Verfahren und Vorrichtung zum Sterilisieren kontinuierlich transportierter Behälter Method and device for sterilizing continuously transported containers
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Sterilisieren aufrecht stehender, oben offener und hintereinander transportierter Behälter, insbesondere Karton/Kunststoff-Verbundpackungen zur Aufnahme von Getränken und/oder Lebensmitteln, wobei das Behälterinnere zunächst mit einem Sterilisationsmittel gereinigt und anschließend mit Heißluft getrocknet wird.The invention relates to a method and a device for sterilizing upright, open-topped and successively transported container, in particular carton / plastic composite packages for receiving beverages and / or food, wherein the container interior is first cleaned with a sterilizing agent and then dried with hot air.
Aus der Praxis sind eine Vielzahl unterschiedlicher sog. λFüllmaschinen' bekannt, in denen kontinuierlich zugeführte Behälter wie beispielsweise Karton/Kunststoff- Verbundpackungen mit einer bestimmten Menge eines vorgegebenen Produktes befüllt und anschließend verschlossen werden. Damit das so abgefüllte Produkt den Haltbarkeitsanforderungen genügt, werden die Behälter vor dem Befüllen gereinigt bzw. bei aseptischer Abfüllung sogar sterilisiert, um die im Inneren der noch leeren Behälter befindlichen Keime zuverlässig abzutöten.From practice, a variety of different so-called. Λ filling machines' are known in which continuously supplied containers such as cardboard / plastic composite packs filled with a certain amount of a given product and then sealed. In order for the product so filled to meet the shelf life requirements, the containers are cleaned before filling or even sterilized in aseptic filling to reliably kill the germs located inside the still empty container.
Dazu ist es bekannt, dass die Füllmaschinen neben der eigentlichen Fülleinheit eine dieser vorgeschaltete Sterilisiereinheit aufweisen, wobei die hintereinander transportierten und oben offenen Behälter unterhalb der Sterilisiereinheit vorbeibewegt werden. Dabei muss die Anzahl der hintereinander angeordneten Sterilisierdüsen und die darüber hinaus zugeführte Heißluftmenge auf die Behältergröße, Transportgeschwindigkeit etc. abgestimmt
werden. Es ist klar, dass bei der Verwendung eines Sterilisationsmittels wie beispielsweiseFor this purpose, it is known that the filling machines have, in addition to the actual filling unit, a sterilization unit arranged upstream of this, with the containers, transported one behind the other and open at the top, being passed below the sterilizing unit. The number of sterilizing nozzles arranged one behind the other and the amount of hot air supplied in addition must be matched to the container size, transport speed, etc. become. It is clear that when using a sterilizing agent such as
Wasserstoffperoxid (H2O2) jeder sterilisierte Behälter vor dem Befüllen durch Heißluftzufuhr ausgetrocknet werden muss.Hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) Each sterilized container must be dried out before being filled with hot air.
Nachteilig bei den bekannten Vorrichtungen ist, dass die Behälter quer zur - im wesentlichen vertikalen - Sterilluftströmung bewegt werden. Obwohl versucht wird, durch in der Regel unterhalb der Behälter angeordnete Absaugvorrichtungen eine vertikale Sterilluftströmung zu erreichen, kommt es zu Beeinflussungen der Nachbarbehälter durch durch die Bewegung entstehende Wirbel bzw. Wirbelablösungen, so dass im ungünstigsten Fall unsterile Luft in den zuvor sterilisierten Behälter gelangen kann.A disadvantage of the known devices is that the containers are moved transversely to the - substantially vertical - sterile air flow. Although an attempt is made to achieve a vertical sterile air flow through suction devices, which are generally arranged below the containers, the adjacent containers are influenced by vortexes or vortex separations arising as a result of the movement, so that, in the worst case, unsterile air can enter the previously sterilized container.
