DE19546353A1 - Verfahren und Anordnung zur Dosierung von Sterilisiermittel in einer Verpackungsmaschine - Google Patents

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Dosierung von Sterilisiermittel in einer Verpackungsmaschine, bei welchem Verfahren Sterilisiermittel verpackungsweise dosiert wird und die Dosierung mit einer Düsenanordnung ausgeführt wird.

Unter Verpackungsmaschine wird in diesem Zu­ sammenhang eine Maschine verstanden, mit der Verpackun­ gen von verschiedenen Formen und verschiedenen Typen beispielsweise mit Lebensmitteln gefüllt werden, wie mit Saft, Erfrischungen, Milchprodukten oder anderen ent­ sprechenden Produkten. Dazu daß das Füllrohrsystem und andere Fülleinrichtungen der Verpackungsmaschine in einem aseptischen Zustand und sterilisiert sein müssen, setzt die Haltbarkeit des zu füllenden Produkts auch voraus, daß die jeweilige Verpackung vor deren Auffül­ lung sterilisiert wird.

Konventionell wird eine Sterilisierung von Ver­ packungen gerade vor der Einspeisung des Produkts in eine Verpackung in einer Verpackungs- oder Füllinie der Verpackungsmaschine ausgeführt.

In bekannten Lösungen wird zur verpackungswei­ sen Dosierung von Sterilisiermittel beispielsweise eine Düsenanordnung benutzt, die mit Ejektorwirkung funktio­ niert, so daß die Düsenanordnung eine bestimmte Einzel­ dosiermenge Sterilisiermittel aus einer Sterilisiermit­ telquelle saugt und sie in die Verpackung einspeist. Obgleich die Düsenanordnung an sich anscheinend funktio­ niert hat, hat es sich jedoch erwiesen, daß das eigent­ liche Sterilisiermittel nicht in die Verpackung hinein­ gelaufen ist. Die Ursache dazu ist beispielsweise eine verstopfte Düse der Düsenanordnung. Wenn zum Beispiel ein Sterilisiermittel, wie Hydroperoxyd (H₂O₂), verwen­ det wird, das beabsichtigt ist, erst in der Düsenanord­ nung zu verdampfen, hat das Sterilisiermittel anderseits in einer zu frühen Phase verdampfen können, wobei es nicht in die Düsenanordnung hineingelaufen ist. Ein Problem mit den bekannten Lösungen ist, daß es nicht möglich ist, effizient zu sichern oder überwachen, daß das Sterilisiermittel in die Verpackung hineinläuft. Nachher stellt das sich zwar deutlich heraus, denn ein Produkt in einer unsterilisierten Verpackung verfault in einer sehr kurzen Zeit.

Dieser Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zustandezubringen, das die obenerwähnten Nachteile vermeidet und eine Dosierung von Sterilisier­ mittel durch eine sachgemäße Überwachung des Verbrauchs von Sterilisiermittel mit zuverlässigen und einfachen Hilfsmitteln ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, das hauptsächlich dadurch gekennzeich­ net ist, daß in eine Zwischenkammeranordnung eine vor­ ausbestimmte Füllmenge Sterilisiermittel eingespeist wird, die einer bestimmten oberen Grenze der Zwischen­ kammeranordnung entspricht, und eine Menge Sterilisier­ mittel, die einer in die Verpackung einzuspeisenden Sterilisiermitteldosis entspricht, auf einmal der Düsen­ anordnung zugeführt wird, bis das Sterilisiermittel in der Zwischenkammeranordnung eine bestimmte untere Grenze erreicht, wobei die Zwischenkammeranordnung wieder mit der vorausbestimmten Füllmenge gefüllt wird.

