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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Behältern gemäß Anspruch 1 sowie eine Behälterreinigungsmaschine nach Anspruch 14.
Stand der Technik
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Verfahren zur Reinigung von Behältern sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt. Dabei ist es grundsätzlich auch bekannt, basierend auf einer Messung auf den Reinigungsprozess Einfluss zu nehmen.
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So beschreibt die
DE 196 31 512 A1 ein Verfahren zur Diagnose von Tenside enthaltenden Spülwässern in industriellen Anlagen zur Reinigung von Trink- und Lebensmittelbehältnissen, insbesondere in Flaschenreinigungsanlagen. Dabei wird periodisch das von der abschließenden Frischwasserspülung herrührende Abtropfwasser gesammelt, temperiert, gemessen, bewertet und zurückgeführt, wobei die dynamische Oberflächenspannung des Abtropfwassers als Ausdruck seines Resttensidgehaltes mit einem Blasentensiometer gemessen und in Abhängigkeit der Messergebnisse unmittelbar auf den Spülprozess Einfluss genommen wird.
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Druckschrift
DE 196 03 386 A1 beschreibt ein Verfahren, bei dem die Oberflächenspannung einer Tensidlösung on-line mit einem Blasendrucktensiometer bei konstanter Blasengröße und damit bei einem definierten Oberflächenalter der Blase gemessen wird und wobei bei Überschreiten einer vorgegebenen Oberflächenspannung im Waschprozess Tensid nachdosiert wird bzw. der Sprühprozess abgebrochen wird.
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Eine möglichst zuverlässige Reinigung bei gleichzeitig möglichst hoher Ressourceneffizienz zu bewirken bleibt jedoch im Allgemeinen schwierig.
Technische Aufgabe
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Ausgehend vom bekannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, das eine zuverlässige Reinigung bei gleichzeitig verbesserter Ressourceneffizienz ermöglicht.
Lösung
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren nach Anspruch 1 und die Behälterreinigungsmaschine nach Anspruch 14 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen erfasst.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Reinigung von Behältern, wie beispielsweise Flaschen, in einer Behälterreinigungsmaschine, umfasst eine Analyse wenigstens eines Mediums, wie Spülwasser, und eine darauf basierende Regelung einer zuzuführenden Frischwassermenge in Abhängigkeit wenigstens zweier in der Analyse bestimmter Messgrößen, wobei die wenigstens zwei Messgrößen wenigstens zwei von einer Frischwassertemperatur, einer Abgabetemperatur, einer Oberflächenspannung des Mediums und einer im Medium vorhandenen Partikelzahl umfassen.
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Dabei kann sich die Abgabetemperatur beispielsweise auf die Temperatur der Behälter nach der Reinigung oder auf die Temperatur des Mediums beziehen.
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Das Medium kann beispielsweise flüssig oder gasförmig sein und in einem bestimmten Teil der Behälterreinigungsmaschine 100 verwendet werden oder als Nebenprodukt entstehen.
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Dies erlaubt eine zuverlässige Reinigung bei einem reduzierten Ressourcenverbrauch.
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In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Medium ein Reinigungsmittel, wie etwa eine Lauge, umfasst. Eine Analyse des Reinigungsmittels und entsprechende Regelung kann die Zuverlässigkeit der Reinigung und die Ressourceneffizienz verbessern.
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Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Medium ein Spülwasser, wie etwa aufgefangenes Wasser nach einer Frischwasserspritzung, umfasst. Auch mit dieser Ausführungsform kann die Zuverlässigkeit der Reinigung und die Ressourceneffizienz verbessert werden.
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In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Oberflächenspannung mit einem Blasentensiometer nach Differenzdruckverfahren gemessen wird und basierend darauf die zuzuführende Frischwassermenge geregelt wird. Durch Messung der Oberflächenspannung kann zum Beispiel festgestellt werden, ob noch übermäßig Laugenreste, Tenside oder weitere chemische Bestandteile auf den gereinigten Behältern vorhanden sind. Indem basierend darauf die Frischwasserzufuhr geregelt wird, kann die Zuverlässigkeit der Reinigung verbessert und der Frischwasserverbrauchbei effektiver Reinigung minimiert werden.
