15) geleitet wird, um für eine erneute Verwendung bereitzustellen.
  • Alternativ zu der in 1 dargestellten Strömungsrichtung des Entkeimungsmittels im Bereich des Entkeimungstunnels (3) mit einer Komponente, die in Transportrichtung (13) orientiert ist, ist es ebenfalls möglich, die Position der Zuführeinrichtung (9) und der Auffangeinrichtung (14) auszutauschen und eine Strömungskomponente des Entkeimungsmittels entgegen der Transportrichtung (13) zu realisieren.
  • In Transportrichtung (13) hinter der Auffangeinrichtung (14) ist eine Trocknungseinrichtung (16) angeordnet, in deren Bereich typischerweise Sterilluft (17) einer Heizung (18) zugeführt und dann durch die offenen Verpackungsmäntel (1) hindurch geleitet wird. Auch die Sterilluft (17) zur Trocknung kann unter Verwendung von Umlenkungen (8) nach einander durch eine Mehrzahl von beidseitig offenen Verpakkungsmänteln (1) hindurch geführt werden und strömt im Bereich einer Auffangrichtung (19) in eine Umgebung oder wird einer erneuten Verwendung zugeführt.
  • Ein Betrieb der Transporteinrichtung (4) kann kontinuierlich oder getaktet erfolgen.
  • 2 zeigt die Anlagenkomponente zu einer Weiterverarbeitung der entkeimten Verpackungsmäntel (1). Im Anschluß an die in 1 dargestellte Trocknungseinrichtung (16) ist eine Siegelstation (20) zur Versiegelung eines der Enden (6, 7) der Verpackungsmäntel (1) angeordnet. Beispielsweise kann hier eine Bodenversiegelung erfolgen. Unter Verwendung eines Heißsiegelkopfes (21) erfolgt bei gleichzeitiger Zuführung von Sterilluft über eine Sterilluftzuführung (22) eine Endbearbeitung des verschlossenen Bereiches. Nach Durchlauf einer Haltephase (23) zur Erreichung einer ausreichenden Materialstabilität erfolgt im Bereich einer Füllstation (24) ein Befüllen bei weiterer Sterilluftzuführung.
  • In einem abschließenden Verarbeitungsschritt erfolgt dann eine Versiegelung des zweiten Endes (6, 7), beispielsweise als Giebelsiegelung. Eine genaue Einhaltung vorgegebener Konturen der Verpackung kann durch die abschließende Anwendung einer Formungseinrichtung (25) gewährleistet werden.
  • Die vorangehend am Beispiel der Entkeimung beschriebenen Verarbeitungsschritte lassen sich zur Erreichung beliebiger Entkeimungsgrade und/oder zur Durchführung einer Sterilisation realisieren.
  • 3 zeigt in einer vergrößerten Darstellung den Übergang von der Zuführung (2) zur Transporteinrichtung (4). Im Be reich der Zuführung (2) werden die Verpackungsmäntel (1) in einem zusammengefalteten Zustand transportiert. Unter Verwendung eines Übergabeelementes (27) werden die Verpakkungsmäntel aufgenommen und auf die Transporteinrichtung (4) umgesetzt. Während des Umsetzens erfolgt ein Auffalten. Nach dem Auffalten wird im Bereich der Transporteinrichtung (4) zunächst eine Beaufschlagung der Verpackungsmäntel (1) mit einem sterilen Gas, vorzugsweise temperierter Luft, durchgeführt. Hierzu wird eine Ausströmdüse (28) verwendet.
  • 4 zeigt die Anordnung gemäß 3 in einer Draufsicht. Zu erkennen sind hierbei saugnapfartige Greifer (29) im Bereich des Übergabeelementes (27). Eine Halterung der Verpackungsmäntel (1) kann beispielsweise durch eine Unterdruckbeaufschlagung erfolgen. Die Beaufschlagung unter Verwendung der Ausströmdüse (28) kann für eine Aktivierung oder eine Entstaubung eingesetzt werden.
