DE19642987A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Sterilisieren und Befüllen von Verpackungsbehältern - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Sterilisieren und Befüllen von VerpackungsbehälternInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sterilisieren, Befüllen und Verschließen von einseitig
offenen Verpackungsbehältern, bei welchem die Verpackungsbehälter während eines
taktgebundenen Transportes in einer Bearbeitungslinie durch verschiedene Bearbeitungsstationen
zunächst mit einem Sterilisationsmittel beaufschlagt werden, welches danach mit steriler Warmluft
entfernt wird, die Verpackungsbehälter dann mit sterilem, fließfähigem Produkt gefüllt und mit
einem sterilen Verschluß versehen werden. Fern er betrifft die Erfindung eine Vorrichtung mit
einem intermittierend angetriebenen Linearförderer mit in einer Linie in Förderrichtung
hintereinander im Abstand angeordneten Behälterträgern, die so vor den Auslaß von Zuführ
leitungen positionierbar sind, daß die Öffnung des jeweiligen Verpackungsbehälters neben den
Auslaß der jeweiligen Zuführleitung zu liegen kommt, und mit einer den Linearförderer wenigstens
teilweise umgebenden Hygienekammer.
Es gibt viele Verfahren und Vorrichtungen zum Sterilisieren und Befüllen von Verpackungs
behältern, die wenigstens teilweise die vorstehend erwähnten Merkmale aufweisen. Bekannt sind
auch Rotationsfüller, deren Aufbau und Funktion im Verhältnis zu Linearfüllern aufwendig sind und
einen akzeptablen Wirkungsgrad mit hoher Leistung erst bei großen Stückzahlen haben. In
solchen Füllern werden PET-Flaschen, d. h. Polyesterflaschen, zum Beispiel aus Polyethylenter
epfhtalat, behandelt und zum Beispiel auch sterilisiert.
Andere bekannte Vorrichtungen, bei denen Flaschen ähnlichen Typs sterilisiert werden, führen
die Flaschen einem Endlosförderer mit einzelnen Kammern zu, und der gesamte Förderer ist in
einer Sterilkammer angeordnet, welche mit einem Tunnel mit steriler Atmosphäre für den
Weitertransport der dann sterilisierten Flaschen verbunden ist.
Im allgemeinen ist ein Reinraum oder Sterilraum kostenaufwendig, denn es müssen Schleusen
und Dichtungen vorgesehen sein, ganz abgesehen von den üblichen Maßnahmen, einen solchen
Reinraum steril zu halten, obgleich Fördereinrichtungen mit geschmierten Lagern usw. enthalten
sind. Zur Reinhaltung eines solchen Sterilraumes sind aufwendige Maßnahmen erforderlich, die
bei der Durchführung solcher Verfahren und auch dem Bau und Betrieb derartiger Vorrichtungen
unerwünscht sind.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Sterilisieren der
eingangs genannten Art so auszugestalten, daß das Sterilisieren und auch das sterile Befüllen
und Verschließen ohne einen aufwendigen Reinraum und technisch einfach ausgeführt werden
kann.
Für das Verfahren gelingt die Lösung dieser Aufgabe dadurch, daß beim Sterilisieren das jeweilige
Fließmittel durch die Mitte der Öffnung jedes einzelnen Verpackungsbehälters in der jeweiligen
Bearbeitungsstation unter Überdruck bis etwa in den Bereich zwischen Mitte und Boden des
Verpackungsbehälters, gegebenenfalls bis zu seinem Boden eingeführt, im Inneren des Behälters
zur Öffnung hin umgelenkt und aus dieser derart herausgedrückt wird, daß ein erster Teil des
austretenden Fließmittels aus der Umgebung der Öffnung abgesaugt und ein zweiter Teil in den
Raum um die Öffnung des Verpackungsbehälters austreten gelassen wird. Für die Erläuterung
einiger Begriffe zum Verständnis der Erfindung kann man sich leicht einen taktgebundenen
Transport von Verpackungsbehältern vorstellen, auch wenn ein Endlosförderer mit etwa horizontal
verlaufendem Obertrum intermittierend angetrieben wird. Die Förderrichtung eines solchen
Linearförderers erfolgt in einer Bearbeitungslinie. In dieser Linie wird ein Verpackungsbehälter
hinter dem anderen in Transportrichtung gefördert, angehalten, bearbeitet, weiter gefördert usw.
