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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Sterilisation eines zu befüllenden Behälters in einer Abfüllmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine Abfüllmaschine genannten Aufbaus findet beispielsweise in der Lebensmittelindustrie Verwendung und dient dazu, ein flüssiges oder pastöses Produkt, z. B. Jogurt, Eiscreme etc., in einen Behälter einzufüllen, bei dem es sich beispielsweise um einen Kunststoff-Becher handeln kann.
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Der vorgefertigte Behälter wird in leerem Zustand in eine Fördervorrichtung der Abfüllmaschine eingesetzt und mit dieser in der Regel taktweise durch verschiedene Arbeitsstationen der Abfüllmaschine transportiert. Dabei wird der Behälter sterilisiert, getrocknet, mit dem Produkt gefüllt und verschlossen, insbesondere mittels einer Folie versiegelt.
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Die Sterilisation erfolgt in einer Sterilisationskammer, durch die die Fördervorrichtung hindurchläuft. Bei der Fördervorrichtung handelt es sich üblicherweise um einen Endlos-Förderer, der eine Vielzahl von lochartigen Aufnahmen besitzt. Die Größe der Aufnahmen ist so an die Form der zu befüllenden Behälter angepasst, dass die Behälter mit einem oberen umlaufenden, nach außen hervorstehenden Rand in die Aufnahmen lose eingehängt sind.
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Bei dem in der
DE 28 39 543 A1 gezeigten Verfahren werden die zu sterilisierenden Becher in einem Zellenblech unter eine Sterilisationseinheit verfahren und dann aus dem Zellenblech herausgehoben, bis der obere Rand in abgedichteter Weise an sogenannten Zentriereinrichtungen anliegt. Sodann wird ein Absperrventil geöffnet, wodurch ein Sterilisationsmittel (Heißgas) in den Innenraum des Bechers eingeblasen wird. Anschließend wird der Becher wieder abgesenkt und in das Zellenblech eingesetzt und mit diesem weitertransportiert. Die Konstruktion gemäß der
DE 28 39 543 A1 ist dabei so getroffen, dass das Absperrventil nur dann geöffnet wird, wenn der Becher angehoben und mit seinem Rand abgedichtet in die Zentriereinrichtung eingesetzt ist. Sobald der Becher wieder abgesenkt wird, schließt das Absperrventil.
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Dabei ist nachteilig, dass der obere Rand des Bechers während des Sterilisationsvorgangs an der Zentriereinrichtung anliegt und somit nicht ausreichend sterilisiert werden kann.
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Die
DE 38 24 923 A1 beschäftigt sich mit dem Problem, die Größe der Tröpfchen einer antiseptischen Lösung möglichst klein zu halten. Dies wird erreicht, indem die antiseptische Lösung in einem geschlossenen Tank versprüht wird und die größeren, schwereren Tröpfchen in dem Tank verbleiben, während nur die kleineren, leichteren Tröpfchen über ein Rohr abgeführt werden. Der zu sterilisierende Becher wird unter die Mündung des Rohres gefahren und dann so angehoben, dass er den Vertikalabschnitt des Rohres unter enger Passung umgibt. Auf diese Weise soll sich das Sterilisationsmittel in dem Behälter gleichmäßig in Form eines dünnen Films niederschlagen.
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Die
DE 39 31 672 A1 zeigt ein zweistufiges Verfahren zum Sterilisieren eines Behälters, wobei der Behälter zunächst mittels einer oberseitigen Saugvorrichtung aus dem Zellenblech angehoben und dann mittels einer unteren Düse unter- und außenseitig mit Sterilisationsmittel besprüht wird. Anschließend wird der Behälter wieder in das Zellenblech eingesetzt und mit diesem zu einer nachfolgenden Arbeitsstation verfahren, in der das Sterilisationsmittel mittels einer weiteren Düse von oben auf und in den Behälter eingesprüht wird. Die zusätzlichen Düsen erhöhen den konstruktiven Aufwand der Sterilisationskammer.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der genannten Art zu schaffen, mit dem sich ein zu befüllender Behälter in einer Abfüllmaschine in einfacher Weise im wesentlichen vollständig sterilisieren lässt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen 2 bis 6 angegeben.