  • Die von der Ausströmdüse (28) abgegebene Heißluft durchströmt den beidseitig geöffneten Verpackungsmantel (1) und wird von einer Auffangeinrichtung (30) einer Ableitung (31) zugeführt.
  • 5 zeigt eine Abwandlung zur Ausführungsform in 1. Die Zuführung (9) für das Entkeimungsmittel ist jedoch in einem mittleren Bereich der Transporteinrichtung (4) angeordnet. Das Entkeimungsmittel strömt hierdurch mit einer Bewegungskomponente entgegen der Transportrichtung (13). Ebenfalls strömt die Sterilluft im Bereich der Trocknungseinrichtung (16) mit einer Bewegungskomponente entgegen der Transportrichtung (13) und wird in Transportrichtung (13) hinter der Zuführeinrichtung (9) unter Verwendung der Auffangeinrichtung (19) abgeleitet. Die entsprechend abgeleitete Sterilluft wird in die Rückführung (15) für das Entkeimungsmittel eingeleitet und wird hier mit Wasserstoffpe roxid durchmischt. Die Einhaltung eines vorgegebenen Mischungsverhältnisses wird durch den Sensor (12) kontrolliert. Überschüssiges Gas wird über einen Wäscher (32) aus dem System abgeleitet.
  • Die erfindungsgemäße Entkeimungsstation ist insbesondere für einen kontinuierlichen Betrieb bei hoher Transportgeschwindigkeit geeignet. Die einzelnen Verpackungsmäntel (1) werden intensiv vom Entkeimungsmittel beaufschlagt und durch die mehrfache Durchströmung wird eine hohe Entkeimungsrate sichergestellt. Eine Anpassung an unterschiedliche Formate der Verpackungsmäntel (1) kann in einfacher Weise durch eine Positionierung der Umlenkungen (8) erfolgen.
  • Bei ortsfest angeordneten Umlenkungen (8) strömt das Entkeimungsmittel nicht vollständig durch die Innenräume der Verpackungsmäntel (1), sondern ein Teil strömt an den Verpackungsmänteln (1) vorbei. Da dies innerhalb des Entkeimungstunnels (3) geschieht, wird eine derartige Strömungsführung als vorteilhaft angesehen, da auch Außenbereiche der Verpackungsmäntel (1) entkeimt werden.
  • Gemäß der Ausführungsform in 6 erfolgt ein Transport der zu entkeimenden Verpackungsmäntel nicht entlang einer linearen Transportstrecke, sondern die Verpackungsmäntel (1) werden von der Zuführung (2) an ein rotierendes Bearbeitungsrad oder eine rotierende Bearbeitungstrommel übergeben. Ansonsten ergibt sich aber das im wesentlichen gleiche Funktionsprinzip wie bei den bereits erläuterten linearen Ausführungsformen.
  • 7 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform, bei der die Verpackungsmäntel (1) relativ zueinander mit einem lediglich geringen Abstand angeordnet sind. Durch diese Anord nung wird die Kompaktheit der Entkeimungsvorrichtung erhöht. Die Umlenkungen (8) können bei dieser Ausführungsform kastenartig ausgebildet und mit einem Schottblech (33) zur Strömungsführung versehen werden. Der Abstand zwischen den einzelnen Verpackungsmänteln (1) wird derart dimensioniert, daß noch ausreichend Entkeimungsmittel zwischen die Verpakkungsmäntel strömen und hier die erforderliche Entkeimung bzw. Sterilisation durchführen kann.
  • 7 zeigt ebenfalls Transportelemente (34), die einen Vortrieb der Verpackungsmäntel innerhalb der Entkeimungsvorrichtung durchführen. Die Transportelemente (34) können als Mitnahmefinger ausgebildet sein, die an einer Vortriebseinrichtung befestigt sind. Insbesondere ist daran gedacht, daß durch die Transportelemente (34) der einzuhaltende Abstand zwischen den Verpackungsmänteln (1) vorgegeben wird. Gemäß der Ausführungsform in 8 weist das Transportelement (34) eine U-förmige Gestaltung auf.