Unter Bearbeitung kann man das Vorbehandeln, das Sterilisieren, das Entfernen des Sterilisie
rungsmittels, das Befüllen und auch das Verschließen verstehen. Dies sind die einzelnen
Bearbeitungsstationen, die sich längs einer Bearbeitungslinie befinden. Erfindungsgemäß kann
man die Leistung dadurch steigern, daß man mehrere Bearbeitungslinien parallel nebeneinander
anordnet und die auf diesen Linien stehenden Verpackungsbehälter mit gleichem Takt
intermittierend vorbewegt. Quer zur Förderrichtung und damit quer zur Bearbeitungslinie kann sich
infolgedessen eine Reihe von Bearbeitungsstationen befinden, weil eben im Falle der
Sterilisierung eine Sterilisierungsstation neben der anderen angeordnet sein kann. Werden zum
Beispiel acht nebeneinander angeordnete Verpackungsbehälter auf acht parallel nebeneinander
angeordnete Bearbeitungslinien gestellt, dann bewegen sich diese Verpackungsbehälter von einer
Bearbeitungsstation zur nächsten, ob es sich um eine einzige oder auch um eine Vielzahl von
nebeneinander angeordneten Bearbeitungslinien handelt.
Für das Sterilisieren kann man verschiedene Fließmittel einsetzen, zum Beispiel Gase,
Flüssigkeiten oder Gemische daraus. Als Gase verwendet man zum Beispiel Heißluft bzw.
Warmluft mit unterschiedlichen Temperaturen. Als Sterilisationsmittel kann man Wasserstoffper
oxid (H2O2) in flüssiger Form einsprühen oder als H2O2-Luft-Gemisch oder in gasförmiger Form
einleiten. Durch den beschriebenen Trocknungsvorgang wird mittels steriler Warmluft eine in der
Verpackung etwa verbliebene Restmenge von Sterilisationsmittel herausgebracht. Auch diese
Warmluft ist ein solches Fließmittel.
Im Gegensatz zum Befüllen, bei welchem zwar auch fließfähige Produkte eingefüllt werden,
interessiert im Falle der Erfindung besonders das Fließmittel für die Sterilisierung, deren
Vorbereitung und auch für das Herausbringen von etwaigen Restmengen nach Einführen des
Sterilisationsmittels. Bei einem bevorzugten Beispiel handelt es sich bei den Fließmitteln beim
Sterilisieren um wenigsten teilweise gasförmige Stoffe, zum Vorbereiten und/oder Abtrocknen um
sterile Warmluft.
Erfindungsgemäß wird nun die Öffnung des zu sterilisierenden Verpackungsbehälters in jeder
einzelnen Bearbeitungsstation vor einen Fließmittelstrahl gestellt, der durch die Mitte der
Behälteröffnung unter Überdruck eingeleitet wird. Dadurch wird das in dem Behälter befindliche
Gas herausgedrückt, wobei immer mehr Fließmittel durch die Mitte der Öffnung in den Behälter
hineingedrückt wird, denn das Fließmittel steht unter einem Überdruck gegen Atmosphäre,
während der zu behandelnde Verpackungsbehälter nicht nur offen ist, sondern auch sich in der
Atmosphäre befindet. In die Öffnung eingeführtes Fließmittel dringt daher bis etwa in den Bereich
zwischen Mitte und Boden, vorzugsweise bis zum Boden des Verpackungsbehälters innen ein und
wird dann durch die Wandungen des Behälters umgelenkt, um wieder zur Öffnung zu strömen.
Weil der Zustrom recht gebündelt durch die Mitte der Öffnung erfolgt, verläuft der Abstrom nach
der Umlenkung zur Öffnung hin außermittig, vorzugsweise entlang der Innenwände des
Verpackungsbehälters bis hin zur Öffnung. Aus dieser wird das Fließmittel infolge des
Überdruckes herausgedrückt. Dies erfolgt, während gleichzeitig durch die Mitte der Öffnung des
Verpackungsbehälters immer noch neues Fließmittel in das Innere hineingedrückt wird. Damit das
Herausdrücken unterstützt wird, wird ein Teil des austretenden Fließmittels aus der Umgebung
der Öffnung abgesaugt, und ein anderer Teil, welcher durch diese Saugkraft nicht ergriffen wird
und auch nicht ergriffen zu werden braucht, strömt seitlich in den Raum um die Öffnung des
Verpackungsbehälters aus.
Es hat sich gezeigt, daß man auf diese Weise keinen aufwendigen Reinraum mit Schleusen,
Abdichtungen und dergleichen benötigt. Gleichwohl wird durch das Herausdrücken des
betreffenden Fließmittels, zum Beispiel des Sterilisationsmittels, eine Verkeimung des
Öffnungsbereiches innen und außen vermieden, weil die Flächen im Bereich der Öffnung des
Verpackungsbehälters fortlaufend von dem jeweiligen Fließmittel beströmt werden. Mittel zum
Einrichten eines solchen Fließmittelstromes oder Musters eines Fließstromes sind technisch mit
mäßigem Aufwand herzustellen, wie nachfolgend noch vorgeschlagen wird. Das Sterilisieren und
Befüllen der Verpackungsbehälter nach dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich also auch
technisch einfach ausführen.
