EP1645813A2 - Verfahren und Anlage zur Belüftung von Reinräumen - Google Patents

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EP1645813A2
EP1645813A2 EP05021857A EP05021857A EP1645813A2 EP 1645813 A2 EP1645813 A2 EP 1645813A2 EP 05021857 A EP05021857 A EP 05021857A EP 05021857 A EP05021857 A EP 05021857A EP 1645813 A2 EP1645813 A2 EP 1645813A2
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EP
European Patent Office
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air
clean room
plenum
supplied
filter
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EP05021857A
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Alfred Reinicke
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Individual
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
    • F24F3/12—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling
    • F24F3/16—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by purification, e.g. by filtering; by sterilisation; by ozonisation
    • F24F3/167—Clean rooms, i.e. enclosed spaces in which a uniform flow of filtered air is distributed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67C—CLEANING, FILLING WITH LIQUIDS OR SEMILIQUIDS, OR EMPTYING, OF BOTTLES, JARS, CANS, CASKS, BARRELS, OR SIMILAR CONTAINERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; FUNNELS
    • B67C3/00—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus; Filling casks or barrels with liquids or semiliquids
    • B67C3/02—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus
    • B67C3/22—Details
    • B67C3/26—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks
    • B67C2003/2688—Means for filling containers in defined atmospheric conditions
    • B67C2003/2694—Means for filling containers in defined atmospheric conditions by enclosing a set of containers in a chamber

Definitions

  • the invention is directed to a method and a plant for the ventilation of clean rooms, especially in food filling facilities by the ACF wet process (Aseptic Cold Filling).
  • a clean room cabin which is designed with a Zu Kunststoffgebläse on the cabin ceiling and with an air extraction with built-in filters, shows the DE-31 08 678-A1, from DE-35 40 265-A1 a cabin construction with an air conditioning system is known with ceiling fans and a corresponding, associated filter surface. There, a side wall can be designed accordingly.
  • blowers have in common that a large number of blowers is necessary. For example, the air is sucked out of the area of the filling machines and then blown back into the clean room at a plurality of room positions by a blower filter unit.
  • this object is achieved according to the invention in that the clean room air supplied via a fresh air filter from a fan to a plenum (suction and pressure chamber), passed through at least one other filter in a Swissplenum and from there is blown into the clean room.
  • This ventilation technique offers a number of advantages which, by providing an intermediate plenum, ensures optimum air distribution at any desired location, regardless of whether the air is flowed or recirculated.
  • the fresh air and / or the recirculated air can be passed over an activated carbon filter, as the invention also provides.
  • the clean air supplied to the air flow through filters of class F5 the fan and subsequently via filters of class F9 and H14 is fed to the insects and / or the clean room.
  • the inventive method is characterized in another embodiment in that the air flow over a dew point below the cooling system and is subsequently passed through a heating system, it being noted at this point that this drying technology seen in itself known and described in the generic state of the art ,
  • a particular feature of the invention is that the fresh air is supplied to the clean room via a laminar flow false ceiling, ie the entire ceiling of the clean room serves as an air supply element.
  • the invention also provides a system which is characterized in that the clean room is enclosed by an encapsulation of glass / stainless steel elements and the conditioning parts serving for air conditioning are housed in an enclosed plenum, clean room and plenary form a constructive unit.
  • the conditioning parts serving for air conditioning are housed in an enclosed plenum, clean room and plenary form a constructive unit.
  • At least one air return line is provided between the bottom area of the clean room and the plenum carrying the device.
  • the generally designated 1, shown in Fig. 1 substantially schematically plant according to the invention is characterized by a designated 2 clean room, surrounded by an enclosure 2 ', in which a food packaging machine, generally designated 3, is housed od about to fill PET bottles 4 with a fruit juice. Like., What does not matter here closer.
  • a first plenum 5 is arranged as a suction and pressure chamber, followed by a second plenum 6, which in turn is associated with an underlying plenum 7 with the air outlet into the clean room 2.
