DE102014117032A1

DE102014117032A1 - Vorrichtung zum Sterilisieren von Objekten

Info

Publication number: DE102014117032A1
Application number: DE102014117032.6A
Authority: DE
Inventors: c/o KRONES AG Frankenberger Günter
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2014-11-20
Filing date: 2014-11-20
Publication date: 2016-05-25

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Sterilisation von Objekten (5), vorzugsweise zur Sterilisierung von Behältern oder Behältervorformlingen in einer Getränkeabfüllanlage, mit einer Sterilisationskammer (6) und einer Sterilisationsvorrichtung zur Beaufschlagung von in der Sterilisationskammer (6) aufgenommenen Objekten (5) mit einem Sterilisationsmedium und/oder einer sterilisierenden Strahlung, wobei die Sterilisationskammer (6) einen unteren Bereich zum Auffangen von heruntergefallenen Objekten (5') aufweist, wobei mindestens ein Mitnehmerelement (10) zum Mitnehmen von in den unteren Bereich der Sterilisationskammer (6) heruntergefallenen Objekten (5) vorgesehen ist, um die heruntergefallenen Objekte (5) während des Betriebs der Sterilisationsvorrichtung aus der Sterilisationskammer (6) zu entfernen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Sterilisieren von Objekten, vorzugsweise von Behältern oder Behältervorformlingen im Bereich der Lebensmittelabfüllung wie beispielsweise der Getränkeabfüllung. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Sterilisation von Objekten unter Verwendung eines solchen Sterilisators.
Stand der Technik
Ein zentraler Prozessschritt bei der aseptischen Befüllung von Behältern mit einem Füllprodukt, beispielsweise bei der aseptischen Abfüllung von flüssigen Lebensmitteln in die Behälter, ist die Sterilisation des zu behandelnden Behälters vor der eigentlichen Befüllung. Die Sterilisierung des Behälters kann dabei entweder durch eine Sterilisierung des Behältervorformlings, beispielsweise eines Preforms oder durch Sterilisierung des bereits fertigen und zur Aufnahme des Füllprodukts bereiten Behälters, erreicht werden.
Zur Sterilisierung der entsprechenden Objekte werden einerseits chemische Entkeimungsmittel eingesetzt. Hierzu werden in flüssiger Form beispielsweise Peressigsäure und in gasförmiger Form beispielsweise Wasserstoffperoxid verwendet. Andererseits sind chemiefreie Varianten zur Desinfektion von Behältern gerade in der Lebensmittelbranche wünschenswert, wobei eine solche Variante beispielsweise mittels Verwendung ionisierender Strahlung realisiert wird. Die Objekte werden hierzu mit beschleunigten Elektronen, die in entsprechenden Emittern erzeugt werden, bestrahlt.
Ein solcher Sterilisator kann an verschiedenen Positionen innerhalb einer aseptischen Bearbeitungslinie vorgesehen sein. Eine bevorzugte Variante besteht darin, die Sterilisation von Behältervorformlingen vor einer sterilen Blasmaschine zum Blasumformen der Behältervorformlinge in die eigentlichen Behälter durchzuführen. Ein wesentlicher Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass die benötigte Strahlenmenge zur Desinfektion erheblich reduziert werden kann, da die Behältervorformlinge im Vergleich zu den daraus entstehenden Behältern, beispielsweise PET-Flaschen, ein geringeres Volumen und eine kleinere Oberfläche aufweisen. Eine Keimbelastung der Objekte kann nur auf den Oberflächen vorliegen.
Der Strahlungssterilisator kann eine sich drehende Trommel aufweisen, die von einem Gehäuse umgeben ist. Zwischen Trommel und Gehäuse verbleibt ein Ringkanal, der als Sterilisationskammer dient. Ein möglichst kleines Volumen dieser als Ringkanal ausgebildeten Sterilisationskammer wird angestrebt, um das steril zu haltende Raum- und Luftvolumen klein zu halten.
Zur Sterilisierung werden die Behältervorformlinge durch Transportklammern, die an der sich drehenden Trommel vorgesehen sind, gehalten und durch den Sterilisator hindurch transportiert. Aufgrund der erforderlichen Abschirmung der ionisierenden Strahlung und von Strahlungsnebenprodukten, wie etwa Bremsstrahlung, müssen bei einem solchen Sterilisator im Bereich des Einlaufs und Auflaufs der Behältervorformlinge Strahlungsfallen eingesetzt werden. Bei Verwendung von Transportsternen wie der oben beschriebenen Trommel wird die Strahlungsfalle in der Regel durch den Ringkanal entlang des Transportwegs ausgebildet.
Gehen auf diesem Transportweg Behältervorformlinge, oder allgemein gesprochen zu sterilisierende Objekte, verloren, so fallen diese nach unten und bleiben in der Sterilisationskammer liegen, wo sie sich im Laufe der Produktion auftürmen und den Freiraum mehr und mehr blockieren. Spätestens dann, wenn die heruntergefallenen Objekte sich soweit aufgetürmt haben, dass sie mit den durch die Sterilisationskammer transportierten Objekten in Kontakt geraten, ist ein störungsfreier Betrieb der Anlage nicht mehr sichergestellt.
