EP2307061A1 - Verfahren und vorrichtung zum sterilisieren und/oder entkeimen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum sterilisieren und/oder entkeimen

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Publication number
EP2307061A1
EP2307061A1 EP09776848A EP09776848A EP2307061A1 EP 2307061 A1 EP2307061 A1 EP 2307061A1 EP 09776848 A EP09776848 A EP 09776848A EP 09776848 A EP09776848 A EP 09776848A EP 2307061 A1 EP2307061 A1 EP 2307061A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
plasma
workpiece
sterilization
workpieces
sterilizing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09776848A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gernot Keil
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KHS GmbH
Original Assignee
KHS GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KHS GmbH filed Critical KHS GmbH
Publication of EP2307061A1 publication Critical patent/EP2307061A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/02—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using physical phenomena
    • A61L2/14—Plasma, i.e. ionised gases

Definitions

  • the invention relates to a method for sterilizing and / or sterilizing workpieces made of plastic.
  • the invention further relates to a device for sterilizing and / or sterilizing workpieces made of plastic, which has a dispensing device for at least partially applying the workpiece with a sterilization medium.
  • a device for sterilizing and / or sterilizing workpieces made of plastic which has a dispensing device for at least partially applying the workpiece with a sterilization medium.
  • Such a method may, for example, be associated with the handling of packaging materials used to package products.
  • a particularly typical application is related to the packaging and filling of food or drinks in packages provided with a closure.
  • Typical known sterilization processes are carried out using hydrogen peroxide and / or superheated steam. Although such substances lead to the achievement of very high sterility rates, the achievement of high throughput rates per time unit is subject to significant restrictions due to the required process steps.
  • a sterilization process is typically understood as a reduction of germs and / or spores by at least 6 decades, a sterilization is typically understood as a reduction of germs and / or spores by about 4 to 5 decades. Both the sterilization and the sterilization refer here to a destruction or inactivation of germs, spores and generally of microorganisms.
  • Sterilization suitable In the following, for simplification, reference is made predominantly to the sterilization, but it should be emphasized that all method steps and all device components can likewise be applied alternatively or additionally to the performance of sterilization processes.
  • the object of the present invention is to improve a method of the aforementioned type such that a reliable sterilization is supported at high throughput rates.
  • This object is achieved in that the sterilization and / or sterilization by application of a plasma is performed, which is generated in a gas that has at least approximately an ambient pressure.
  • Another object of the present invention is to construct a device of the aforementioned type such that a reliable performance of a sterilization process is supported at high throughput rates.
  • This object is achieved in that the delivery device is designed as a generator for generating a plasma having approximately an ambient pressure.
  • An approximate ambient pressure is understood in particular to mean that the pressure typically does not deviate by more than plus or minus 10% from an ambient pressure. In general, however, this also includes pressures that do not differ by more than 50% from the respective ambient pressure.
  • the use of a plasma allows an extremely reliable performance of the sterilization process, supports rapid implementation of the sterilization process and avoids additional process steps. In particular, as compared to carrying out a sterilization process using steam or vaporous media, subsequent drying operations are avoided.
  • a plasma having approximately an ambient pressure or a normal pressure can be produced with a very simple apparatus and thus inexpensive.
  • the plasma leads to an ionization of the plasma gases, which are supplied to the plasma apparatus, whereby the ionized gases possibly present germs,
  • the plasma gas contains modular oxygen, atomic oxygen is produced in particular in the case of such an ionization, which proves to be extremely effective with respect to the performance of a sterilization process.
  • the workpieces be fed to perform the sterilization process of a rotating receiving device.
  • Workpieces can be achieved in that, during the execution of the sterilization process, the workpiece is at least partially separated from segments of a sterilization process. sators whose segments are positioned by two transport wheels.
  • the workpiece be received at least in places by an outer element during the execution of the sterilization process, to which an inner element is correspondingly positioned.
  • An outside boundary of the sterilization area can be effected in that the workpiece is at least partially surrounded by the outer element like a trough.
  • the inner element is positioned at least partially vorsprungsartig in the workpiece.
  • a sterilizing medium is at least partially generated in an interior of the outer element.
  • a sterilization of an inner surface of the workpiece is assisted in that the sterilizing medium is at least partially generated in an interior of the inner element.
  • a batch operation in carrying out the sterilization process is made possible in that the segments of the sterilizer are positioned on two opposing support plates such that a plurality of outer elements fixed on one of the support plates and a plurality of inner elements on the other of the support plate and that at least one of the support plates is positioned relative to the other of the support plates positionable.
  • Reproducible sterilization conditions are supported by the fact that the
  • Sterilization process is carried out with a cyclic feed of the workpieces.
  • the achievement of high throughput rates can also be supported by the fact that the sterilization process is carried out with a continuous feed of the workpieces. According to a preferred embodiment it is provided that shutter-like workpieces are sterilized.
  • cap-like workpieces are sterilized.
  • the sterilizing effect can be increased by supplying a process gas to the plasma apparatus.
  • a first process gas is also thought to supply a second second process gas or a plurality of process gases.
  • An inexpensive and effective provision of the plasma can take place in that the plasma is ignited in the interior by the action of an electromagnetic field.
  • Targeted guidance of the plasma in the direction of the workpiece to be sterilized can take place in that a plasma flow emerges from a nozzle-like outflow opening in the direction of the workpiece.
  • the plasma flow may be generated by the flow of the at least one process gas through the plasma apparatus.
  • FIG. 1 shows a schematic cross section through a device for sterilizing caps
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a sterilization device with sterilization segments arranged on rotating support elements
  • FIG. 3 is a more detailed view of the device of FIG. 2,
  • FIGS. 2 and 3 shows a modification of the embodiments in FIGS. 2 and 3 of the sterilization device
  • FIG. 8 shows an enlarged schematic representation of a plasma torch emerging from an outflow opening
  • FIG. 9 shows a schematic illustration to illustrate a hollow chamber construction for plasma generation
  • FIG. 10 is a more detailed view of the inner electrode of FIG. 9,
  • FIG. 11 is an enlarged view of the detail Xl in Fig. 9, 12 shows a further illustration for the construction of a hollow chamber plasma generator,
  • FIG. 13 shows a schematic representation for illustrating a power supply of the plasma generator
  • FIG. 14 shows a schematic representation of a plasma generator with RF discharge
  • FIG. 16 shows a schematic cross section through a plasma generator with dielectric
  • FIG. 17 shows a schematic representation of an electrode arrangement
  • 19 shows a schematic representation of a plasma generator with additional supply of a reactive gas
  • Fig. 20 is a schematic representation of an evaporator for hydrogen peroxide
  • Fig. 21 is a further schematic representation of a vaporizer for hydrogen peroxide with a screw-shaped evaporator unit.
  • Fig. 1 shows a schematic cross-sectional view of a sterilizer (1), which is provided for the sterilization of cap-shaped workpieces (2).
  • workpieces (2) may be formed, for example, as caps for bottles.
  • Corresponding sterilized caps can be used, for example, for closing bottles under aseptic filling conditions, such as are realized, for example, when bottling fruit juices.