Es ist vorteilhaft, wenn beim Sterilisieren das aus der Öffnung des Verpackungsbehälters
austretende und abgesaugte Fließmittel den eng gebündelten Strahl des zugeführten Fließmittels
etwa zylindermantelförmig umgibt und sich nach Austreten aus der Öffnung teilweise außen radial
erweitert. Dieses sind die Maßnahmen, mit denen man gleichzeitig frisches Fließmittel zentral
durch die Öffnung in den Verpackungsbehälter einführen kann, während außermittig dieses
Fließmittel nach dem Bestreichen der Behälterwandungen außerhalb des Zuflusses wieder
herausströmen kann. Durch den sich durch das Einströmen entwickelnden Überdruck an
Fließmittel in dem Verpackungsbehälter besteht fortlaufend ein Druckgefälle zwischen dem
Inneren der Behälteröffnung und dem Raum um diese, so daß das Fließmittel sich entweder radial
nach außen ausbreitet oder in der vorstehend beschriebenen Weise angesaugt bzw. abgesaugt
wird.
Zweckmäßig und vorteilhaft ist es, daß durch die Erfindung Vereinfachungen unter anderem
insofern erreicht werden, als weder die Verpackungsbehälter noch irgendwelche Füllrohre auf-
und/oder abbewegt werden.
Es hat sich als günstig erwiesen, wenn erfindungsgemäß die Verpackungsbehälter mit ihrer
Öffnung nach oben ausgerichtet etwa horizontal transportiert werden. Dann können die Behälter
nämlich in einer der in einer Bearbeitungslinie befindlichen Bearbeitungsstation nach dem
Sterilisieren und Trocknen sogleich befüllt werden, denn Flüssigkeiten müssen von oben,
wenigstens schräg oben, in eine Packung eingeführt werden. Ein nochmaliges Umdrehen oder
Abfördern der Verpackungsbehälter ist auf diese Weise vermieden.
Bei weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird vor dem Einführen von Sterilisations
mittel in den Verpackungsbehälter hinein zur Vorwärmung Warmluft eingeführt. Hierdurch wird
eine übermäßige Kondensation eines zum Beispiel gasförmig eingeführten Sterilisationsmittels
vermieden. Die nachfolgende Trocknung zum Herausbringen von kondensierten Restmengen von
Sterilisationsmittel vereinfacht sich dadurch.
So ist es auch vorteilhaft, wenn erfindungsgemäß als Sterilisationsmittel Wasserstoffperoxid
(H2O2) verwendet wird und vorzugsweise der Verpackungsbehälter die Form einer Flasche hat.
Durch das beschriebene Fließmuster mittig in die Öffnung des Verpackungsbehälters hinein und
nach Bestreichen der Innenfläche seiner Wandungen Herausströmen im Bereich des Umfangs
außerhalb der Mitte der Öffnung zur Öffnung hin und aus dieser heraus wird ständig gasförmiges
Fließmittel in den Raum um die Behälteröffnung herausgeblasen mit der Folge, daß der Raum um
die Bearbeitungsstationen herum, gegebenenfalls längs der gesamten Bearbeitungslinie, mit
Überdruck des besagten Fließmittels beaufschlagt wird. Faßt man nun diesen gesamten Raum
um den Linearförderer durch ein rohrartiges Gehäuse ein, dann erhält man eine Hygienekammer
nach Art einer offenen Überdruckkammer, aus der vorn und hinten (an den beiden gegenüber
liegenden Enden des Rohres) langsame Gasströme nach außen zur Atmosphäre abfließen. Damit
ist zwar nicht ein Sterilraum im Bereich um den jeweiligen Verpackungsbehälter geschaffen,
gleichwohl ist die Keimkonzentration in dieser Hygienekammer so niedrig, daß unter diesen
Bedingungen das Fließmuster mit den ausströmenden Gasen aus der Öffnung jedes Ver
packungsbehälters eine zufriedenstellende Sterilisierung der Verpackungsbehälter ermöglicht.
Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die
Öffnung jedes einzelnen Verpackungsbehälters vor den Auslaß einer Zuführleitung einstellbar ist
und am Auslaß der jeweiligen Zuführleitung eine von einem mit Absaugeinrichtungen verbundenen
Ringspalt umgebene Einlaßdüse angebracht ist und der Druck in der Zuführleitung größer als der
Umgebungsdruck ist. Man muß dafür sorgen, daß die Öffnung des jeweiligen Verpackungs
behälters, in welchen die betreffenden Fließmittel eingeführt werden sollen, neben den Auslaß der
jeweiligen Zuführleitung zu liegen kommt. Bei oben angeordneter Öffnung einer aufrecht
stehenden Flasche muß der Auslaß zum Beispiel in nicht zu großem Abstand von der Oberkante
der Öffnung über letzterer zu liegen kommen. In diesem Falle kann das besagte Fließmuster
entstehen, weil durch die Einlaßdüse ein Strahl von Fließmittel in das Zentrum der Behälteröffnung
hineingedrückt werden kann. Dies gelingt übrigens auch, wenn der Verpackungsbehälter seitlich
liegt, oder auch dann, wenn der Verpackungsbehälter etwa mit seiner Öffnung nach unten
angeordnet sein sollte. Dann nämlich wird die Öffnung über den Auslaß der jeweiligen
Zuführleitung gefahren, und es sind wieder dieselben Einführbedingungen gegeben.