Aus diesem Grund muss die als Ringkanal ausgebildete Sterilisationskammer dann und wann entleert werden, wobei dann die Produktion angehalten werden muss. Ein Eingriff mit Handschuhen in Verbindung mit einer Einsichtmöglichkeit durch ein Fenster, wie es etwa bei anderen Anlagen möglich ist, ist aufgrund des Vorliegens der ionisierenden Strahlung nicht durchführbar. Zum Entleeren des Ringkanals war daher bisher eine Unterbrechung der Produktion, Entnahme der heruntergefallenen Objekte und eine sich daran anschließende erneute Reinigung und Sterilisation der Anlage erforderlich.
Darstellung der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Sterilisation von Objekten bereitzustellen, die ein verbessertes Sterilisieren ermöglichen.
Die Aufgabe wird mit einer Vorrichtung zum Sterilisieren von Objekten mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen folgen aus den Unteransprüchen, der folgenden Darstellung der Erfindung sowie der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.
Entsprechend wird eine Vorrichtung zur Sterilisation von Objekten, vorzugsweise zur Sterilisierung von Behältern oder Behältervorformlingen in einer Getränkeabfüllanlage, mit einer Sterilisationskammer und einer Sterilisationsvorrichtung zur Beaufschlagung von in der Sterilisationskammer aufgenommenen Objekten mit einem sterilisierenden Medium und/oder einer sterilisierenden Strahlung vorgeschlagen, wobei die Sterilisationskammer einen unteren Bereich zum Auffangen von heruntergefallenen Objekten aufweist. Erfindungsgemäß ist mindestens ein Mitnehmerelement zum Mitnehmen von in den unteren Bereich der Sterilisationskammer heruntergefallenen Objekten vorgesehen, um die heruntergefallenen Objekte während des Betriebs der Sterilisationsvorrichtung aus der Sterilisationskammer zu entfernen.
Damit wird erreicht, dass Objekte, welche die Sterilisationskammer nicht ordnungsgemäß durchlaufen haben und entsprechend aufgrund der Schwerkraft in einem unteren Bereich der Sterilisationskammer aufgefangen werden, mittels des Mitnehmerelements aus der Sterilisationskammer heraus bewegt werden können. Entsprechend können diese heruntergefallenen Objekte auch keine Probleme für die nachfolgenden zu sterilisierenden Objekte bereiten, da sie aus der Sterilisationskammer herausgeleitet werden. Der durch den unteren Bereich ausgebildete Auffangbereich befindet sich üblicherweise genau unterhalb (in Schwerkraftrichtung) der ordnungsgemäß geführten zu sterilisierenden Objekte, so dass diese im Falle eines Fehlers einfach nach unten fallen können und die dann heruntergefallenen Objekte aus der Sterilisationskammer entfernt werden können. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass die sich im unteren Bereich der Sterilisationskammer ansammelnden heruntergefallenen Objekte den weiteren Betrieb der Vorrichtung zum Sterilisieren der Objekte nachhaltig stören und sich beispielsweise so auftürmen, dass sie mit darüber korrekt geführten zu sterilisierenden Objekten in Kontakt kommen und diese entweder aus ihren Führungsvorrichtungen herausgerissen werden, oder die zu sterilisierenden Objekte beschädigt werden.
"Während des Betriebs der Sterilisationsvorrichtung" bedeutet, dass die Sterilisationsvorrichtung während des Mitnehmens und Entfernens der in den unteren Bereich der Sterilisationskammer heruntergefallenen Objekte nicht angehalten werden muss. Vielmehr findet weiterhin eine Sterilisation von in der Vorrichtung korrekt transportierten, zu sterilisierenden Objekten statt, während etwa gleichzeitig, kontinuierlich, in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen ein Mitnehmen der heruntergefallenen Objekte durchgeführt wird. Die heruntergefallenen Objekte werden durch das Mitnehmerelement mitgenommen und bevorzugt durch eine Räumungsöffnung entfernt. Bevorzugt findet die Räumung in regelmäßigen Abständen oder dann, wenn eine solche erforderlich ist, statt. Besonders bevorzugt läuft das Mitnehmerelement gemeinsam mit einer Transportvorrichtung zum Transportieren der zu sterilisierenden Objekte um, so dass ein mit der Umlauffrequenz periodisches Mitnehmen von heruntergefallenen Objekten stattfindet, sofern überhaupt ein Objekt herabgefallen ist.
Indem die Produktion zur Leerung des Auffangbereichs nicht angehalten werden muss, kann die Sterilisation ausgesprochen effizient durchgeführt werden. Außerdem besteht nicht die Gefahr einer Kontamination des Sterilisators durch einen äußeren Eingriff, wodurch der Sterilisator wartungsarm ist und die Sterilisation der Objekte mit höherer Zuverlässigkeit durchgeführt werden kann.
Vorzugsweise ist das Mitnehmerelement vollständig oder teilweise aus einem elastischen Material gefertigt, damit dieses nachgibt, falls sich Objekte im Auffangbereich verhaken. Ein solches Ausführungsbeispiel ist insbesondere dann konstruktiv einfach realisierbar, wenn das Mitnehmerelement mit dem Transportmechanismus gekoppelt ist. In diesem Fall findet keine gesonderte Ansteuerung des Mitnehmerelements statt, sondern dieses wird durch die Bewegung des Transportmechanismus mitbewegt. In diesem Fall könnte das Mitnehmerelement auch als "Mitnehmer" bezeichnet werden.