  • plastic bottles such as PET bottles or glass bottles can be sealed.
  • the sterilizer (1) consists essentially of a pot-like or trough-like outer element (3) and an inner element (4) that is hat-shaped.
  • the outer element (3) and the inner element (4) together define a sterilization chamber (5) into which the workpiece (2) enters during the sterilization process. is set. Due to an implementation of the sterilization process at ambient pressure, it is possible to form the sterilization chamber (5) open in areas.
  • the inner member (4) and the outer member (3) are formed such that both an inner side and an outer side of the workpiece (2) can be sterilized.
  • the outer element (3) and the inner element (4) are contoured substantially cylindrical wall.
  • the sterilization process is performed by the application of a plasma that has substantially an ambient pressure or a normal pressure.
  • the plasma has a temperature that is not significantly increased compared to an ambient temperature. As a result, a thermal load on the workpiece (2) is avoided.
  • the outer element (3) is provided with an inner space (6) which is bounded by an inner wall (7) and an outer wall (8).
  • the inner wall (7) and the outer wall (8) are each shaped like a trough and are connected to each other by a flange (9), which is of annular design in the illustrated embodiment.
  • coil-like laid wires (10) are arranged, which are connected to a DC voltage or to a high-frequency AC voltage.
  • the voltage amplitudes can range from 100 volts to a few thousand volts.
  • the inner wall (7) is grounded and provided with outflow openings (11).
  • one or more feed openings (12) are arranged for a process gas. After ignition of the plasma in the region of the inner space (6), the plasma exits from the outflow openings (11) and acts on the outer
  • the inner element (4) has a substantially similar construction as the outer element (3). Again, an interior (13) of an inner wall (14) and an outer wall (15) is limited and the inner wall (14) and the outer wall (15) by a flange (16) are interconnected. Outflow openings (17) are here, however, arranged in the region of the outer wall (15) and a coil-like wire (18) for generating the required electric field extends in the region of the interior (13) facing surface of the inner wall (14). A feed opening (19) for the optional supply of a process gas is in turn arranged in the region of the flange (16).
  • the flanges (9, 16) are expediently formed from an electrically insulating material.
  • the wires (10, 18) are preferably made of a highly electrically conductive material, for example copper.
  • FIG. 2 shows a sterilizing device (20) in which a plurality of sterilizers (1) are arranged on rotating transport wheels (21, 22).
  • the outer elements (3) are in this case along a circumference of the transport wheel (21) and the inner elements (4) along a circumference of the transport wheel (22) positioned.
  • a distance of the transport wheels (21, 22) relative to each other and a distance between the outer elements (3) and the inner elements (4) along the respective circumference of the transport wheels (21, 22) are chosen such that in a sterilization positioning the workpiece (2) is acted upon by the sterilization medium for a sufficiently long time.
  • a rotation of the transport wheels (21, 22) can take place continuously or clocked.
  • the downtimes of the transport wheels (21, 22) respectively essentially correspond to the sterilization time.
  • the workpieces (2) are fed to the sterilizing device (20) preferably in a transport direction (23) in a row and at a distance relative to one another, which is adapted to the spacings of the outer elements (3) or the inner elements (4).
  • FIG. 3 shows the arrangement of FIG. 2 in a somewhat greater detail.
  • the arrangement of a workpiece (2) in the region of an outer element (3) and an inner element (4) is shown, which are arranged relative to one another in the sterilization position.
  • Fig. 4 shows another construction of a sterilizer (20).
  • the use of outer elements (3) and inner elements (4) is dispensed with and the workpieces (2) to be sterilized are merely guided past a sterilizing nozzle (24).
  • the transport of the workpieces (2) can in turn be continuous or clocked.
  • two sterilizing nozzles (24) arranged on opposite sides of the workpiece (2) can be used.
  • the sterilizing nozzles in rows next to each other. From the sterilizing nozzle (24) exits a plasma flow (25), which contains ionized gases to carry out the sterilization process.
  • the sterilizing nozzle (24) can be designed, for example, as a plasma jet.
  • FIG. 5 shows another possible embodiment for constructing a sterilizer (20).
  • a plurality of outer elements (3) and inner elements (4) are in this case arranged on support plates (26, 27). At least one of the support plates (26, 27) is arranged positionable substantially perpendicular to the other support plate (26, 27).
  • Fig. 6 illustrates preferred distance specifications in the arrangement of a workpiece (2) in a from the outer element (3) and the inner element (4) limited sterilization chamber (5).
  • An inner distance (28) between the workpiece (2) and the inner element (4) is in the range of 1 to 10 mm.
  • an outer distance (29) between the workpiece (2) and the outer member (3) is in the range of 1 to 10 mm.
  • a base distance (30) between a base of the outer member (3) and a base of the workpiece (2) is also 1 to 10 mm.
  • Fig. 7 illustrates for the arrangement shown there an inner distance (31) of a maximum of 30 mm and a base distance (32) in the range of 1 to 10 mm.
  • Fig. 8 shows the generation of a plasma flow (25), in which a process gas (33) is additionally supplied.
  • a process gas for example, H2O2, Ar, He, Ne, Kr, N2, 02, H2, CF4 or SF6 can be used.
  • OH groups, atomic oxygen and atomic fluorine prove to be extremely reactive and microbiocidal. Compared to an ambient air plasma, this sterilization effect can be significantly improved.
  • the ionized process gases emerge from the plasma flow (25) and develop their effect in a surrounding area (34).
  • the plasma generation is carried out using a wire (10) which is arranged on an insulator (35) and generates a discharge region (36) due to a high voltage, in particular when generating a high-frequency alternating current.
  • the method and the device according to the invention it is generally intended to generate the plasma flow (25) by supplying a gas in order to maintain the temperature of the plasma flow (25) in a range of material changes in the region of the workpiece avoids.
  • a gas in addition to the special process gases listed above, basically any gas is suitable for this, for example also ambient air,
  • the electrodes (15, 3, 14, 8) can also be connected to a high-frequency alternating voltage with a suitable voltage level.
  • Fig. 9 illustrates the formation of an inner member (4) provided with a supply of process gas (33).
  • FIG. 10 illustrates the arrangement of a coil-like arrangement of wires (18) on the inner wall (14) to generate the field required to ignite the plasma upon a corresponding high frequency current application.
  • 11 shows an enlarged representation of the detail (11) in FIG. 9.
  • a plasma flow (25) emerging from the outflow opening (17) can be seen.
  • the plasma flow (25) is expelled from the outflow opening (17).
  • this material is conductive.
  • sintered metal particles can be used.
  • FIG. 12 shows a further illustration of an outer element (3).
  • a plurality of plasma flows (25) emerging from the outflow openings (11) can be seen.
  • Fig. 13 shows an embodiment in which the wires (10) via a resistor (37) to a high-frequency generator (38) are connected.
  • the resistor (37) makes the plasma high-impedance and thereby leads to a stabilization of the plasma burning at atmospheric pressure.
  • Fig. 14 shows the generation of the plasma using an RF generator (39).
  • the RF generator (39) provides a frequency of the electrical excitation current in the range of 100 kHz to 300 MHz.
