DE3644486A1 - Vorrichtung zum entkeimen von lebensmittelbehaeltern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entkeimen von Lebensmit­ telbehältern, insbesondere von Bechern aus Kunststoff zur Aufnahme von Milchprodukten, unter Verwendung eines Entkeimungsmittels, mit einem Aerosolgenerator mit MHz-Ultraschallwandler zum Erzeugen von Tröpfchen des Entkeimungsmittels und mit einer Abscheideeinrichtung, in der die mittels Luftströmung zugeführten Tröpfchen durch Korona­ entladung aufgeladen und elektrostatisch auf die Flächen eines Behäl­ ters niedergeschlagen werden, wobei die Abscheideeinrichtung aus ei­ nem in den Behälter eingreifenden Abscheidekopf mit einer zentralen von einem Generator gespeisten Spitzenelektrode, aus einer den Behäl­ ter umschließenden äußeren Elektrode und aus einer Hilfselektrode am endseitigen Teil des Abscheidekopfes besteht, die mit der äußeren Elektrode ein elektrisches Feld bildet.

Aus der Zusatzpatentanmeldung DE 34 40 014 in Verbindung mit der Hauptpatentanmeldung DE 34 14 268 ist eine derartige Vorrichtung zum Entkeimen von Lebensmittelbehältern bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es, den dabei verwendeten Abscheidekopf hinsichtlich seiner Funktion weiter zu verbessern. Darüber hinaus soll der Abscheidekopf eine hohe Sicherheit bei möglicher Zersplit­ terung bieten sowie ein leichtes Einrichten und Auswechseln der Spit­ zenelektrode ermöglichen.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil der Ansprüche angegebenen Merkmale gelöst.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dabei zeigen:

Fig. 1 den Abscheidekopf in seiner bisherigen Ausgestaltung,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung gemäß der Schnittlinie A-B in Fig. 1,

Fig. 3 und 4 den Abscheidekopf mit den erfindungsgemäßen Verbesse­ rungen.

Der Abscheidekopf 2 besteht aus einem Glaskörper 20 mit einer im Zen­ trum verlaufenden Spitzenelektrode 3, die von einem Hochspannungsge­ nerator gespeist wird. Der Glaskörper 20 wird endseitig von einer Metallfolie als Hilfselektrode 4 umschlossen. Zwischen den Elektro­ den 3 und 4 und einer Gegenelektrode 5 als Masse, die den mit einem Entkeimungsmittel zu belegenden Behälter aufnimmt, wird das elektro­ statische Feld gebildet, durch das die an der Spitzenelektrode 3 durch Koronaentladung aufgeladenen Tröpfchen des Entkeimungsmittels an der Behälterwand elektrostatisch niedergeschlagen werden.

Die in einem Aerosolgenerator mit MHz-Ultraschallwandler kontinuier­ lich erzeugten Tröpfchen des Entkeimungsmittels werden mit Hilfe ei­ nes getakteten Luftstromes dem Abscheidekopf 2 zugeführt, wobei sich die Menge des Entkeimungsmittels über die Taktlänge steuern läßt.

Der Glaskörper 20 des Abscheidekopfes 2 ist als doppelwandiger Kör­ per ausgestaltet, in dem der Strömungskanal 2 a für das Entkeimungs­ mittel von einem mit erwärmter Luft beaufschlagbaren zweiten Strömungskanal 2 b umgeben ist.

Abscheidekopf 2 und Gegenelektrode 5 werden über nicht gezeigte Betä­ tigungsmittel taktweise zwischen einer den Behälter zwischen sich einschließenden Arbeitsstellung und einer vom Behälter entfernt lie­ genden Öffnungsstellung verfahren.

Bei der Beschichtung der Flächen eines Behälters mit größeren Mengen des Entkeimungsmittels lädt sich die zu beschichtende Isolatorfläche durch die abgeschiedenen durch Koronaentladung elektrisch aufgelade­ nen Aerosoltropfen mehr oder weniger schnell auf, bis durch die Flä­ chenladung ein elektrisches Gleichfeld aufgebaut wird, das die Feld­ stärke an der Koronaspitze abschirmt. Die Koronaentladung erlischt dann und beendet die elektrostatische Aerosolaufladung und -abschei­ dung.

Nach einer ersten funktionellen Verbesserung der Erfindung kann das Erlöschen der Koronaentladung und damit die Begrenzung der Abscheide­ wirkung dadurch verhindert werden, daß man nach dem meßbaren Rück­ gang oder dem Erlöschen des Koronastromes infolge Feldabschirmung die Polarität der Koronaspitze wechselt, d. h. diese abwechselnd an positive oder negative Spannung legt. Der Aerosolstrom wird dann ab­ wechselnd negativ oder positiv geladen und in beiden Fällen im Feld zwischen Koronaspitze und Masseelektrode zur dazwischenliegenden Iso­ latorfläche geführt und abgeschieden.

