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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie auf ein Reinigungssystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 11.
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Es ist bekannt, dass in den Produktionsanlagen der Lebensmittelindustrie hohe Hygienestandards eingehalten werden müssen, um die Gefahr bakterieller Verunreinigungen der zu produzierenden oder zu verpackenden Lebensmittel zu reduzieren. Denn werden organische Substanzen, wie beispielsweise Lebensmittel oder Pharmaprodukte verarbeitet, können diese über viele mögliche Wege mit Bakterien oder anderen Mikroorganismen in Kontakt kommen. So messen auch die Produktionsanlagen, die mit diesen Produkten während der Verarbeitung in Kontakt kommen, regelmäßig und sehr gründlich gereinigt werden. Um diese Reinigung sinnvoll in den Produktionsablauf zu integrieren, ist ein als Cleaning-In-Place (CIP) bezeichnetes Verfahren bekannt und verbreitet, das es erlaubt, Reinigungs-, Sterilisations- und Desinfektionsvorgänge innerhalb geschlossener Produktionsanlagen durchzuführen.
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Aus der
DE 689 05 158 T2 ist ein Wasch- und Reingungssystem an Verpackungsmaschinen bekannt. Darin werden die sichtbaren Einrichtungen einer Verpackungsmaschine mittels Waschdüsen mit Waschflüssigkeiten gereinigt. Nachteilig daran ist, dass nur die sichtbaren Teile der Verpackungsmaschine gereinigt werden.
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Ein CIP-System, das für die Innen- und Außenreinigung einer Füllanlage geeignet ist, beschreibt die
DE 698 09 668 T2 . Das CIP-System umfasst mehrere Teilsysteme, um Bereiche der Füllanlage von Außen und Innen zu reinigen.
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Weiter ist bekannt, dass innerhalb von Verpackungsmaschinen Vakuumpumpen zum Evakuieren von Verpackungen eingesetzt werden. Verschiedene Ausführungsformen solcher Vakuumpumpen sind bekannt. Beispielsweise beschreibt die
EP 1 307 657 B1 eine Schraubenvakuumpumpe. Aus der
DE 102 07 929 A1 sind des Weiteren Seitenkanalverdichter und Rootspumpen bekannt. Jede der vorgenannten Vakuumpumpen ist trocken laufend, d. h. sie arbeitet ohne den Einsatz von Betriebsflüssigkeit. Werden diese Vakuumpumpen für das Evakuieren von Lebensmittelverpackungen eingesetzt, kann auch durch ein Filtersystem nicht zweifelsfrei sichergestellt werden, dass die in die Verpackungsmaschine integrierten oder in der Nähe stehenden Vakuumpumpen frei von Verunreinigungen bleiben. Vielmehr muss befürchtet werden, dass diese während des Betriebs der Verpackungsmaschine regelmäßig verunreinigt werden, da Flüssigkeiten bzw. Produktreste angesaugt werden können
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Es wäre daher wünschenswert, dass eine Vakuumpumpe mit einem CIP-System gereinigt werden kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren für CIP für eine Vakuumpumpe zur Verfügung zu stellen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Reinigungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 9.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Reinigen einer in einem technischen System, beispielsweise einer Verpackungsmaschine, eingebetteten Vakuumpumpe sind die folgenden Schritte vorgesehen:
- – Bereitstellen von Wasser;
- – Einstellen einer Drehzahl der Vakuumpumpe auf einen Wert in einem Reinigungsdrehzahlbereich;
- – Zuführen einer definierten Menge des Wassers;
- – Spülen der Vakuumpumpe mit dem Wasser für eine vorbestimmte Zeitdauer;
- – Entweichenlassen des Wassers aus der Vakuumpumpe;
- – Trocknen der Vakuumpumpe durch Lüftung derselben mit einem Gas oder Gasgemisch.
