DE19949692A1 - Verfahren zur Sterilisation von PET-Flaschen - Google Patents
Verfahren zur Sterilisation von PET-FlaschenInfo
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Abstract
Das Verfahren zur Sterilisation von entlang einem Förderweg taktweise vorbewegten Flaschen aus temperaturempfindlichem Kunststoff, insbesondere PET-Flaschen, durch Einsatz eines Sterilisationsmittels sieht vor, daß in den Innenraum der Flaschen ein auf eine Sterilisations-Starttemperatur erwärmtes Peroxid-Aerosol eingeblasen und auf der Innenwand der Flaschen ein Peroxid-Kondensatfilm gebildet wird, anschließend Sterilluft mit einer die Sterilisations-Starttempertur des Peroxid-Aerosols übersteigenden Aktivierungstemperatur in den Innenraum der Flaschen eingeblasen wird, bis das Aerosol-Kondensat verdampft ist, und danach durch erneutes Einblasen von Sterilluft-Peroxidreste aus dem Innenraum der Flaschen ausgetrieben werden.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Sterilisation von entlang
einem Förderweg taktweise vorbewegten Flaschen aus temperaturempfindli
chem Kunststoff, insbesondere PET-Flaschen, durch Einsatz eines Sterilisa
tionsmittels.
Zur Sterilisation von Flaschen aus temperaturunempfindlichem Material wie
Glas ist es bekannt, in den Innenraum der Flaschen Peroxid mit einer Tempe
ratur einzubringen, bei der das Peroxid unmittelbar nach seinem Einbringen in
die Flasche Sauerstoff abspaltet, der die Sterilisationswirkung hervorruft. Bei
Flaschen aus temperaturempfindlichem Material wie PET-Flaschen ist die
Durchführung eines solchen Sterilisationsverfahrens nicht möglich, weil die
Wandungen der Flaschen eine Temperatur oberhalb einer noch gerade zu
lässigen Grenztemperatur von z. B. 55°C annehmen.
Die Erfindung befaßt sich mit dem Problem, ein Verfahren der genannten Art
zu schaffen, das eine Sterilisation auch von temperaturempfindlichen Flaschen
mit Hilfe von Peroxid als Sterilisationsmittel erlaubt und dabei einfach und
schnell innerhalb einer kurzen Förderstrecke durchführbar ist.
Das Verfahren nach der Erfindung löst das Problem mit den Merkmalen des
Anspruchs 1. Hinsichtlich weiterer Ausgestaltungen wird auf die Ansprüche 2
bis 15 verwiesen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine Sterilisation der Flaschen
mit Hilfe eines Peroxid-Nebels, der zur kurzzeitigen Bildung eines Kondensats
auf der Innenfläche der Flaschen in diese eingeblasen wird, wobei sich das
Peroxid infolge seiner Erwärmung auf eine Sterilisations-Starttemperatur
bereits in einem Stadium befindet, bei dem schon beim Einbringen ein gewis
ser Teil des Peroxids in Gasform übergeht. Durch das Einblasen von Sterilluft
mit einer Aktivierungstemperatur für das Peroxid wird das Peroxid unter gleich
zeitigem Auflösen des Kondensatfilms durch Sauerstoffabspaltung aktiviert,
führt die Sterilisation herbei und wird anschließend mit verbliebenen Restbe
standteilen aus dem Innenraum der Flaschen ausgeblasen. Bei diesen Vor
gängen wird eine Wandtemperatur von 55°C nicht überschritten, so daß das
empfindliche Material der Flaschen, wie es insbesondere bei PET-Flaschen
gegeben ist, keine Beeinträchtigungen erfährt.
Weitere Einzelheiten und Wirkungen des Gegenstands der Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung des Verfahrensablaufes anhand
einer Skizze, die den taktweisen Durchlauf von Flaschengruppen durch eine
Sterilisationsstation erfindungsgemäßer Art veranschaulicht.