Dadurch, dass die Düsen zur Zufuhr von Sterilisationsmittel und Heißluft zwar in der Nähe angeordnet werden, jedoch in Bezug auf die vorbeibewegten Behälter ihre Position zum Behälterinneren stets verändern, sind schädliche Verwirbelungen und damit mögliche Kontaminationen nicht auszuschließen. Diesem Problem kann auch nicht dadurch Rechnung getragen werden, dass die Behälter der Heißluftdüse und anschließend der Sterilisierdüse genau zugeordnet vorgesetzt werden. Durch den auch hier notwendigen Bewegungsablauf können nachträgliche Verunreinigungen nicht vollkommen ausgeschlossen werden.Although the nozzles for supplying sterilizing agent and hot air are arranged in the vicinity, but always change their position relative to the container moved past the container interior, harmful turbulence and thus possible contamination can not be ruled out. This problem can not be taken into account by the fact that the container of the hot air nozzle and then the sterilizing nozzle are assigned pre-assigned. Due to the sequence of movements necessary here, subsequent contamination can not be completely excluded.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte und zuvor näher beschriebene Verfahren bzw. die dazu verwendete Vorrichtung zum Sterilisieren von Behältern so auszugestalten und weiterzubilden, dass
eine zuverlässige Sterilisation und ein zuverlässiges Entfernen des Sterilisationsmittels sichergestellt werden können. Insbesondere soll auf die Relativbewegung der benötigten Düsen zum zu sterilisierenden Behälter möglichst komplett verzichtet werden können.The invention is therefore based on the object, the aforementioned method and the method described in more detail above or the device used for sterilizing containers so and further, that Reliable sterilization and reliable removal of the sterilant can be ensured. In particular, it should be possible to dispense with the relative movement of the required nozzles to be sterilized container as completely as possible.
Verfahrensmäßig erfolgt die Lösung der Aufgabe durch die folgenden Schritte:Procedurally, the solution of the task by the following steps:
Vorheizen der Innenoberfläche des Behälters durch Einblasen von Heißluft,Preheating the inner surface of the container by blowing hot air,
Sterilisieren des Behälters durch Einsprühen eines Sterilisationsmittels undSterilizing the container by spraying a sterilant and
Trocknen des Behälters durch Einblasen von Heißluft,Drying the container by blowing hot air,
wobei das Sterilisationsmittel durch eine über dem Behälter endende Rohrdüse und die Heißluft durch eine um die Rohrdüse herum angeordnete Ringspaltdüse geleitet werden und wobei die Bewegung von Behältern und Düsen gemeinsam und kontinuierlich erfolgt.wherein the sterilizing agent is passed through a tube nozzle ending above the container and the hot air through an annular gap nozzle arranged around the tube nozzle and wherein the movement of containers and nozzles takes place jointly and continuously.
Vorrichtungsmäßig ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Düse ein Innenrohr und wenigstens ein Außenrohr aufweist und dass die vom Innenrohr gebildete Rohrdüse bevorzugt zum Sterilisieren mit einemIn terms of apparatus, the object is achieved in that the nozzle has an inner tube and at least one outer tube and that the tube nozzle formed by the inner tube preferably for sterilization with a
Sterilisationsmittel und die vom Innenrohr und Außenrohr gebildete Ringspaltdüse bevorzugt zum Aufwärmen bzw. Trocknen bevorzugt mit Luft vorgesehen ist.
Die Erfindung hat also erkannt, dass durch die Verwendung einer „Doppeldüse" sowohl die benötigte Heißluft als auch das Sterilisationsmittel zentral in einen Behälter eingeleitet werden können, so dass eine zuverlässige Sterilisation stets gewährleistet ist. Darüber hinaus kann dies auch bei kontinuierlich bewegten Behältern stattfinden, da keine Relativbewegung zwischen Behälter und der zentral darüber angeordneten einzigen Düse mehr stattfindet.Sterilization agent and the annular gap formed by the inner tube and outer tube preferably for warming or drying is preferably provided with air. The invention has thus recognized that by using a "double nozzle" both the required hot air and the sterilizing agent can be centrally introduced into a container so that reliable sterilization is always ensured. since there is no longer any relative movement between the container and the single nozzle arranged centrally above it.