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Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass das bereitgestellte Wasser in einer definierten Menge zugeführt wird, da dadurch eine Überbefüllung der Vakuumpumpe vermieden wird. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, wenn das bereitgestellte Wasser Heißwasser, das heißt Wasser mit einer Temperatur von mindestens 35°C, ist. Es kann jedoch auch Kaltwasser, das heißt Wasser mit einer Temperatur unter 35°C, bereitgestellt werden.
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Dass die Drehzahl der Vakuumpumpe auf einen Wert in einem Reinigungsdrehzahlbereich eingestellt wird, vermeidet Überdruck innerhalb der Pumpe, der sich bei zu hohen Drehzahlen in Folge hoher Fluidgeschwindigkeiten und einer damit verbundenen Erhöhung des hydrodynamischen Drucks ergeben würde. Wird die Zeitdauer für das Spülen der Vakuumpumpe vorbestimmt, erlaubt dies ein situatives Spülen der Pumpe, um Zeit und Energie einzusparen. Um das nachfolgende Trocknen effizienter zu gestalten, ist es vorteilhaft, das Wasser vorab entweichen zu lassen. Das Trocknen der Vakuumpumpe erfolgt besonders vorteilhaft durch das lüften derselben mit Druckluft, einem Gas oder Gasgemisch, da diese eine Verdunstung bzw. Konvektion begünstigen.
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Bei groben Verunreinigungen kann es zweckmäßig sein, wenn zusätzlich zum Wasser ein Reinigungsmittel und/oder ein Desinfektionsmittel bereitgestellt werden. So kann eine Spüllösung aus dem Wasser mit wahlweise einer Menge des Reinigungsmittels und wahlweise einer Menge des Desinfektionsmittels in einer separaten, aber in das System integrierten Versorgungseinheit gemischt werden.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Reinigen der Vakuumpumpe mittels Cleaning-In-Place (CIP) durchgeführt wird. Dies ermöglicht ein besonders effizientes Reinigen der Pumpe und reduziert den Arbeits- und Zeitaufwand, da die Pumpe vor dem Reinigen nicht demontiert werden muss.
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Es hat sich gezeigt, dass es zweckmäßig ist, wenn die Drehzahl der Vakuumpumpe auf eine Reinigungsdrehzahl eingestellt wird, die niedriger als die Betriebsdrehzahl ist, da dadurch Druckverhältnisse innerhalb der Vakuumpumpe geschaffen werden, die beispielsweise kavitative Schäden an der Pumpe in Folge hoher lokaler Drücke vermeiden.
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Eine besonders vorteilhafte Variante der Erfindung sieht vor, dass ein Grad der Verunreinigung der Vakuumpumpe bestimmt und als Information vorgehalten wird. Diese Information kann beispielsweise als Parameter zum Einstellen der Zeitdauer des Spülens verwendet werden.
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Für das Spülen kann es besonders zweckmäßig sein, wenn dafür eine vorbestimmte Zeitdauer eingestellt wird. Dies ermöglicht ein situatives Spülen der Pumpe und schafft so eine hohe Zeit- und Energieeffizienz. Vorteilhafterweise wird in einer Maschinensteuerung der Verpackungsmaschine ein gespeichertes und abrufbares Reinigungsprogramm vorgehalten.
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Es hat sich herausgestellt, dass sich Luft, Stickstoff oder CO2 besonders gut für das Belüften und Trocknen der Vakuumpumpe eignen. Diese Gase oder Gasgemische sind zum Einen günstig in der Beschaffung und zum Anderen einfach und ungefährlich in der Speicherung und Handhabung.
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Für die Lebensdauer der Vakuumpumpe kann es vorteilhaft sein, wenn der Vakuumpumpe nach dem Trocknen ein Korrosionsmittel zugeführt wird. Damit kann das durch das Reinigen der Pumpe entfernte Korrosionsmittel erneuert werden.
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Eine besonders vorteilhafte Variante der Erfindung sieht vor, dass das Reinigen von einer Steuereinrichtung, die auch die Maschinensteuerung sein kann, in dem System gesteuert und/oder überwacht wird. Eine Steuereinrichtung kann je nach Rechenkapazität eine Anzahl von Parametern, beispielsweise den Grad der Verunreinigung, berücksichtigen und eine effiziente Reinigung ermöglichen.