Die Grundidee der Erfindung besteht darin, daß durch äußere Überwachung sichergestellt wird, daß eine richtige Menge Sterilisiermittel in einer richtigen Weise in die jeweilige Verpackung einläuft. Die äußere Überwachung wird mittels einer zwischen einer Sterili­ siermittelquelle und der Düsenanordnung angebrachten Zwischenkammeranordnung verwirklicht, deren Sterilisier­ mittelmenge überwacht wird. Eine bestimmte Füllmenge Sterilisiermittel wird mit einer Pumpe in die Zwischen­ kammeranordnung eingespeist, welche Menge einer voraus­ bestimmten Mehrfachmenge einer mittels der Düsenanord­ nung in die jeweilige Verpackung einzuspeisenden Einzel­ dosis entspricht. Die Füllmenge in der Zwischenkammer­ anordnung wird ausverbraucht, bevor eine neue Füllmenge darin eingepumpt wird, wobei der Verbrauch von Sterili­ siermittel mit Hilfe von Arithmetik berechnet werden kann. Die Zwischenkammeranordnung weist vorzugsweise zwei nach Prinzip kommunizierender Gefäße aneinander angeschlossene Meßgefäße auf, wobei das eine als Über­ wachungseinheit und das andere als Betriebseinheit fun­ giert. Auf der Oberfläche des in der Überwachungseinheit befindlichen Sterilisiermittels, z. B. Hydroperoxyds, werden Schwimmelemente mit hoher Dielektrizitätskonstan­ te angebracht, wobei zur Erkennung der Elemente ein oberer und unterer, aus einer kapazitiven Zelle beste­ hender Geber in Verbindung mit der Zwischenkammer an­ geordnet werden. Die obere Zelle zeigt an, daß die Füll­ menge von Sterilisiermittel in der Zwischenkammer er­ reicht worden ist, und die untere Zelle zeigt an, daß die der vorausbestimmten Mehrfachmenge der Einzeldosis von Sterilisiermittel entsprechende Füllmenge ausver­ braucht worden ist. Die Zwischenkammeranordnung weist vorzugsweise zwei parallel oder ineinander angeordnete Meßgefäße auf, wobei das eine, wie oben beschrieben, zu einer Überwachungseinheit und das andere zu einer Be­ triebseinheit ausgeformt ist.

Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Anord­ nung zur Dosierung von Sterilisiermittel in einer Ver­ packungsmaschine, welche Anordnung eine Sterilisiermit­ telquelle und eine Düsenanordnung zur verpackungsweisen Dosierung von Sterilisiermittel aufweist. Die erfind­ ungsgemäße Anordnung ist hauptsächlich dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anordnung außerdem eine zwischen der Sterilisiermittelquelle und der Düsenanordnung ange­ brachte Zwischenkammeranordnung zur Überwachung des Verbrauchs von Sterilisiermittel und Geber zum Anzeigen der Sterilisiermittelmenge in der Zwischenkammeranord­ nung aufweist.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden mit Hilfe eines Beispiels unter Be­ zugnahme auf die beigefügte Zeichnung ausführlicher erläutert, die ein vereinfachtes Diagramm einer Aus­ rüstung zur Sterilisierung von Verpackungen zeigt, die in einer Verpackungsmaschine gefüllt werden sollen.

Die Zeichnung zeigt die folgenden Komponenten der Verpackungsmaschine: Düsenanordnung A zur Einspei­ sung von Sterilisiermittel, Verpackungsraum B für Pro­ dukt und Sterilisiermittelquelle C sowie daran ange­ schlossene Rohrleitungen.

Vor Beginn eines Produktionsbetriebs wird die Verpackungsmaschine sterilisiert, und zwar durch Ein­ speisung druckbeaufschlagten Sterilisierdampfes in die Verpackungsmaschine und in deren Rohrsystem, wonach zum Bewirken eines aseptischen Überdrucks sterile Luft in die Verpackungsmaschine hineingeblasen wird. Produkt­ speisevorrichtungen sind ursprünglich aseptisch rein.

Unter diesen Umständen kann mit dem Produk­ tionsbetrieb angefangen werden, wobei Produktverpackungen 21 in den Verpackungsraum B eingespeist werden, wo sie sterilisiert werden, bevor sie mittels Produkt­ speisevorrichtungen (nicht gezeigt) mit dem Produkt ge­ füllt werden.

Zum Einspeisen von Sterilisiermittel, vorzugs­ weise Hydroperoxyd (H₂O₂), wird die Düsenanordnung A verwendet. Die Düsenanordnung weist eine Saugejektordüse 11, in die druckbeaufschlagte (beispielsweise 6 bar) Luft zum Saugen von Sterilisiermittel aus der Sterili­ siermittelquelle C durch ein Rohrsystem 14 in die Düse eingespeist wird, eine Verdampfkammer 12 für Sterili­ siermittel nach der Saugejektordüse 11 und ein Düsen­ rohrteil 13 auf. In der Verdampfkammer 12 sind eine Wärmespirale 121 zum Bewirken von Verdampfung und ein Temperaturgeber 122 zur Überwachung der Temperatur vor­ gesehen. Am Düsenrohrteil 13 sind eine Wärmespirale 131 zum Verhindern einer möglichen Kondensatbildung und ein Temperaturgeber 132 zur Überwachung der Temperatur ange­ bracht.