Die Lehre der Erfindung sieht nun vor, daß nicht etwa eine Zuführleitung für eine Vielzahl von
Verpackungsbehältern gleichzeitig vorgesehen ist, sondern daß die Öffnung jedes einzelnen
Verpackungsbehälters vor den Auslaß einer Zuführleitung kommt. Mit anderen Worten ist auf
diese Weise in jeder Betriebsstation die Anzahl und Lage der Auslässe der Zuführleitungen gleich
der Anzahl der zu bearbeitenden Verpackungsbehälter. Man kann also nicht nur bei einer einzigen
Bearbeitungslinie sondern auch bei einer großen Anzahl von parallel nebeneinander angeordneten
Bearbeitungslinien die Sterilisierungsbedingungen gemäß dieser Erfindung mit einfachen Mitteln
einstellen. Wenn von Zuführleitungen die Rede ist, dann könnte man für mehrere Bearbeitungs
stationen, die alle gleichzeitig zu betreiben sind, einen Verteiler vorsehen, von dem aber wieder
so viele Auslässe abgehen, wie zu bearbeitende Verpackungsbehälter eingefahren werden. An
den jeweiligen Auslaß der Zuführleitung (diese gilt jetzt stellvertretend für einen Verteiler) wird
erfindungsgemäß eine Einlaßdüse angebracht, welche zentral das Fließmittel in die Öffnung
einpreßt und die von einem Ringspalt umgeben ist, hinter dem in Strömungsrichtung Absaugein
richtungen angeordnet sind, zum Beispiel ein Saugraum, der an Saugleitungen oder Abzugs
leitungen angeschlossen ist. Wenn nun außerhalb des zentralen Zuführstrahles von Fließmittel
zylindermantelförmig abströmendes Fließmittel aus der Öffnung des Verpackungsbehälters
herausströmt, dann ist der Durchmesser des Ringspaltes zweckmäßigerweise so bemessen, daß
das Fließmittel etwas radial nach innen herangesaugt wird. Mit anderen Worten ist vorzugsweise
der Durchmesser des Ringspaltes kleiner als der Innendurchmesser der Öffnung des Ver
packungsbehälters. Sicherlich wird aber nicht das gesamte Gas oder Fließmittel, welches die
Öffnung des Verpackungsbehälters verläßt, von dem Ringraum eingesaugt und wegtransportiert
werden, sondern es verbleibt ein Anteil von Fließmittel, der radial nach außen in den Raum um
die Öffnung herum abströmt, denn dort ist der Druck geringer als im Verpackungsbehälter oder
auch in dessen Öffnung. Dieses Abströmen wird dadurch gewährleistet, daß der Druck in der
Zuführleitung größer als der Umgebungsdruck ist.
Das Abströmen aus dem Raum um die Verpackungsbehälter erlaubt die Schaffung einer offenen
Überdruckkammer, wenn man erfindungsgemäß ferner vorsieht, daß der Linearförderer von einer
an gegenüberliegenden Enden offenen, rohr- oder tunnelförmigen Hygienekammer umgeben ist.
Der Querschnitt dieser Kammer kann unterschiedlich sein, zum Beispiel viereckig. An den offenen
Enden dieser Kammer strömt dann langsam eine geringe Menge Fließmittel an die Atmosphäre
außen ab. Das gewünschte Fließmuster wird erhalten, wenn man erfindungsgemäß dafür sorgt,
daß mehr Volumen an Fließmittel durch die Einlaßdüse in den Verpackungsbehälter hin
eingeblasen als durch den Ringspalt abgesaugt wird.
Um das eng gebündelte Einspritzen des Fließmittels durch die zentral angeordnete Einlaßdüse
zu begünstigen, kann diese vorzugsweise um einen bestimmten Abstand von zum Beispiel 0-20
mm, vorzugsweise zwischen 5 mm und 10 mm, aus der Fläche außerhalb des Ringspaltes
vorstehen. Diese am weitesten auf die Öffnung des Verpackungsbehälters hin vorstehende Fläche
sollte aber im normalen Betrieb, außer der kurzen Abdichtperiode zur Erzeugung des
Überdruckes, im Abstand von wenigstens wenigen Millimetern gehalten werden, denn dann
können die Verpackungsbehälter frei unter den Einlaßdüsen und die ganze Zuführeinrichtung
hinwegbewegt werden.
