EP0160211A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Sterilisieren von Glasbehältern - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Sterilisieren von Glasbehältern Download PDF

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EP0160211A1
EP0160211A1 EP85103581A EP85103581A EP0160211A1 EP 0160211 A1 EP0160211 A1 EP 0160211A1 EP 85103581 A EP85103581 A EP 85103581A EP 85103581 A EP85103581 A EP 85103581A EP 0160211 A1 EP0160211 A1 EP 0160211A1
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burner
container
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head
outlet openings
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EP85103581A
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Hans Baumann
Johannes Dr. Jansen
Siegfried Siedler
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Gerresheimer Glas AG
Original Assignee
Gerresheimer Glas AG
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B55/00—Preserving, protecting or purifying packages or package contents in association with packaging
    • B65B55/02—Sterilising, e.g. of complete packages
    • B65B55/04—Sterilising wrappers or receptacles prior to, or during, packaging
    • B65B55/06—Sterilising wrappers or receptacles prior to, or during, packaging by heat

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for sterilizing glass containers.
  • the packaging is made using complex processes, e.g. Treat with hydrogen peroxide, sterilized with superheated steam / hot air and / or UV light or gamma rays.
  • Treatment with hydrogen peroxide or UV radiation is preferably used for non-heat-resistant plastics, while treatment with superheated steam or hot air is suitable for laminated papers and heat-resistant packaging.
  • a disadvantage of the above-mentioned processes is that the equipment required is complex and the vapors and gases that are produced can be harmful to health, so that suction and possibly glass cleaning are required.
  • the invention has for its object to provide a simple and safe device for sterilizing glass containers, which avoids the disadvantages of the known sterilization process and allows a simple process.
  • the inner surface to be sterilized is flamed with a burner which has a burner head arranged on a burner neck and immersed in the glass container.
  • the burner head is provided with burner outlet openings arranged radially on its end face in the axial direction and on its peripheral surface.
  • the burner can also be provided with a mixing insert to even out the gas flow.
  • the flaming can be carried out without difficulty with glass containers, since these are sufficiently heat-resistant. It can also be carried out in a continuous process; it is safe due to the high flame temperature despite the high throughput speed and causes an absolutely sterile container surface. When the glass container is flamed, there are no harmful gases or vapors if the burners are set so that complete combustion is guaranteed. Finally, the apparatus structure of a plant operating according to the method according to the invention is also very simple, so that overall there are low investment and operating costs.
  • the temperature control during flaming should be selected so that the glass as such reaches at least 250 ° C on the outer surface, while the inner surface, which is important for sterilization, is heated to at least 300 ° C.
  • the burner head can be connected with a burner neck of smaller diameter, preferably with a mixing insert.
  • the mixing insert is used to generate a uniform gas flow through the burner and to ensure an intensive mixing of the fuel gas and the combustion air.
  • the mixing insert preferably consists of several sieves arranged one behind the other with mesh sizes below 1 mm.
  • a perforated plate with a hole diameter of approximately 2 mm and a sieve fabric with a mesh size of approximately 0.5 mm can be arranged in the burner head. This perforated plate with the screen mesh ensures that the gas flow is mixed again and evenly.
  • the diameter of the burner outlet openings on the end face preferably decrease from the outside inwards from approximately 2 mm to 1.5 mm, while the diameter on the peripheral surface is approximately 3 mm. In this way, there are quietly burning flames on the burner head, all of which have approximately the same length.
  • Screen fabrics can also be arranged in front of the burner outlet openings.
  • a support tube with a fuel gas and compressed air connection can be mounted in the burner neck by means of an axial bearing to the burner head and a sealing bearing ring at the other end.
  • a disk-shaped heat shield and / or a rotary drive for example a V-belt pulley, can also be arranged on the burner neck.
  • a controllable burner of the type described above can be used, the flame of which according to the invention is short when entering the glass container and is extended after the burner openings have passed the burner mouth. In this way, the heat radiation from the burner flame can be reduced if the container mouth is already provided with an adhesion promoter and / or an adhesive layer before sterilization.
  • the container mouth can also preferably be cooled with the aid of a gaseous cooling medium, for example sterile air, while the burner is retracted.
  • a gaseous cooling medium for example sterile air
  • the container rim is shielded against the flame, for example with the aid of a cylindrical radiation protection ring, at least during the insertion of the burner.
