Verfahren zum Reinigen von Behältern und/oder Behältergebinden und
Reinigungsvorrichtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von Behältern und/oder Behältergebinden gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Reinigungsvorrichtung zum Durchführen des Verfahrens gemäß Anspruch 8.
Stand der Technik
Es ist bekannt, in der Getränkeindustrie zur Reinigung die zu reinigenden Behälter, z.B. Flaschen, in mehreren Tauchbädern bestehend aus Lauge oder Wasser zu behandeln, so dass sich Verschmutzungen ablösen. Die Hauptaufgabe liegt hierbei in der Entfernung der Etiketten. Gleichzeitig dienen die Tauchbäder auch zur Innenreinigung der Behälter, wobei dazu zusätzlich Spritzungen mit Lauge und Wasser erfolgt.
Solch eine Reinigung bedingt hohe Medien- und Energieverbräuche, da bei diesen bekannten Reinigungsverfahren das Hauptaugenmerk auf Chemie und Temperatur gerichtet ist, und der Prozess auf die Ablösung von Etiketten , was die größte Herausforderung beim Reinigungspro- zess darstellt, ausgelegt ist. Insbesondere kann dadurch die Innenreinigung überdimensioniert sein, so dass unnötig Energie aufgewendet wird.
Aufgabe
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Reinigen von Behältern und eine entsprechende Reinigungsvorrichtung zum Durchführen des Verfahrens zur Verfügung zu stellen, die eine ökonomische Reinigung ermöglichen.
Lösung
Die Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren nach Anspruch 1 und die Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 8. Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen offenbart.
In einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Reinigen von Behältern, wie Glas- oder PET- Flaschen, werden die Behälter mit einem gerichteten Strahl behandelt, wobei der gerichtete Strahl Wasser umfasst, das mit Luftblasen beaufschlagt wird und wobei in dem mit den Luftblasen beaufschlagtem Wasser Ultraschallwellen erzeugt werden, die sich in dem gerichteten Strahl ausbreiten.
Da für die Reinigung ein gerichteter Strahl verwendet wird, der mit Luftblasen beaufschlagtes Wasser umfasst, wobei sich in dem Wasser zudem Ultraschaliwellen ausbreiten, ist die Reinigungswirkung des Verfahrens nicht auf chemische Zusätze angewiesen, sondern die Reinigungswirkung beruht auf einen mechanischen Einfluss.
Die Ultraschallwellen breiten sich in Form von Longitudinalwellen aus, wodurch Überdruck- und Unterdruckbereiche in dem Wasser entstehen. Durch die Luftblasen, mit denen das Wasser beaufschlagt ist, wird die Kavitation begünstigt, da die Luftblasen als zusätzliche Kavitationskeime dienen. So kann der nötige Energieeintrag durch den Ultraschall verringert werden, der ohne diese Luftblasen in dem Wasser erforderlich wäre.
Durch die Erhöhung des mechanischen Anteils des Reinigungsprozesses mittels Ultraschall können also Kosten für Medienverbrauch und Energie zur Aufheizung großer Medienmengen eingespart werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich auch zur Reinigung von Behältergebinden, insbesondere Getränkekästen, vorteilhaft einsetzen. Auch dabei ist es von Vorteil, dass der Reinigungsstrahl gezielt auf insbesondere üblicherweise stärker verschmutzte Bereiche derartiger Gebinde gerichtet werden kann, so dass sich bestimmte Bereiche gezielt und energieeffizient reinigen lassen.
Das Wasser kann auf eine Temperatur in einem Bereich von Tumgebung«1 T < TSiede erhitzt werden. Durch das warme bzw. heiße Wasser kann der Reinigungseffekt bei stark verschmutzen Behältern erhöht werden. Auch kann das Lösen von Kleber der Etiketten durch das warme bzw. heiße Wasser begünstigt werden. Vorteilhafter Weise wird das Wasser vor dem Beaufschlagen mit den Luftblasen erhitzt, so dass das Beaufschlagen ein definiertes Ergebnis ergibt, wobei eine gewünschte Anzahl und/oder ein gewünschtes Volumen der Luftblasen erreicht wird. Durch eine der Beaufschlagung nachfolgende Erhitzung des Wassers könnte die Anzahl und/oder das Volumen der Luftblasen derart verändert werden, dass sie von jeweiligen gewünschten Werten oder Wertebereichen abweichen.
Dem Wasser kann mindestens ein Additiv und/oder mindestens ein Reinigungsmittel beigefügt werden. Beispielsweise kann dem Wasser Lauge zugeführt werden, um eine verbesserte Reinigung zu erreichen.