  • the blower In the first plenum 5, the blower, generally designated 8, is accommodated, preceded by a filter 9 of the class F5, the blower being followed by a filter 10 of class F9.
  • the air flows are indicated by small arrows, which are designated by 11 in FIG.
  • the second plenum designated 6 has further filters 12 Class H14, through which the purified air is introduced into the third plenum 7 to be supplied from there, for example via distribution systems, generally designated 13 and 14, the clean room 2.
  • control flaps 13a and 14a the amount of air can be regulated and directly into the clean room 2 or to the filling area, ie, for example, to the not yet closed receptacle, are performed. If, for example, a cleaning of the clean room with aggressive media, such as peracetic acid or H 2 O 2 , the control flaps 13 a and 14 a can be closed automatically, so that all the air handling units are protected from these aggressive cleaning agents.
  • an air class 100 or better in the clean room 2 can be achieved.
  • the purified air is discharged to the outside.
  • a modified embodiment is shown, such that there the essential air quantities are circulated, ie the guided through a return channel 15, the clean room 2a leaving air is supplied in the first upper plenum 5a of a mixing chamber 16, where there is the outside incoming fresh air via a fresh air inlet 17 of the mixing chamber 16 can be fed.
  • a cooling and heating device is further provided, e.g. by dipping below the dew point and subsequent reheating the air to dehumidify, heat or cool.
  • the exhaust duct from the clean room 2a is designated 19 in FIG.
  • FIG. 3 a third embodiment of a system 1b according to the invention is shown, in which case the identical parts of Fig. 1 and Fig. 2 are provided with the same reference numerals.
  • the clean room of the air class 100 bears the reference character 2b.
  • upstream of the air intake chamber is an activated carbon filter 21 upstream in the airflow followed by a class F5 filter.
  • These filters are designated 9 in the figure. It is essential in this embodiment that the plenum 7b is formed by a laminar flow ceiling, which ensures that the clean room 2b is supplied evenly from above with fresh air, which is indicated by small arrows 22.
  • the activated carbon filter 21 By installing the activated carbon filter 21 in the central vom Kunststoffansaugung it is possible to filter out all disinfectants, such as peracetic acid or H 2 O 2 , which leads to a discharge of the engine, the flaps and the filter while maintaining the very high air quality.
  • disinfectants such as peracetic acid or H 2 O 2
  • the classification of the filters corresponds to the filter classes EN 779 and EN 1822, the clean room classification the usual designations according to particle number or particle size in the respective air volume.

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Abstract

Mit einem Verfahren sowie einer Anlage zur Belüftung von Reinräumen, insbesondere bei Füllanlagen für Lebensmittel nach dem ACF-Naßverfahren, soll eine Lösung geschaffen werden, mit der mit möglichst nur einem Gebläse eine Reinraumbeaufschlagung mit Luft höchsten Reinheitsgrades gewährleistet wird.
Dies wird verfahrensmäßig dadurch erreicht, daß die dem Reinraum zuzuführende Luft über einen Frischluftfilter von einem Gebläse einem Plenum (Ansaug- und Druckraum) zugeführt, über wenigstens einen weiteren Filter in ein zwischenplenum geleitet und von dort in den Reinraum eingeblasen wird.

Description

  • Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren und eine Anlage zur Belüftung von Reinräumen, insbesondere bei Füllanlagen für Lebensmittel nach dem ACF-Naßverfahren (Aseptic Cold Filling).
  • Bei Abfüllanlagen, mit denen Lebensmittel in Verpackungen eingefüllt werden, ist es notwendig, den Abfüllbereich möglichst keimfrei zu halten, um die einzufüllenden Lebensmittel nicht zu kontaminieren. Dabei ist es bekannt, die Abfüllanlagen in einem Gehäuse unterzubringen, dem über eine Mehrzahl von Gebläseeinheiten Luft zugeführt wird, insbesondere im Bereich der Abfüllung. Eine solche gekapselte Anlage mit einer Mehrzahl von Luftfiltern ist beispielsweise aus der DE-20 2004 001619-U1 bekannt. Andere Belüftungseinheiten, die als Vielzahl in einer Gebäudedecke oberhalb eines Reinraumes untergebracht sind, zeigt z.B. auch eine Publikation der TLT Turbo GmbH "Reinraum-Flexi-Modultechnik".