  • the metallically formed inner wall (7) and the outer wall (8) act as electrodes, so that a use of wires (10) is not required. This design is applicable to all shown in the figures representations of plasma apparatus, for which according to the embodiments shown in the figures, one of the respective electrodes of electrode wires is formed.
  • FIG. 15 shows a further variant in which the RF generator (39) is connected to the outer element (3) via a matching network (40). This results in an adaptation of the RF discharge to the RF generator (39).
  • FIG. 16 shows an embodiment of the sterilizer (1) in which a dielectric (41) is arranged in the region of a surface of the outer wall (8) facing the inner space (6).
  • the high voltage used to generate the plasma is between the inner wall (7) and the outer wall (8), which each form the electrodes.
  • the height of the high voltage is chosen such that just one discharge is ignited.
  • the dielectric (41) hinders a direct discharge, so that the discharge is formed on the basis of the characteristic of the displacement currents of the dielectric (41).
  • FIG. 17 shows a further embodiment for generating a plasma flow (25).
  • an inner electrode (42) is surrounded by an insulator (43) and arranged within an outflow channel (44).
  • the discharge is generated between the inner electrode (42) and an outer electrode (45).
  • the sterilizing properties can also be improved in this embodiment.
  • Fig. 18 shows an arrangement of several plasma generators according to Fig. 17 in the region of a curved surface (46). By arranging a plurality of outflow channels (44), a plurality of plasma flows (45) are generated.
  • a hydrogen peroxide evaporator (47) is coupled to a plasma generator (49) via a mixer (48).
  • a process gas supply (50) is additionally connected to the mixing device (48).
  • a typical process gas flow is in the range of 500 to 10,000 sccm (standard cubic centimeter).
  • a typical hydrogen peroxide gas flow is in the range of 0.5 to 100 sccm.
  • Fig. 20 shows a detailed construction of the evaporator (47).
  • liquid hydrogen peroxide is supplied at a concentration of 5 to 60%.
  • a supply (53) of hydrogen peroxide collects in an interior space (52), wherein a respective filling level is optionally detected via a filling level device (54) and controlled on the basis of the corresponding measured value.
  • Via a heater (55) is supplied so much heating energy that the supply (53) assumes a temperature in the range of 100 to 160 ° C. This produces gaseous hydrogen peroxide, which exits the outlet (56) and can either be fed directly to the plasma generator (49) or to the mixing device (48).
  • Fig. 21 shows a modification of the evaporator (47).
  • a control element (58) which is designed, for example, as a valve or as a metering pump, the liquid hydrogen peroxide is fed to the evaporator (47).
  • the evaporator (47) has helical passages (59).
  • a gaseous hydrogen peroxide exits an outlet (56) of the evaporator (47) via a control element (60) which is designed, for example, as a valve or as a mass flow regulator.
  • the mass flow is in the range of 0.5 to 100 sccm.
  • the hydrogen peroxide is heated to a temperature of 100 0 C to 160 ° C.
  • the supply of process gas (33) can be used to specify the temperature of the plasma flow (25).
  • a larger feed flow of process gas (33) leads to a lower plasma flow temperature (25).
  • results in a flow of process gas (33) of 1000 sccm, a temperature of the plasma flow (25) of 160 0 C and at a feed flow of 3500 sccm of process gas (33) has a temperature of 40 ° C the plasma flow (25) ,
  • the decomposition of the hydrogen peroxide takes place on the one hand by the ionized gases of the plasma and by the electrons present in the plasma itself, but also by the given temperature conditions and by the UV radiation generated by the plasma.
  • decomposing the hydrogen peroxide arise OH groups and atomic oxygen. These radicals increase the temperature of the plasma and thus gain increased efficacy.
  • the radicals because of their chemical character, tend to combine with other molecules, in particular the molecular chains of the shells of microorganisms, thereby damaging the structure of the microorganisms.
  • the decomposition products of the hydrogen peroxide emerge from the actual plasma flame and extend the sterilization effective area in each resultant spatial direction by about 10 mm. This allows the geometry of the piasm Ma articulate be simplified because the distance to the workpiece (2) can be increased.

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Abstract

Das Verfahren und die Vorrichtung dienen zum Sterilisieren und/oder Entkeimen von Werkstücken aus Kunststoff. Die Sterilisierung und/oder Entkeimung wird durch Anwendung eines Plasmas durchgeführt. Das Plasma wird in einem Gas erzeugt, das zumindest näherungsweise einen Umgebungsdruck aufweist.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Sterilisieren und/oder Entkeimen
[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sterilisieren und/oder Entkeimen von Werkstücken aus Kunststoff.
[0002] Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zum Sterilisieren und/oder Entkeimen von Werkstücken aus Kunststoff, die eine Abgabeeinrichtung zur mindestens bereichsweisen Beaufschlagung des Werkstückes mit einem Sterilisationsmedium aufweist. [0003] Bei einer Vielzahl von Anwendungen, bei denen Werkstücke im Zusammenhang mit der Durchführung von aseptischen oder sterilen Prozessschritten verwendet werden, ist es erforderlich, die Werkstücke vor einer entsprechenden Verwendung zu sterilisieren oder zu entkeimen. Ein derartiges Verfahren kann beispielsweise im Zusammenhang mit der Handhabung von Packstoffen erfolgen, die zur Verpackung von Produkten verwendet werden. Eine besonders typische Anwendung besteht im Zusammenhang mit der Verpackung und Abfüllung von Lebensmitteln oder Getränken in Verpackungen, die mit einem Verschluß versehen sind.
[0004] Typische bekannte Sterilisationsvorgänge werden unter der Anwendung von Wasserstoffperoxid und/oder von Heißdampf durchgeführt. Derartige Substanzen führen zwar zur Erreichung von sehr hohen Sterilitätsraten, die Erreichung von hohen Durchsatzraten je Zeiteinheit unterliegt aufgrund der erforderlichen Prozessschritte aber deutlichen Beschränkungen.
[0005] Unter einem Sterilisationsvorgang wird typischerweise eine Reduzierung von Keimen und/oder Sporen um mindestens 6 Dekaden verstanden, unter einer Entkeimung wird typischerweise eine Reduktion von Keimen und/oder Sporen um etwa 4 bis 5 Dekaden verstanden. Sowohl die Sterilisierung als auch die Entkeimung beziehen sich hierbei auf eine Vernichtung oder Inaktivierung von Keimen, Sporen sowie generell von Mikroorganismen.
[0006] Grundsätzlich sind das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung sowohl zur Durchführung einer Sterilisierung als auch zur Durchführung einer
Entkeimung geeignet. Nachfolgend wird vereinfachend überwiegend auf die Sterilisierung Bezug genommen, wobei aber zu betonen ist, dass alle Verfahrensschritte und alle Vorrichtungskomponenten sich ebenfalls alternativ oder ergänzend auf die Durchführung von Entkeimungsvorgängen anwenden lassen. [0007] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der einleitend genannten Art derart zu verbessern, dass ein zuverlässiges Sterilisieren bei hohen Durchsatzraten unterstützt wird.