  • Glass containers 1 are located on a conveyor belt 2 passing through a heating channel 3 and were separated by means of a device (not shown).
  • the glass containers 1 are transported in cycles through the heating channel 3 by means of the conveyor belt 2.
  • Lateral burners 4 for flaming the outer surface of the container are arranged in the heating channel.
  • the containers 1 are lifted off the conveyor belt 2 by means of a lifting device 5.
  • the burners 6 are immersed in cycles in the glass container so that the burner flame spreads over the entire inner surface and is sterilized.
  • the residence time of the glass container 1 in the heating channel 3 and that of the burner 6 in the hollow glass container 1 is set so that a glass outer surface temperature of at least 250 0 C and an inner surface temperature of at least 300 ° C is reached. In this way, the container surface is sterilized with certainty.
  • Each burner 6 preferably consists of a burner neck 8 with an enlarged burner head 9 arranged at the lower end.
  • a support tube 10 is rotatably mounted in the burner neck 8, which is passed through an axial ball bearing 11 in the area of the burner head 9 and at the opposite end of the burner neck 8 a sealing bearing ring 12 is guided.
  • a cylindrical coil spring 14 is arranged between the bearing ring 12 and the flange-shaped hose screw connection 13.
  • the burner is driven via a V-belt pulley 15, which at the same time serves to hold a disk-shaped heat shield 16 fastened by means of a retaining ring 17.
  • a mixing insert 18 comprising a larger number of sieves arranged one behind the other with mesh sizes of less than 1 mm is arranged in the support tube 10.
  • this mixing insert 18 the gas-air mixture supplied is braked and mixed intimately in order to achieve a uniform flame both in the direction of the bottom and on the inner wall of the glass container to reach. The flame should burn quietly and quietly.
  • a perforated plate 19 with hole diameters of approximately 2 mm is additionally arranged in the burner head 9. Below this is a sieve fabric 20 with a mesh size of approximately 0.5 mm. The task of the perforated plate 19 and the wire mesh 20 is to effect an optimal mixing.
  • the end of the burner head 9 is provided with outlet openings 21 which are arranged radially on the end face in the axial direction and on the circumferential surface. On the end face, the hole diameter of the outlet openings 21 decreases from about 2 mm to about 1.5 mm from the outside inwards, while the hole diameter on the circumferential surface is about 3 mm. Screen fabrics 22 are also arranged in this area of the burner head 9.
  • the internal surface of the burner 6 is briefly heated to over 300 ° C. with a dwell time of 1 to 1.5 seconds.
  • the temperature in the heating channel is determined by both the side burner 4 and the vertical burner 6 and can be set so that the required container temperature of at least 250 ° C and extensive sterilization of the outer surface of the glass container is achieved at about 300 ° C. .

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Apparatus For Disinfection Or Sterilisation (AREA)
  • Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)

Abstract

Eine Vorrichtung zum Sterilisieren von Glasbehältern durch Abflammen der Behälterinnenfläche besitzt einen an einem Brennerhals (8) hängend angeordneten, in einen Behälter (1) eintauchenden Brennerkopf (9) mit auf seiner Stirnfläche in Achsrichtung und auf seiner Umfangsfläche radial angeordneten Brenneraustrittsöffnungen (21).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Sterilisieren von Glasbehältern.
  • Im Bereich der aseptischen Packmittelaufbereitung gilt für Keime enthaltende Fertigpackungen eine Toleranzgrenze von 0,1 %o bezogen auf Gesamtkeime.
  • Um dies zu gewährleisten, werden die Packmittel mittels aufwendiger Verfahren, z.B. Behandeln mit Wasserstoffperoxyd, mit Heißdampf/Heißluft und/oder UV-Lichtbestrahlung oder Gammastrahlen sterilisiert. Das Behandeln mit Wasserstoffperoxyd oder das UV-Bestrahlen wird vorzugsweise für nicht hitzebeständige Kunststoffe eingesetzt, während sich das Behandeln mit Heißdampf oder Heißluft für kaschierte Papiere und hitzebeständige Packmittel eignet.