  • Eine Reinraumkabine, die mit einem Zuluftgebläse auf der Kabinendecke ausgestaltet ist und mit einer Luftabsauganlage mit eingebauten Filtern, zeigt die DE-31 08 678-A1, wobei aus der DE-35 40 265-A1 eine Kabinenkonstruktion mit einer lufttechnischen Anlage bekannt ist mit Deckenventilatoren und einer entsprechenden, zugeordneten Filterfläche. Dort kann auch eine Seitenwand entsprechend gestaltet sein.
  • Den bekannten Lösungen ist gemeinsam, daß eine Vielzahl von Gebläsen notwendig ist. So wird beispielsweise aus dem Bereich der Füllmaschinen die Luft abgesaugt und dann durch eine Gebläse-Filter-Einheit wieder in den Reinraum an einer Mehrzahl von Raumpositionen zurückgeblasen.
  • Hier setzt die Erfindung ein, deren Ziel darin besteht, mit möglichst nur einem Gebläse eine Reinraumbeaufschlagung mit Luft höchsten Reinheitsgrades zu gewährleisten.
  • Mit einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die dem Reinraum zuzuführende Luft über einen Frischluftfilter von einem Gebläse einem Plenum (Ansaug- und Druckraum) zugeführt, über wenigstens einen weiteren Filter in ein Zwischenplenum geleitet und von dort in den Reinraum eingeblasen wird. Diese Belüftungstechnik bietet eine Reihe von Vorteilen, die durch das Vorsehen eines Zwischenplenums eine optimale Luftverteilung an jeder gewünschten Stelle gewährleistet, wobei es gleichgültig ist, ob die Luft im Durchfluß oder im Kreislauf geführt ist.
  • Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Dabei kann es vorteilhaft sein, bei Luftumwälzung einer Mischkammer einen Frischluftstrom und die den Reinraum verlassende Luft zuzuführen, wobei die Mischkammer im Plenum vor dem Gebläse positioniert ist.
  • Vorteilhaft kann die Frischluft und/oder die rückgeführte Luft über einen Aktivkohlefilter geführt werden, wie die Erfindung ebenfalls vorsieht.
  • Zweckmäßig kann vorgesehen sein, daß der dem Reinraum zugeführte Luftstrom über Filter der Klasse F5 dem Gebläse und nachfolgend über Filter der Klasse F9 und H14 dem Zwischenplenum und/oder dem Reinraum zugeführt wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich in weiterer Ausgestaltung dadurch aus, daß der Luftstrom über ein den Taupunkt unterschreitendes Kühlsystem und nachfolgend über ein Heizsystem geführt wird, wobei an dieser Stelle vermerkt sei, daß diese Trocknungstechnologie für sich gesehen bekannt und im gattungsbildenden Stand der Technik beschrieben ist.
  • Ein besonderes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Frischluft dem Reinraum über eine Laminarflow-Zwischendecke zugeführt wird, d.h. die gesamte Decke des Reinraumes dient als Luftzufuhrelement.
  • Zur Lösung der eingangs formulierten Aufgabe sieht die Erfindung auch eine Anlage vor, die sich dadurch auszeichnet, daß der Reinraum von einer Kapselung aus Glas/Edelstahl-Elementen umschlossen ist und die zur Luftaufbereitung dienenden Anlageteile in einem gekapselten Plenum untergebracht sind, wobei Reinraum und Plenum eine konstruktive Einheit bilden. Ausgestaltungen einer derartigen Anlage sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
  • Dabei kann es zweckmäßig sein, zwischen dem Reinraum und dem Geräte aufnehmenden Plenum ein Zwischenplenum vorzusehen zur zusätzlichen Filterung und/oder Luftverteilung, wobei in weiterer Ausgestaltung auch vorgesehen sein, daß oberhalb des Reinraumes eine Laminarflow-Zwischendecke zur Luftverteilung vorgesehen ist.