Beim Beaufschlagen des Wassers mit den Luftblasen können Anzahl und/oder Volumen der Luftblasen gesteuert werden. Je kleiner die Luftblasen sind, umso kleinere Strukturen können durch die Kavitation gereinigt werden. Bei einer größeren Anzahl an Luftblasen kann der benö-
tigte Energieeintrag durch den Ultraschall verkleinert werden. Im Allgemeinen wird hier die tatsächliche Anzahl Nmess der Luftblasen im Wasser von einem Wunschwert N um einen statistischen Wert ΔΝ abweichen, so dass Nmess = N + ΔΝ. Gleiches gilt für das tatsächliche Volumen mess der Luftblasen, das von einem Wunschwert V im Allgemeinen um einen statistischen Wert AV abweicht, so dass Vmess = V + AV gilt. Durch eine Steuerung der Anzahl und/oder des Volumens der Luftblasen beim Beaufschlagen des Wassers mit den Luftblasen, wird das Ergebnis somit einen Wertebereich überdecken und nicht notwendiger Weise auf jeweils einen festen Wert beschränkt sein.
Die Frequenz und/oder Intensität der Ultraschallwellen kann gesteuert werden. Die Auswahl der Frequenz zur Reinigung eines Behälters hängt beispielsweise von der Empfindlichkeit der Bein älteroberf lache ab. Niedrige Frequenzen können verwendet werden, wenn der Behälter vergleichsweise unempfindliche Oberflächen besitzt. Je empfindlicher die Oberflächen sind und/oder wenn auch engere Zwischenräume, wie Rillen oder Spalten, gereinigt werden sollen, desto vorteilhafter ist eine höhere Frequenz.
Die Menge des Wassers kann steuerbar sein. So kann die Ausbringstärke des gerichteten Strahls variiert werden.
Zudem kann eine Ausbringrichtung des gerichteten Strahls steuerbar sein. So ist es möglich, den gerichteten Strahl über einen Kantenbereich des auf einem Behälter angebrachten Etiketts zu bewegen, so dass der Strahl zumindest meistens aus einer seitlichen Richtung auftrifft. Solch ein Auftreffwinkel begünstigt ein Ablösen des Etiketts von dem Behälter, da der Strahl dann während eines Reinigungsprozesses in einem Bereich zwischen Behälteroberfläche und Etikett auftrifft. Auch ist es möglich, den Strahl ins Innere der Behälter zu richten, um so die Innenreinigung durchführen zu können.
Eine erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung für Behälter, wie Glas- oder PET-FIaschen, zum Durchführen mindestens eines der Verfahren, wie oben oder weiter unten beschrieben, umfasst eine Kammer mit einer Luftzuführung, einer Wasserzuführung und einer Auslassdüse, wobei in der Auslassdüse eine Ultraschallquelle vorgesehen ist. In die Kammer wird mittels der Wasserzuführung Wasser eingebracht. Dieses Wasser wird dann mit Luftblasen beaufschlagt, die mittels der Luftzuführung ebenfalls in die Kammer eingebracht werden. Das mit Luftblasen beaufschlagte Wasser wird dann durch die Auslassdüse aus der Kammer als gerichteter Strahl ausgebracht, wobei mittels der Ultraschallquelle Ultraschallwellen erzeugt werden, die sich in dem gerichteten Strahl ausbreiten.
Der gerichtete Strahl mit den sich darin ausbreitenden Ultraschallwellen kann nach Verlassen der Auslassdüse auf zu reinigende Behälter aufgebracht werden, die beispielsweise ein oder mehrere Etiketten aufweisen. Für den Reinigungsprozess können die Behälter mittels einer Transportvorrichtung in einer Transportrichtung an der Reinigungsvorrichtung vorbeigeführt werden. Die Behälter können um ihre Achse gedreht werden, damit der gerichtete Strahl auf all die Bereiche treffen kann, die gereinigt werden sollen. Auch kann der Strahl ins Innere der Behälter gerichtet werden, indem z.B. ein Behälter mit seiner Öffnung über (oder unter) dem Strahl positioniert wird.
Die Reinigungsvorrichtung kann weiter eine Erhitzvorrichtung für das Wasser auf eine Temperatur in einem Bereich von TUmgebung< T < TSiede umfassen. Die Erhitzvorrichtung kann als eine Heißhaltestrecke oder als Heizbehälter vorgesehen sein, die vorteilhafter Weise das Wasser erhitzt, bevor es in die Kammer eingebracht wird.
Die Reinigungsvorrichtung kann weiter mindestens eine Additivzuführung und/oder mindestens eine Reinigungsmittelzufuhr umfassen. Die mindestens eine Additivzuführung und/oder die mindestens eine Reinigungsmittelzufuhr kann/können in der Kammer oder in der Wasserzuführung vorgesehen sein.