Bevorzugt sind die zu sterilisierenden Objekte Behältervorformlinge, die in einem nachfolgenden Schritt zu Behältern blasgeformt werden, um dann mit einem entsprechenden Füllprodukt befüllt zu werden. Die Behältervorformlinge sind vorzugsweise zur Herstellung von Behältern für Lebensmittel vorgesehen. Hierbei umfassen die abzufüllenden Lebensmittel sowohl niedrig- als auch hochviskose und pastöse Flüssigkeiten, wie auch mehrphasige Flüssigkeiten und solche mit Partikeln. Getränke aller Art sind ebenso einbezogen wie Joghurt, Konfitüre, Gelee und andere Lebensmittel. Die zu befüllenden Behälter sind vorzugsweise Kunststoffbehälter, etwa PET-Flaschen.
Bevorzugt ist im unteren Bereich der Sterilisationskammer eine Öffnung zum Austragen der von dem Mitnehmerelement mitgenommenen, heruntergefallenen Objekte aus der Sterilisationskammer vorgesehen. Auf diese Weise kann ein automatisches Entfernen der mitgenommenen heruntergefallenen Objekte aus der Sterilisationskammer erreicht werden.
Bevorzugt ist das Mitnehmerelement dazu geeignet, die heruntergefallenen Objekte bis zu einer Öffnung in einer die Sterilisationskammer definierenden Wand zu transportieren, um diese über eine Räumungsöffnung aus der Sterilisationskammer auszustoßen.
Bevorzugt weist das Mitnehmerelement eine oder mehrere Fluiddüsen zum Einbringen eines Fluids, vorzugsweise Luft, in den unteren Bereich der Sterilisationskammer auf und das Fluid ist zum Mitnehmen von heruntergefallenen Objekten vorgesehen. Mittels des Aufbringens des Fluids kann entsprechend ein schonendes Mitnehmen heruntergefallener Objekte erreicht werden, so dass ein zuverlässiges und abriebsarmes Entfernen der heruntergefallenen Objekte erreicht werden kann. Insbesondere können die herabgefallenen Objekte mittels eines Luftstroms angehoben und transportiert werden. Der Luftstrom wird durch entsprechende Düsen in den Auffangbereich geleitet. Der Auffangbereich kann dann so gestaltet sein, dass sich eine definierte Luftströmung bildet, welche die heruntergefallenen Objekte zur Räumungsöffnung bewegt. Andere Fluide sind zu diesem Zweck selbstverständlich auch denkbar.
Vorzugsweise weist die Vorrichtung einen Transportmechanismus auf, der die zu sterilisierenden Objekte durch die Sterilisationskammer transportiert, wobei das Mitnehmerelement und der Transportmechanismus miteinander gekoppelt sind. Typischerweise geschieht das Fallenlassen von Objekten durch den Transportmechanismus unbeabsichtigt. Es können jedoch auch andere Gründe dafür vorliegen, beispielsweise kann angedacht sein, fehlerhafte Objekte auf diese Weise zu entsorgen. Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Transportmechanismus einen Transportstern mit in regelmäßigen Abständen angeordneten Transportklammern oder Halterungen auf, wobei der Transport entlang einer Kreisbahn erfolgt. Das Fallenlassen von Objekten kann beispielsweise dann vorkommen, wenn eine Transportklammer defekt, ein Objekt deformiert ist oder ein Objekt fehlerhaft übergeben wird.
Alternativ kann das Mitnehmerelement auch individuell angesteuert werden, das heißt unabhängig vom Transportmechanismus.
Bevorzugt weist die Sterilisationskammer eine umlaufende Wand auf, besonders bevorzugt eine Innenwand, welche Transportklammern zum Transportieren der Objekte aufweist, wobei das Mitnehmerelement an der umlaufenden Wand angeordnet ist und zusammen mit dieser umläuft. Die umlaufende Wand kann als Innenwand auch beispielsweise in Form einer umlaufenden Trommel ausgebildet sein, an welcher die Transportklammern angeordnet sind. Besonders bevorzugt weist die umlaufende Wand eine Öffnung zum Austragen der von dem Mitnehmerelement mitgenommenen, heruntergefallenen Objekten auf. Durch diese Öffnung können die heruntergefallenen Objekte dann ausgetragen werden und aus der Sterilisationskammer entfernt werden.
Bevorzugt weist der untere Bereich der Sterilisationskammer eine zu der umlaufenden Wand korrespondierende feststehende Wand auf, welche eine Öffnung zum Ausschleusen der heruntergefallenen Objekte aufweist. Besonders bevorzugt ist dabei eine Schleuse zur Aufnahme von durch eine Öffnung ausgetragenen, heruntergefallenen Objekten und zum Transport derselben zu einer Räumungsöffnung vorgesehen. Die Schleuse ist dabei bevorzugt gegenüber der Räumöffnung und/oder gegenüber der Öffnung in der umlaufenden Wand und/oder gegenüber der Öffnung in der feststehenden Wand im Wesentlichen gasdicht abgedichtet. Auf diese Weise kann die Sterilität in der Sterilisationskammer durch das Unterbinden eines Gasaustausches mit der Umgebung während des Ausschleusens der heruntergefallenen Objekte aufrechterhalten werden. Besonders bevorzugt ist die Schleuse an der umlaufenden Wand angeordnet und läuft mit dieser zusammen um. So können mit einem einzigen Antrieb der Transportmechanismus, das Mitnehmerelement und die die Sterilität aufrechterhaltende Schleuse zum Ausschleusen heruntergefallener Objekte angetrieben werden.