Im einzelnen zeigt die Zeichnung schematisch eine Sterilkammer 1, die einen
Einsprühraum 2, einen ersten Sterilraum 3 und einen zweiten Sterilraum 4
ausbildet, die jeweils von Gruppen von z. B. zehn in der Zeichenebene fluch
tend hintereinander gelegenen Flaschen 8 durchlaufen werden. Dabei stützen
sich die Flaschen 8 jeweils in Flaschenträgern 5 in Balkenform ab, die mittels
eines nur schematisch durch eine strichpunktierte Linie wiedergegebenen För
derers 6 horizontal in Richtung des Pfeiles 7 gefördert werden. Die Förderung
erfolgt schrittweise im Takt, wodurch die Flaschengruppen jeweils die mit 10
bis 19 bezeichneten Stillstandspositionen durchlaufen. Es versteht sich, daß
der Position 10 weitere Positionen vorgelagert sein und der Position 19 weitere
Positionen nachfolgen können, in denen jeweils auf die Flaschen eingewirkt
wird, beispielsweise durch vorausgehende Spül- und Trocknungsvorgänge und
durch nachfolgende Befüll- und Verschließvorgänge.
In der Position 11 wird in die Flaschen 8 aus temperaturempfindlichem Kunst
stoff, insbesondere PET-Flaschen, ein auf eine Sterilisations-Starttemperatur
erwärmtes Peroxid-Aerosol eingeblasen, was mit Hilfe einer Lanze 20 erfolgt,
die mitsamt ihrer Zuleitung 21 in Richtung des Pfeiles 9 aus einer oberen Aus
gangsstellung in die dargestellte untere Betriebsstellung mit Hilfe eines nicht
näher veranschaulichten Antriebs bewegbar ist. Die Zuleitung 21 führt zu
einem nicht dargestellten Peroxid-Aerosol-Erzeuger, der Peroxid-Aerosol mit
Überdruck erzeugt und bei abgesenkter Lanze 20 ein Einblasen des Peroxid-
bzw. H2O2-Nebels in den Innenraum der Flaschen 8 bewirkt. Der in die
Flaschen 8 über die Lanzen 20 eingebrachte Peroxid-Nebel hat eine Sterilisa
tions-Starttemperatur von etwa 60 bis 90°C und vorzugsweise von etwa 70 bis
80°C, bei der schon ein gewisser Teil des H2O2 unter Abspaltung von Sauer
stoff in Gasform übergeht. Dennoch ist die Temperatur so niedrig, daß auch
bei Wiederholung des gleichen Vorganges in der Position 12 bei der Bildung
eines Kondensatfilmes auf der Innenseite der Flaschen 8 deren Flaschenwan
dung keine Erwärmung erfährt, die in eine bedrohliche Nähe zur Grenztempe
ratur von beispielsweise 55°C kommt.
Nach diesem zweistufigen Einbringen von Peroxid-Aerosol in die Flaschen 8
gelangen diese aus dem Einsprühraum 2 der Sterilkammer 1 in die erste Ste
rilkammer 3, die wie die Sterilkammer 4 niedriger ausgeführt ist. In dem ersten
Sterilraum 3 verweilen die mit Aerosol innenseitig eingesprühten Flaschen 8 in
den beiden Positionen 13 und 14 ohne weitere Einwirkung von außen, wonach
sie dann in die Position 15 übergehen, wo sie durch eine Lanze 22, die
mitsamt ihrer Zuleitung 23 in Richtung des Pfeiles 9 ebenfalls aus einer oberen
Ausgangsstellung in die dargestellte Betriebsstellung absenkbar ist und umge
kehrt, mit Sterilluft beaufschlagt werden.
Diese in den Positionen 15 und 16 eingeblasene Sterilluft hat eine Aktivie
rungstemperatur von etwa 90 bis 120°C, vorzugsweise etwa 110°C, und be
wirkt durch ihr Einblasen, daß der Kondensatfilm auf der Innenfläche der
Flaschen verdampft wird. Dieser Vorgang des Auflösens des Aerosol-Konden
satfilms ist auf zwei Stufen in den Positionen 15 und 16 verteilt und erst in der
Position 16 abgeschlossen, in der sich der gleiche Einblasvorgang von auf
Aktivierungstemperatur erwärmter Sterilluft wiederholt. Das Einblasen der Ste
rilluft mit Aktivierungstemperatur erfolgt nur kurzzeitig in einem Zeitraum von
etwa 1 bis 3 Sekunden, vorzugsweise 2 Sekunden, und dabei mit einer Strö
mungsgeschwindigkeit von etwa 25 bis 30 m/s, vorzugsweise etwa 28 m/s.