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Besonders zweckmäßig ist es, wenn das Mischen der Spüllösung aufgrund des Grades der Verunreinigung erfolgt, der von der Steuereinrichtung gespeichert und bereitgestellt wird. Damit lässt sich die Menge des Reinigungs- und Desinfektionsmittels auf ein erforderliches Minimum reduzieren.
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Auch kann es vorteilhaft sein, wenn die vorbestimmte Zeitdauer für des Spülen automatisch durch die Steuereinrichtung eingestellt wird. Aufgrund geeigneter Parameter, wie beispielsweise des Grades der Verunreinigung, kann die Zeitdauer auf ein erforderliches Minimum beschränkt werden.
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Das erfindungsgemäße Reinigungssystem zum Reinigen einer Vakuumpumpe zeichnet sich aus durch eine Steuereinrichtung, eine Versorgungseinheit sowie einen Fluidspeicher für gasförmige Fluide (z. B. Luft), wobei die Versorgungseinheit mindestens einen Fluidspeicher für flüssige Fluide (z. B. Wasser), ein mit einer Leitung an dem Fluidspeicher angeschlossenes Ventil sowie eine mit einer Leitung an dem Ventil angeschlossene Förderpumpe umfasst. Mit dem so konfigurierten Reinigungssystem lässt sich eine besonders gründliche, zeitsparende und ressourcenschonende Reinigung einer Vakuumpumpe erreichen. Vorteilhaft ist außerdem, dass die Reinigung ohne Demontage der Vakuumpumpe durchgeführt werden kann.
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Um auch strengste Anforderungen an die Hygiene zu erfüllen und eine besonders gründliche Reinigung und/oder eine Desinfektion der Vakuumpumpe zu gestatten, sieht eine vorteilhafte Variante des Reinigungssystems vor, dass die Versorgungseinheit zusätzlich ein oder mehrere Fluidspeicher für ein Reinigungs- und/oder Desinfektionsmittel umfasst, wobei die Versorgungseinheit für das Mischen des Reinigungs- und/oder Desinfektionsmittels eingerichtet ist.
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Eine besonders vorteilhafte Variante des Reinigungssystems sieht vor, dass ein Rückschlagventil in einer Vakuumleitung der Vakuumpumpe vorgesehen ist. Damit wird die Strömungsrichtung der Spüllösung vorgegeben und ein Zurückfließen der in der Pumpe verunreinigten Spüllösung wirkungsvoll unterbunden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Im Einzelnen zeigen:
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1 ein schematisch dargestelltes, erfindungsgemäßes Reinigungssystem zum Reinigen einer Vakuumpumpe,
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2 eine auszugsweise, stark schematisiert dargestellte Siegelstation einer Verpackungsmaschine mit einem erfindungsgemäßen Reinigungssystem zum Reinigen einer Vakuumpumpe.
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1 zeigt ein in ein technisches System 100, beispielsweise eine Verpackungsmaschine, eingebettetes, d. h. integriertes, erfindungsgemäßes Reinigungssystem 1 zum Reinigen einer Vakuumpumpe 2. Das Reinigungssystem 1 weist mehrere Ventile 3, 4, 5, 6 auf. Die Ventile 3, 4, 5, 6 sind in diesem Ausführungsbeispiel jeweils Zwei/Zwei-Wegeventile, die beispielsweise elektrisch vorgesteuert betätigt werden. Die Ventile 3, 4, 5, 6 sind auf ihrer Zuflussseite jeweils über eine Leitung 7, 8, 9, 10 mit jeweils einem Speicher 7a, 8a, 9a, 10a verbunden.
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Die Leitung 7 dient der Versorgung des Ventils 3 mit Wasser, vorzugsweise Heißwasser mit einer Wassertemperatur von mindestens 35°C oder mindestens 40°C, das von einem Speicher 7a zugeführt wird. Eine Heizung 7b, die in den Speicher 7a integriert ist, erwärmt das Wasser auf die entsprechende Wassertemperatur. Die mit dem Ventil 4 verbundene Leitung 8 versorgt das Ventil 4 mit Reinigungsmittel aus einem Reinigungsmittelspeicher 8a, das vorzugsweise Additive zur Vorbeugung von Korrosion und/oder Kavitation enthält.