Die Reinigungsvorrichtung kann weiter eine Luftblasensteuervorrichtung umfassen, die dazu ausgelegt ist, bei einem Beaufschlagen des Wassers mit Luftblasen deren Anzahl und/oder Volumen zu steuern. Im Allgemeinen wird die Luftblasensteuervorrichtung derart ausgelegt sein, dass die tatsächliche Anzahl Nmess der Luftblasen im Wasser von einem Wunschwert N um einen statistischen Wert ΔΝ und das tatsächliche Volumen Vmess der Luftblasen von einem Wunschwert V um einen statistischen Wert AV abweicht.
Die Reinigungsvorrichtung kann weiter eine Ultraschallsteuervorrichtung umfassen, die dazu ausgelegt ist, Frequenz und/oder Intensität von Ultraschallwellen der Ultraschallquelle zu steuern. Durch die Steuerung der Frequenz und/oder der Intensität kann, wie bereits weiter oben erläutert, der Empfindlichkeit der Behälteroberflächen Rechnung getragen werden.
Die Reinigungsvorrichtung kann weiter eine Wassersteuervorrichtung umfassen, die dazu ausgelegt ist, eine Menge von Wasser zu steuern, die mittels der Wasserzuführung in die Kammer eingebracht wird. Durch die Steuerung der eingebrachten Wassermenge kann auch die Ausbringstärke des gerichteten Strahls beeinflusst werden, wenn er die Kammer bzw. die Auslassdüse verlässt.
Die Reinigungsvorrichtung kann weiter eine Strahlsteuerungsvorrichtung umfassen, die dazu ausgelegt ist, eine Ausbringrichtung des gerichteten Strahls zu steuern. Durch eine Veränderung der Ausbringrichtung ist es möglich, den gerichteten Strahl über einen Kantenbereich des auf einem Behälter angebrachten Etiketts zu bewegen, so dass der Strahl zumindest meistens aus einer seitlichen Richtung auftrifft. Die Ausbringrichtung des gerichteten Strahls kann durch eine Drehung der Reinigungsvorrichtung um eine oder mehrere Achsen erfolgen. Es kann auch vorgesehen sein, dass nur die Position bzw. die Ausrichtung der Auslassdüse verändert wird.
Die beigefügten Figuren stellen beispielhaft zum besseren Verständnis und zur Veranschaulichung Aspekte der Erfindung dar. Es zeigt:
Figur 1 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Reinigen von Behältern und Figur 2 eine schematische Draufsicht auf eine Reinigungsvorrichtung.
Figur 1 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Reinigen von Behältern, bei dem die zu reinigenden Behälter mit einem gerichteten Strahl behandelt werden. Für das Durchführen des Verfahrens kann eine Reinigungsvorrichtung wie oben oder weiter unten beschrieben, verwendet werden.
Im Schritt 100 wird Wasser eingebracht, beispielsweise mittels einer Wasserzuführung in eine Kammer einer Reinigungsvorrichtung. Dabei kann im Schritt 01 die eingebrachte Wassermenge gesteuert werden, beispielsweise mit einer Wassersteuerungsvorrichtung, die die Wassermenge, die eingebracht wird, messen und auch regeln kann.
Zudem kann im Schritt 102 ein Erhitzen des Wassers auf eine Temperatur in einem Bereich von
T < TSiede erfolgen, beispielsweise mit einer dafür vorgesehen Erhitzvorrichtung. Die Erhitzvorrichtung kann als eine Heißhaltestrecke oder als Heizbehälter vorgesehen sein, die vorteilhafter Weise das Wasser erhitzt, bevor es in die Kammer eingebracht wird.
Es kann auch vorgesehen sein, im Schritt 104 dem Wasser mindestens ein Additiv und/oder mindestens ein Reinigungsmittel beizufügen. Dies kann vorteilhaft sein, wenn die Behälter starke Verschmutzungen aufweisen. Das Zufügen von Additiv und/oder Reinigungsmittel kann jeweils über mindestens eine Additivzuführung und/oder mindestens eine Reinigungsmittelzufuhr erfolgen, die in der Kammer oder in der Wasserzuführung vorgesehen sind.
Das Wasser wird im Schritt 103 mit Luftblasen beaufschlagt, wobei es im Schritt 105 möglich ist, beim Beaufschlagen des Wassers die Anzahl und/oder das Volumen der Luftblasen zu
steuern. Für den Schritt 105 kann eine Luftblasensteuervorrichtung für diese Steuerung vorgesehen sein.
Dann erfolgt im Schritt 106 das Ausbringen des Wassers in Form eines gerichteten Strahls, wobei während des Ausbringens im Wasser Ultraschallwellen erzeugt werden, die sich in dem gerichteten Strahl ausbreiten. Für die Erzeugung der Ultraschallwellen kann in der Düse der Reinigungsvorrichtung eine Ultraschallquelle vorgesehen sein.