Die Sterilisiermittelquelle C weist einen ei­ gentlichen Sterilisiermittelbehälter 31, eine Membran­ pumpe 32, ein als Absperrventil der Einspeiselinie fun­ gierendes Rückschlagventil 33, ein zyklisch wirkendes Ventil 34 für Sterilisiermittelmenge und eine Zwischen­ kammeranordnung auf, die zwei nach Prinzip kommunizie­ render Gefäße parallelangeschlossene Meßgefäße 35 und 36 aufweist, wobei das erste Gefäß 35 als Überwachungs­ einheit und das andere Gefäß 36 als Betriebseinheit fun­ giert. Das erste Überwachungsgefäß hat eine Überlaufver­ bindung 351 mit dem Sterilisiermittelbehälter 31. Dazu sind an dieses Überwachungsgefäß 35 ein oberer und unte­ rer Geber, vorzugsweise eine kapazitive Zelle 37 und 38, angeschlossen, mittels deren die Sterilisiermittelmenge der parallelen Gefäße 35 und 36 überwacht wird. Zum Erleichtern einer Wahrnehmung der Sterilisiermittelmenge sind im Überwachungsgefäß 35 auf der Oberfläche des Sterilisiermittels schwimmende Elemente vorgesehen, vor­ zugsweise Schwimmkugeln 39 mit hoher Dielektrizitätskon­ stante. Besonders bei Anwendung von Hydroperoxyd als Sterilisiermittel ist dessen Oberfläche schwer zu erken­ nen, wobei die erwähnten auf der Oberfläche schwimmenden Kugeln 39 die Erkennung mit Hilfe der kapazitiven Zellen 37 und 38 sicherstellen. Die Anzahl der nach Prinzip kommunizierender Gefäße aneinander angeschlossenen Meßgefäße kann auch größer sein oder diese können in­ einander angeordnet werden, jedoch so, daß wenigstens eines der Gefäße als Überwachungseinheit und wenigstens eines als Betriebseinheit fungiert.

Das Arbeitsprinzip des Verfahrens und der An­ ordnung gemäß der Erfindung ist wie folgt.

Eine einer bestimmten Anzahl konstante Dosier­ impulse entsprechende Menge Sterilisiermittel wird mit der Membranpumpe 32 aus dem Sterilisiermittelbehälter 31 über das zyklisch wirkende Ventil 34 für Sterilisier­ mittelmenge in die parallelangeordneten Meßgefäße 35 und 36 eingespeist, welche Füllmenge einer bestimmten oberen Grenze der Meßgefäße entspricht, wobei mittels der an der oberen Grenze des als Überwachungseinheit fungierenden Meßgefäßes 35 angeordneten oberen Zelle 38 sichergestellt wird, daß eine gewünschte Füllmenge Sterilisiermittel wirklich in das Meßglas eingelaufen ist. Die Zelle 38 dient als sog. Oberflächenwächter, der auf die auf der Oberfläche des Sterilisiermittels schwimmenden Kugeln 39 reagiert. Nachdem die Meßgefäße 35 und 36 sachgemäß bis zur erwähnten Obergrenze gefüllt sind, saugt die Saugejektordüse 11 der Düsenanordnung A unter der Einwirkung der aus dem Luftrohrsystem 14 eingespeisten Luft eine vorausbestimmte, in die jeweili­ ge Verpackung 21 einzuspeisende Einzeldosis Sterilisier­ mittel aus dem als Betriebseinheit fungierenden Meßgefäß 36 und speist sie weiter in die Verdampfkammer 12 hin­ ein, wo das Sterilisiermittel unter der Einwirkung der Wärmespirale 122 verdampft, d. h. atomisiert wird, wonach der Sterilisiermittelnebel über das Düsenrohrteil 13 in die jeweilige Verpackung eingespeist wird. Die erwähnte Füllmenge Sterilisiermittel entspricht einer bestimmten Mehrfachmenge der in die Verpackung einzuspeisenden, der Anzahl von Einblasezyklen des Düsenrohrteils 13 entspre­ chenden Einzeldosis. Jede Einspeisung der Einzeldosis von Sterilisiermittel vermindert die Menge von Sterili­ siermittel in den Meßgefäßen 35 und 36, wobei das Ste­ rilisiermittel nach der vorausbestimmten Anzahl von Einzeldosen die bestimmte untere Grenze des als Überwa­ chungseinheit dienenden Meßgefäßes 35 erreicht, an welcher unteren Grenze die untere Zelle 37 angeordnet ist. Die Zelle 37 dient als sog. Oberflächenwächter, der auf die auf der Oberfläche des Sterilisiermittels schwimmenden Kugeln 39 reagiert und das Erreichen der unteren Grenze anzeigt. Der Verbrauch der an den Meßge­ fäßen erkannten Füllmenge von Sterilisiermittel si­ chert, daß Sterilisiermittel sicher in jede Verpackung eingespeist wird. Auf der Basis der Anzahl konstante Do­ sierimpulse der Membranpumpe und der Anzahl von Einbla­ sezyklen von Sterilisiermittel kann der Verbrauch von Sterilisiermittel pro Verpackung mit Hilfe von Arithme­ tik bestimmt werden.