Trotz des Wärmeinhalts der auf Aktivierungstemperatur erwärmten Sterilluft
verbleibt die Wandung der Flaschen 8 auch in den Positionen 15 und 16 in
einem Temperaturbereich unterhalb der Grenztemperatur von etwa 55°C.
Zum Austreiben von Peroxid-Resten aus dem Innenraum der Flaschen 8 und
zuverlässigen Trocknen der Flaschen an ihrer Innenwand wird in den Positio
nen 17 und 18 jeweils erneut Sterilluft eingeblasen, jedoch mit verminderter
Temperatur, um auch in diesen beiden Positionen zu vermeiden, daß die
Grenztemperatur in der Flaschenwandung erreicht wird. Diese geminderte
Temperatur der Sterilluft in den Positionen 17 und 18 beträgt etwa 75 bis 85°C,
vorzugsweise etwa 80°C, und wird mit einer Strömungsgeschwindigkeit
von etwa 70 bis 90 m/s, vorzugsweise etwa 80 m/s, in den Innenraum der
Flaschen eingeblasen, und zwar ebenfalls wieder über einen Zeitraum von nur
etwa 1 bis 3 Sekunden, vorzugsweise ebenfalls etwa 2 Sekunden. Die Sterilluft
verminderter Temperatur bewirkt zwar ein wirksames Austreiben von Peroxid-
Resten und sicheres Abtrocknen der Flaschen 8 an ihrer Innenseite, vermeidet
jedoch ebenfalls einen Übergang von Wärme an die Flaschen 8 in einem
Ausmaß, das eine Aufwärmung der Flaschenwandungen über Grenztempera
tur herbeiführen könnte. Das Einblasen geschieht (ähnlich wie in den Positio
nen 11 und 12 bzw. 15 und 16) jeweils mit Hilfe einer Lanze 24, die mit einer
Zuleitung 25 verbunden und samt dieser in Richtung des Pfeiles 9 aus einer
oberen Ausgangsstellung abwärts in die dargestellte untere Betriebsstellung
und umgekehrt bewegbar ist. Die Lanzen 20 in den Positionen 11 und 12, 22 in
den Positionen 15 und 16 und 24 in den Positionen 17 und 18 können jeweils
mittels ein und desselben Antriebs jeweils gemeinsam auf- und abbewegbar
sein.
Mit Abschluß des Einblasens von Sterilluft in die Flaschen 8 in Position 18 ist
der Sterilisationsvorgang abgeschlossen. Nach Verlassen der Position 18 und
des Sterilraumes 4 gehen die Flaschen in Position 10 und folgenden Positio
nen in beispielsweise einen weiteren Sterilraum über, in dem eine Flaschenbe
füllung und ein Verschließen befüllter Flaschen stattfindet.
Die Menge des eingesetzten Aerosols, das vorzugsweise bei Umgebungstem
peratur vernebelt und erst auf dem Wege zu den Lanzen 21 auf die Sterilisa
tions-Starttemperatur erwärmt wird, hängt von der Flaschengröße ab und
beträgt vorzugsweise etwa 0,15 ml Peroxid je 100 cm2 Innenraumfläche der
Flaschen 8.
Grundsätzlich ist es möglich, das Einblasen von Peroxid-Aerosol in einer einzi
gen Stufe, z. B. in der Position 11, durchzuführen und die Bearbeitungspause
auf eine Stufe, z. B. in Position 13, zu verkürzen. Auch die Einblasvorgänge
können jeweils in einer einzigen Stufe, z. B. in Position 15 und 17 erfolgen. Die
Aufteilung auf jeweils mehrere Stufen ist jedoch hinsichtlich des Verlaufs des
Wärmeüberganges zu den Flaschenwänden hin günstiger im Sinne eines
Vermeidens eines Temperaturanstiegs auf die Grenztemperatur. Grundsätzlich
können anstelle von zwei Stufen auch jeweils mehr als zwei Stufen für das
Einblasen von Peroxid-Aerosol und für die Bearbeitungspause und für das
Einblasen von Sterilluft vorgesehen sein, jedoch geht damit eine Verlängerung
der Sterilisationszeit und der -strecke einher, die entsprechend erhöhte Kosten
verursachen.