Im Schritt 107 kann ein Steuern von Frequenz und/oder Intensität der Ultraschallwellen erfolgen, so dass die Reinigung der Behälter der Empfindlichkeit der Behälteroberfläche und/oder den Dimensionen von zu reinigenden Rillen oder Strukturen in der Behälteroberfläche ange- passt werden kann. Für den Schritt 107 kann eine Ultraschallsteuervorrichtung vorgesehen sein, die die Frequenz und/oder Intensität der Ultraschallwellen messen und auch regeln kann.
Der so erzeugte gerichtete Strahl wird dann im Schritt 108 ausgerichtet und auf die zu reinigenden Behälter aufgebracht, so dass diese für den Reinigungsprozess mit ihm behandelt werden können. Im Schritt 109 kann vorgesehen sein, dass die Ausrichtung des gerichteten Strahls gesteuert wird. Beispielsweise kann dafür eine Drehung der Reinigungsvorrichtung und/oder Drehung der Auslassdüse erfolgen.
Figur 2 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Reinigungsvorrichtung 1 für Behälter 13 zum Durchführen mindestens eines der Verfahren, wie oben oder weiter unten beschrieben. Die Reinigungsvorrichtung 1 umfasst eine Kammer 2 mit einer Luftzuführung 3 und einer Wasserzuführung 4 mittels derer Luft bzw. Wasser in den Innenraum 6 der Kammer 2 eingebracht werden können. Die Kammer 2 umfasst zudem eine Auslassdüse 7, in der eine Ultraschallquelle 8 angeordnet ist. In die Kammer 2 eingebrachtes Wasser wird mit Luftblasen beaufschlagt und verlässt durch die Auslassdüse 7 die Reinigungsvorrichtung 1 , wobei in dem mit den Luftblasen beaufschlagtem Wasser mittels der Ultraschallquelle 8 Ultraschallwellen erzeugt werden, die sich in dem gerichteten Strahl ausbreiten.
Mit der Erhitzvorrichtung 1 , die in der Wasserzuführung 4 angeordnet ist, kann das Wasser auf eine Temperatur in einem Bereich von TUmgebLmg< T < TSi6de erhitzt werden. Die Wasserzuführung 4 umfasst zudem eine Wassersteuervorrichtung 10, die dazu ausgelegt ist, eine Menge von Wasser zu steuern, die in die Kammer 2 eingebracht wird.
Die Luftzuführung 3 umfasst eine Luftblasensteuervorrichtung 12, die dazu ausgelegt ist, bei einem Beaufschlagen des Wassers mit Luftblasen deren Anzahl und/oder Volumen zu steuern.
Die Reinigungsvorrichtung umfasst weiter eine Zuführung 5 für Additiv und/oder Reinigungsmittel. Alternativ können für das Additiv und das Reinigungsmittel getrennte Zuführungen vorgesehen sein. Eine weitere Alternative sieht vor, dass die Zuführung 5 bzw. die getrennten Zuführungen in der Wasserzuführung 4 mündet/münden.
Eine Ultraschallsteuervorrichtung ist dazu ausgelegt, Frequenz und/oder Intensität von Ultra- schaliwellen der Ultraschallquelle 8 zu steuern. Zudem kann eine Strahlsteuerungsvorrichtung vorgesehen sein, die dazu ausgelegt ist, eine Ausbringrichtung 9 des gerichteten Strahls zu steuern.
Der gerichtete Strahl wird, nachdem er die Reinigungsvorrichtung 1 durch die Auslassdüse 7 verlassen hat, auf Behälter 13 gelenkt, die mit einer Transportrichtung 16 an ihm vorbeigeführt werden. In der Darstellung weisen die zu reinigenden Behälter 13 Etiketten 14 oder Etikettenreste auf, die bei der Reinigung entfernt werden sollen. Wie in Figur 2 dargestellt, wird der gerichtete Strahl vorzugsweise aus einer seitlichen Richtung gegen die Behälter gestrahlt. Zudem werden die Behälter 13 entgegen der Ausbreitungsrichtung des gerichteten Strahls gedreht. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Behälter nicht gedreht werden
Es können auch zwei oder mehr Reinigungsvorrichtungen vorgesehen sein, die dann aus verschiedenen Richtungen auf die Behälter einwirken. Beispielsweise können zwei Reinigungsvorrichtung einander gegenüberliegend angeordnet sein, wodurch Behälter gereinigt werden können, die zwischen ihnen hindurchtransportiert werden. Auch kann der Strahl ins Innere der Behälter gerichtet werden, wobei z.B. ein Behälter kopfunter über eine entsprechend gerichtete Reinigungsvorrichtung gefahren wird. Die Reinigungsflüssigkeit kann dann von selbst wieder auslaufen.