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Die Leitung 9 ist mit einem Speicher 9a für Desinfektionsmittel verbunden und stellt dieses dem Ventil 5 zur Verfügung. Das Ventil 6 wird über eine angeschlossene Leitung 10 mit einem Gas oder Gasgemisch aus dem Speicher 10a versorgt.
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Die Ventile 3, 4, 5 sind über weitere Leitungen 11, 12, 13 an einer Versorgungseinheit 15 angeschlossen, wobei die Versorgungseinheit 15 mittels einer Sammelleitung 16 mit der Vakuumpumpe 2 verbunden ist. Das Ventil 6 ist über eine Leitung 14 an die Sammelleitung 16 angeschlossen. Um den Leitungsdruck in den Leitungen 11, 12, 13 zu regulieren, sind Drosselventile 17, 18, 19 vorgesehen, deren Querschnitt stufenlos oder in Stufen eingestellt werden kann. Um das Wasser, das Reinigungs- und das Desinfektionsmittel zu fördern, sind Pumpen 11a, 12a, 13a in den Leitungen 11, 12, 13 vorgesehen. Weiter sind die Leitungen 11, 12, 13, 14 mittels der Sammelleitung 16 an der Vakuumpumpe 2 angeschlossen. Weiter weist das Reinigungssystem 1 ein Rückschlagventil 20 auf, um eine Strömungsrichtung einer Spüllösung beziehungsweise eines über das Ventil 6 zugeführten Gases hin zur Vakuumpumpe 2 zu definieren.
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Die Vakuumpumpe 2 verfügt weiter über eine integrierte, d. h. über eine im Innern der Vakuumpumpe 2 angebrachte Ausströmeinrichtung 21, die zum Ausströmen der Spüllösung eingerichtet ist. Die Ausströmeinrichtung 21 kann beispielsweise eine Sprühvorrichtung oder ein Vakuumanschluss sein.
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In 2 ist ein Ausschnitt einer Siegelstation 22 stark schematisiert dargestellt, wie sie beispielsweise in der für Lebensmittel geeigneten Verpackungsmaschine 100 eingesetzt wird. Die Siegelstation 22 weist ein Werkzeug 23 zur Evakuierung Verpackung 24 auf. Das Werkzeug 23 verfügt über ein Siegelwerkzeugoberteil 25 und ein Siegelwerkzeugunterteil 26, wobei an dem Siegelwerkzeugunterteil 26 mehrere Saugkanäle 27 angeschlossen sind. Die Saugkanäle 27 sind mit einer Vakuumkammer 28 verbunden, wobei in der Vakuumkammer 28 mit der über die Sammelleitung 16 des Reinigungssystems 1 und eine Vakuumleitung 29 daran mittels einer Flanschverbindung angeschlossenen Vakuumpumpe 2 ein Vakuum erzeugt werden kann. Für die Steuerung der Siegelstation 22 sowie des in die Verpackungsmaschine 100 integrierten Reinigungssystems 1 ist eine Steuereinrichtung 30 vorgesehen, die vorzugsweise zugleich der Steuerung der Verpackungsmaschine 100 dient. Die Steuereinrichtung 30 weist des Weiteren einen oder mehrere Sensoren 31 zum Beispiel zum Messen eines Verunreinigungsgrades auf, wobei die Sensoren 31 vorzugsweise im Innern der Vakuumpumpe 2 angeordnet sind.
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Das generelle Reinigungsverfahren mit dem Reinigungssystem 1 wird im Folgenden kurz beschrieben.