[0008] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Sterilisierung und/oder Entkeimung durch Anwendung eines Plasmas durchgeführt wird, das in einem Gas erzeugt wird, dass zumindest näherungsweise einen Umgebungsdruck aufweist.
[0009] Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art derart zu konstruieren, dass eine zuverlässige Durchführung eines Sterilisierungsvorganges bei hohen Durchsatzraten unterstützt wird. [0010] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Abgabeeinrichtung als ein Generator zur Erzeugung eines Plasmas ausgebildet ist, das näherungsweise einen Umgebungsdruck aufweist.
[0011] Unter einem näherungsweisen Umgebungsdruck wird insbesondere verstanden, dass der Druck typischerweise um nicht mehr als plus minus 10% von einem Umge- bungsdruck abweicht. Generell sind hiervon aber auch noch Drücke umfaßt, die um nicht mehr als plus minus 50% vom jeweiligen Umgebungsdruck abweichen.
[0012] Die Verwendung eines Plasmas ermöglicht eine äußerst zuverlässige Durchführung des Sterilisierungsvorganges, unterstützt eine schnelle Durchführung des Sterilisierungsvorganges und vermeidet zusätzliche Prozessschritte. Insbesondere gegenüber ei- ner Durchführung eines Sterilisierungsvorganges unter Verwendung von Dampf oder dampfförmigen Medien werden nachfolgende Trocknungsvorgänge vermieden.
[0013] Ein Plasma, das näherungsweise einen Umgebungsdruck bzw. einen Normaldruck aufweist, kann mit einem sehr einfachen apparativen Aufwand und somit preiswert erzeugt werden. Das Plasma führt zu einer Ionisierung der Plasmagase, die der Plas- maapperatur zugeführt werden, wobei die ionisierten Gase eventuell vorhandene Keime,
Bakterien, Viren, Sporen oder Piize abtöten. Enthalt das Plasmagas modularen Sauerstoff, dann wird insbesondere bei einer derartigen Ionisierung atomarer Sauerstoff erzeugt, der sich als äußerst wirksam hinsichtlich der Durchführung eines Sterilisationsvorganges erweist. [0014] Zur Erreichung hoher Durchsatzraten wird vorgeschlagen, dass die Werkstücke zur Durchführung des Sterilisationsvorganges einer rotierend angeordneten Aufnahmeeinrichtung zugeführt werden.
[0015] Eine Synchronisation des Sterilisiervorganges mit einer Transportbewegung der
Werkstücke kann dadurch erreicht werden, dass das Werkstück während der Durchfüh- rung des Sterilisationsvorganges wenigstens bereichsweise von Segmenten eines Sterili- sators aufgenommen wird, dessen Segmente von zwei Transporträdern positioniert werden.
[0016] Zur Bereitstellung eines kammerartigen Sterilisierbereiches wird vorgeschlagen, dass das Werkstück während der Durchführung des Sterilisiervorganges mindestens be- reichsweise von einem Außenelement aufgenommen wird, zu dem korrespondierend ein Innenelement positioniert wird.
[0017] Eine außenseitige Begrenzung des Sterilisierbereiches kann dadurch erfolgen, dass das Werkstück mindestens bereichsweise vom Außenelement wannenartig umschlossen wird. [0018] Zur innenseitigen Begrenzung des Sterilisierbereiches ist vorgesehen, dass das Innenelement mindestens bereichsweise vorsprungsartig in das Werkstück hineinpositioniert wird.
[0019] Zur Sterilisierung einer Außenfläche des Werkstückes erweist es sich als zweckmäßig, dass ein Sterilisiermedium mindestens teilweise in einem Innenraum des Außenelementes generiert wird.
[0020] Eine Sterilisierung einer inneren Oberfläche des Werkstückes wird dadurch unterstützt, dass das Sterilisiermedium mindestens teilweise in einem Innenraum des Innenelementes generiert wird.
[0021] Ein Batch-Betrieb bei der Durchführung des Sterilisiervorganges wird dadurch ermöglicht, dass die Segmente des Sterilisators derart auf zwei einander gegenüberliegenden Tragplatten positioniert werden, dass eine Mehrzahl von Außenelementen auf einer der Tragplatten und eine Mehrzahl von Innenelementen auf der anderen der Tragplatte fixiert werden und dass mindestens eine der Tragplatten relativ zur anderen der Tragplatten positionierbar angeordnet wird. [0022] Reproduzierbare Sterilisierbedingungen werden dadurch unterstützt, dass der
Sterilisiervorgang mit einer taktweisen Zuführung der Werkstücke durchgeführt wird.
[0023] Die Erreichung hoher Durchsatzraten kann auch dadurch unterstützt werden, dass der Sterilisiervorgang mit einer kontinuierlichen Zuführung der Werkstücke durchgeführt wird. [0024] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass verschlußartige Werkstücke sterilisiert werden.
[0025] Insbesondere ist daran gedacht, dass kappenartige Werkstücke sterilisiert werden. [0026] Die Sterilisierwirkung kann dadurch erhöht werden, dass der Plasmaapparatur ein Prozessgas zugeführt wird. Neben der Zuführung eines ersten Prozessgases ist auch daran gedacht, ein weiteres zweites Prozessgas oder eine Mehrzahl von Prozessgasen zuzuführen. [0027] Eine preiswerte und effektive Bereitstellung des Plasmas kann dadurch erfolgen, dass das Plasma im Innenraum durch Einwirkung eines elektromagnetischen Feldes gezündet wird. Eine gezielte Führung des Plasmas in Richtung auf das zu sterilisierende Werkstück kann dadurch erfolgen, dass eine Plasmaströmung aus einer düsenartigen Ausströmöffnung in Richtung auf das Werkstück austritt. Die Plasmaströmung kann durch das Strömen des mindestens einen Prozessgases durch die Plasmaapparatur hindurch erzeugt werden.
[0028] In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine Einrichtung zur Sterilisierung von Verschlußkappen,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Sterilisiereinrichtung mit auf rotierenden Tragelementen angeordneten Sterilisationssegmenten,
Fig. 3 eine detailliertere Darstellung der Vorrichtung gemäß Fig. 2,
Fig. 4 eine gegenüber den Ausführungsformen in Fig.2 und Fig. 3 abgewandelte Ausbildung der Sterilisiereinrichtung,
Fig. 5 eine Sterilisiereinrichtung zur batchweisen Durchführung von Sterilisationsvorgängen,
Fig. 6 eine Darstellung zur Veranschaulichung von Abstandsvorgaben,
Fig. 7 eine weitere Darstellung zur Veranschaulichung von Abstandsvorgaben, Fig. 8 eine vergrößerte schematische Darstellung einer aus einer Ausströmöffnung austretenden Plasmafackel,
Fig. 9 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung einer Hohlkammerkonstruktion zur Plasmagenerierung,
Fig. 10 eine detailliertere Darstellung der inneren Elektrode gemäß Fig. 9, Fig. 11 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit Xl in Fig. 9, Fig. 12 eine weitere Darstellung zur Konstruktion eines mit einer Hohlkammer versehenen Plasmagenerators,
Fig. 13 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung einer Energieversorgung des Plasmagenerators, Fig. 14 eine schematische Darstellung eines Plasmagenerators mit RF-Entladung,
Fig. 15 eine Skizze zur Kopplung eines RF-Generators über ein Anpassungsnetzwerk an den Plasmagenerator,
Fig. 16 einen schematischen Querschnitt durch einen Plasmagenerator mit Dielektrikum, Fig. 17 eine schematische Darstellung einer Elektrodenanordnung,
Fig. 18 eine Darstellung einer abgewandelten Elektrodenanordnung,
Fig. 19 eine schematische Darstellung eines Plasmagenerators mit zusätzlicher Zuführung eines reaktiven Gases,
Fig. 20 eine schematische Darstellung eines Verdampfers für Wasserstoffperoxid und
Fig. 21 eine weitere schematische Darstellung eines Verdampfers für Wasserstoffperoxid mit schneckenförmiger Verdampfereinheit.