Die Zeichnung und die daran anschließende Be­ schreibung sind nur beabsichtigt, die Grundidee der vorliegenden Erfindung zu veranschaulichen. Die Einzel­ heiten des Verfahrens und der Anordnung gemäß der Erfin­ dung können im Rahmen der beigefügten Patentansprüche variieren.

Claims (10)

1. Verfahren zur Dosierung von Sterilisiermit­ tel in einer Verpackungsmaschine, bei welchem Verfahren Sterilisiermittel verpackungsweise (21) dosiert wird und die Dosierung mit einer Düsenanordnung (A) ausgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in eine Zwischenkammeranordnung (35, 36) eine vorausbestimmte Füllmenge Sterilisiermittel eingespeist wird, die einer bestimmten oberen Grenze der Zwischenkammeranordnung entspricht, und eine Menge Sterilisiermittel, die einer in die Verpackung (21) einzuspeisenden Sterilisiermit­ teldosis entspricht, auf einmal der Düsenanordnung (A) zugeführt wird, bis das Sterilisiermittel in der Zwi­ schenkammeranordnung (35, 36) eine bestimmte untere Grenze erreicht, wobei die Zwischenkammeranordnung wie­ der mit der vorausbestimmten Füllmenge Sterilisiermittel gefüllt wird.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zwischenkammer­ anordnung (35, 36) eine vorausbestimmte Füllmenge Ste­ rilisiermittel eingespeist wird, die einer vorausbe­ stimmten Mehrfachmenge der in die jeweilige Verpackung (21) einzuspeisenden Einzeldosis von Sterilisiermittel entspricht.

3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Grenze und die untere Grenze des Sterilisiermittels mit Gebern (37, 38) überwacht werden, die zum Anzeigen der Sterilisiermittelmenge auf Elemente (39) reagieren, die auf der Oberfläche des Sterilisiermittels in der Zwi­ schenkammeranordnung (35) schwimmen.

4. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sterilisiermittel Hydroperoxyd ist.

5. Verfahren nach Patentanspruch 3 oder 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Überwachung mit kapazitiven Zellen (37, 38) ausgeführt wird, die auf die auf der Oberfläche des Sterilisiermittels schwimmen­ den Elemente (39) mit hoher Dielektrizitätskonstante reagieren.

6. Anordnung zur Dosierung von Sterilisiermit­ tel in einer Verpackungsmaschine, welche Anordnung eine Sterilisiermittelquelle (C) und eine Düsenanordnung (A) zur verpackungsweisen (21) Dosierung von Sterilisier­ mittel aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung außerdem eine zwischen der Sterili­ siermittelquelle (C) und der Düsenanordnung (A) ange­ brachte Zwischenkammeranordnung (35, 36) zur Überwachung des Verbrauchs von Sterilisiermittel und Geber (37, 38) zum Anzeigen der Sterilisiermittelmenge in der Zwischen­ kammeranordnung (35, 36) aufweist.

7. Anordnung nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung Mittel (32, 34) zum Einspeisen einer vorausbestimmten Menge Sterilisiermittel in die Zwischenkammeranordnung (35, 36) aufweist.

8. Dosieranordnung nach Patentanspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwi­ schenkammeranordnung wenigstens zwei nach Prinzip kom­ munizierender Gefäße aneinanderangeschlossene Meßgefäße (35, 35) aufweist, daß wenigstens in einem Gefäß (35) auf der Oberfläche des Sterilisiermittels, vorzugsweise Hydroperoxyds, schwimmende Elemente (39) mit hoher Di­ elektrizitätskonstante vorgesehen sind und daß die Geber aus kapazitiven Zellen (37, 38) bestehen.

9. Dosieranordnung nach Patentanspruch 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die Zwischen­ kammeranordnung zwei parallelangeordnete Meßgefäße (35, 36) aufweist, wobei das eine zu einer Überwachungsein­ heit (35) und das andere zu einer Betriebseinheit (36) ausgeformt ist.

10. Dosieranordnung nach Patentanspruch 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die Zwischen­ kammeranordnung zwei ineinander angeordnete Meßgefäße aufweist, wobei das eine zu einer Überwachungseinheit und das andere zu einer Betriebseinheit ausgeformt ist.