Vorteilhaft ist es auch, wenn in Förderrichtung der Sterilisierungsstation wenigstens zwei
Trocknungsstationen nachgeschaltet sind. Es hat sich bei einigen Hochleistungsmaschinen gezeigt,
daß die Anordnung von drei Trocknungsstationen hinter der Sterilisierungsstation nützlich sind.
Es genügt eine Zuführleitung mit einem Verteiler mit drei Auslässen für diese drei Trocknungs
stationen. Gegebenenfalls kann man entsprechende Vervielfachungen vornehmen.
Man kann an jeden Behälterträger wenigstens eine Blechwandung in Förderrichtung hinten
anordnen und diese Blechwand bis auf die Höhe der Öffnung des Verpackungsbehälters
hochziehen. Durch diese Blechwandungen, die mit dem Linearförderer umlaufen, kann die
ausströmende, zum Beispiel mit H2O2 angereicherte Luft an einem zu schnellen Abströmen aus
der endseitig offenen Hygienekammer gehindert werden. Aber auch ohne solche Blechwandungen
hat sich gezeigt, daß die Verpackungsbehälter selbst einen ausreichenden Widerstand für die
nach außen abströmenden Fließmittel darstellen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben
sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den
anliegenden Zeichnungen. Es zeigen:
Fig. 1 die Seitenansicht einer Sterilisierung-, Füll- und Verschließmaschine für Verpackungs
behälter in Form von PET-Flaschen,
Fig. 2 schematisch herausgezeichnet einen Endlosförderer mit horizontal laufendem Obertrum,
wie hinter den Außenwandungen des unteren Teils der Maschine in Fig. 1 zu sehen
ist,
Fig. 3 schematisch, gerafft und vergrößert einen Teil einer Bearbeitungslinie mit den
wichtigsten Bearbeitungsstationen zur Erläuterung der Erfindung,
Fig. 4 stark vergrößert und teilweise im Schnitt eine Zuführleitung mit Auslaß und Ringspalt und
Fig. 5 eine schematisierte und vereinfachte Endansicht der Hygienekammer entlang der Linie
V-V der Fig. 2.
Es sollen Verpackungsbehälter 1 in der Form von PET-Flaschen mit der insgesamt in Fig. 1
gezeigten Maschine sterilisiert, befüllt und verschlossen werden. Auf der in Fig. 1 gezeigten
linken Seite befindet sich eine Zufördereinrichtung 2, mit deren Hilfe Behälter 1 in Richtung des
Pfeiles 3 (Fig. 2) zugeführt werden. Am abstromseitigen rechten Ende der Fig. 2 bedeutet der
Pfeil 4 die Abförderrichtung fertiger und gefüllter Behälter 1 , deren Weitertransport, Umverpackung
und dergleichen am rechten Ende der Maschine der Fig. 1 besorgt werden. In Fig. 1 sieht man
auch das am linken Ende 5a und an dem gegenüberliegenden rechten Ende 5b offene
Vierkantrohr 6, welches eine Hygienekammer 7 bildet, d. h. den Raum, in dem ein intermittierend
angetriebener Linearförderer (Endlosband) 8 aufgenommen ist. Die Wandungen des Vierkantroh
res 6 zur Bildung der Hygienekammer 7 sieht man auch in Fig. 5. Es versteht sich, daß die
Hygienekammer auch aus anderen Einrichtungen gebildet werden kann, zum Beispiel eine nach
unten offene Glocke. Während der in Fig. 2 rechts unten angeordnete Pfeil 9a die Trans
portrichtung des Untertrums des Linearförderers 8 zeigt, wird die Transportrichtung des Obertrums
durch den links in Fig. 2 angeordneten Pfeil 9b dargestellt. Der Verpackungsbehälter 1 wird
gemäß Fig. 2 unten links in der Position 1 in den Behälterträger 10 eingeladen. Dieser wird über
nicht näher beschriebene Rollen und Stützen am Linearförderer 8 geführt und weist radial
vorstehende Haltestangen 11 auf, wie auch ein Abschirmblech 12, welches sich am nachlaufen
den Ende des jeweiligen Behälterträgers 10 befindet und sich über die gesamte Höhe desselben
erstreckt.
Nach dem Beladen des in Position I stehenden Behälterträgers 10 mit einem Verpackungsbehälter
1 läuft der Linearförderer 8 im Uhrzeigersinn gemäß Pfeil 9b nach oben um und gelangt dann in
die Position II für die erste Bearbeitung (Vorwärmen), wie noch beschrieben wird. Dieser
Bearbeitungsstation II folgen in der Transportrichtung in einer Bearbeitungslinie 13 bzw. 13' bzw.
13'' die Bearbeitungsstationen III, IV, VI (V wurde wegen der Schnittansicht weggelassen), VII,
VIII und IX. Die Folge dieser Bearbeitungsstationen II-IX stellen also eine Bearbeitungslinie 13
bzw. 13' bzw. 13'' usw. dar, in welcher die Verpackungsbehälter 1 in Transportrichtung in den
Fig. 1, 2 und 3 von links nach rechts bewegt werden.