Ein einfacher Transport der heruntergefallenen Objekte kann erreicht werden, indem der untere Bereich der Sterilisationskammer einen trichterförmigen Boden und/oder einen Boden mit einer schrägen Bodenplatte aufweist, die so geneigt ist, dass auf den Boden heruntergefallene Objekte durch die Schwerkraft in Richtung auf eine Öffnung zum Austragen der heruntergefallenen Objekte geleitet werden. Der Transport geschieht entsprechend durch Schwerkraft. Die in den unteren Bereich geratenen Objekte rutschen dann entlang des Bodens in Richtung zur Öffnung. Ein solcher durch Schwerkraft induzierter Transport zur Räumungsöffnung könnte auch als passiver Räumungsmechanismus bezeichnet werden.
Wenn der Transportmechanismus die oben genannten, an einer Trommel angeordneten Transportklammern aufweist und der Transport der zu sterilisierenden Objekte somit entlang einer Kreisbahn erfolgt, ist die Sterilisationskammer vorzugsweise ein Ringkanal mit einer Innenwand und einer Außenwand. Der Transportmechanismus kann eine sich drehende Trommel aufweisen oder von einer solchen gebildet sein. Allgemeiner gesprochen ist die Innenwand und/oder die Außenwand vorzugsweise eine bewegliche Wand, die beispielsweise durch eine sich drehende Trommel realisiert wird. In diesem Fall können an der Trommel die Transportklammern oder Halterungen vorgesehen sein, welche die durch den Sterilisationsraum zu transportierenden Objekte erfassen, halten und durch die Drehung der Trommel durch den Ringkanal transportieren. In diesem Fall kann das Mitnehmerelement an der Trommel, oder allgemeiner an der sich bewegenden Wand, befestigt sein. Das Mitnehmerelement und die bewegliche Wand können einstückig ausgebildet sein, alternativ kann das Mitnehmerelement aufgeklebt, aufgeschraubt oder anderweitig daran befestigt sein. Das Mitnehmerelement ist in diesem Fall mit der sich bewegenden Wand verbunden und ragt außerdem in den unteren Bereich der Sterilisationskammer hinein.
Im Falle einer Trommel als bewegliche Wand und eines Ringkanals als Sterilisationskammer durchläuft das Mitnehmerelement somit eine Kreisbahn und schiebt die in den unteren Bereich heruntergefallenen Objekte vor sich her, bis diese zur Räumungsöffnung geraten und durch diese hindurch aus dem Auffangbereich fallen. Es ist auch denkbar, dass sich im Falle einer solchen "Trommelausführung" unterhalb der rotierenden Trommel eine starre Ringwand mit einer Öffnung befindet, durch die die herabgefallenen Objekte schwerkraftbedingt nach innen rutschen und erst danach durch die Räumungsöffnung aus der Vorrichtung befördert werden. Die Bezeichnung "nach innen" bedeutet eine Richtung zur Drehachse der Trommel. Schwerkraft, Mitnehmerelement, Fluid und/oder andere Maßnahmen können zur Räumung geeignet kombiniert werden.
Besonders bevorzugt weist die Trommel, oder allgemein die sich bewegende Wand, eine Schleuse in Form einer taschenförmigen Kammer, Vertiefung oder Aussparung auf, die zur Aufnahme von im unteren Bereich befindlichen Objekten und/oder zum Transport derselben zu einer Räumungsöffnung vorgesehen ist. Diese Schleuse kann verschließbar vorgesehen sein. Somit lässt sich ein schleusenartiges Austragen der herabgefallenen Objekte realisieren, wodurch eine bessere Abschirmung des Sterilisationsraums gegenüber äußerer Einflüsse geschaffen wird.
Eine konkrete Realisierung dieses schleusenartigen Austragens kann wie folgt aussehen: Die Trommel reicht bis zum Boden oder zumindest fast bis zum Boden. Dies muss bei den oben beschriebenen Vorrichtungen nicht der Fall sein. Zur Entfernung der herabgefallenen Objekte befindet sich im unteren Bereich der Trommel eine Öffnung, die sich somit mit der Trommel mitbewegt. Das Mitnehmerelement befindet sich unmittelbar am hinteren Rand dieser Öffnung (in Rotationsrichtung der Trommel gesehen). Die herabgefallenen Objekte, die sich während der Drehung vor dem Mitnehmerelement ansammeln, rutschen aufgrund der Schrägstellung des Bodens nach innen, durch die Öffnung in der Trommel. An jener Drehposition, an der die Öffnung der Trommel sich mit der Öffnung eines festen Zylinders, der direkt auf dem Boden steht und zur Trommel konzentrisch vorgesehen ist, in Deckung befindet, geraten die herabgefallenen Objekte in die taschenförmige Aussparung. Die Schleuse ist mit der Trommel verbunden und dreht sich mit dieser. Nachdem die herabgefallenen Objekte über die beiden Öffnungen in die Schleuse geraten sind, dreht sich diese weiter, der Zugang zur taschenförmigen Aussparung ist dann aufgrund des festen Zylinders verschlossen, und wenn sich die Schleuse mit der Räumungsöffnung im Boden in Deckung befindet, fallen die in der taschenförmigen Aussparung gesammelten Behältervorformlinge nach draußen.