Nicht dargestellt aber vorhanden sind die Wandbereiche der Sterilkammer 1
unterhalb und seitlich der Flaschengruppen 8. Nicht dargestellt aber vorhanden
sind auch entsprechende Schleusen an dem Übergang der Flaschengruppen
aus der Position 10 in die Position 11 und aus der Position 18 in die Position
19.
Claims (15)
1. Verfahren zur Sterilisation von entlang einem Förderweg taktweise
vorbewegten Flaschen aus temperaturempfindlichem Kunststoff, insbesondere
PET-Flaschen, durch Einsatz eines Sterilisationsmittels, dadurch gekenn
zeichnet, daß in den Innenraum der Flaschen ein auf eine Sterilisations-
Starttemperatur erwärmtes Peroxid-Aerosol eingeblasen und auf der Innen
wand der Flaschen ein Peroxid-Kondensatfilm gebildet wird, anschließend
Sterilluft mit einer die Sterilisations-Starttemperatur des Peroxid-Aerosols
übersteigenden Aktivierungstemperatur in den Innenraum der Flaschen ein
geblasen wird, bis das Aerosol-Kondensat verdampft ist, und danach durch
erneutes Einblasen von Sterilluft Peroxidreste aus dem Innenraum der
Flaschen ausgetrieben werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Peroxid bei Umgebungstemperatur zum Aerosol vernebelt und auf dem Wege
zum Innenraum der Flaschen auf Sterilisations-Starttemperatur erwärmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das Peroxid-Aerosol vor dem Einbringen in die Flaschen auf etwa 60 bis 90°C,
vorzugsweise etwa 70 bis 80°C, als Sterilisations-Starttemperatur erwärmt
wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Peroxid-Aerosol vor seinem Einblasen in die Flaschen in
einen auf Aktivierungstemperatur erwärmten Sterilluftstrom eingebracht und
durch diesen auf dem Wege zum Innenraum der Flaschen auf die Sterilisa
tions-Starttemperatur erwärmt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Peroxid-Aerosol und die Sterilluft bis zum Eintritt in den
Innenraum der Flaschen getrennt geführt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Einbringen von Peroxid-Aerosol in den Innenraum der
Flaschen in zumindest zwei getrennten, aufeinanderfolgenden Schritten vor
genommen wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß dem Einblasen von auf Aktivierungstemperatur erwärmter Steril
luft in den Innenraum der Flaschen zumindest eine dem Einblasen von Per
oxid-Aerosol nachfolgende, zumindest einen Fördertakt der Flaschen entspre
chende Einwirkungspause vorgeschaltet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g~ekenn
zeichnet, daß das Einblasen von Sterilluft in zumindest zwei getrennten, je
weils einen Fördertakt der Flaschen entsprechenden Schritten vorgenommen
wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Sterilluft auf eine Aktivierungstemperatur von etwa 90 bis
120°C, vorzugsweise etwa 110°C, erwärmt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß nach Einblasen von Sterilluft mit Aktivierungstemperatur in
nachfolgenden, getrennten Vorgängen Sterilluft mit einer geminderten Tempe
ratur eingeblasen wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die
geminderte Temperatur der Sterilluft etwa 75 bis 85°C, vorzugsweise etwa
80°C, beträgt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Sterilluft mit Aktivierungstemperatur mit einer Strömungsge
schwindigkeit von etwa 25 bis 30 m/s, vorzugsweise etwa 28 m/s, in den
Innenraum der Flaschen eingeblasen wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Sterilluft mit geminderter Temperatur mit einer Strömungs
geschwindigkeit von etwa 70 bis 90 m/s, vorzugsweise etwa 80 m/s, in den
Innenraum der Flaschen eingeblasen wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Einblasen von Sterilluft jeweils über einen Zeitraum von
etwa 1 bis 3 Sekunden, vorzugsweise etwa 2 Sekunden, vorgenommen wird.
15. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, da
durch gekennzeichnet, daß etwa 0,15 ml Peroxid je 100 cm2 Innenraum
fläche der Flaschen in diese eingebracht wird.
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