Aus der Darstellung der Fig. 5 gemäß der Schnittansicht V-V in Fig. 2 erkennt man, daß es
nicht nur eine sondern acht Bearbeitungslinien parallel nebeneinander gibt, so daß in jeder
Bearbeitungsstation II-IX acht Verpackungsbehälter 1 stehen, die gerade der jeweiligen
Bearbeitung unterzogen werden. In Fig. 5 blickt man auf die vorderste Bearbeitungsstation II und
sieht mit dem Obertrum in Richtung seiner Bewegung 9b (Blickrichtung). Man erkennt, wie eine
Bearbeitungslinie 13 neben der anderen 13', 13'' usw. angeordnet ist. Die Halterungen des
Linearförderers 8 sind in Fig. 5 nicht näher dargestellt, weil jeder Fachmann einen Endlosförderer
entsprechend ausgestalten kann. Man erkennt aber, wie das vorn und hinten offene Vierkantrohr
6, welches die Hygienekammer 7 bildet, den gesamten Linearförderer 8 umfaßt und außen durch
Gehäusewandungen 14, 14', auf die man in Fig. 1 blickt, längsseitig abgedeckt ist.
In Fig. 1 befinden sich im oberen Bereich der Maschine die Aggregate für die Konditionierung
und Beförderung der Fließmittel, wie zum Beispiel Warmluft, Wasserstoffperoxid (H2O2), flüssiges
Lebensmittel (Milch) usw. Diese Aggregate sind hier nicht näher beschrieben, denn sie sind
bekannt. Es soll hier nur gezeigt werden, wie die für die Sterilisierung und das Reinhalten
erforderlichen Fließmittel zu- und abgeführt werden können.
Fig. 2 erläutert diesbezüglich in Position II das Vorheizen, in der in Transportrichtung 4, 9b in
der Bearbeitungslinie 13 nachfolgenden Position III das Einsprühen von H2O2, in Position IV das
erste Trocknen, in den Positionen VI und VII das zweite und dritte Trocknen, in Position VIII das
Füllen und in Position IX das Verschließen. Nach dem weiteren taktweisen Befördern der gefüllten
und verschlossenen Verpackungsbehälter 1 werden diese in Richtung des Pfeiles 4 abgefördert,
ohne daß die nachfolgenden Bewegungen und Bearbeitungen weiter dargestellt oder beschrieben
sind.
In Fig. 3 sind die Bearbeitungsstationen II bis IX nochmals vergrößert und ohne Linearförderer
8 sowie ohne Behälterträger 10 herausgezeichnet, um den Verfahrensverlauf besser zu erläutern.
Die einzelnen Verpackungsbehälter 1 sowie ihre nicht dargestellten Behälterträger 10 können vor
den Auslaß 15 von Zuführleitungen 16 positioniert werden, so daß die Öffnung 17 des jeweiligen
Verpackungsbehälters 1 neben den Auslaß 15 der jeweiligen Zuführleitung 16 zu liegen kommt,
und zwar unter diesem, denn die Verpackungsbehälter 1 sind jeweils mit ihrer Öffnung 17 nach
oben ausgerichtet und werden etwa horizontal in der Förderrichtung 4, 9b transportiert.
Nach Fig. 3 wird in der Position II mittels Warmluft 18 vorgewärmt, in der Position III wird H2O2
in Form eines Gasstrahles 19 zum Sterilisieren eingeblasen, und in den Positionen IV, VI und VII
wird getrocknet, um etwaige Reste des Sterilisationsmittels sicher herauszubekommen. Dieses
Trocknen erfolgt wiederum jeweils mit einem Warmluftstrahl 20, der von einer gemeinsamen
Zuführleitung 16 zugeführt und über den Verteiler 21 zur Seite weitergeleitet wird. Neben jedem
Auslaß 15 befindet sich eine Abzugsleitung 22, deren weitere Anschlüsse zum Abführen über
Saugeinrichtungen nicht dargestellt sind. Nach der Position VII, in welcher die letzte Bearbeitung,
d. h. der letzte Vorbereitungsschritt des Verpackungsbehälters 1 vorgenommen wurde, nämlich das
letzte Trocknen mittels Heißluft 20, erfolgt in der Position VIII das Befüllen mit Fließmittel, das in
Fig. 3 in Form des Fließmittelstrahles 23 (Milch) dargestellt ist. Die graue Schattierung in der
Position VIII der Fig. 3 zeigt, daß der Verpackungsbehälter 1 bereits halb gefüllt ist.
Nach intermittierendem Weiterschalten des Linearförderers 8 in die Position IX ist der
Verpackungsbehälter 1 nach Fig. 3 ersichtlich ganz gefüllt und wird nun steril verschlossen, wie
durch eine Abdichtscheibe 24 und Schraubdeckel 25 schematisch angedeutet ist.