Die vorhergehende gegenpolare Flächen-Aufladung bewirkt eine effek­ tive Feldstärkenerhöhung, die erst durch weitere Abscheidung allmäh­ lich wieder abgebaut wird. Durch periodisches Umpolen der Korona­ spitze läßt sich auf diese Weise beliebig viel Feinstaerosol voll­ ständig und gleichmäßig an den Behälterflächen abscheiden.

In der hier eingesetzten Geräteanordnung zum Entkeimen von Lebensmit­ telbehältern wird der Abscheidekopf 2 von oben in den Behälter ein­ geführt, um feinste Aerosoltropfen in Mono- oder Doppelschichten auf ihren Innenflächen abzuscheiden.

Bei dichtem Aerosolstrom kommt es insbesondere bei Richtungsänderun­ gen des Aerosolstroms infolge von Fliehkräften durch den das Aerosol tragenden Gasstrom sowie durch "Tropfenbombardement" des Abscheide­ kopfes 2 zu unerwünschten Aerosolabscheidungen auf dem Abscheide­ kopf. Als Folge dieser Abscheidung können größere Tropfen der abzu­ scheidenden Flüssigkeit auf die zu beschichtenden Flächen fallen, was die gleichmäßige Beschichtung beeinträchtigt und das darauffol­ gende Abtrocknen oder Fixieren der Schichten verzögert. Um diesem Mangel abzuhelfen, wird bekanntlich der innen hohle Abscheidekopf 2 mit erwärmter Luft vorgeheizt, damit eventuell angelagerte Tröpf­ chen direkt verdampfen können.

Bei der Optimierung dieser Flächenheizung hat sich gemäß einer weite­ ren Verbesserung der Erfindung herausgestellt, daß eine Flüssigkeits- Umlaufheizung aufgrund eines wesentlich besseren Wärmeübergangs ef­ fektiver ist als eine Warmluftheizung. Die Höhe der Heiztemperatur richtet sich aber stets nach der "schwächsten Stelle" am Abscheide­ kopf 2, das ist die Stelle, an der der Aerosolstrom mit großer Ge­ schwindigkeitskomponente mehr oder weniger senkrecht auf die Ab­ scheidekopffläche auftritt ("blinder Fleck"). Hier ist durch effek­ tive Luftflächenkühlung und durch gesteigertes "Tropfenbombardement" die Temperatur an den angeströmten Flächen wesentlich niedriger.

In einer anderen Variante wird der kritische Teil des Abscheidekopfes 2 mit der größten Anlagerungsneigung durch eine elektrische Heizban­ dage 15 auf einer höheren Temperatur als der übrige Teil des Abscheide­ kopfes gehalten (Fig. 3 und 4).

Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Funktionsverbesserung ist dem Abscheidekopf 2 ein erweiterter Raum 16 vorgelagert, in den ein Zulauf­ stutzen 9 für das Entkeimungsmittel radial hineinragt, und an den er­ weiterten Raum 16 ist eine umlaufende Auffangsicke 10 angeformt, die zum Abscheidekopf 2 hin verläuft. Im Hinblick auf eine funktionssichere Arbeitsweise, und zwar Vermeidung von Tropfenbildung, Verwirbelung und elektrischen Überschlägen, befindet sich der Zulaufstutzen 9 in einem definierten Abstand zur Auffangsicke 10. Durch die Verwendung einer sol­ chen Auffangsicke 10 wird ein Abtropfen des Aerosols nach unten sicher verhindert. Das Ableiten der Flüssigkeit geschieht über einen von der Auffangsicke 10 aus wegführenden Ablaufstutzen 10 a, wodurch die Heizban­ dage 15 in Fortfall gelangen kann (Fig. 3 und 4).

In einer abgewandelten Ausführung kann der Abscheidekopf 2 so betrieben werden, daß das Feinstaerosol von unten gegen die zu beschichtenden Flächen geführt wird, was ein Abtropfen automatisch verhindert und somit grundsätzlich keine Beheizung erfordert.

Die in Fig. 1 gezeigte zentrale Anordnung der Hochspannungs-Spitzenelek­ trode im Abscheidekopf 2 weist keine Isolierung im Zentralrohr auf, so daß zur Vorheizung des Abscheidekopfes 2 ein nicht leitendes Medium ver­ wendet werden muß. Im Dauerbetrieb kann es in diesem Innenrohr zu Abla­ gerungen kommen, die dann Anlaß zu unerwünschten Leckströmen sind.

Als weiteres Merkmal wird deshalb erfindungsgemäß vorgeschlagen, im Zentrum des Abscheidekopfes 2 ein dichtes Keramikröhrchen 11 anzuord­ nen, das am oberen und unteren Ende durch eine Dichtung 12 a, 12 b fest mit dem Zentralrohr des Abscheidekopfes 2 verbunden ist (Fig. 4). In dieses Keramikröhrchen 11 wird die Koronaspitze 13 als langer dünner Draht eingeführt, der am unteren Ende mit einer noch zu optimierenden freien Länge herausragt. Auf diese Weise sind Längenänderungen und ein Service-Austausch der Koronaspitze, die über ein flexibles Hochspan­ nungskabel zum Generator geführt werden kann, leicht auszuführen.