  • Wird eine Luftumwälzung angestrebt, so ist nach der Erfindung auch vorgesehen, daß zwischen Bodenbereich des Reinraumes und gerätetragendem Plenum wenigstens eine Luftrückführleitung vorgesehen ist.
  • Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aufgrund der nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt in
    • Fig. 1
    prinzipielle Gestaltungen einer Anlage nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sowie in den
    Fig. 2 und 3
    zwei weitere erfindungsgemäße Alternativen einer entsprechenden Anlage.
  • Die allgemein mit 1 bezeichnete, in Fig. 1 im wesentlichen schematisch dargestellte Anlage nach der Erfindung zeichnet sich durch einen mit 2 bezeichneten Reinraum, umgeben von einer Kapselung 2', aus, in dem eine Lebensmittel verpakkende Maschine, allgemein mit 3 bezeichnet, untergebracht ist, etwa zum Füllen von PET-Flaschen 4 mit einem Obstsaft od. dgl., worauf es hier nicht näher ankommt. Über den Reinraum 2 ist ein erstes Plenum 5 als Ansaug- und Druckraum angeordnet, gefolgt von einem zweiten Plenum 6, dem wiederum ein darunter liegendes Plenum 7 mit dem Luftauslaß in den Reinraum 2 zugeordnet ist.
  • Im ersten Plenum 5 ist das Gebläse, allgemein mit 8 bezeichnet, untergebracht, dem ein Filter 9 der Klasse F5 vorgelagert ist, wobei dem Gebläse ein Filter 10 der Klasse F9 nachgeschaltet ist. Die Luftströmungen sind durch kleine Pfeile angedeutet, die in Fig. 1 mit 11 bezeichnet sind.
  • Das zweite mit 6 bezeichnete Plenum weist weitere Filter 12 der Klasse H14 auf, durch die die gereinigte Luft in das dritte Plenum 7 eingeleitet wird, um von dort z.B. über Verteilersysteme, allgemein mit 13 und 14 bezeichnet, dem Reinraum 2 zugeführt zu werden. Durch Steuerklappen 13a bzw. 14a kann die Luftmenge reguliert werden und direkt in den Reinraum 2 oder an den Füllbereich, d.h. z.B. an die noch nicht verschlossenen Aufnahmebehälter, geführt werden. Erfolgt beispielsweise eine Reinigung des Reinraumes mit aggressiven Medien, wie Peressigsäure oder H2O2, können die Steuerklappen 13a und 14a automatisch geschlossen werden, so daß alle der Luftaufbereitung dienenden Aggregate vor diesen aggressiven Reinigungsmitteln geschützt sind.
  • Durch die erfindungsgemäße Luftaufbereitungstechnik kann eine Luftklasse 100 oder besser im Reinraum 2 erreicht werden. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 wird die gereinigte Luft nach außen abgeleitet.
  • In Fig. 2 ist ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel dargestellt, derart, daß dort die wesentlichen Luftmengen im Kreislauf geführt werden, d.h. die über einen Rücklaufkanal 15 geführte, den Reinraum 2a verlassende Luft wird im ersten oberen Plenum 5a einer Mischkammer 16 zugeführt, wobei dort die von außen kommende Frischluft über einen Frischlufteinlaß 17 dieser Mischkammer 16 zuführbar ist.
  • Soweit die gleichen Bauteile der inneren Elemente betroffen sind wie im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 werden hier die gleichen Bezugszeichen benutzt. Zusätzlich im Luftstrom der Mischluft beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist noch eine Kühl- und Heizeinrichtung vorgesehen, um z.B. durch Unterschreiten des Taupunktes und nachfolgender Wiedererwärmung der Luft diese zu entfeuchten, zu heizen oder zu kühlen. Der Abluftkanal aus dem Reinraum 2a ist in Fig. 2 mit 19 bezeichnet.