In Fig. 4 ist eine Position, zum Beispiel die Position III, stark vergrößert einzeln herausgezogen
und zur Erläuterung schematisch wiedergegeben. Die am Verpackungsbehälter 1 oben
angeordnete Öffnung 17 ist vor den Auslaß 15 der Zuführleitung 16 eingestellt. Der obere Rand
26 der Öffnung 17 befindet sich in einem Abstand von 0-20 mm, vorzugsweise zwischen 5 und
10 mm, unter einer ringförmigen ebenen Fläche 27, welche parallel zu derjenigen Ebene zu
denken ist, die von dem Rand 26 der Behälteröffnung 17 aufgespannt wird. Im Idealfall befindet
sich die Öffnung 17 zentral über dem Auslaß 15, weshalb die strichpunktierte Längsmittellinie 28
des Verpackungsbehälters in Flucht und in Linie in der oben ebenfalls strichpunktiert angedeute
ten Längsmittellinie 29 der Zuführleitung 16 ist. Die Mitte des Auslasses 15 wird durch eine
Einlaßdüse 30 gebildet, durch welche das jeweilige Fließmittel in Richtung der Pfeile 31 zentral
in vorzugsweise eng gebündeltem Strahl nach unten in die Öffnung 17 des Behälters 1 eingeführt
wird. Das Fließmittel in der Zuführleitung 16 steht gegen Atmosphäre unter Überdruck von 0,5 bis
2 bar, vorzugsweise zwischen 0,7 und 1,5 bar. Um die Öffnung 17 herum befindet sich der
allgemein mit 32 bezeichnete Raum, in welchem im Abstand vom Verpackungsbehälter 1
Atmosphärendruck herrscht. Die entlang der Mittellinie 29, 31 durch die Mitte der Öffnung 17 des
Behälters 1 einströmenden Gase (oder Flüssigkeiten, wenn H2O2 zum Beispiel flüssig eingeführt
wird) gelangen bis etwa in den Bereich zwischen der Mitte und dem Boden 33 des Verpackungs
behälters. Im Inneren zeigen zwei gekrümmte Pfeile 34, wie das Fließmittel im Inneren des
Behälters 1 nach außen umgelenkt und schließlich auch wieder zur Öffnung 17 nach oben geführt
wird. In Fig. 3 erkennt man in den Positionen II bis VII die am Boden umgelenkten Fließmittel
ströme 34 mit der Folge, daß das nach oben strömende Fließmittel den eng gebündelten Strahl
18, 19, 20 des zugeführten Fließmittels (31) zylindermantelförmig umgibt. Nach dem Austreten
des Fließmittels aus der Öffnung 17 oben erweitern sich die Fließmittelströme, wie in Fig. 4
durch die gebogenen Pfeile 35 veranschaulicht ist. Durch die Pfeile 35 wird derjenige zweite Teil
des aus der Öffnung 17 nach oben austretenden Fließmittels gezeigt, der in den Raum 32 um die
Öffnung 17 herum austreten gelassen wird. Dies erfolgt nicht zuletzt durch das Druckgefälle
zwischen dem Überdruck in der Zuführleitung 16 und dem Atmosphärendruck im Raum 32 um
die Öffnung 17 des Behälters 1 herum.
Der weiter oberhalb der Öffnung 17 nach rechts gekrümmte Pfeil 36 veranschaulicht den ersten
Teil des austretenden Fließmittels aus der Umgebung der Öffnung 17 bzw. dem Raum 32,
welcher in die Abzugsleitung 22 in Richtung des Pfeiles 37 abgesaugt wird.
Das Absaugen in die Abzugsleitung 22 als Absaugeinrichtung erfolgt über einen Ringspalt 38,
welcher die Einlaßdüse 30 im Abstand außen umgibt. Dadurch wird ein Saugraum 39 gebildet,
mit welchem die Abzugsleitung 22 über den Durchlaß 40 in direkter Verbindung steht.
Die Einlaßdüse 30 erweitert sich zur Aufstromseite hin und mündet in einer Überdruckkammer 41,
welche mit dem Inneren der Zuführleitung 16 verbunden ist.
Die der Öffnung 17 des Verpackungsbehälters 1 ganz unten zugewandte ebene Fläche 27
außerhalb des Ringspaltes 38 paßt im Radius zu der vorzugsweise größerflächigen ebenen
Fläche 27. Das in Richtung 31 zentral von oben nach unten einströmende Fließmittel erzeugt in
dem Verpackungsbehälter 1 innerhalb kürzester Zeit einen dynamischen Überdruck, so daß sich
das beschriebene Fließmuster gemäß den Fließpfeilen 35 und 36 ergibt.