Um ein Sterilisationsmedium effizient einsetzen zu können beziehungsweise das Austreten von sterilisiernder Strahlung zu verhindern ist die Sterilisationskammer vorzugsweise weitgehend geschlossen. Natürlich wird es immer notwendig sein, die zu sterilisierenden Objekte in die Sterilisationskammer einzuführen und die sterilisierten Objekte wieder aus der Sterilisationskammer herauszuleiten, sodass in diesen Übergabebereichen immer eine Durchbrechung der Sterilisationskammer vorhanden ist, wenn im kontinuierlichen Betrieb sterilisiert werden soll. Dennoch ist die Sterilisationskammer in den übrigen Bereichen bevorzugt vollkommen hermetisch abgedichtet, um das Austreten von Sterilisationsmedium oder Strahlung weitgehend zu verhindern.
Ein solcher Abschluss kann beispielsweise im oberen Bereich der Sterilisationskammer durch das Bereitstellen einer Abdeckung beziehungsweise eines Deckels vorgesehen sein, wobei diese Abdeckung beziehungsweise dieser Deckel mit der Vorrichtung umlaufen kann und an der Abdeckung beziehungsweise dem Deckel Behandlungsorgane oder Transportvorrichtungen vorgesehen sein können, beispielsweise Sprühdüsen zur Ausgabe eines sterilisierenden Mediums auf darunter liegende zu sterilisierende Objekte oder Transportklammern zum Transportieren der zu sterilisierenden Objekte durch die Sterilisationskammer.
Die Sterilisation wird bevorzugt mittels eines sterilisierenden Mediums erreicht, beispielsweise eines Heißdampfs oder eines Sterilisationsfluids. Alternativ oder zusätzlich kann die Sterilisation auch mittels sterilisierender Strahlung durchgeführt werden, bevorzugt mittels ionisierender Strahlung.
Im Hinblick auf das mittels der oben dargestellten Vorrichtungen durchzuführende Verfahren zur Sterilisation werden während des Betriebs der Sterilisationsvorrichtung in den unteren Bereich der Sterilisationskammer heruntergefallene Objekte mittels eines Mitnehmers aus der Sterilisationskammer entfernt.
Wenngleich die vorliegende Erfindung besonders bevorzugt bei der Sterilisation von Behältern oder Behältervorformlingen im Lebensmittelbereich zur Anwendung kommt, versteht es sich, dass die Erfindung auch in anderen Bereichen umgesetzt werden kann. Darüber hinaus sind weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele ersichtlich. Die dort beschriebenen Merkmale können alleinstehend oder in Kombination mit einem oder mehreren der oben erwähnten Merkmale umgesetzt werden, insofern sich die Merkmale nicht widersprechen.
Kurze Beschreibung der Figuren
Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele erfolgt dabei unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen. Dabei zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Teils eines Strahlungssterilisators mit ringförmigem Transportweg,
2 einen Querschnitt durch die Vorrichtungen der 1,
3a–3d ein weiteres Ausführungsbeispiel in verschiedenen Darstellungen.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei werden gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den unterschiedlichen Figuren mit identischen Bezugszeichen bezeichnet, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden.
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Teilabschnitts eine Vorrichtung zum Sterilisieren von Objekten, hier von Behältervorformlingen – auch als Preforms bezeichnet. Die Vorrichtung zum Sterilisieren der Objekte ist stromaufwärts einer hier nicht gezeigten Blasformmaschine in einer aseptischen Getränkeabfüllanlage angeordnet. In 2 ist ein schematischer Querschnitt durch die Vorrichtung aus 1 gezeigt.
In den gezeigten Figuren – auch den nachfolgend beschriebenen 3a bis 3d – ist eine obere Abdeckung der jeweils ausgebildeten Sterilisationskammer aus Gründen der besseren Übersicht nicht dargestellt. Die jeweiligen Sterilisationskammern, die hier als Ringkanal ausgebildet sind, sind dennoch nach oben hin ebenfalls geschlossen.
Gezeigt sind eine zylindrische Außenwand 1 und eine zylindrische Innenwand 2, welche als sich drehende Trommel ausgebildet ist und an welcher die zu sterilisierenden Objekte in Transportklammern 7 gehalten sind. Zwischen der Außenwand 1 und der Innenwand 2 ist eine als Ringkanal 6 ausgebildete Sterilisationskammer vorgesehen, in welcher eine Sterilisationsvorrichtung zur Erzeugung einer sterilisierenden Strahlung angeordnet ist und in welcher die zu sterilisierenden Objekte bewegt werden. Die Transportklammern 7 können an der Innenwand 2 gehalten sein, um mit dieser mit umzulaufen. Die Transportklammern 7 können auch an einer nicht gezeigten Abdeckung des Ringkanals 6, der die Sterilisationskammer ausbildet, gehalten sein und mit dieser Abdeckung umlaufen. Die Sterilisationsvorrichtung kann alternativ oder zusätzlich auch als Sprühvorrichtung zum Aufbringen eines Sterilisationsfluids oder eines Heißdampfs auf die zu sterilisierenden Objekte vorgesehen sein. Die Sterilisiationvorrichtung kann auch an der nicht gezeigten Abdeckung des Ringkanals 6 angeordnet sein, bevorzugt über dem jeweiligen zu sterilisierenden Objekt.