  • Nachteilig ist bei den obengenannten Verfahren, daß die erforderlichen Apparaturen aufwendig sind und die entstehenden Dämpfe und Gase gesundheitsschädlich sein können, so daß ein Absaugen und gegebenenfalls eine Glasreinigung erforderlich sind.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und sichere Vorrichtung zum Sterilisieren von Glasbehältern zu schaffen, die die Nachteile der bekannten Sterilisierverfahren vermeidet und ein einfaches Verfahren erlaubt.
  • Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die zu sterilisierende Innenoberfläche mit einem Brenner abgeflammt wird, der einen an einem Brennerhals hängend angeordneten, in den Glasbehälter eintauchenden Brennerkopf aufweist. Der Brennerkopf ist mit auf seiner Stirnfläche in Achsrichtung und auf seiner Umfangsfläche radial angeordneten Brenneraustrittsöffnungen versehen. Der Brenner kann auch mit einem Mischeinsatz zum Vergleichmäßigen des Gasstroms versehen sein.
  • Das Abflammen läßt sich bei Glasbehältern ohne Schwierigkeiten durchführen, da diese ausreichend hitzebeständig sind. Es kann ferner im Durchlaufverfahren durchgeführt werden; es ist wegen der hohen Flammentemperatur trotz hoher Durchlaufgeschwindigkeit sicher und bewirkt eine absolut sterile Behälteroberfläche. Beim Abflammen der Glasbehälter entstehen vor allem keine gesundheitsschädlichen Gase oder Dämpfe, wenn die Brenner so eingestellt werden, daß eine vollständige Verbrennung gewährleistet ist. Schließlich ist auch der apparative Aufbau einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Anlage sehr einfach, so daß sich insgesamt geringe Investitions- und Betriebskosten ergeben.
  • Bei einem Brenner ist es möglich, die Flamme kurz zu halten und dennoch an die Innenoberfläche des Glasbehälters heranzuführen. Dabei ergibt sich ein gleichmäßiges Erhitzen der Behälteroberfläche. Die Temperaturführung beim Abflammen sollte so gewählt werden, daß das Glas als solches an der Außenoberfläche mindestens 250°C erreicht, während die bezüglich der Sterilisation wichtige Innenoberfläche auf mindestens 300°C erhitzt wird.
  • Der Brennerkopf kann mit einem Brennerhals kleineren Durchmessers vorzugsweise mit einem Mischeinsatz verbunden sein. Der Mischeinsatz dient dazu, einen gleichmäßigen Gasstrom durch den Brenner zu erzeugen und für ein intensives Durchmischen des Brenngases und der Verbrennungsluft zu sorgen. Der Mischeinsatz besteht vorzugsweise aus mehreren hintereinander angeordneten Sieben mit Maschenweiten unter 1 mm. Im Brennerkopf kann eine Lochplatte mit einem Lochdurchmesser von etwa 2 mm und darunter ein Siebgewebe mit einer Maschenweite von etwa 0,5 mm angeordnet sein. Diese Lochplatte mit dem Siebgewebe sorgt für ein erneutes Durchmischen und Vergleichmäßigen des Gasstromes.
  • Des weiteren nehmen die Durchmesser der Brenneraustrittsöffnungen auf der Stirnfläche vorzugsweise von außen nach innen von etwa 2 mm auf 1,5 mm ab, während der Durchmesser auf der Umfangsfläche etwa 3 mm beträgt. Auf diese Weise ergeben sich ruhig brennende Flammen am Brennerkopf, die alle etwa die gleiche Länge aufweisen.
  • Auch vor den Brenneraustrittsöffnungen können Siebgewebe angeordnet sein.
  • Um den Brenner drehbar zu gestalten, kann im Brennerhals ein Tragrohr mit einem Brenngas- und Druckluftanschluß mittels eines Axiallagers zum Brennerkopf hin und eines dichtenden Lagerrings am anderen Ende gelagert sein. Schließlich können am Brennerhals auch ein scheibenförmiger Hitzeschild und/oder ein Drehantrieb, beispielsweise eine Keilriemenscheibe angeordnet sein.
  • Bei einem Verfahren zum Sterilisieren von Glasbehältern kann ein regelbarer Brenner der zuvor beschriebenen Art zur Verwendung kommen, dessen Flamme erfindungsgemäß beim Einfahren in den Glasbehälter kurz ist und nach dem Vorbeigang der Brenneröffnungen an der Brennermündung verlängert wird. Auf diese Weise läßt sich die Wärmeabstrahlung der Brennerflamme verringern, wenn die Behältermündung vor dem Sterilisieren bereits mit einem Haftvermittler und/oder einer Klebstoffschicht versehen ist.