[0029] Fig. 1 zeigt eine schematische Querschnittdarstellung eines Sterilisators (1), der zur Sterilisierung von kappenförmigen Werkstücken (2) vorgesehen ist. Derartige Werkstücke (2) können beispielsweise als Verschlußkappen für Flaschen ausgebildet sein. Entsprechende sterilisierte Kappen können beispielsweise zum Verschließen von Flaschen unter aseptischen Abfüllbedingungen verwendet werden, wie diese beispielsweise beim Abfüllen von Fruchtsäften realisiert sind. Unter Verwendung der sterilisierten Kappen können Flaschen aus Kunststoff, beispielsweise PET-Flaschen, oder Glasfla- sehen verschlossen werden. Darüber hinaus ist auch daran gedacht, bahnförmige Materialien zu entkeimen oder zu sterilisieren. Ebenfalls ist es möglich, beispielsweise schlauchförmige Materialien zu entkeimen oder zu sterilisieren, die für eine anschließende Herstellung von Pouches vorgesehen sind.
[0030] Der Sterilisator (1 ) besteht im wesentlichen aus einem topf- bzw. wannenartigen Außenelement (3) und einem Innenelement (4), dass hutartig ausgebildet ist. Das Außenelement (3) und das Innenelement (4) begrenzen gemeinsam eine Sterilisationskammer (5), in die das Werkstück (2) während der Durchführung des Sterilisationsvorganges ein- gesetzt wird. Aufgrund einer Durchführung des Sterilisationsvorganges bei Umgebungsdruck ist es möglich, die Sterilisationskammer (5) bereichsweise offen auszubilden.
[0031] Gemäß der Ausführungsform in Fig. 1 sind das Innenelement (4) und das Außenelement (3) derart ausgebildet, dass sowohl eine Innenseite als auch eine Außenseite des Werkstückes (2) sterilisiert werden können. Bei einer Sterilisierung von Verschlußkappen für Flaschen sind das Außenelement (3) und das Innenelement (4) im wesentlichen zylinderwandartig konturiert.
[0032] Der Sterilisierungsvorgang wird durch die Anwendung eines Plasmas durchgeführt, dass im wesentlichen einen Umgebungsdruck bzw. einen Normaldruck aufweist. Darüber hinaus weist das Plasma eine Temperatur auf, die gegenüber einer Umgebungstemperatur nicht wesentlich erhöht ist. Hierdurch wird eine thermische Belastung des Werkstückes (2) vermieden.
[0033] Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Außenelement (3) mit einem Innenraum (6) versehen, der von einer Innenwand (7) und einer Außenwand (8) begrenzt ist. Die Innenwand (7) und die Außenwand (8) sind jeweils wannenartig geformt und werden durch einen Flansch (9) miteinander verbunden, der beim dargestellten Ausführungsbeispiel ringartig ausgebildet ist.
[0034] Im Bereich des Innenraumes (6) sind entlang der Innenwand (7) spulenartig verlegte Drähte (10) angeordnet, die an eine Gleichspannung oder an eine hochfrequente Wechselspannung angeschlossen sind. Die Spannungsamplituden können dabei abhängig vom verwendeten Draht im Bereich von 100 Volt bis zu einigen tausend Volt liegen.
[0035] Die Innenwand (7) ist auf Masse gelegt und mit Ausströmöffnungen (11) versehen. Im Bereich des Flansches (9) sind eine oder mehrere Zuführöffnungen (12) für ein Prozessgas angeordnet. Nach einer Zündung des Plasmas im Bereich des Innenraumes (6) tritt das Plasma aus den Ausströmöffnungen (11) aus und beaufschlagt die äußere
Oberfläche des Werkstückes (2).
[0036] Das Innenelement (4) hat im wesentlichen eine ähnliche Ausbildung wie das Außenelement (3). Auch hier wird ein Innenraum (13) von einer Innenwand (14) und einer Außenwand (15) begrenzt und die Innenwand (14) und die Außenwand (15) werden von einem Flansch (16) miteinander verbunden. Ausströmöffnungen (17) sind hier allerdings im Bereich der Außenwand (15) angeordnet und ein spulenartiger Draht (18) zur Generierung des erforderlichen elektrischen Feldes erstreckt sich im Bereich einer dem Innenraum (13) zugewandten Oberfläche der Innenwand (14). Eine Zuführöffnung (19) zur optionalen Zuleitung eines Prozessgases ist wiederum im Bereich des Flansches (16) ange- ordnet. [0037] Die Flansche (9, 16) werden zweckmäßigerweise aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet. Die Drähte (10, 18) werden vorzugsweise aus einem elektrisch gut leitenden Material, beispielsweise aus Kupfer, ausgebildet.
[0038] Fig. 2 zeigt eine Sterilisiereinrichtung (20), bei der eine Mehrzahl von Sterilisato- ren (1) auf rotierenden Transporträdern (21 , 22) angeordnet sind. Die Außenelemente (3) sind hierbei entlang eines Umfanges des Transportrades (21) und die Innenelemente (4) entlang eines Umfanges des Transportrades (22) positioniert. Ein Abstand der Transporträder (21 , 22) relativ zueinander und ein Abstand der Außenelemente (3) bzw. der Innenelemente (4) entlang der jeweiligen Umfange der Transporträder (21 , 22) sind hierbei der- art gewählt, dass in einer Sterilisierpositionierung das Werkstück (2) für eine ausreichend lange Zeit vom Sterilisationsmedium beaufschlagt wird. Eine Rotation der Transporträder (21, 22) kann kontinuierlich oder getaktet erfolgen. Bei einer getakteten Betriebsweise entsprechen die Stillstandszeiten der Transporträder (21 , 22) jeweils im wesentlichen der Sterilisierzeit. Die Werkstücke (2) werden der Sterilisiereinrichtung (20) vorzugsweise in einer Transportrichtung (23) reihenartig und mit einem Abstand relativ zueinander zugeführt, der an die Abstände der Außenelemente (3) bzw. der Innenelemente (4) angepaßt ist.