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In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die im Medium vorhandene Partikelzahl und/oder Menge an Schmutzrückständen mit einem Trübungsmesssensor oder einem Partikelzähler gemessen wird und basierend darauf die zuzuführende Frischwassermenge geregelt wird. Auch dies ist indikativ für das Ergebnis der Reinigung, sodass durch Regelung der Frischwasserzufuhr die Zuverlässigkeit der Reinigung verbessert und gleichzeitig der Frischwasserverbrauch minimiert werden kann.
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In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass zusätzlich ein elektrischer Leitwert, ein pH-Wert und/oder ein Redoxpotential des Mediums gemessen wird und basierend darauf die zuzuführende Frischwassermenge geregelt wird. Auch dies kann beispielsweise indikativ für das Ergebnis der Reinigung sein, sodass durch Regelung der Frischwasserzufuhr die Zuverlässigkeit der Reinigung verbessert und der Frischwasserverbrauch minimiert werden kann.
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In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Regelung ein Optimierungsverfahren umfasst, wonach die zuzuführende Frischwassermenge hinsichtlich einer Optimierungsgröße optimiert wird.
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In einer Weiterbildung dieser Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Optimierungsgröße einen Energiebedarf und/oder einen Ressourcenbedarf umfasst. Dies erlaubt insbesondere ein Minimieren eines Energie- und/oder Ressourcenaufwands bei einer zuverlässigen Reinigung.
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In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass bei der Regelung der zuzuführenden Frischwassermenge wenigstens eine vorgegebene Nebenbedingung berücksichtigt wird. Somit kann gewährleistet werden, dass gegebenen Anforderungen entsprochen wird.
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In einer Weiterbildung dieser Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine vorgegebene Nebenbedingung eine maximale und/oder minimale Oberflächenspannung des Mediums umfasst. So können zum Beispiel unerwünschte Laugenreste auf den gereinigten Behältern erkannt werden, sodass beispielsweise die Frischwasserzufuhr erhöht werden kann, um die Laugenreste durch Abspülen der Behälter mit Frischwasser zu entfernen.
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Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Nebenbedingung eine maximale und/oder minimale Abgabetemperatur umfasst. Dabei kann sich die Abgabetemperatur beispielsweise auf die Temperatur der Behälter nach der Reinigung oder auf die Temperatur des Mediums beziehen. So kann garantiert werden, dass die Behälter bzw. das Medium eine für einen nächsten Schritt, wie beispielsweise ein Befüllen, geeignete Temperatur haben.
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Weiterhin alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Nebenbedingung ein Reinigungsergebnis der gereinigten Behälter umfasst. Somit kann durch Regelung der Frischwasserzufuhr die Zuverlässigkeit der Reinigung verbessert und gleichzeitig der Ressourcenverbrauch minimiert werden.
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In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass zusätzlich ein Verschmutzungsgrad der zu reinigenden Behälter gemessen und basierend auf dem bestimmtem Verschmutzungsgrad eine Zusammensetzung und/oder eine Temperatur des Mediums gesteuert und die zuzuführende Frischwassermenge geregelt wird. So kann bei einem erhöhten Verschmutzungsgrad der Behälter beispielsweise eine Additivkonzentration und/oder Temperatur in einem Laugenbad erhöht werden. Eine Additivkonzentration kann beispielsweise eine Konzentration reinigungsverstärkender Zusatzstoffe (Additive) oder Entschäumer, wie etwa EDTA oder Phosphat-Komponenten, in einem Reinigungsmittel umfassen und beispielsweise in Gramm pro Liter angegeben werden. Da Additive insbesondere an Schmutzpartikel anbinden, kann dies beispielsweise im Fall mehrerer hintereinander gereihter Tauchbäder zu einer vermehrten Verschleppung der Additive bzw. der Lauge führen. Dies kann dann vermehrt zu einem Vorhandensein von Laugenresten auf den Behältern bzw. einer höheren Temperatur der gereinigten Behälter führen, sodass dementsprechend auch die Frischwasserzufuhr bei einem anschließenden Abspülen der Behälter erhöht werden muss, um die Behälter vollständig zu reinigen. Somit können auch stark verschmutzte Behälter zuverlässig gereinigt werden.
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Die erfindungsgemäße Behälterreinigungsmaschine ist dazu ausgebildet, ein Verfahren nach wenigstens einer der oben beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Diese ermöglicht eine zuverlässige Reinigung bei gleichzeitig verbesserter Ressourceneffizienz.