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Dabei ist ebenfalls vorgesehen, dass der Behälter zumindest zeitweise aus der Fördervorrichtung herausgehoben wird, bevor oder während er mit dem Sterilisationsmittel befüllt wird. Durch das Herausheben des Behälters aus der Fördervorrichtung kommt dieser vollständig von der Fördervorrichtung frei. Auf diese Weise ist die Außenseite des Behälters gut zugänglich, so dass das Sterilisationsmittel trotz Aufbringung von oben auf sämtliche Oberflächen des Behälters einwirkt und diesen sterilisiert. Es reicht dabei aus, den üblicherweise konischen Behälter um ein relativ geringes Maß (ca. 5 bis 15 mm) anzuheben, so dass auf der gesamten Außenseite des Behälters ein Freiraum zu der Fördervorrichtung gegeben ist, der die Einwirkung des Sterilisationsmittels ermöglicht.
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Das gas- bzw. dampfförmige Sterilisationsmittel wird vorzugsweise mit einem nur geringen Druck mit einer Düse großen Querschnitts in den Behälter eingesprüht. Auf diese Weise werden übermäßige Turbulenzen vermieden. Nachdem der Behälter mit dem Sterilisationsmittel gefüllt ist und überfüllt wird, kriecht das Sterilisationsmittel über den Behälterrand und fällt an der Behälteraußenseite nach unten. Auf diese Weise überströmt das Sterilisationsmittel die Außenseite des Behälters vollständig und sterilisiert diese. Dieses Überströmen der Außenseite des Behälters kann durch eine in der Sterilisationskammer gegebene Strömung, die durch eine Absaugvorrichtung erzeugt wird, unterstützt werden.
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Nach dem Befüllen bzw. Überfüllen des Behälters mit dem Sterilisationsmittel wird der Behälter in die Fördervorrichtung zurückgeführt. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass die den Behälter aushebende Kraft weggenommen wird, wodurch der Behälter infolge seines Eigengewichts in die Fördervorrichtung zurückfällt. Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Behälter beispielsweise mittels eines Saugers ergriffen und in die Fördervorrichtung zurückgezogen wird.
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Nachdem der Behälter wieder in der Fördervorrichtung sitzt, wird diese um einen Takt weiterbewegt. Der soeben sterilisierte Behälter gelangt dabei zu einer Trocknungseinheit, in der er durch Aufbringen eines erwärmten Gases, insbesondere Heißluft, getrocknet wird, das zumindest in den Innenraum des Behälters eingeblasen wird. Um auch auf der Außenseite des Behälters eine vollständige Trocknung zu gewährleisten, ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass der Behälter während der Trocknung zumindest zeitweise aus der Fördervorrichtung herausgehoben wird. Auf diese Weise kommt die Außenseite des Behälters von der Fördervorrichtung frei, so dass die Heißluft auch auf der Außenseite vollflächig einwirken kann.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Fördervorrichtung eine Aufnahme aufweist, in die der Behälter mit einem oberen Rand eingehängt ist, und dass der Behälter nach oben aus der Aufnahme herausgeschoben wird. Das Herausschieben des Behälters aus der Aufnahme kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Kraft zum Herausheben des Behälters aus der Fördervorrichtung auf dessen Boden einwirkt. Auf diese Weise ist die gesamte Oberfläche des Innenraums des Behälters und auch die gesamte äußere Mantelfläche des Behälters in dem aus der Fördervorrichtung herausgehobenen Zustand frei zugänglich und lässt sich gut sterilisieren. Der Boden des Behälters ist in der Anfangs- und der Endphase des Sterilisationsvorganges frei zugänglich und wird in dieser Zeit ebenfalls sterilisiert.