Die zylindrische Außenwand 1 weist ein Eingabefenster 3 und ein Ausgabefenster 4 auf. Durch das Eingabefenster 3 werden Behältervorformlinge 5 in den zwischen Außengehäuse 1 und Trommel 2 ausgebildeten Ringkanal 6 an die Transportklammern 7 übergeben. Der Ringkanal 6 bildet die eigentliche Sterilisationskammer aus und ist im Betrieb mit einer sterilen Atmosphäre versehen, um die sterilisierten Objekte steril zu halten und einen Eintrag von Keimen zu reduzieren oder zu vermeiden. Der Ringkanal 6 ist oben durch eine in den Figuren nicht gezeigte Abdeckung geschlossen.
Eine Strahlungsquelle zur Erzeugung der ionisierenden Strahlung zur Sterilisierung und die Strahlungsrichtung sind nicht eingezeichnet, um die Darstellung nicht zu überladen. Die Sterilisierung der Objekte findet durch eine Bestrahlung mit der ionisierenden Strahlung statt, während die Objekte durch den Ringkanal 6 hindurch transportiert werden.
Die Transportklammern 7 greifen die Behältervorformlinge 5 und transportieren sie somit bei Drehung der Innenwand 2 vom Eingabefenster 3 zum Ausgabefenster 4. Am Ausgabefenster 4 werden die Behältervorformlinge 5, etwa nach halbem oder mehrfachem Umlauf in der Sterilisationskammer 6, ausgegeben und stehen für nachfolgende Stationen zur Verfügung.
Anstelle der beiden getrennten Eingabe- und Ausgabefenster 3, 4 kann auch ein gemeinsames Eingabe-/Ausgabefenster vorgesehen sein, durch welches eine Übergabe der zu sterilisierenden Objekte vor der Sterilisierung und der sterilisierten Objekte nach der Sterilisierung erfolgen kann.
Es kann vorkommen, dass Behältervorformlinge 5 durch eine defekte Transportklammer 7, eine fehlerhafte Übergabe in die Sterilisationskammer 6, durch fehlerhafte Abmessungen der Behältervorformlinge 5 oder aus anderen Gründen aus der Transportklammer 7 oder bei der Übergabe an die Transportklammer 7 oder von der Transportklammer 7 an einen nachfolgenden Transporteur herabfallen und dann in einen unteren Bereich des Ringkanals 6 geraten. Beispielhaft ist ein solcher herabgefallener Behältervorformling 5‘ in der 1 gezeigt. Dieser herabgefallene Behältervorformling 5' befindet sich im unteren Bereich der als Ringkanal 6 ausgebildeten Sterilisationskammer, genauer gesagt auf dem Boden 8, des Ringkanals 6. Der Boden 8 des Ringkanals 6 ist in den hier dargestellten Ausführungsbeispielen schräg, etwa kegelförmig, ausgebildet. Dies geht besonders deutlich aus der 2 hervor. Aufgrund der schrägen Ausbildung des Bodens 8 rutscht der herabgefallene Behältervorformling 5' nach innen, auf die Innenwand 2 zu.
Unterhalb der Innenwand 2, diese teilweise überlappend, befindet sich im Auffangbereich eine zylindrische Wand 9, die fest mit dem Boden 8 verbunden ist. Die zylindrische Wand 9 dreht sich nicht.
An der Innenwand 2 ist ein Mitnehmerelement 10 befestigt, das in den Auffangbereich hineinragt und sich gemeinsam mit der Innenwand 2 im unteren Bereich des Ringkanals 6 mitdreht. Das Mitnehmerelement 10 überlappt auch die feststehende zylindrische Wand 9 und hat eine untere Kontur, welche dem Boden 8 folgt. Das Mitnehmerelement 10 gerät somit während des Betriebs der Vorrichtung mit herabgefallenen Vorformlingen 5' in Kontakt, nimmt diese mit und schiebt diese zunächst im Ringkanal 6 vor sich her.
Um die herabgefallenen Behältervorformlinge 5' aus dem Auffangbereich des Ringkanals 6 zu entfernen, weist die feste zylindrische Wand 9 eine Öffnung 11 auf, der sich eine Räumungsöffnung 12 im Boden 8 anschließt. Nachdem der herabgefallene Behältervorformling 5' eine gewisse Strecke durch das Mitnehmerelement 10 mitgenommen wurde, rutscht dieser somit zunächst durch die Öffnung 11 in der festen zylindrischen Wand 9 und fällt anschließend durch die Räumungsöffnung 12 und durch den Boden 8 nach außen. Der Weg, den der herabgefallene Behältervorformling 5' nimmt, ist in der 2 mit einem Pfeil 13 angedeutet.
Auf die oben beschriebene Weise werden in dem Auffangbereich, das heißt dem unteren Bereich des Ringkanals 6, befindliche Objekte entfernt, ohne dass die Produktion angehalten und ohne dass in den Sterilisator eingegriffen werden muss.