Zur Begünstigung eines gebündelten, mittigen Einführens eines Fließmittelstrahles längs der
Mittellinien 28, 29 ragt das untere vordere Ende der Einlaßdüse 30 um einen Abstand aus der
ebenen Fläche 27 (außerhalb des Ringspaltes 38) ersichtlich hervor. Es ist darauf zu achten, daß
sich zwischen dem oberen Rand 26 des jeweiligen Behälters 1 und der vordersten untersten
Fläche der Einlaßdüse 30, sofern diese aus der Fläche 27 hervorsteht, immer ein so großer
Abstand befindet, daß die Verpackungsbehälter 1 unter dem Auslaß 15 beim intermittierenden
Weiterbewegen durch den Linearförderer 8 ohne Störung hinweg bewegt werden können.
Claims (10)
1. Verfahren zum Sterilisieren (II, III), Befüllen (VIII) und Verschließen (IX) von einseitig
offenen Verpackungsbehältern (1), bei welchem die Verpackungsbehälter (1) während
eines taktgebundenen Transportes in einer Bearbeitungslinie (13) durch verschiedene
Bearbeitungsstationen zunächst mit einem Sterilisationsmittel beaufschlagt werden,
welches danach mit steriler Warmluft (20) entfernt wird, die Verpackungsbehälter (1) dann
mit sterilem, fließfähigem Produkt gefüllt und mit einem sterilen Verschluß (24,25)
versehen werden, dadurch gekennzeichnet, daß beim Sterilisieren das jeweilige
Fließmittel (18, 19) durch die Mitte der Öffnung (17) jedes einzelnen Verpackungs
behälters (1) in der jeweiligen Bearbeitungsstation (I-VII) unter Überdruck bis etwa in den
Bereich zwischen Mitte und Boden (33) des Verpackungsbehälters (1), gegebenenfalls
bis zu seinem Boden (33) eingeführt, im Inneren des Behälters (1) zur Öffnung (17) hin
umgelenkt und aus dieser derart herausgedrückt wird, daß ein erster Teil (36) des
austretenden Fließmittels aus der Umgebung der Öffnung (17) abgesaugt und ein
zweiter Teil (35) in den Raum (32) um die Öffnung (17) des Verpackungsbehälters (1)
austreten gelassen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß beim Sterilisieren das aus der
Öffnung (17) des Verpackungsbehälters (1) austretende und abgesaugte Fließmittel (34)
den eng gebündelten Strahl (18-20) des zugeführten Fließmittels etwa zylindermantelför
mig umgibt und sich nach Austreten der Öffnung (17) teilweise außen radial erweitert.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verpackungs
behälter (1) frei unter den Fluidzuführeinrichtungen (15, 16, 27, 30) etwa horizontal
hinwegbewegt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Verpackungsbehälter (1) mit ihrer Öffnung (17) nach oben ausgerichtet etwa horizontal
transportiert werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem
Einführen von Sterilisationsmittel (19) in den Verpackungsbehälter (1) hinein zur
Vorwärmung (1) Warmluft (18) eingeführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als
Sterilisationsmittel Wasserstoffperoxid (H2O2) verwendet wird und vorzugsweise der
Verpackungsbehälter (1) die Form einer Flasche hat.
7. Vorrichtung zum Sterilisieren, Befüllen und Verschließen von einseitig offenen
Verpackungsbehältern (1), mit einem intermittierend angetriebenen Liniearförderer (8)
mit in einer Linie in Förderrichtung (4, 9b) hintereinander im Abstand angeordneten
Behälterträgern (10), die so vor den Auslaß (15) von Zuführleitungen (16) positionierbar
sind, daß die Öffnung (17) des jeweiligen Verpackungsbehälters (1) neben den Auslaß
(15) der jeweiligen Zuführleitung (16) zu liegen kommt, und mit einer den Linearförderer
(8) wenigstens teilweise umgebenden Hygienekammer (7), dadurch gekennzeichnet,
daß die Öffnung (17) jedes einzelnen Verpackungsbehälters (1) vor den Auslaß (15)
einer Zuführleitung (16) einstellbar ist und am Auslaß (15) der jeweiligen Zuführleitung
(16) eine von einem mit Absaugeinrichtungen (22) verbundenen Ringspalt (38)
umgebene Einlaßdüse (30) angebracht ist und der Druck in der Zuführleitung (16) größer
als der Umgebungsdruck ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Linearförderer (8) von
einer an gegenüberliegenden Enden (5a, 5b) offenen, rohrförmigen Hygienekammer (7)
umgeben ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die der Öffnung (17)
des Verpackungsbehälters (1) zugewandte Fläche (27) außerhalb des Ringspaltes (38)
mit einer Ringdichtung (42) versehen ist und vorzugsweise die Einlaßdüse (30) um einen
Abstand aus dieser Fläche (27) vorsteht.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in
Förderrichtung (4, 9b) der Sterilisierungsstation (III) wenigstens zwei Trocknungs
stationen (IV, VI, VII) nachgeschaltet sind.
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