Durch das Vorheizen der Innenoberfläche des Behälters mit Heißluft ist zuverlässig gewährleistet, dass eine Kondensation des eingesprühten Sterilisationsmittels an der Behälterwandung stark reduziert wird.By preheating the inner surface of the container with hot air is reliably ensured that a condensation of the sprayed sterilant on the container wall is greatly reduced.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Temperatur des Sterilisationsmittels im Bereich zwischen 180 und 300° C, bevorzugt bei ca. 200° C, und die Temperatur der Heißluft am Düsenaustritt beim Vorheizen und beim Trocknen im Bereich zwischen 150 und 190° C liegt. Auf diese Weise ist es möglich, die Behälterwandung durch das Vorheizen äußerst gleichmäßig bis auf eine Temperatur von etwa 100° C aufzuheizen. Dadurch, dass die Heißluft durch die Ringspaltdüse eingeblasen wird, wird im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Rohrdüsen nicht vorrangig der Boden, sondern stärker der obere Bereich der Packungswandung erwärmt.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung beträgt die Menge des zur Sterilisation eines Behälters benötigten Sterilisationsmittels beispielsweise 450 μl/s für ein Packungsvolumen von 11. Der Volumenstrom (beim Raumtemperatur) des Sterilisationsmittels liegt dabei zwischen 5 und 10, bevorzugt bei 7,5 Nm3/h, und der von Heißluft im Bereich zwischen 28 und 30 Nm3/h.Another teaching of the invention provides that the temperature of the sterilizing agent in the range between 180 and 300 ° C, preferably at about 200 ° C, and the temperature of the hot air at the nozzle exit during preheating and drying in the range between 150 and 190 ° C. lies. In this way it is possible to heat the container wall by the preheating extremely evenly to a temperature of about 100 ° C. Characterized in that the hot air is blown through the annular die, in contrast to the known from the prior art pipe nozzles not primarily the bottom, but more heated the upper portion of the packing wall. According to a further embodiment of the invention, the amount of sterilizing agent required for sterilizing a container is for example 450 μl / s for a packing volume of 11. The volume flow (at room temperature) of the sterilizing agent is between 5 and 10, preferably 7.5 Nm 3 / h, and that of hot air in the range between 28 and 30 Nm 3 / h.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung beträgt die Zeit zum Vorheizen, Sterilisieren und Trocknen jeweils 1 bis 3 Sekunden, bevorzugt 2 Sekunden. Auf diese Weise ist es möglich, bei kontinuierlich bewegten Behältern eine Sterilisation in einem Zeitraum von weniger als 6 Sekunden zu erreichen.According to a further preferred embodiment of the invention, the time for preheating, sterilizing and drying is in each case 1 to 3 seconds, preferably 2 seconds. In this way it is possible to achieve a sterilization in continuously moving containers in a period of less than 6 seconds.
Als Sterilisationsmittel wird bevorzugtAs a sterilizing agent is preferred
Wasserstoffperoxid (H2O2) verwendet. Es sind jedoch auch andere chemische Sterilisationsmittel für das erfindungsgemäße Verfahren einsetzbar.Hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) used. However, other chemical sterilants for the inventive method can be used.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass das Innenrohr am Düsenaustritt kürzer ist als das Außenrohr. Bevorzugt sind die lichten Querschnittsflächen von Innenrohr und Außenrohr gleich groß. Es ist schnell ersichtlich, dass je nach Behältergröße und zur Verfügung stehender Zeit über die Parameter der lichten Querschnittsflächen und Abstand beider Rohrenden zueinander unterschiedliche Sprüheigenschaften eingestellt werden können, um jeweils eine optimale Sterilisation zu erreichen.
Bei Versuchen hat sich herausgestellt, dass die lichten Querschnittsflächen für jede Düse zwischen 150 und 300 mm2, bevorzugt zwischen 176 (Rohrdüsendurchmesse: 15 mm) und 254 (Rohrdüsendurchmesser: 18 mm), betragen.Another teaching of the invention provides that the inner tube at the nozzle outlet is shorter than the outer tube. Preferably, the clear cross-sectional areas of inner tube and outer tube are the same size. It is readily apparent that, depending on the size of the container and the time available, different spray characteristics can be set by means of the parameters of the clear cross-sectional areas and the distance between the two tube ends in order to achieve optimal sterilization. In experiments, it has been found that the clear cross-sectional areas for each nozzle are between 150 and 300 mm 2 , preferably between 176 (pipe nozzle diameter: 15 mm) and 254 (pipe nozzle diameter: 18 mm).