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Aufgrund von Verunreinigungen, die durch kleinste Öffnungen oder die Vakuumleitung 25 in der Vakuumpumpe 2 entstehen, ist eine regelmäßige Reinigung der Vakuumpumpe 2 notwendig. Die Reinigung der Vakuumpumpe wird vorzugsweise in Intervallen durchgeführt, beispielsweise mit jedem Maschinenstart. Alternativ kann die Steuereinrichtung 30 über den einen oder die mehreren Sensoren 31 einen Grad der Verunreinigung der Vakuumpumpe 2 bestimmen. Ist ein definierter Schwellwert überschritten, wird zu einem nächstmöglich geeigneten Zeitpunkt, das kann beispielsweise nach dem Ende einer Produktionseinheit sein, das Reinigen der Vakuumpumpe 2 initiiert. Abhängig von Parametern, wobei beispielsweise eine für das Reinigen der Vakuumpumpe 2 benötigte Flüssigkeitsmenge berücksichtigt wird, wird die Drehzahl der Vakuumpumpe 2 auf einen Wert in einem Reinigungsdrehzahlbereich eingestellt, der niedriger ist als die Nenn- oder Betriebsdrehzahl der Vakuumpumpe 2.
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Das in dem Speicher 8a vorgehaltene Reinigungsmittel wird je nach dem Grad der Verunreinigung in einer darauf abgestimmten Menge durch Öffnen des Ventils 4 der Versorgungseinheit 15 zugeführt. Entscheidet die Steuereinrichtung 30, dass auch ein Desinfektionsmittel zugeführt werden soll, wird das Ventil 5 so elektronisch angesteuert, dass eine definierte Menge des Desinfektionsmittels in die Versorgungseinheit 15 fließt. Über eine Ansteuerung des Ventils 3 kann der Versorgungseinheit 15 eine bestimmte Menge Wasser zugeführt werden. Eine so aus Reinigungsmittel und/oder Desinfektionsmittel und/oder Wasser gemischte Spüllösung wird der Vakuumpumpe 2, entweder über die zugeführt.
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Die Vakuumpumpe 2 läuft weiter mit ihrer oben bestimmten Reinigungsdrehzahl, sodass eine gründliche Reinigung und ggf. eine Desinfektion ermöglicht wird. Die Steuereinrichtung 30 bestimmt aufgrund von Parameter, wie beispielsweise dem Grad der Verunreinigung, für welche Zeitdauer ein Spülen der Vakuumpumpe 2 durchgeführt wird. Ist die vorbestimmte Zeitdauer für das Spülen der Vakuumpumpe 2 erreicht, wird ein Entweichenlassen der Spüllösung aus der Vakuumpumpe 2 eingeleitet.
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Nach dem Entweichenlassen der Spüllösung aus der Vakuumpumpe 2 wird durch Öffnen des Ventils 6 ein Gas oder Gasgemisch zur Vakuumpumpe 2 geführt. Dies kann entweder über einen Gasdruck, mit dem die Leitung 14 beaufschlagt ist, oder mit Hilfe einer Förderpumpe erfolgen. Durch Einleiten des Gases oder des Gasgemischs wird die Vakuumpumpe 2 durch Konvektion innen getrocknet.
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Das Rückschlagventil 20, das in der Vakuumleitung 25 angeordnet ist, vermeidet während der gesamten Reinigung der Vakuumpumpe 2, dass Flüssigkeiten oder Gase in die Vakuumkammer 28 gelangen.
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Für einige Bauarten der Vakuumpumpe 2 kann es sinnvoll sein, wenn nach dem Trocknen der Vakuumpumpe 2 derselben ein Korrosionsmittel zur Erneuerung des entfernten Korrosionsmittels zugeführt wird.
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Es ist weiter denkbar, dass mehrere Vakuumpumpen 2 innerhalb oder in der Nähe der Verpackungsmaschine bzw. des technischen Systems 100 eingesetzt werden.
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Weiter kann die Steuereinrichtung 30 in eine Steuerung der gesamten Verpackungsmaschine 100 integriert sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 68905158 T2 [0003]
- DE 69809668 T2 [0004]
- EP 1307657 B1 [0005]
- DE 10207929 A1 [0005]