Claims (18)

  1. Verfahren zum Entkeimen von Verpackungen, die mindestens bereichsweise als umlaufend geschlossene Verpakkungsmäntel ausgebildet sind, bei dem die Verpackung mit einem Entkeimungsmittel beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Verpackungsmäntel (1) in einer Mantellängsrichtung (5) im Bereich beider Enden (6, 7) geöffnet durch einen Entkeimungstunnel (3) transportiert werden, innerhalb dessen die Verpackungsmäntel (1) mit dem Entkeimungsmittel beaufschlagt werden und daß entlang des Entkeimungstunnels (3) aus einem geöffneten Endabschnitt eines Verpackungsmantels (1) ausströmendes Entkeimungsmittel in einen geöffneten Endabschnitt eines benachbarten Verpackungsmantels (1) geleitet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überführung des Entkeimungsmittels von einem Verpackungsmantel (1) zum benachbarten Verpackungsmantel entlang eines U-ähnlichen Strömungsweges erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verpackungsmäntel (1) an ortsfest angeordneten Umlenkungen (8) vorbei bewegt werden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verpackungsmäntel (1) kontinuierlich transportiert werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verpackungsmäntel (1) taktweise transportiert werden.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkungen (8) positionierbar und/oder austauschbar im Bereich des Entkeimungstunnels (3) positioniert werden.
  7. verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß für unterschiedliche Formate von Verpackungsmänteln unterschiedlich dimensionierte Umlenkungen (8) verwendet werden.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil des Entkeimungsmittels innerhalb eines Rückführsystems zirkuliert.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß vom Entkeimungsmittel sowohl eine innere als auch eine äußere Oberfläche des Verpakkungsmantels (1) entkeimt wird.
  10. Vorrichtung zum Entkeimen von Verpackungen, die mindestens bereichsweise als umlaufend geschlossene Verpackungsmäntel ausgebildet sind, die eine Zuführeinrichtung für ein Entkeimungsmittel zur Beaufschlagung der Verpackungsmäntel aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Entkeimungstunnel (3) mit einer Transporteinrichtung (4) für die Verpackungsmäntel (1) versehen und für einen Transport der Verpackungsmäntel (1) mit in einer Mantellängsrichtung (5) offenen Enden (6, 7) ausgebildet ist, daß die Zuführeinrichtung (9) im Bereich des Entkeimungstunnels (3) angeordnet ist und daß im Bereich des Entkeimungstunnels (3) mindestens eine Umlenkung (8) zur Strömungsführung des Entkeimungsmittels aus einem geöffneten Endabschnitt eines Verpackungsmantels (1) heraus und in einen geöffneten Endabschnitt eines benachbarten Verpackungsmantels (1) hinein angeordnet ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkung (8) einen im wesentlichen U-förmigen Strömungskanal ausbildet.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkung (8) stationär im Bereich des Entkeimungstunnels (3) angeordnet ist.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Transporteinrichtung (4) für einen kontinuierlichen Transport der Verpackungsmäntel (1) ausgebildet ist.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Transporteinrichtung (4) für einen taktweisen Transport der Verpackungsmäntel (1) ausgebildet ist.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkung (8) justierbar im Bereich des Entkeimungstunnels (3) angeordnet ist.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß unterschiedlichen Formaten der Verpackungsmäntel (1) zugeordnete Umlenkungen (8) relativ zueinander unterschiedliche Dimensionierungen aufweisen.
  17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ausströmöffnung der Umlenkung (8) eine größere Querschnittfläche aufweist, als eine Querschnittfläche des Verpackungsmantels (1) dimensioniert ist.
  18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführeinrichtung (9) für das Entkeimungsmittel als Teil eines Umlaufsystems für das Entkeimungsmittel ausgebildet ist.
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