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass eine Mehrzahl von Düsen radial auf einem eine Mehrzahl von Behältern aufnehmenden Sterilisierrad angeordnet sind. Auf diese Weise ist es möglich, dass die Behandlungsschritte Vorheizen, Sterilisieren und Trocknen unmittelbar hintereinander ablaufen können, wobei sich während des Sterilisationsprozesses die Position von dem zu sterilisierenden Behälter zur darüber angeordneten Düse nicht verändert. Über den Raddurchmesser bzw. die auf dem Rad angeordnete Anzahl von Behälterstationen und Düsen sowie die Drehzahl lässt sich die Anlage optimieren, da die Verweildauer der zu sterilisierenden Behälter auf dem Sterilisierrad kürzest möglich sein kann, bevor die Behälter anschließend an eine Füllstation oder an ein Füllrad übergeben werden.According to a further embodiment, it is provided that a plurality of nozzles are arranged radially on a plurality of containers receiving sterilizer. In this way, it is possible that the treatment steps of preheating, sterilizing and drying can take place immediately after one another, wherein the position of the container to be sterilized does not change during the sterilization process to the nozzle arranged above it. The system can be optimized via the wheel diameter or the number of container stations and nozzles arranged on the wheel, as well as the rotational speed, since the residence time of the containers to be sterilized on the sterilizing wheel can be as short as possible before the containers are subsequently transferred to a filling station or to a filling wheel be handed over.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer lediglich bevorzugte Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to a drawing illustrating only preferred embodiments. In the drawing show:
Fig. 1 in schematischer perspektivischer Darstellung die Lage einer erfindungsgemäßen Düse zum darunter befindlichen Behälter,1 is a schematic perspective view of the position of a nozzle according to the invention to the underlying container,
Fig. 2 einen Querschnitt durch den Düsenaustritt eines ersten Ausführungsbeispieles einer erfindungsgemäßen Düse und
Fig. 3 einen Querschnitt durch den Düsenaustritt eines zweiten Ausführungsbeispieles einer erfindungsgemäßen Düse.2 shows a cross section through the nozzle outlet of a first embodiment of a nozzle according to the invention and Fig. 3 shows a cross section through the nozzle outlet of a second embodiment of a nozzle according to the invention.
Fig. 1 zeigt eine aufrecht stehende, oben offene Packung P unter einer Sterilisierdüse 1, wobei die Sterilisierdüse 1 mittig über der Packung P und oberhalb von dieser angeordnet ist. Durch die gleichzeitige und gleichmäßige Bewegung von Sterilisierdüse 1 und Packung P können die Verfahrensschritte Vorheizen, Sterilisieren und Trocknen in kürzest möglicher Zeit hintereinander ablaufen, ohne dass es zu unerwünschten Verwirbelungen durch eine Relativbewegung kommen kann.Fig. 1 shows an upright, open-topped package P under a sterilizing nozzle 1, wherein the sterilizing nozzle 1 is arranged centrally above the package P and above it. Due to the simultaneous and uniform movement of the sterilizing nozzle 1 and the package P, the process steps of preheating, sterilizing and drying can take place in the shortest possible time in succession, without undesirable turbulence being caused by a relative movement.
In den Fig. 2 und 3 sind zwei unterschiedliche Düsenaustritte dargestellt. In Fig. 2 ist zunächst eine Düse 1 gezeigt, bei der ein Innenrohr 2 und ein konzentrisch darum angeordnetes Außenrohr 3 vorgesehen sind, welche am Düsenaustritt gleich lang sind. Bevorzugt kann dabei die lichte Querschnittsfläche des Innenrohres 2 genauso groß sein wie die lichte Querschnittsfläche der aus Innenrohr 2 und Außenrohr 3 gebildeten Ringspaltdüse.FIGS. 2 and 3 show two different nozzle outlets. In Fig. 2, first, a nozzle 1 is shown, in which an inner tube 2 and a concentrically arranged around outer tube 3 are provided, which are the same length at the nozzle exit. Preferably, the clear cross-sectional area of the inner tube 2 may be the same size as the clear cross-sectional area of the annular gap nozzle formed from the inner tube 2 and outer tube 3.
In Fig. 3 ist eine Düse 1' gezeigt, bei der das Innenrohr 2' kürzer als das Außenrohr 3 ausgebildet ist. Vergrößert man den Durchmesser des Außenrohres 3, so erhöht sich die Temperatur der Packungswandung nach oben hin. Durch die Veränderung der Düsengeometrie lässt sich eine optimale Anpassung an die zu sterilisierende Packung P erreichen.
In Fig. 3, a nozzle 1 'is shown, in which the inner tube 2' is shorter than the outer tube 3 is formed. Increasing the diameter of the outer tube 3, the temperature of the packing wall increases towards the top. By changing the nozzle geometry, an optimal adaptation to the pack P to be sterilized can be achieved.