Auch kann die Spitzenelektrode in Form einer endseitig in das Zentral­ rohr des Abscheidekopfes 2 lösbar einsetzbaren oder aufsteckbaren Spitze 17 ausgestaltet sein, die mit einer im Zentralrohr verlaufenden Zuleitung 18 in Verbindung gebracht wird. Im Ausführungsbeispiel (Fig. 3) wird die Spitze 17 von einem Einsatzteil 19 aufgenommen.

Im Einsatz kann nicht ausgeschlossen werden, daß der Abscheidekopf 2, der aus Glas als elektrischer Isolator gefertigt ist, beschädigt wird. Um insbesondere bei lebensmitteltechnischen Anwendungen Glassplitter zu vermeiden, wird der Abscheidekopf 2 gemäß einer letzten erfindungs­ gemäßen Verbesserung mit einem reißfesten, hitze- und chemisch bestän­ digen Kunststoffüberzug versehen, der in bekannter Weise durch Pulverbe­ schichtung und nachträgliches Einbrennen auf den Außen- und Innenflächen des Abscheidekopfes 2 angebracht wird. Dieser Kunststoffüberzug, der vorzugsweise transparent ist, sichert außerdem die Metallelektrode 4 des Abscheidekopfes 2 gegen mechanische, chemische oder elektro-chemische Korosion und verhindert wegen des hohen elektrischen Widerstandes einen elektrischen Durchschlag zwischen Abscheidekopf 2 und "Masse"-Elektrode 5 der Apparatur.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Entkeimen von Lebensmittelbehältern, insbeson­ dere von Bechern aus Kunststoff zur Aufnahme von Milchprodukten, unter Verwendung eines Entkeimungsmittels, mit einem Aerosolgene­ rator mit MHz-Ultraschallwandler zum Erzeugen von Tröpfchen des Entkeimungsmittels und mit einer Abscheideeinrichtung, in der die mittels Luftströmung zugeführten Tröpfchen durch Korona-Ent­ ladung aufgeladen und elektrostatisch auf die Flächen eines Be­ hälters niedergeschlagen werden, wobei die Abscheideeinrichtung aus einem in den Behälter eingreifenden Abscheidekopf mit einer zentralen von einem Generator gespeisten Spitzenelektrode, aus einer den Behälter umschließenden äußeren Elektrode und aus ei­ ner Hilfselektrode am endseitigen Teil des Abscheidekopfes be­ steht, die mit der äußeren Elektrode ein elektrisches Feld bil­ det, dadurch gekennzeichnet, daß nach einem meßbaren Rückgang oder nach Erlöschen des Koronastroms die Polarität der Spitzen­ elektrode (13) von negativer auf positive Spannung und umgekehrt schaltbar ist.

2. Vorrichtung insbesondere nach Anspruch 1, mit einem den Strö­ mungskanal des Abscheidekopfes umgebenden erwärmten zweiten Strö­ mungskanal, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Strömungska­ nal (2 b) mit erwärmter Flüssigkeit beaufschlagbar ist.

3. Vorrichtung insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Bereich des Abscheidekopfes (2) mit der größ­ ten Tröpfchenablagerungsneigung über ein elektrisches Heizele­ ment (15) auf einer gegenüber der Temperatur des Abscheidekopfes (2) höheren Temperatur gehalten ist.

4. Vorrichtung insbesondere nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß dem Abscheidekopf (2) ein erweiterter Raum (16) vorgelagert ist und sich zwischen dem Raum (16) und dem Abscheide­ kopf (2) eine umlaufende Auffangsicke (10) befindet und daß in den erweiterten Raum (16) in einem definierten Funktionssicherheitsab­ stand zur Auffangsicke (10) ein Zulaufstutzen (9) für das Entkei­ mungsmittel radial hineinragt, vorzugsweise bis über die Mitte hin­ aus.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auf­ fangsicke (10) einen Ablaufstutzen (10 a) aufweist.

6. Vorrichtung insbesondere nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Spitzenelektrode von einem Draht (13) gebildet ist, der sich in einem im Zentrum des Abscheidekopfes (2) angeord­ neten Keramikröhrchen (11) befindet, das endseitig mit dem Zentral­ rohr des Abscheidekopfes (2) über Dichtmittel (12 a, 12 b) verbunden ist.

7. Vorrichtung insbesondere nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Spitzenelektrode in Form einer endseitig in das Zen­ tralrohr des Abscheidekopfes (2) lösbar einsetzbaren oder aufsteck­ baren Spitze (17) ausgestaltet ist, die mit einer im Zentralrohr verlaufenden Zuleitung (18) in Verbindung bringbar ist.

8. Vorrichtung insbesondere nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß der Abscheidekopf (2) auf seinen Außen- und Innenflächen mit einem reißfesten, hitze- und chemisch beständigen Überzug ver­ sehen ist.

9. Vorrichtung insbesondere nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeich­ net, daß der Abscheidekopf (2) derart angeordnet ist, daß das Ent­ keimungsmittel vertikal von unten oder horizontal gegen die zu be­ schichtenden Behälterflächen geführt wird.