Kurze Beschreibung der Figuren
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- Fig. 1
- Schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Behälterreinigungsmaschine
- Fig. 2
- Schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
Ausführliche Beschreibung
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Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Behälterreinigungsmaschine 100. Die gezeigte Ausführungsform umfasst eine Transporteinrichtung 101 zum Transport von Behältern 102 durch die Behälterreinigungsmaschine 100. Die Behälterreinigungsmaschine 100 kann eine Reihe von Behandlungseinrichtungen oder Reinigungseinrichtungen und weitere Komponenten, wie beispielsweise ein Tauchbad 110 mit einem Reinigungsmittel 111, eine Frischwasserspritzdüse 120 und ein Auffangbecken 130 zum Auffangen des Spülwassers 131 umfassen.
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Die Transporteinrichtung 101 ist hier im Wesentlichen linear gezeigt, kann jedoch prinzipiell von beliebiger Form und insbesondere umlaufend ausgebildet sein. Dabei können die Behälter 102 wie hier gezeigt an einem Ende der Reinigungsmaschine 100, die als Doppelendmaschine ausgeführt sein kann, zugeführt und an einem anderen Ende entnommen werden. Alternativ kann die Reinigungsmaschine 100 als Einendmaschine ausgeführt sein, sodass sich der Behältereinlauf und -auslauf an derselben Seite der Reinigungsmaschine 100 befinden. Bei den Behältern 102 kann es sich dabei beispielsweise um Flaschen aus PET oder Glas handeln. Die Transporteinrichtung 101 kann beispielsweise eine umlaufende Kette mit daran angeordneten Körben zum Aufnehmen der Behälter 102 umfassen.
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Die Behälter 102 werden beispielsweise in einem Tauchbad 110 mit einem Reinigungsmittel 111 gereinigt. Das Reinigungsmittel 111 kann zum Beispiel eine zweiprozentige Natronlauge umfassen, der nach Bedarf weitere Additive, wie EDTA oder Phosphat-Komponenten, hinzugefügt werden können. Das Reinigungsmittel 111 hat dabei typischerweise eine hohe Temperatur, zum Beispiel 70 oder 80 Grad Celsius. Das Tauchbad 110 kann weitere Vorrichtungen umfassen, die die Behälter 102 beispielsweise mittels Ultraschall, Unterschwallungen und/oder mittels durch Saugschlitze erzeugten Strömungen behandeln. Schmutz und von den Behältern 102 gelöste Etiketten können mittels der Saugschlitze und der von diesen erzeugten Strömungen aus dem Tauchbad 110 entfernt werden.
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Es kann auch vorgesehen sein, dass mehrere Tauchbäder 110 hintereinander angeordnet sind, wobei die Behälter 102 während der Reinigung durch jedes der Tauchbäder 110 geführt werden. Die Zusammensetzung und/oder Temperatur des Reinigungsmittels 111 kann dabei in verschiedenen Tauchbädern 110 unterschiedlich sein. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass ein erstes Tauchbad die Behälter 102 vorwärmt und Verschmutzungen der Behälter 102 aufweicht, bevor die Behälter 102 in einem zweiten Tauchbad chemisch behandelt werden.
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Nach der Behandlung durch das oder die Tauchbäder 110 werden die Behälter 102 beispielsweise an Frischwasserspritzdüsen 120 vorbeigeführt, die die Behälter 102 mit Frischwasser beaufschlagen. Die Frischwasserspritzdüsen 120 können dabei beispielsweise als Drehrohrspritzdüsen ausgeführt sein, die auch als Halsring- oder Twin-Jet-Düsen ausgeprägt sein können. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Innen- und Außenseite der Behälter 102 mit Frischwasser beaufschlagt wird. Somit können Reste des Reinigungsmittels 111 von der Behälteroberfläche abgespült und/oder die Temperatur der Behälter 102 reduziert werden. Unterhalb der Behälter 102 kann dabei ein Auffangbecken 130 vorgesehen sein, in dem Spülwasser 131 aufgefangen wird. Dabei umfasst das Spülwasser 131 beispielsweise das von den Behältern 102 nach der Frischwasserspritzung abtropfende Wasser. Das Spülwasser 131 kann analysiert werden und anschließend in der Reinigungsmaschine 100 weiterverwertet werden, beispielsweise in einem ersten Tauchbad zum Vorwärmen und Einweichen der Behälter 102. Optional kann zusätzlich auch eine Desinfektion der Behälter 102 nach der Reinigung vorgesehen sein.
