DE19631512C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Klarspülen von Trink- und Lebensmittelbehältnissen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Klarspülen von Trink- und Lebensmittelbehältnissen, insbesondere Flaschen, in industriellen Anlagen, wobei die Behältnisse zuvor mit Hilfe tensidhaltiger Spülwässer (Laugen) gereinigt wurden.

Die Lauge stellt im Waschprozeß das wichtigste Medium dar. Sie besteht in der Hauptsache aus Natronlauge zur Reini­ gung der Behältnisse von Rückständen aller Art und zur Ab­ lösung alter Etiketten. Um ein gutes Auslaufen der Natron­ lauge aus den gespülten Behältnissen zu ermöglichen und um ein "stumpf werden", d. h., eine Anlagerung von entstehen­ dem Natriumkarbonat an Maschinenelementen, zu vermeiden, werden zusätzlich in erheblichen Anteilen Tenside der Na­ tronlauge zugesetzt.

Andererseits darf, um eine gute Qualität der Getränke und Lebensmittel zu gewährleisten, der Resttensidgehalt am Reinigungsmittel in dem innerhalb der Behältnisse verblei­ benden Spülwasser einen bestimmten Grenzwert nicht über­ schreiten.

Der Gehalt des Spülwassers an Tensiden wird bisher über aufwendige analytische Einzelbestimmungen im Labor ermit­ telt. Neben dem hohen personellen Aufwand bringen die punktuellen Messungen zusätzliche Nachteile mit sich, da eine ständige Zustandscharakterisierung des Spülwassers fehlt. Ein gezielter Eingriff, schon gar ein automati­ scher, auf das Reinigungsergebnis mit einer schnellen Reaktion auf eine unzureichende Erfüllung vorgegebener Parameter, ist bei den stichprobenartigen Messungen des Zustandes des Endspülwassers nicht möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Klarspülen von Trink- und Lebensmittelbehältnissen, insbesondere Flaschen, in industriellen Anlagen, wobei die Behältnisse zuvor mit Hilfe tensidhaltiger Spülwässer (Laugen) gereinigt werden, zu entwickeln, womit eine ständige Zu­ standsbeschreibung des Spülwassers und eine ständige Ein­ flußnahme auf eine physiologisch unbedenkliche Resttensid­ konzentration dieses Abtropfes im Sinne einer Qualitäts­ kontrolle genommen werden kann.

Die Aufgabe wird mit einem Verfahren nach Anspruch 1 und einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 4 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfin­ dung sind in den begleitenden Unteransprüchen gekennzeich­ net.

Indem periodisch das von der abschließenden Frischwasser­ spülung herrührende Abtropfwasser gesammelt, temperiert, gemessen, bewertet und zurückgeführt wird, ist eine stän­ dige Auswertung des Spülergebnisses und somit eine ständi­ ge Einflußnahme auf den Resttensidgehalt im Inneren der Behältnisse möglich, wobei zur Diagnose die mittels eines Blasentensiometers gemessene dynamische Oberflächenspan­ nung des Abtropfwassers herangezogen wird.

Stellt sich heraus, daß der Tensidgehalt nach der letzten Spülstufe noch zu hoch ist, so werden nach einer bevorzug­ ten Ausführung der Erfindung die Behältnisse abermals durch eine oder mehrere Spülstufen geführt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird ein gasförmi­ ger Volumenstrom in das zu messende Abtropfwassser einge­ leitet und während der Blasenabrisse die erste Ableitung des Blasendruckes nach der Zeit und/oder die Größe des Gasvolumenstroms gemessen und daraus die Oberflächenspannung bestimmt.

Das verwendete Meßverfahren erlaubt zur Messung der ersten Ableitung des Blasendruckes nach der Zeit den Einsatz kostengünstiger, dynamischer Schalldruckwandler nach Art eines Mikrophons nach dem Elektret-, Kondensator- oder Tauchspulenprinzip.

Vorteilhafterweise wird das zu diagnostizierende Abtropf­ wasser erst nach dem Abschalten der letzten Frischwasser- Spülung gesammelt, um eine Verfälschung des Meßergebnisses auszuschließen.

Zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangegan­ genen Ansprüche ist eine Auffangrinne für den Abtropf aus dem Inneren klargespülter Behältnisse, eine von der Auf­ fangrinne zu einem Meßgefäß führenden Rohrleitung, eine am Meßgefäß angebrachten Überlaufrohrleitung, die zurück in das Sammelbecken der Spülstation führt, einer Gasvolumen­ stromquelle, die mit einer in der Meßzelle angeordneten Meßdüse verbunden ist, einem Drucksensor und einer Auswer­ teelektronik, die die nach der Methode des maximalen Bla­ sendrucks gemessene dynamische Oberflächenspannung des letzten Spülwassers bewertet und in Abhängigkeit des dar­ aus abgeleiteten Resttensidgehalts die Anlage steuert.

Dabei wird in einer bevorzugten Ausführung ein mittels ei­ nes Transportbandes befördertes Behältnis kopfüber genau in dem Moment den Anfang der Auffangrinne erreichen, in welchem der Reinigungsstrahl abgeschaltet wird, wodurch der Abtropf nicht verwässert wird.

Zweckmäßigerweise sind in den Rohrleitungen Ventile ange­ ordnet, die die Meßflüssigkeit periodisch erneuern und den Flüssigkeitsstand in der Meßzelle vorzugsweise außerhalb der eigentlichen Meßzeit grob nivellieren.

Da das Meßergebnis temperaturabhängig ist, wird vorzugsweise die Meßflüssigkeit im Meßgefäß mittels einer Heizeinrichtung temperiert, die sich beim Unterschreiten einer Schwelltemperatur automatisch einschaltet.

Die Blasen werden in weiterer Ausgestaltung der Erfindung von einer Meßdüse erzeugt, deren Austrittsöffnung in Rich­ tung der Auftriebskraft der austretenden Gasblasen weist und deren Düsendurchmesser gleich/größer als die Länge der Düsenöffnung ist. Hierdurch wird eine weitgehend störungs­ freie Funktion der Meßeinrichtung sichergestellt, indem die Wirkungen grenzflächenspannungsabhängiger Kapillar­ kräfte, wie sie bei üblichen Meßdüsen auftreten, ohne wesentlichen Einfluß bleiben. Außerdem entspricht die Bla­ senabrißrichtung der Auftriebsrichtung, was den Meßfehler verringert.

Bei Verwendung eines Schalldruckwandlers als Drucksensor empfiehlt es sich, das Meßgefäß schwingungs- und schallge­ dämmt zu isolieren, um Störungen aus der Umwelt weitestge­ hend fernzuhalten.

Um eine Verfälschung des Meßergebnisses durch leimtragende Etikettreste zu vermeiden, ist es vorteilhaft, über- und unterhalb der Auffangrinne mechanische Filter anzuordnen.

Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Er­ findung im Zusammenhang mit einer Flaschenreinigungsanlage unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen be­ schrieben, in welchen

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung,

Fig. 2 das Blockschaltbild der Steuerung,

Fig. 3 ein Flußbild zur Systemsteuerung dargestellt sind.

In einer nicht näher dargestellten Flaschenreinigungsanla­ ge werden die Flaschen in verschiedenen Einweichstufen vorbehandelt und im anschließenden Laugenbad gereinigt. Um die an der Flaschenoberfläche verbliebenen Laugenreste weitestgehend zu entfernen, werden diese danach in drei Stufen gespült. Die letzte Spülung erfolgt mit Frischwas­ ser. Diese Station ist in Fig. 1 schematisch dargestellt. Die zu spülenden Behältnisse 1, im Beispiel also Flaschen, hängen kopfüber in einem Transportband 2, das die Flaschen in Pfeilrichtung zunächst an zwei Spüldüsen 3, 4 vorbeibe­ wegt. Dem Spülwasser sind zwecks Verminderung der Oberflä­ chenspannung Tenside beigemischt. Während des Weitertran­ sports tropfen die Flaschen ab und gelangen zur 3. Spül­ stufe. Mittels der Klarsspüldüse 5 erfolgt eine Klarspü­ lung mit Frischwasser ohne Zusätze. Die Klarspülung soll die noch anhaftenden Tenside abspülen, da diese schon in geringen Konzentrationen physiologisch bedenklich sind.