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Bei einer entsprechenden Vorrichtung ist vorgesehen, dass der Sterilisationseinheit eine erste Aushebevorrichtung zugeordnet ist, mittels der der Behälter aus der Fördervorrichtung heraushebbar ist. Die erste Aushebevorrichtung ist vorzugsweise unterhalb des sich in der Sterilisationseinheit befindenden Behälters angeordnet und wirkt auf dessen Boden ein. Sie kann von einem mit dem Boden des Behälters in Anlage bringbaren Schubelement, z. B. eine Schubstange, gebildet sein, es ist jedoch auch möglich, dass die Anhebevorrichtung den Behälter am Boden beispielsweise mittels eines Saugers ergreift, aus der Fördervorrichtung heraushebt und anschließend in diese zurückzieht.
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Dabei kann vorgesehen sein, dass auch der Trocknungseinheit eine zweite Anhebevorrichtung zugeordnet ist, mittels der der Behälter aus der Fördervorrichtung heraushebbar ist. Die zweite Aushebevorrichtung kann den anhand der ersten Aushebevorrichtung geschilderten konstruktiven Aufbau besitzen.
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung ersichtlich. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Sterilisationsvorrichtung in einer Abfüllmaschine und
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2 eine Weiterbildung der Sterilisationsvorrichtung gemäß 1.
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1 zeigt den schematischen Aufbau einer Sterilisationsvorrichtung 10 in einer Abfüllmaschine. In einer bandförmigen Fördervorrichtung 12 sind eine Vielzahl lochartiger Aufnahmen 12a ausgebildet, in die jeweils ein becherartiger Behälter 11 mit einem oberen, nach außen hervorstehenden, umlaufenden Rand 11b eingehängt ist, so dass ein Behälterboden 11a nach unten weist und der Behälter 11 nach oben öffnet. Der Behälter 11 besitzt eine sich von seinem oberen Rand 11b zu seinem Boden 11a hin verjüngende Form, d. h. die Gestalt eines umgedrehten Kegelstumpfs.
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Die Behälter 11 werden mit der Fördervorrichtung 12 taktweise durch eine Sterilisationskammer 13 geführt, wie es durch den Pfeil F angedeutet ist. Eine in der Sterilisationskammer 13 angeordnete Sterilisationseinheit 15 umfasst eine Düse 14, mittels der ein zugeführtes Sterilisationsmittel (Pfeil D), beispielsweise ein H2O2-Dampf/Luft-Gemisch, von oben in den Innenraum des darunter befindlichen Behälters 11 eingesprüht werden kann.
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Unterhalb eines sich in der Sterilisationseinheit 15 befindenden Behälters 11 ist eine erste Anhebevorrichtung 16 angeordnet, die eine vertikale Schubstange 16a umfasst, an deren oberem Ende ein Druckteller 16b angeordnet ist. Die Schubstange 16a ist vertikal verstellbar (Pfeil H1), wodurch der Druckteller 16b mit der Unterseite des Bodens 11a des Behälters 11 in Anlage gebracht und der Behälter 11 aus der zugehörigen Aufnahme 12a der Fördervorrichtung 12 um ein geringes Maß herausgehoben werden kann, wie es in 1 dargestellt ist.
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Stromab der Sterilisationseinheit 15 ist innerhalb der Sterilisationskammer 13 eine Trocknungseinheit 19 vorgesehen, die im dargestellten Ausführungsbeispiel fünf Düsen 18 aufweist, die mit einer gemeinsamen Kammer 17 verbunden sind, der Heißluft zugeführt werden kann (siehe Pfeil L). Mittels der Düsen 18 kann in fünf aufeinanderfolgenden Arbeitstakten Heißluft in den Innenraum der unter den Düsen 18 befindlichen Behälter 11 eingeblasen werden, wodurch der Behälter 11 vollständig getrocknet wird. Die über die einzelnen Düsen 18 in den Innenraum der darunter befindlichen Behälter 11 eingeblasene Heißluftmenge sowie die Ausrichtung der Düsen kann von Düse zu Düse variieren, wie es durch die Pfeil L1, L2, L3, L4 und L5 angedeutet ist.