[0039] Fig. 3 zeigt die Anordnung gemäß Fig. 2 in einer etwas stärkeren Detailliertheit. Es ist insbesondere die Anordnung eines Werkstückes (2) im Bereich eines Außenele- mentes (3) und eines Innenelementes (4) dargestellt, die relativ zueinander in der Sterili- sierungsposition angeordnet sind.
[0040] Fig. 4 zeigt eine andere Konstruktion einer Sterilisiereinrichtung (20). Es wird hierbei auf die Verwendung von Außenelementen (3) und Innenelementen (4) verzichtet und die zu sterilisierenden Werkstücke (2) werden lediglich an einer Sterilisierdüse (24) vorbeigeführt. Der Transport der Werkstücke (2) kann wiederum kontinuierlich oder getaktet erfolgen. Zu einer beidseitigen Sterilisierung der Werkstücke (2) können zwei aufeinander gegenüberliegenden Seiten des Werkstückes (2) angeordnete Sterilisierdüsen (24) verwendet werden. Um größere Fiächen sterilisieren zu können, ist es auch möglich, die Sterilisierdüsen reihenartig nebeneinander anzuordnen. [0041] Aus der Sterilisierdüse (24) tritt eine Plasmaströmung (25) aus, die zur Durchführung des Sterilisationsvorganges ionisierte Gase enthält. Die Sterilisierdüse (24) kann beispielsweise als ein Plasma-Jet ausgeführt sein.
[0042] Fig. 5 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform zur Konstruktion einer Sterilisiereinrichtung (20). Eine Mehrzahl von Außenelementen (3) und Innenelementen (4) sind hierbei auf Tragplatten (26, 27) angeordnet. Mindestens eine der Tragplatten (26, 27) ist im wesentlichen senkrecht zur anderen Tragplatte (26, 27) positionierbar angeordnet. Durch diese Anordnung wird eine Sterilisiereinrichtung (20) zur gleichzeitigen Sterilisie- rung einer vorgebbaren Anzahl von Werkstücken (20) bereitgestellt. Es kann hierdurch ein sogenannter Batch-Betrieb durchgeführt werden.
[0043] Fig. 6 veranschaulicht bevorzugte Abstandsvorgaben bei der Anordnung eines Werkstückes (2) in einer vom Außenelement (3) und vom Innenelement (4) begrenzten Sterilisationskammer (5). Ein Innenabstand (28) zwischen dem Werkstück (2) und dem Innenelement (4) liegt im Bereich von 1 bis 10 mm. Ebenfalls liegt ein Außenabstand (29) zwischen dem Werkstück (2) und dem Außenelement (3) im Bereich von 1 bis 10 mm. Ein Basisabstand (30) zwischen einem Sockel des Außenelementes (3) und einer Basis des Werkstückes (2) beträgt ebenfalls 1 bis 10 mm. [0044] Fig. 7 veranschaulicht für die dort gezeigte Anordnung einen Innenabstand (31) von maximal 30 mm und einen Basisabstand (32) im Bereich von 1 bis 10 mm.
[0045] Fig. 8 zeigt die Generierung einer Plasmaströmung (25), bei der zusätzlich ein Prozessgas (33) zugeführt wird. Als Prozessgas kann beispielsweise H2O2, Ar, He, Ne, Kr, N2, 02, H2, CF4 oder SF6 verwendet werden. Bei den entsprechenden Zerlegungen erweisen sich OH-Gruppen, atomarer Sauerstoff sowie atomares Fluor als äußerst reaktiv und mikrobiozid. Gegenüber einem Umgebungsluftplasma kann hierdurch die Sterilisationswirkung nochmals deutlich verbessert werden. Die ionisierten Prozessgase treten aus der Plasmaströmung (25) aus und entfalten in einem Umgebungsbereich (34) ihre Wirkung. Die Plasmagenerierung erfolgt unter Verwendung eines Drahtes (10), der auf einem Isolator (35) angeordnet ist und aufgrund einer Hochspannung, insbesondere bei Generierung eines hochfrequenten Wechselstromes, einen Entladungsbereich (36) erzeugt.
[0046] Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist generell daran gedacht, die Plasmaströmung (25) durch Zuführung eines Gases zu generieren, um die Temperatur der Plasmaströmung (25) in einem Bereich zu hal- ten, der Materialveränderungen im Bereich des Werkstückes vermeidet. Neben den oben aufgeführten speziellen Prozessgasen ist hierzu grundsätzlich jedes Gas geeignet, beispielsweise auch Umgebungsluft,
[0047] Hinsichtlich aller in den Figuren dargestellten Plasmaapparaturen kann alternativ zur Verwendung eines auf Hochspannungspotential betriebenen Drahtes die Elektroden (15, 3, 14, 8) auch an eine hochfrequente Wechselspannung mit einem geeigneten Spannungspegel gelegt werden.
[0048] Fig. 9 veranschaulicht die Ausbildung eines Innenelemente (4), das mit einer Zuführung für Prozessgas (33) versehen ist.
[0049] Fig. 10 veranschaulicht die Anordnung einer spulenartigen Anordnung von Dräh- ten (18) auf der Innenwand (14), um bei einer entsprechenden hochfrequenten Strombeaufschlagung das zur Zündung des Plasmas erforderliche Feld zu generieren. [0050] Fig. 11 zeigt eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit (11) in Fig. 9. Zu erkennen ist eine aus der Ausströmöffnung (17) austretende Plasmaströmung (25). Bei einer Verwendung eines separat zugeführten Prozessgases (33) wird die Plasmaströmung (25) aus der Ausströmöffnung (17) herausgetrieben. Alternativ zu einer Verwendung von Aus- Strömöffnungen (17) im Bereich der Außenwand (15) ist es auch möglich, diese ganz oder bereichsweise aus einem porösen Material herzustellen. Vorzugsweise ist dieses Material leitfähig. Einsatzfähig sind beispielsweise gesinterte Metallpartikel.
[0051] Fig. 12 zeigt eine weitere Darstellung eines Außenelementes (3). Zu erkennen sind hierbei eine Mehrzahl von Plasmaströmungen (25), die aus den Ausströmöffnungen (11) austreten.
[0052] Fig. 13 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Drähte (10) über einen Widerstand (37) an einen Hochfrequenzgenerator (38) angeschlossen sind. Der Widerstand (37) macht das Plasma hochohmig und führt hierdurch zu einer Stabilisierung des bei Normaldruck brennenden Plasmas. Bei einer Zuführung eines relativ hohen Gasflusses durch die Zuführöffnung (12) erfolgt eine Temperaturerniedrigung des Plasmas, da durch das nachströmende kalte Gas das energiereiche heiße Gas aus dem Innenraum (6) wegtransportiert wird.
[0053] Fig. 14 zeigt die Generierung des Plasmas unter Verwendung eines RF- Generators (39). Der RF-Generator (39) stellt eine Frequenz des elektrischen Anregungs- Stromes im Bereich von 100 kHz bis 300 MHz bereit. Die metallisch ausgebildete Innenwand (7) und die Außenwand (8) wirken hierbei als Elektroden, so dass eine Verwendung von Drähten (10) nicht erforderlich ist. Diese Bauart ist auf alle in den Figuren gezeigten Darstellungen von Plasmaapparaturen anwendbar, für die gemäß den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen eine der jeweiligen Elektroden aus Elektrodendrähten ausgebildet ist.