  • Stattdessen oder auch zusätzlich kann die Behältermündung während des Einfahrens des Brenners auch vorzugsweise mit Hilfe eines gasförmigen KUhlmediums, beispielsweise Sterilluft, gekühlt werden.
  • Eine andere oder auch zusätzliche Möglichkeit, den Behälterrand vor allzu großer Hitzeeinwirkung zu schützen, besteht darin, daß erfindungsgemäB der Behälterrand mindestens während des Einführens des Brenners gegen dessen Flamme beispielsweise mit Hilfe eines zylindrischen Strahlenschutzrings abgeschirmt wird.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen:
    • Fig. 1 eine schematische Darstellung eines gasbeflammten Erhitzungskanals und
    • Fig. 2 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Brenners zum Abflammen einer Behälterinnenoberfläche.
  • Auf einem einen Erhitzungskanal 3 durchlaufenden Transportband 2 befinden sich Glasbehälter 1, die mittels einer nicht dargestellten Vorrichtung vereinzelt wurden. Die Glasbehälter 1 werden mittels des Transportbandes 2 taktweise durch den Erhitzungskanal 3 transportiert. Im Erhitzungskanal sind seitliche Brenner 4 zum Abflammen der Behälteraußenfläche angeordnet. Um auch die Unterseiten der Glasbehälter mit der aus den Brennern 4 ausgetretenen Flamme zu erreichen, werden, die Behälter 1 mittels einer Hebevorrichtung 5 vom Transportband 2 abgehoben.
  • Im Anschluß an die seitlichen Brenner 4 sind senkrechte Brenner 6 angeordnet, die an einer Hebe- und Senkvorrichtung 7 mit einem Drehantrieb befestigt sind. Die Brenner 6 werden taktweise in die Glasbehälter eingetaucht, so daß die Brennerflamme die gesamte Innenoberfläche bestreicht und sterilisiert. Die Verweildauer der Glasbehälter 1 im Erhitzungskanäl 3 und die der Brenner 6 in den Hohlglasbehältern 1 ist so eingestellt, daß eine Glasaußenflächentemperatur von mindestens 2500C und eine Innenoberflächentemperatur von mindestens 300°C erreicht wird. Auf diese Weise wird die Behälteroberfläche mit Sicherheit sterilisiert.
  • Vorzugsweise besteht jeder Brenner 6 aus einem Brennerhals 8 mit einem am unteren Ende angeordneten erweiterten Brennerkopf 9. Im Brennerhals 8 ist ein Tragrohr 10 drehbar gelagert, das im Bereich des Brennerkopfes 9 durch ein Axialkugellager 11 und am entgegengesetzten Ende des Bren--nerhalses 8 durch einen dichtenden Lagerring 12 geführt ist. Am Ende des Tragrohres 10 befindet sich eine Schlauchverschraubung 13 für die Brenngas- und Druckluftzufuhr.
  • Um das Axialkugellager 11 stets zur Anlage zu bringen, ist zwischen dem Lagerring 12 und der flanschartig ausgebildeten Schlauchverschraubung 13 eine zylindrische Schraubenfeder 14 angeordnet. Der Brenner wird über eine Keilriemenscheibe 15 angetrieben, die gleichzeitig zur Halterung eines scheibenförmigen, mittels eines Halterings 17 befestigten Hitzeschildes 16 dient.
  • Im Tragrohr 10 ist ein Mischeinsatz 18 aus einer größeren Anzahl hintereinander angeordneter Siebe mit Maschenweiten unter 1 mm angeordnet. Durch diesen Mischeinsatz 18 wird das zugeführte Gas-Luft-Gemisch abgebremst und innig vermischt, um eine gleichmäßige Flamme sowohl in Richtung auf den Boden als auch auf die Innenwandung des Glasbehälters zu erreichen. Die Flamme soll dabei ruhig und geräuscharm brennen.