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Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens 200 zur Reinigung von Behältern 102, wie beispielsweise Flaschen, in einer Behälterreinigungsmaschine 100, das Verfahren 200 umfassend eine Analyse 201 wenigstens eines Mediums, wie Spülwasser, und eine darauf basierende Regelung 203 einer zuzuführenden Frischwassermenge in Abhängigkeit wenigstens zweier in der Analyse 201 bestimmter Messgrößen 202, wobei die wenigstens zwei Messgrößen 202 wenigstens zwei von einer Frischwassertemperatur, einer Abgabetemperatur, einer Oberflächenspannung des Mediums und einer im Medium vorhandenen Partikelzahl umfassen.
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Dazu wird zunächst in einem ersten Schritt 201 eine Analyse wenigstens eines Mediums durchgeführt, um wenigstens zwei Messgrößen 202 zu bestimmen. Anschließend wird in einem Schritt 203 die zuzuführende Frischwassermenge in Abhängigkeit wenigstens zweier in der Analyse 201 bestimmter Messgrößen 202 geregelt. Die Regelung der zuzuführenden Frischwassermenge in Schritt 203 kann sich wiederum auf die Analyse des Mediums in Schritt 201 auswirken. Dabei umfassen die wenigstens zwei Messgrößen 202 wie oben erwähnt wenigstens zwei von einer Frischwassertemperatur, einer Abgabetemperatur, einer Oberflächenspannung des Mediums und einer im Medium vorhandenen Partikelzahl.
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Es kann vorgesehen sein, dass das Medium ein Reinigungsmittel 111, wie beispielsweise eine Lauge umfasst. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Medium eine zweiprozentige Natronlauge umfasst, der nach Bedarf weitere Additive oder Entschäumer, wie EDTA oder Phosphat-Komponenten, hinzugefügt werden.
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Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Medium ein Spülwasser 131, wie beispielsweise in einem Auffangbecken 130 aufgefangenes Wasser nach einer Frischwasserspritzung der Behälter 102 durch eine Frischwasserspritzdüse 120, umfasst.
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Es ist auch denkbar, das Frischwasser (vor dem Bespritzen der Behälter 102 mittels der Frischwasserspritzdüsen 120) auf seine Temperatur hin zu analysieren. In diesem Sinne kann also auch das Frischwasser als das wenigstens eine Medium aufgefasst werden.
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Die Abgabetemperatur kann sich beispielsweise auf die Temperatur der Behälter 102 nach der Reinigung oder die Temperatur des Mediums (etwa des Reinigungsmittels 111 oder des Spülwassers 131) beziehen. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Temperatur der Behälter 102 nach der Reinigung nicht höher als ein vorgegebener Wert sein soll, sodass bei einer zu hohen Abgabetemperatur der Behälter 102 die Frischwasserzufuhr erhöht werden kann. Die Temperatur des Reinigungsmittels 111 bzw. des Spülwassers 131 sind für die Temperatur der Behälter 102 indikativ, sodass auch hier bei einer zu hohen gemessenen Temperatur die Frischwassermenge erhöht werden kann. Alternativ ist es auch denkbar, dass bei einer zu niedrigen gemessenen Temperatur die Frischwasserzufuhr reduziert wird. Weiterhin kann die Temperatur des Spülwassers 131 beispielsweise für die Menge des mit den Behältern 102 mittransportierten Reinigungsmittels 111 indikativ sein. Um Reste des Reinigungsmittels 111 von der Behälteroberfläche abzuspülen, kann somit ebenfalls bei einer zu hohen Temperatur des Spülwassers 131 die Frischwasserzufuhr erhöht werden.
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Auch die Oberflächenspannung des Spülwassers 131 kann indikativ für eine Restmenge an mit den Behältern 102 mittransportiertem Reinigungsmittel 111 sein. Ist die Oberflächenspannung beispielsweise zu gering, kann dies auf vorhandene Reste an Reinigungsmittel 111 hindeuten, die durch eine erhöhte Frischwasserzufuhr zuverlässiger abgespült werden können. Dazu kann vorgesehen sein, dass die Oberflächenspannung des Mediums mit einem Blasentensiometer nach Differenzdruckverfahren gemessen wird und basierend darauf die zuzuführende Frischwassermenge geregelt wird, beispielsweise so, dass eine maximale Oberflächenspannung nicht überschritten wird und/oder eine minimale Oberflächenspannung nicht unterschritten wird.