[0054] Fig. 15 zeigt eine weitere Variante, bei der der RF-Generator (39) über ein Anpaßnetzwerk (40) mit dem Außenelement (3) verbunden ist. Es erfolgt hierdurch eine Anpassung der RF-Entladung an den RF-Generator (39).
[0055] Fig. 16 zeigt eine Ausführungsform des Sterilisators (1), bei dem im Bereich ei- ner dem Innenraum (6) zugewandten Oberfläche der Außenwand (8) ein Dielektrikum (41) angeordnet ist. Die zur Generierung des Plasmas verwendete Hochspannung liegt zwischen der Innenwand (7) und der Außenwand (8) an, die jeweils die Elektroden ausbilden. Die Höhe der Hochspannung wird derart gewählt, dass gerade eine Entladung gezündet wird. Das Dielektrikum (41 ) behindert eine direkte Entladung, so dass sich die Entladung anhand der Charakteristik der Verschiebungsströme des Dielektrikums (41 ) ausbildet. [0056] Alternativ zur in Fig. 16 dargestellten Ausführungsform ist es auch möglich, das Dielektrikum (41) auf der dem Innenraum (6) zugewandten Oberfläche der Innenwand (7) zu positionieren.
[0057] Fig. 17 zeigt eine weitere Ausführungsform zur Generierung einer Plasmaströ- mung (25). Hier wird eine Innenelektrode (42) von einem Isolator (43) umgeben und innerhalb eines Ausströmkanals (44) angeordnet. Die Entladung wird zwischen der Innenelektrode (42) und einer Außenelektrode (45) generiert. Über eine Zuführung von Prozessgas (33) können die sterilisierenden Eigenschaften auch bei dieser Ausführungsform verbessert werden. [0058] Alternativ zu der in Fig. 17 dargestellten Ausführungsform ist es auch möglich, den Isolator (43) nicht auf der Innenelektrode (42), sondern auf der Außenelektrode (45) derart zu positionieren, dass diese in Richtung auf die Innenelektrode (42) verkleidet ist.
[0059] Fig. 18 zeigt eine Anordnung mehrerer Plasmageneratoren gemäß Fig. 17 im Bereich einer gekrümmten Oberfläche (46). Durch die Anordnung einer Mehrzahl von Ausströmkanälen (44) werden eine Mehrzahl von Plasmaströmungen (45) generiert.
[0060] Gemäß der Ausführungsform in Fig. 19 wird ein Verdampfer (47) für Wasserstoffperoxid über eine Mischeinrichtung (48) mit einem Plasmagenerator (49) gekoppelt. An die Mischeinrichtung (48) ist zusätzlich eine Prozessgaszuführung (50) angeschlossen. Ein typischer Prozessgaszufluß liegt im Bereich von 500 bis 10000 sccm (Standardkubikzentimeter). Ein typischer Gasfluß von Wasserstoffperoxid liegt im Bereich von 0,5 bis 100 sccm.
[0061] Fig. 20 zeigt einen Detailaufbau des Verdampfers (47). Über einen Eingang (51) wird flüssiges Wasserstoffperoxid mit einer Konzentration von 5 bis 60% zugeführt. In einem Innenraum (52) sammelt sich ein Vorrat (53) an Wasserstoffperoxid, wobei ein je- weiliger Füllpegel gegebenenfalls über eine Füllstandseinrichtung (54) erfaßt und auf Basis des entsprechenden Meßwertes geregelt wird. Über eine Heizung (55) wird derart viel Heizenergie zugeführt, dass der Vorrat (53) eine Temperatur im Bereich von 100 bis 160°C annimmt. Hierdurch entsteht gasförmiges Wasserstoffperoxid, das aus dem Ausgang (56) austritt und entweder direkt dem Plasmagenerator (49) oder der Mischeinrich- tung (48) zugeführt werden kann.
[0062] Entsprechend der Ausführungsform in Fig. 20 ist es möglich, das nicht alles Wasserstoffperoxid vollständig verdampft. Hieraus resultiert, dass im Innenraum des Verdampfers eine Flüssigphase verbleibt. Dies hat zur Folge, dass die Konzentration der Dampfphase des Wasserstoffperoxids geringer als die der Flüssigphase ist. Für den Fall, dass flüssiges Wasserstoffperoxid nur in geringen Mengen pro Zeiteinheit in den Innenraum (52) eingebracht wird, kann erreicht werden, dass diese Menge pro Zeiteinheit schnell und vollständig verdampft. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Konzentration der Dampfphase gleich der Konzentration der verwendeten Flüssigkeit ist.
[0063] Fig. 21 zeigt eine Abwandlung des Verdampfers (47). Hier wird über den Eingang (51) flüssiges Wasserstoffperoxid mit einer Konzentration im Bereich von 5 bis 60% zunächst einem Vorratsbehälter (57) zugeführt und es wird ein Vorrat (53) an flüssigem Wasserstoffperoxid mit einer Temperatur von 10°C bis 600C aufgenommen. Über ein Steuerelement (58), das beispielsweise als Ventil oder als eine Dosierpumpe ausgebildet ist, wird das flüssige Wasserstoffperoxid dem Verdampfer (47) zugeführt. Der Verdampfer (47) weist schneckenförmige Gänge (59) auf. Über ein Steuerelement (60), das beispiels- weise als Ventil oder als ein Massenflußregler ausgebildet ist, tritt das gasförmige Wasserstoffperoxid aus einem Ausgang (56) des Verdampfers (47) aus. Der Massenfluß liegt im Bereich von 0,5 bis 100 sccm.
[0064] Im Bereich der Gänge (59) wird das Wasserstoffperoxid auf eine Temperatur von 1000C bis 160°C erwärmt. [0065] Die Zuführung von Prozessgas (33) kann dazu benutzt werden, die Temperatur der Plasmaströmung (25) vorzugeben. Generell führt ein größerer Zufuhrfluß von Prozessgas (33) zu einer geringeren Temperatur der Plasmaströmung (25). Gemäß einem Ausführungsbeispiel ergibt sich bei einem Fluß von Prozessgas (33) von 1000 sccm eine Temperatur der Plasmaströmung (25) von 1600C und bei einem Zuführfluß von 3500 sccm an Prozessgas (33) eine Temperatur von 40°C der Plasmaströmung (25).
[0066] Bei einer Temperatur der Plasmaströmung (25) von oberhalb 800C erfolgt eine Aktivierung des Wasserstoffperoxids und hierdurch eine zusätzliche Sterilisierung der Werkstücke (2). Ergibt sich bei einer Temperatur der Plasmaströmung (25) von etwa 8O0C eine Sterilisationszeit von etwa 5 Sekunden, so kann durch eine Temperaturanhebung auf 1200C eine verkürzte Sterilisationszeit von etwa 1 Sekunde erreicht werden.