  • Im Brennerkopf 9 ist zusätzlich eine Lochplatte 19 mit Lochdurchmessern von etwa 2 mm angeordnet. Darunter befindet sich ein Siebgewebe 20 mit einer Maschenweite von etwa 0,5 mm. Die Aufgabe der Lochplatte 19 und des Drahtgewebes 20 besteht darin, ein optimales Durchmischen zu bewirken. Das Ende des Brennerkopfes 9 ist mit Austrittsöffnungen 21 versehen, die auf der Stirnfläche in Achsrichtung und auf der Umfangsfläche radial angeordnet sind. Auf der Stirnfläche beträgt der Lochdurchmesser der Austrittsöffnungen 21 von außen nach innen abnehmend etwa 2 mm bis etwa 1,5 mm, während der Lochdurchmesser auf der Umfangsfläche etwa 3 mm beträgt. Auch in diesem Bereich des Brennerkopfes 9 sind Siebgewebe 22 angeordnet.
  • Beim Eintauchen des Brenners 6 in den Glasbehälter 1 ergibt sich bei einer Verweilzeit des Brenners 6 von 1 bis 1,5 Sekunden ein kurzzeitiges Erhitzen der Innenoberfläche auf über 300°C.
  • Die Temperatur im Erhitzungskanal wird sowohl durch die seitlichen Brenner 4 als auch durch die senkrechten Brenner 6 bestimmt und läßt sich so einstellen, daß die erforderliche Behältertemperatur von mindestens 250°C und eine weitgehende Sterilisierung auch der Außenoberfläche des Glasbehälters bei etwa 300°C erreicht wird.

Claims (19)

1. Vorrichtung zum Sterilisieren von Glasbehältern durch Abflammen der Behälterinnenfläche, gekennzeichnet durch einen an einem Brennerhals (8) hängend angeordneten, in einen Behälter (1) eintauchenden Brennerkopf (9) mit auf seiner Stirnfläche in Achsrichtung und auf seiner Umfangsfläche radial angeordneten Brenneraustrittsöffnungen (21).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennerhals (8) einen kleineren Durchmesser als der Brennerkopf (9) aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mischeinsatz (18) im Brennerhals (8) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischeinsatz (18) aus mehreren hintereinander angeordneten Sieben mit Maschenweiten unter 1 mm besteht.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Brennerkopf 9 eine Lochplatte (19) mit einem Lochdurchmesser von etwa 2 mm und darunter ein Siebgewebe (20) mit einer Maschenweite von etwa 0,5 mm angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchmesser der Brenneraustrittsöffnungen (20) auf der Stirnfläche von aussen nach innen von etwa 2 mm auf etwa 1,5 mm abnehmen und auf der Umfangsfläche etwa 3 mm betragen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass vor den Brenneraustrittsöffnungen (21) Siebgewebe (22) angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenner (6) mit einer Heb- und Senkvorrichtung (7) verbunden ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenner (6) mit einem Drehantrieb (7) verbunden ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Brennerhals (8) ein Tragrohr (10) mittels eines Axiallagers (11) zum Brennerkopf (9) hin und eines dichtenden Lagerrings (12) am anderen Ende drehbar gelagert und mit einem Brenngas- und Druckluftanschluss (13) versehen ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass am Brennerhals (8) ein scheibenförmiger Hitzeschild (16) und/oder ein Drehantrieb (15) angeordnet ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehantrieb aus einer Keilriemenscheibe (15) besteht.
13. Verfahren zum Sterilisieren von Glasbehältern unter Verwendung eines Brenners nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Flamme eines regelbaren Brenners beim Eintauchen in den Glasbehälter kurz ist und nach dem Vorbeigang der Brenneröffnungen an der Behältermündung verlängert wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch geknnzeichnet, daß die Behältermündung mindestens während des Einfahrens des Brenners gekühlt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Behältermündung mit Hilfe eines gasförmigen Kühlmediums gekühlt wird.
16. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälterrand mindestens während des Einfahrens des Brenners gegen dessen Flamme abgeschirmt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einfahren des Brenners in die Behälteröffnung ein zylindrischer Strahlungsschutzring in die Behälteröffnung eingefahren wird.
18. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter vor dem Einfahren des Brenners von außen beheizt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwandung des Behälters beflammt wird.
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Inventor name: JANSEN, JOHANNES, DR.

Inventor name: BAUMANN, HANS