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Die im Medium vorhandenen Partikelzahl kann beispielsweise die Zahl bzw. die Konzentration der in einem Reinigungsmittel 111 oder einem Spülwasser 131 vorhandenen Schmutzpartikel umfassen. Es kann vorgesehen sein, dass die im Medium vorhandene Partikelzahl und/oder Menge an Schmutzrückständen mit einem Trübungsmesssensor oder einem Partikelzähler gemessen wird und basierend darauf die zuzuführende Frischwassermenge geregelt wird. So kann bei einer zu hohen Partikelzahl beispielsweise die Frischwasserzufuhr erhöht werden, um eine zuverlässige Reinigung der Behälter 102 zu erreichen.
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In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass zusätzlich zu den wenigstens zwei Messgrößen 202 ein elektrischer Leitwert, ein pH-Wert und/oder ein Redoxpotential des Mediums gemessen wird und basierend darauf die zuzuführende Frischwassermenge geregelt wird. So kann beispielsweise ein zu hoher pH-Wert auf Laugenreste auf der Behälteroberfläche hindeuten, die durch eine erhöhte Frischwasserzufuhr zuverlässiger abgespült werden können.
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In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Regelung 203 ein Optimierungsverfahren umfasst, wonach die zuzuführende Frischwassermenge hinsichtlich einer Optimierungsgröße optimiert wird. Dabei kann die Optimierungsgröße beispielsweise einen Energiebedarf, einen Frischwasserbedarf und/oder einen anderweitigen Ressourcenbedarf umfassen. Somit kann zum Beispiel sichergestellt werden, dass die Frischwasserzufuhr nur so weit erhöht wird wie nötig oder ein vorgegebener maximaler Wert an Frischwasserzufuhr (beispielsweise pro Stunde) nicht überschritten wird, wenn beispielsweise aus einem der weiter oben beschriebenen Gründe eine erhöhte Frischwasserzufuhr notwendig ist. Dies erlaubt somit eine zuverlässige Reinigung, ohne dass Ressourcen verschwendet werden.
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In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass bei der Regelung 203 der zuzuführenden Frischwassermenge wenigstens eine vorgegebene Nebenbedingung berücksichtigt wird. Dabei kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine vorgegebene Nebenbedingung eine maximale und/oder minimale Oberflächenspannung des Mediums, eine maximale und/oder minimale Abgabetemperatur und/oder ein Reinigungsergebnis der gereinigten Behälter 102 umfasst. Auch hier kann die Abgabetemperatur die Temperatur der gereinigten Behälter 102 oder des Mediums sein. So kann beispielsweise sichergestellt werden, dass die gereinigten Behälter 102 eine für einen weiteren Behandlungsschritt geeignete Abgabetemperatur aufweisen und/oder dass die Behälter 102 zuverlässig gereinigt wurden und keine Reste des Reinigungsmittels 111 aufweisen.
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In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass zusätzlich in einem optionalen Schritt 211 ein Verschmutzungsgrad der zu reinigenden Behälter 102 gemessen und basierend auf dem bestimmtem Verschmutzungsgrad in einem optionalen Schritt 213 eine Zusammensetzung und/oder eine Temperatur des Mediums gesteuert wird. So kann beispielsweise bei einem höheren Verschmutzungsgrad der zu reinigenden Behälter 102 die Temperatur des Reinigungsmittels 111 in Tauchbad 110 und/oder eine Konzentration reinigungsverstärkender Additive erhöht werden, um die Behälter 102 zuverlässig zu reinigen. Die Steuerung 213 der Zusammensetzung und/oder der Temperatur des Mediums wirkt sich wiederum auf die Analyse des Mediums in Schritt 201 aus. Außerdem wird der in Schritt 211 gemessene Verschmutzungsgrad der zu reinigenden Behälter 102 auch bei der Regelung 203 der zuzuführenden Frischwassermenge berücksichtigt. So kann beispielsweise im Fall eines höheren Verschmutzungsgrades die Frischwasserzufuhr der Frischwasserspritzdüsen 120 erhöht werden, da aufgrund der stärkeren Verschmutzung der Behälter 102 vermehrt an Schmutzpartikel bindendes Reinigungsmittel 111 verschleppt wird, welches durch die Frischwasserspritzung von den Behältern 102 abgespült werden soll.