Neben dem oben dargestellten Mitnehmerelement 10 können alternative oder zusätzliche Räumungsmechanismen realisiert werden.
Das Eintreten von Luft, Partikeln oder Keimen durch die Räumungsöffnung 12 hindurch kann durch das Bereitstellen eines steten Überdrucks im Ringkanal 6 und damit einem steten Überströmen von Sterilluft aus dem Ringkanal 6 nach außen erreicht werden. Hier können auch Düsen vorgesehen sein, mit welchen die Behältervorformlinge durch die Räumungsöffnung 12 nach außen befördert werden.
Ein alternatives Ausführungsbeispiel ist in den 3a bis 3d gezeigt. Hierbei entsprechen die 3c und 3d den 3a und 3b, wobei zur besseren Darstellbarkeit letztere die Vorrichtung ohne Außenwand 1 zeigen.
Das in den 3a bis 3d dargestellte Ausführungsbeispiel bedient sich ebenfalls eines mechanischen Mitnahmemechanismus. Es ist ein Mitnehmerelement 10 vorgesehen, das die herabgefallenen Behältervorformlinge 5' während und aufgrund der Rotation der Innenwand 2 mitnimmt. Ein Unterschied zur Vorrichtung der 1 und 2 besteht darin, dass die Innenwand 2 bis zum Boden 8 oder zumindest fast bis zum Boden 8 reicht. Zur Entfernung der herabgefallenen Behältervorformlinge 5' befindet sich im unteren Bereich der Innenwand 2 eine Öffnung 11', die sich mit der Innenwand 2 mitbewegt. Das Mitnehmerelement 10 befindet sich unmittelbar am hinteren Rand der Öffnung 11' (in Rotationsrichtung der Innenwand 2 gesehen).
Behältervorformlinge 5', die sich während der Drehung vor dem Mitnehmerelement 10 ansammeln, rutschen aufgrund der Schrägstellung des Bodens 8 nach innen und durch die Öffnung 11' hindurch. An der Position, an der die Öffnung 11' der Innenwand 2 sich mit der Öffnung 11 der festen zylindrischen Wand 9, die auch in diesem Ausführungsbeispiel vorhanden ist, in Deckung befindet, geraten die herabgefallenen Behältervorformlinge 5' in eine Schleuse 14. Die Schleuse 14 ist ebenfalls mit der Innenwand 2 verbunden und dreht sich mit dieser mit. Die Schleuse 14 ist in der gleichen Drehwinkelposition an der Innenwand 2 angeordnet, wie die Öffnung 11‘, wobei zwischen der Öffnung 11‘ und der Schleuse 14 die feste zylindrische Wand 9 liegt. Ist die Öffnung 11‘ der Innenwand 2 in Deckung mit der Öffnung 11 in der festen zylindrischen Wand 9, so ist ein direkter Zugang vom Ringkanal 6 durch die Öffnung 11‘ in der Innenwand 2 und die Öffnung 11 in der festen zylindrischen Wand 9 in die Schleuse 14 möglich. So können die von dem Mitnehmerelement 10 transportierten, herabgefallenen Behältervorformlinge 5 in die Schleuse 14 fallen.
Nachdem die herabgefallenen Behältervorformlinge 5' entsprechend über die Öffnungen 11 und 11' in die Schleuse 14 gefallen sind, dreht sich die Innenwand 2 und mit ihr die Schleuse 14 weiter, so dass der Zugang zu der Schleuse 14 verschlossen wird, wenn die Schleuse 14 sich über die Öffnung 11 in der festen zylindrischen Wand 9 hinweggedreht hat.
Kommt die Schleuse 14 nun mit der Räumungsöffnung 12 im Boden 8 in Deckung, fallen die in der Schleuse 14 gesammelten Behältervorformlinge 5' nach außen. Das in den 3a bis 3d gezeigte Ausführungsbeispiel realisiert somit eine Art schleusenförmiges Austragen der herabgefallenen Behältervorformlinge 5'. Auch hier werden die herabgefallenen Behältervorformlinge 5' mittels mechanischer Schiebe- und/oder Mitnahmeelemente 10 entfernt beziehungsweise geräumt. Durch den beschriebenen Mechanismus der Schleuse 14 wird eine direkte Öffnung des Ringkanals nach außen vermieden, so dass bei einer entsprechenden Abdichtung der Schleuse 14 gegenüber der Räumungsöffnung 12 auch ein Aufrechterhalten der sterilen Atmosphäre im Ringkanal 6 erreicht werden kann.
Alternativ oder zusätzlich dazu, in den Figuren nicht dargestellt, können im Auffangbereich Fluidwege ausgebildet sein, welche die Behältervorformlinge transportieren. Beispielsweise kann eine Unterstützung des Rutschens der Behältervorformlinge nach innen (aufgrund des kegel- oder trichterförmigen Bodens 8) durch Verwendung von Luftströmen, die durch nicht dargestellte Luftdüsen erzeugt werden, unterstützt werden. Alternativ kann der Boden 8 gitterförmig oder lochblechartig ausgebildet sein, wodurch entsprechende Luftströmungen die Objekte nach innen saugen oder blasen können.
Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den obigen Ausführungsbeispielen und deren Abwandlungen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Außenwand
2: Innenwand
3: Eingabefenster
4: Ausgabefenster
5: Behältervorformlinge
5': herabgefallener Behältervorformling
6: Ringkanal
7: Transportklammern
8: Boden
9: feste zylindrische Wand
10: Mitnehmerelement
11: Öffnung in der festen zylindrischen Wand
11: Öffnung in der Innenwand
12: Räumungsöffnung
13: Räumungsweg der herabgefallenen Behältervorformlinge
14: Schleuse

Claims

Vorrichtung zur Sterilisation von Objekten (5), vorzugsweise zur Sterilisierung von Behältern oder Behältervorformlingen in einer Getränkeabfüllanlage, mit einer Sterilisationskammer (6) und einer Sterilisationsvorrichtung zur Beaufschlagung von in der Sterilisationskammer (6) aufgenommenen Objekten (5) mit einem sterilisierenden Medium und/oder einer sterilisierenden Strahlung, wobei die Sterilisationskammer (6) einen unteren Bereich zum Auffangen von heruntergefallenen Objekten (5') aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Mitnehmerelement (10) zum Mitnehmen von in den unteren Bereich der Sterilisationskammer (6) heruntergefallenen Objekten (5) vorgesehen ist, um die heruntergefallenen Objekte (5) während des Betriebs der Sterilisationsvorrichtung aus der Sterilisationskammer (6) zu entfernen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mitnehmerelement (10) dazu geeignet ist, die heruntergefallenen Objekte (5) bis zu einer Öffnung (11, 11‘) in einer die Sterilisationskammer (6) definierenden Wand (2) zu transportieren, um diese über eine Räumungsöffnung (12) aus der Sterilisationskammer (6) auszustoßen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im unteren Bereich der Sterilisationskammer (6) eine Öffnung (11, 11‘) zum Austragen der von dem Mitnehmerelement (10) mitgenommenen, heruntergefallenen Objekte (5‘) aus der Sterilisationskammer (6) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Transportmechanismus (2, 7) zum Transport der zu sterilisierenden Objekte (5) durch die Sterilisationskammer (6) vorgesehen ist und das Mitnehmerelement (10) und der Transportmechanismus (2, 7) miteinander gekoppelt sind.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mitnehmerelement (10) eine oder mehrere Fluiddüsen zum Einbringen eines Fluids, vorzugsweise Luft, in den unteren Bereich der Sterilisationskammer (6) aufweist und das Fluid zum Mitnehmen von heruntergefallenen Objekten (5') vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sterilisationskammer (6) eine umlaufende Wand (2) aufweist, bevorzugt eine Innenwand, welche Transportklammern (7) zum Transportieren der Objekte (5) aufweist, wobei das Mitnehmerelement (10) an der umlaufenden Wand (2) angeordnet ist und zusammen mit dieser umläuft.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die umlaufende Wand (2) eine Öffnung (11) zum Austragen der von dem Mitnehmerelement (10) mitgenommenen, heruntergefallenen Objekten (5‘) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Bereich der Sterilisationskammer (6) eine zu der umlaufenden Wand (2) korrespondierende feststehende Wand (9) aufweist, welche eine Öffnung (11‘) zum Ausschleusen der heruntergefallenen Objekte (5‘) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schleuse (14) zur Aufnahme von durch eine Öffnung (11, 11‘) ausgetragenen, heruntergefallenen Objekten (5') und zum Transport derselben zu einer Räumungsöffnung (12) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleuse (14) gegenüber der Räumöffnung (12) und/oder gegenüber der Öffnung (11) in der umlaufenden Wand (2) und/oder gegenüber der Öffnung (11‘) in der feststehenden Wand (9) im Wesentlichen gasdicht abgedichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleuse (14) an der umlaufenden Wand (2) angeordnet ist und mit dieser zusammen umläuft.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Bereich der Sterilisationskammer einen trichterförmigen Boden (8) und/oder einen Boden (8) mit einer schrägen Bodenplatte aufweist, die so geneigt ist, dass auf den Boden (8) heruntergefallene Objekte (5') durch die Schwerkraft in Richtung auf eine Öffnung (11, 11‘) zum Austragen der heruntergefallenen Objekte (5‘) geleitet werden.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, die Sterilisationsvorrichtung die zu sterilisierenden Objekte mit einem Sterilisationsmedium, bevorzugt einem Sterilisationsfluid oder Heißdampf, und/oder einer Sterilisationsstrahlung, bevorzugt ionisiernder Strahlung, beaufschlagt.
Verfahren zur Sterilisation von Objekten (5), vorzugsweise von Behältern oder Behältervorformlingen in einer Getränkeabfüllanlage, unter Verwendung einer Vorrichtung zur Sterilisation der Objekte (5) mit einer Sterilisationskammer (6) und einer Sterilisationsvorrichtung zur Beaufschlagung von in der Sterilisationskammer (6) aufgenommenen Objekten (5) mit einem Sterilisationsfluid und/oder einer sterilisierenden Strahlung, wobei die Sterilisationskammer (6) einen unteren Bereich zum Auffangen von heruntergefallenen Objekten (5') aufweist, bevorzugt unter Verwendung eines Sterilisators nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des Betriebs der Sterilisationsvorrichtung in den unteren Bereich der Sterilisationskammer (6) heruntergefallene Objekte (5') mittels eines Mitnehmers (10) aus der Sterilisationskammer (6) entfernt werden.