Im Moment des Abschaltens der Klarspüldüse 5 gelangen die Flaschen unter eine Auffangrinne 6. Dadurch wird erreicht, daß eine relevante Meßflüssigkeit aufgefangen werden kann, d. h., es wird das Abtropfwasser aus dem Inneren der Fla­ schen gewonnen.

Über der Auffangrinne 6 ist ein Grobfilter 7 in Form eines Gitters angebracht, um den Eintrag von verschleppten Eti­ kettenresten zu vermeiden. Des weiteren ist der Auffan­ grinne 6 ein Feinfilter 8 nachgeschaltet, um eine Verun­ reinigung der Meßapparatur 9 zu verhindern.

Über eine Rohrleitung 10 wird das gesammelte Abtropfwasser in die eigentliche Meßapparatur 9 geleitet und von da durch eine weitere Rohrleitung 11 in ein nicht näher dar­ gestelltes Sammelbecken der Spülstation zurückgeführt.

Ventile 12, 13 in den Rohrleitungen 10, 11 steuern den Füllstand und den Fülltakt in einer Meßzelle 14 und ge­ währleisten gleichzeitig die Abkopplung des durch die Flüssigkeit übertragenen Körperschalls.

In die Meßzelle 14 ist eine nicht näher dargestellte gere­ gelte Heizung integriert, um sicherzustellen, daß die Mes­ sung bei stets gleicher Temperatur der Meßflüssigkeit erfolgt.

Das Meßverfahren verwendet als eine Meßgröße den maximalen Innendruck einer Gasblase, die in der Meßflüssigkeit, also im Abtropf aus den gereinigten Flaschen, erzeugt wird. Die durch Tenside stark beeinflußte Oberflächenspannung σ ist dem Innendruck der Gasblase p mit dem Radius r direkt proportional, und zwar gilt: σ = p . r/2, weshalb die dyna­ mische Oberflächenspannung des Abtropfes Auskunft über den Resttensidgehalt liefert.

Am Boden der Meßzelle 14 ist eine Meßdüse 15 angeordnet und mit einer Volumenstromquelle 16 verbunden. Der Gas­ volumenstrom gelangt über eine Regelungseinrichtung 17 und ggf. über eine Düsenreinigungseinrichtung 18 direkt durch die Meßdüse 15 in die Meßzelle 14.

Die Blasen erzeugende Meßdüse 15 ist zur Flüssigkeitsober­ fläche gerichtet, was die Genauigkeit der Messungen erhöht und besitzt eine Düsenlänge, die im Verhältnis zur Dü­ senöffnung sehr kurz ist. Dadurch ist es möglich, mit re­ lativ geringen Drücken zu messen. Außerdem erleichtert die Düsenform eine Reinigung der Meßdüse 15 erheblich.

Die Zufuhr des in der Volumenstromquelle 16 erzeugten Gas­ volumenstroms zur Meßdüse 15 ist mit einem Schalldrucksen­ sor 19 verbunden, der z. B. nach dem Elektret- bzw. Konden­ satorprinzip die erste Ableitung des entstehenden Blasen­ drucks in ein elektrisches Signal U = f(σ) umwandelt, was füllstandsunabhängig ist. Alternativ könnte auch ein Vo­ lumenstromsensor 20 in die Gaszuführung geschaltet werden, der ein dem Volumenstrom proportionales elektrisches Meß­ signal liefert.

Eine Auswerteelektronik 21 ist mit dem Schalldrucksensor 19, der Volumenstromregeleinrichtung 17, ggf. der Düsen­ reinigungseinrichtung 18, sowie mit einer Sensorsteuerung 22 verbunden, die die Heizeinrichtung 23 der Meßflüssigkeit entsprechend der im Temperatursensor 24 gemessenen Werte, die Steuerung für die Ventile 12, 13, den Füll­ standssensor 25 sowie das Ein- und Ausschalten des Schall­ druckwandlers 19 organisiert. Wird im aufgefangenen Ab­ tropfwasser ein unzulässig hoher Tensidgehalt gemessen, so veranlaßt die Sensorsteuerung 22 die Maschinensteuerung 26 zu einem weiteren Durchlauf der Flaschen durch die Klar­ spüldüse 5 bzw. die gesamte Spülstation. Weiterhin kann Einfluß auf die Tensidkonzentration im Spülwasser genommen werden. Fig. 2 und Fig. 3 zeigen selbsterklärend anhand eines Blockschaltbildes und des zugehörigen Flußbildes die Sensorsteuerung für die verfahrensgemäße Auswertung des Abtropfwassers.