[0067] Die Zerlegung des Wasserstoffperoxids erfolgt zum einen durch die ionisierten Gase des Plasmas und durch die im Plasma vorhandenen Elektronen selbst, darüber hinaus aber auch durch die gegebenen Temperaturbedingungen und durch die vom Plasma generierte UV-Strahlung. Bei der Zerlegung des Wasserstoffperoxids entstehen OH- Gruppen sowie atomarer Sauerstoff. Diese Radikalen nehmen die Temperatur des Plasmas an und erlangen dadurch eine gesteigerte Wirksamkeit. Die Radikalen haben aber andererseits durch ihren chemischen Charakter das Bestreben, sich mit anderen Molekülen, insbesondere den Molekülketten der Hüllen von Mikroorganismen, zu kombinieren, wodurch sie die Struktur der Mikroorganismen schädigen. [0068] Die Zersetzungsprodukte des Wasserstoffperoxids treten aus der eigentlichen Plasmaflamme aus und erweitern den für die Sterilisation wirksamen Bereich in jeder sich ergebenden Raumrichtung um etwa 10 mm. Hierdurch kann die Geometrie der Pias- maeinrichtung vereinfacht werden, da der Abstand zum Werkstück (2) vergrößert werden kann.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zum Sterilisieren und/oder Entkeimen von Werkstücken aus Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, dass die Sterilisierung oder/oder Entkeimung durch Anwendung eines Plasmas durchgeführt wird, das in einem Gas erzeugt wird, das zumindest näherungsweise einen Umgebungsdruck aufweist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstücke (2) zur Durchführung des Sterilisationsvorganges einer rotierend angeordneten Aufnahmeeinrichtung zugeführt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (2) während der Durchführung des Sterilisationsvorganges wenigstens bereichsweise von Segmenten eines Sterilisators (1 ) aufgenommen wird, dessen Segmente von zwei Transporträdern (21 , 22) positioniert werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (2) während der Durchführung des Sterilisiervorganges mindestens bereichsweise von einem Außenelement (3) aufgenommen wird, zu dem korrespondierend ein Innenelement (4) positioniert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (2) mindestens bereichsweise vom Außenelement (3) wannenartig umschlossen wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenelement (4) mindestens bereichsweise vorsprungsartig in das Werkstück (2) hineinpositioniert wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sterilisiermedium mindestens teilweise in einem Innenraum (6) des Außenelementes (3) generiert wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Sterilisiermedium mindestens teilweise in einem Innenraum (13) des Innenelementes (4) generiert wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente des Sterilisators (1 ) derart auf zwei einander gegenüberliegenden Tragplatten (26, 27) positioniert werden, dass eine Mehrzahl von Außenelementen (3) auf einer der Tragplatten (26, 27) und eine Mehrzahl von Innenelementen (4) auf der anderen der Tragplatte (26, 27) fixiert wer- den und dass mindestens eine der Tragplatten (26, 27) relativ zur anderen der Tragplatten (26, 27) positionierbar angeordnet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Sterilisiervorgang mit einer taktweisen Zuführung der Werkstücke (2) durchgeführt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Sterilisiervorgang mit einer kontinuierlichen Zuführung der Werkstücke (2) durchgeführt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass verschlußartige Werkstücke (2) sterilisiert werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass kappenartige Werkstücke (2) sterilisiert werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass dem Plasma ein Prozessgas (33) zugeführt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Plasma im Innenraum (6, 13) durch Einwirkung eines elektromagnetischen Feldes gezündet wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Plasmaströmung (25) aus einer düsenartigen Ausströmöffnung in Richtung auf das Werkstück (2) austritt.
17. Vorrichtung zum Sterilisieren und/oder Entkeimen von Werkstücken aus Kunststoff, die eine Abgabeeinrichtung zur mindestens bereichsweisen Beaufschlagung des Werkstückes mit einem Sterilisationsmedium und/oder Entkeimungsmedium aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgabeeinrichtung als ein Generator zur Erzeugung eines Plasmas ausgebildet ist, das näherungsweise einen Umgebungsdruck aufweist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgabeeinrichtung mindestens bereichsweise als eine rotationsfähig angeordnete Aufnahmeeinrichtung für das Werkstück (2) ausgebildet ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgabeeinrichtung zwei Transporträder (21 , 22) umfaßt, auf denen jeweils Segmente eines Sterilisators (3) angeordnet sind.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Sterilisator ein das Werkstück (2) mindestens bereichsweise umschließendes Außenelement (3) und ein mindestens bereichsweise in das Werkstück (2) einführbares Innenelement (4) aufweist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenelement (3) wannenartig gestaltet ist Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass das Innenelement (4) vorsprungartig gestaltet ist Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenelement (3) mit einem Innenraum (6) versehen ist Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenelement (4) mit einem Innenraum (13) versehen ist Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Außenelemente (3) auf einer ersten Tragplatte (26) und mehrere Innenelemente (4) auf einer zweiten Tragplatte (27) angeordnet sind und dass mindestens eine der Tragplatten (26, 27) relativ zur anderen Tragplatte (26, 27) positionierbar angeordnet ist Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Steπlisator (2) mit einer Transporteinrichtung für einen taktweisen Transport der Werkstucke (2) gekoppelt ist Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Stenlisator (2) mit einer Transporteinrichtung für einen kontinuierlichen Transport der Werkstucke (2) gekoppelt ist Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Stenlisator (2) zur Steπlisierung von verschlußartigen Werkstucken (2) ausgebildet ist Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Stenlisator (2) zur Stenlisierung von kappenartigen Werkstucken (2) ausgebildet ist Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Stenlisator (1 ) mindestens eine Zufuhrung für ein Prozessgas (33) aufweist Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Stenlisator zur Zündung des Plasmas mit einem Hochfrequenzgenerator gekoppelt ist Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass der Stenlisator (1) mindestens eine dusenartige Austrittsoffnung für eine Plasmastromung (25) aufweist
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011056260A1 (de) * 2011-12-12 2013-06-13 Krones Ag Behältnissterilisation mit UV-Strahlung
DE102012106532A1 (de) * 2012-07-19 2014-01-23 Krones Ag Vorrichtung und Verfahren zur Behandlung von Verschlüssen für Behälter
DE102013203648A1 (de) 2013-03-04 2014-09-04 INP Greifswald Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie e. V. Verfahren und vorrichtung zur plasmabehandlung von hohlkörpern

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2067003C1 (ru) * 1995-12-15 1996-09-27 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "Плайн" Способ обработки поверхностей тел и устройство для его осуществления
JP2000510910A (ja) * 1996-05-22 2000-08-22 テトラ ラバル ホールディングス アンド ファイナンス エス アー 容器の内面を処理する方法及び装置
DE19719911A1 (de) * 1997-05-13 1998-11-19 Max Kettner Gmbh & Co Kg I K Vorrichtung zur Behandlung von Getränkebehältern
JP4841236B2 (ja) * 2005-11-30 2011-12-21 三洋電機株式会社 殺菌方法および殺菌装置
JP2007268252A (ja) * 2006-03-07 2007-10-18 Univ Of Ryukyus 滅菌装置及びそれを用いた滅菌方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2010009795A1 *

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