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Im unteren Bereich der Sterilisationskammer 13 mündet eine Absaugleitung 20, in der ein Ventilator 21 angeordnet ist, mittels dessen das sich im Innenraum der Sterilisationskammer 13 befindliche Gemisch aus H2O2-Dampf und Heißluft aus der Sterilisationskammer 13 abgesaugt und einer weiteren Verwertung oder Wiederverwertung zugeführt werden kann.
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Der zu sterilisierende Behälter 11 wird mittels der Fördervorrichtung 12 in die Sterilisationskammer 13 zu der dortigen Sterilisationseinheit 15 eingefahren. Daraufhin wird die erste Anhebevorrichtung 16 aktiviert, wodurch diese nach oben fährt und sich mit ihrem Druckteller 16b an dem Boden 11a des Behälters 11 anlegt und den Behälteraus der Aufnahme 12a der Fördervorrichtung 12 heraushebt. Sodann wird über die Düse 14 mit sehr geringem Druck das H2O2-Dampf/Luft-Gemisch in den Innenraum des Behälters 11 soweit eingefüllt, dass dieser überfüllt ist. Das H2O2-Dampf/Luft-Gemisch strömt dann über den oberen Rand 11b des Behälters 11 hinweg und entlang der Außenwandung des Behälters nach unten. Diese Strömung wird durch die von dem Ventilator 21 über die Absaugleitung 20 erzeugten Strömungsverhältnisse in der Sterilisationskammer 13 unterstützt. Wie 1 zeigt, ist zwischen dem Rand der Aufnahme 12a der Fördervorrichtung 12 und der Außenseite des Behälters 11 in dessen angehobenem Zustand ein Zwischenraum gebildet, so dass das H2O2-Dampf/Luft-Gemisch die Außenseite des Behälters 11 vollständig überströmen kann. Sodann wird die erste Anhebevorrichtung 16 wieder nach unten verfahren, wodurch der Behälter 11 in die Aufnahme 12a. der Fördervorrichtung 12 zurückfällt. Die Fördervorrichtung 12 wird dann um einen Arbeitstakt verschoben, so dass der soeben mit dem H2O2-Dampf/Luft-Gemisch beaufschlagte Behälter 11 unter der ersten Düse 18 der Trocknungseinheit 19 angeordnet ist. In den weiteren vier Arbeitstakten wird der Behälter 11 über die folgenden Düsen 18 der Trocknungseinheit 19 mit Heißluft beaufschlagt und dabei vollständig getrocknet.
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2 zeigt eine Abwandlung der Sterilisationsvorrichtung gemäß 1. Im Unterschied zu dieser ist vorgesehen, dass in der Trocknungseinheit 19 eine zweite Anhebevorrichtung 22 vorgesehen ist, die den gleichen konstruktiven Aufbau wie die erste Anhebevorrichtung 16 aufweist. Mittels der zweiten Anhebevorrichtung 22 kann der Behälter 11 während eines der Arbeitstakte, in denen er sich in der Trocknungseinheit 19 befindet, aus der Aufnahme 12a der Fördervorrichtung 12 durch Anheben der zweiten Anhebevorrichtung (Pfeil H2) herausgehoben werden, so dass die Heißluft auch die Außenseite des Behälters 11 vollständig überströmen und trocknen kann, wie es durch die Pfeile T angedeutet ist. Anschließend fällt der Behälter 11 in seine Aufnahme 12a der Fördervorrichtung 12 zurück und wird dann taktweise weitertransportiert.