Bezugszeichen

1

Behältnisse

2

Transportband

3

,

4

Spüldüsen

5

Klarspüldüse

6

Auffangrinne

7

Grobfilter

8

Feinfilter

9

Meßapparatur

10

Rohrleitung

11

Rohrleitung

12

,

13

Ventile

14

Meßzelle

15

Meßdüse

16

Volumenstromquelle

17

Regelungseinrichtung

18

Düsenreinigungseinrichtung

19

Schalldrucksensor

20

Volumenstromsensor

21

Auswerteelektronik

22

Sensorsteuerung

23

Heizeinrichtung

24

Temperatursensor

25

Füllstandssensor

26

Maschinensteuerung

Claims (10)

1. Verfahren zum Klarspülen von Trink- und Lebensmittelbe­ hältnissen, insbesondere Flaschen, in industriellen Anla­ gen, wobei die Behältnisse zuvor mit Hilfe tensidhaltiger Spülwässer (Laugen) gereinigt wurden, dadurch gekennzeich­ net, daß perodisch das von der abschließenden Frischwas­ serspülung herrührende Abtropfwasser gesammelt, tempe­ riert, gemessen, bewertet und zurückgeführt wird, und in Abhängigkeit der Bewertung der Meßergebnisse unmittelbar Einfluß auf den Spülprozeß genommen wird, wobei die dyna­ mische Oberflächenspannung des Abtropfwassers als Ausdruck seines Resttensidgehaltes in an sich bekannter Weise mit einem Blasentensiometer gemessen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei unzulässig hohem Resttensidgehalt im Abtropfwasser der Klarspülstufe die Behältnisse erneut ein- oder mehrmals die Klarspülstufe durchlaufen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zu diagnostizierende Abtropfwasser erst nach dem Ab­ schalten der Frischwasserspülung gesammelt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1, gekennzeichnet durch eine Auffangrinne (6) für den Abtropf aus dem Inneren klargespülter Behältnisse (1), einer von der Auffangrinne (6) zu einer Meßzelle (14) füh­ renden Rohrleitung (10), einer an der Meßzelle (14) ange­ brachten Überlaufrohrleitung (11), die zurück in das Sam­ melbecken der Spülstation führt, einer Gasvolumenstrom­ quelle (16), die mit einer in der Meßzelle (14) angeordne­ ten Meßdüse (15) verbunden ist, einem Drucksensor (19) zur Er­ fassung des maximalen Blasendrucks und einer Auswerteelek­ tronik (21), die die nach der Blasendruckmethode gemessene dynamische Oberflächenspannung des letzten Spülwassers bewertet und in Abhängigkeit des daraus abgeleiteten Rest­ tensidgehalts die Anlage steuert.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein mittels eines Transportbandes (2) befördertes Behältnis (1) kopfüber genau in dem Moment den Anfang der Auffangrinne (6) erreicht, in dem der Klarspülstrahl abge­ schaltet wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß über Ventile (12, 13) die Meßflüssigkeit periodisch erneuert wird und der Flüssigkeitsstand in der Meßzelle (14) vorzugsweise außerhalb der eigentlichen Meßzeit grob nivelliert wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßflüssigkeit in der Meßzelle (14) mittels einer Heizeinrichtung (23) temperiert ist, die sich beim Un­ terschreiten einer Schwelltemperatur der Meßflüssigkeit automatisch einschaltet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Ableitung des Blasendruckes nach der Zeit beim Blasenabriß mit einem dynamischen, akustischen Sen­ sor, vorzugsweise einem Schalldruckwandler (19) nach dem Elektret- oder Kondensatorprinzip gemessen wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blasen von einer Meßdüse (15) erzeugt werden, de­ ren Austrittsöffnung in Richtung der Auftriebskraft der austretenden Gasblasen weist und deren Düsendurchmesser gleich/größer als die Länge der Düsenöffnung ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßzelle (14) schwingungs- und schallgedämmt ist.