  • In Fig. 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anlage 1b dargestellt, wobei hier die baugleichen Teile aus Fig. 1 bzw. Fig. 2 mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Der Reinraum der Luftklasse 100 trägt das Bezugszeichen 2b.
  • Anders als bei den zuvor beschriebenen Anlagen ist vor der Luftansaugkammer, allgemein mit 20 bezeichnet, ein Aktivkohlefilter 21 im Luftstrom vorgeschaltet gefolgt von einem Filter der Klasse F5. Diese Filter sind in der Figur mit 9 bezeichnet. Wesentlich bei dieser Ausgestaltung ist hier, daß das Plenum 7b von einer Laminarflow-Decke gebildet ist, die dafür sorgt, daß der Reinraum 2b gleichmäßig von oben mit Frischluft versorgt wird, was durch kleine Pfeile 22 angedeutet ist.
  • Durch den Einbau des Aktivkohlefilters 21 in die zentrale Rückluftansaugung ist es möglich, alle Desinfektionsstoffe, wie Per-Essigsäure oder H2O2 auszufiltern, was zu einer Entlastung des Motors, der Klappen und der Filter führt bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der sehr hohen Luftqualität.
  • Die hier vorgenommene Klassifizierung der Filter entspricht den Filterklassen EN 779 bzw. EN 1822, die Reinraumklassifizierung den üblichen Bezeichnungen nach Partikelanzahl bzw. Partikelgröße in dem jeweiligen Luftvolumen.
  • Natürlich sind die beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung noch in vielfacher Hinsicht abzuändern, ohne den Grundgedanken zu verlassen. Alle Elemente lassen sich im Baukastensystem im jeweiligen Plenum unterbringen, wobei Lufterzeugung und -filterung über ein Zentralgerät möglich ist.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Belüftung von Reinräumen, insbesondere bei Füllanlagen für Lebensmittel nach dem ACF-Naßverfahren,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die dem Reinraum zuzuführende Luft über einen Frischluftfilter von einem Gebläse einem Plenum (Ansaug- und Druckraum) zugeführt, über wenigstens einen weiteren Filter in ein Zwischenplenum geleitet und von dort in den Reinraum eingeblasen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß bei Luftumwälzung einer Mischkammer ein Frischluftstrom und die den Reinraum verlassende Luft zugeführt wird, wobei die Mischkammer im Plenum vor dem Gebläse positioniert ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Frischluft und/oder die rückgeführte Luft über einen Aktivkohlefilter geführt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der dem Reinraum zugeführte Luftstrom über Filter der Klasse F5 dem Gebläse und nachfolgend über Filter der Klasse F9 und H14 dem Zwischenplenum und/oder dem Reinraum zugeführt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Luftstrom über ein den Taupunkt unterschreitendes Kühlsystem und nachfolgend über ein Heizsystem geführt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Frischluft dem Reinraum über eine Laminarflow-Zwischendecke zugeführt wird.
  7. Anlage (1) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Reinraum (2) von einer Kapselung (2') aus Glas/ Edelstahl-Elementen umschlossen ist und die zur Luftaufbereitung dienenden Anlageteile (8-13) in einem gekapselten Plenum (5,6,7) untergebracht sind, wobei Reinraum (2) und Plenum (5-7) eine konstruktive Einheit bilden.
  8. Anlage nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zwischen dem Reinraum (2) und dem Geräte (5) aufnehmenden Plenum ein Zwischenplenum (6) zur zusätzlichen Filterung und/oder Luftverteilung vorgesehen ist.
  9. Anlage nach Anspruch 7 oder 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß oberhalb des Reinraumes (2b) eine Laminarflow-Zwischendecke (7b) zur Luftverteilung vorgesehen ist.
  10. Anlage nach Anspruch 7 oder einem der folgenden,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zwischen Bodenbereich des Reinraumes (2a) und gerätetragendem Plenum wenigstens eine Luftrückführleitung (15) vorgesehen ist.
EP05021857A 2004-10-11 2005-10-07 Verfahren und Anlage zur Belüftung von Reinräumen Withdrawn EP1645813A3 (de)

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