ANOKHIN, Sergey (Leonorenweg 8, Köln, 51149, DE)
AUER, Dirk (Am Kapellengraben 96, Meerbusch, 40670, DE)
ANOKHIN, Sergey (Leonorenweg 8, Köln, 51149, DE)
| Patentansprüche : 1. Vorrichtung mit einem Arbeitsraum (2) durch den Behälter (9) von einer Einlassseite (7) zu einer Auslassseite (8) gefördert werden, wobei der Arbeitsraum (2) mindestens eine Station (13, 14, 15, 16, 17) aufweist, die einen Arbeitsschritt an den Behältern (9) ausführt, wobei der Arbeitsraum (2) eine äußere, sich durch den Arbeitsraum erstreckende Leitung (31) mit mehreren Öffnungen (32, 33) für das Einbringen eines sterilen Fluids aufweist, um eine sterile Atmosphäre in dem Arbeitsraum zu schaffen, und ein innere, sich in die äußere Leitung (31) erstreckende Leitung (29) mit mehreren Öffnungen (34) zum Versprühen eines Reinigungsmediums in einen Raum (37 ) aufweist , der sich in Längsrichtung zwischen der inneren und äußeren Leitung erstreckt. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere und die innere Leitung (29, 31) als Rohre ausgestaltet sind und relativ zueinander um ihre Längsachsen verdrehbar angeordnet sind. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der äußeren Leitung (31) mindestens ein sich über die Behälter (9) erstreckendes Profil (43 a, b) mit Öffnungen in dem Arbeitsraum (2) angeordnet ist, das das von der äußeren Leitung (31) eingebrachte sterile Fluid über die Behälter (9) verteilt. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Profil (43 a, b) drehbar um eine Achse angeordnet ist, um die das Profil (43 a, b) zwischen einer ersten Position, in der sich Behälter (9) in dem Arbeitsraum (2) befinden und einer zweiten Position, in der sich keine Behälter in dem Arbeitsraum (2) befinden, drehbar ist . 5. Verfahren umfassend - das Einbringen eines sterilen Fluids in einen Arbeitsraum (2) mit einer äußeren, sich durch den Arbeitsraum erstreckenden Leitung (31) mit mehreren Öffnungen, das Befördern von Behältern (9) durch den Arbeitsraum (2), wobei mindestens ein Arbeitsschritt an den Behältern in einer sterilen Atmosphäre ausgeführt wird sowie - das Einbringen eines Reinigungsmediums durch eine innere Leitung (29) mit mehreren Öffnungen (34), die sich in die äußere Leitung (31) erstreckt und Versprühen des Reinigungsmediums in einen Raum (37), der sich in Längsrichtung zwischen der inneren und äußeren Leitung (29, 31) erstreckt. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen des Reinigungsmediums durch die innere Leitung (29) erfolgt, nach dem das Befördern der Behälter (9) durch den Arbeitraum (2) beendet wurde. 7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die innere als Rohr ausgestaltete Leitung (29) und die äußere als Rohr ausgestaltete Leitung (31) während des Einbringens des Reinigungsmediums durch die innere Leitung (29) zumindest zeitweilig relativ zueinander um ihre Längsachsen gedreht werden. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mit der äußeren Leitung (31) ein gasförmiges steriles Fluid in den Arbeitsraum (2) und mit der inneren Leitung (29) ein von dem sterilen Fluid verschiedenes Reinigungsmedium in den Raum (37), der sich in Längsrichtung zwischen der inneren und äußeren Leitung erstreckt, eingebracht wird. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das von der äußeren Leitung (31) eingebrachte sterile Fluid über die Behälter (9) in dem Arbeitsraum (3) mittels mindestens einem Profil (43 a, b) mit Öffnungen verteilt wird. 10. Verfahren nach Anspruch 9 und Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Profil (43 a, b) von einer ersten Position, in der sich Behälter (9) in dem Arbeitsraum (2) befinden, in eine zweite Position gedreht wird, in der das Reinigungsmittel angewendet wird. 11. Vorrichtung mit einem Arbeitsraum (2) durch den Behälter (9) von einer Einlassseite (7) zu einer Auslassseite (8) gefördert werden, mindestens einem sich über die Behälter (9) erstreckenden Profil (43 a, b) mit Öffnungen, wobei jedes Profil (43 a, b) drehbar um eine Achse angeordnet ist, um das Profil (43 a, b) zwischen einer ersten Position, in der sich Behälter (9) in dem Arbeitsraum (2) befinden und einer zweiten Position, in der sich keine Behälter (9) in dem Arbeitsraum befinden, zu verdrehen. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens eine Zufuhreinrichtung (29) für ein Reinigungsfluid zum Reinigen von mindestens einem der Profile (43 a, b) aufweist. 13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich durch den Arbeitsraum (2) oberhalb jedes Profils (43 a, b) mindestens ein Rohr (31) mit mehreren Öffnungen für das Einbringen eines sterilen Fluids in den Arbeitsraum (2) erstreckt. 14. Verfahren umfassend - das Befördern von Behältern (9) durch den Arbeitsraum (2), - das Beenden des Beförderns der Behälter (9) durch den Arbeitraum (2) , - das Drehen von mindestens einem in dem Arbeitsraum (2) angeordneten Profil (43 a, b) mit Öffnungen von einer ersten Position, die von dem Profil eingenommen wird, wenn sich Behälter (9) in dem Arbeitsraum (2) befinden in eine zweite Position und das Aufbringen von Reinigungsflüssigkeit auf jedes Profil (43 a, b) in der zweiten Position. 15. Verfahren nach Anspruch 14 und außerdem umfassend - das Einbringen von sterilem Fluid in den Arbeitsraum (2) in der ersten Position des Profils (43 a, b) vor dem Beenden des Beförderns der Behältern und - das Ausführen mindestens eines Arbeitsschritts an den Behältern (9) in einer sterilen Atmosphäre. |
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Abfüllen oder Abpacken von Inhaltsstoffen, insbesondere Getränken, Lebensmitteln, Medikamenten oder dergleichen, in Behälter. Während die Behälter die Vorrichtung von einer Einlass- zu einer Auslassseite durchlaufen erfolgt zur Vermeidung von Verkeimungen eine Beaufschlagung der den Arbeitsraum durchlaufenden Behälter mit einem sterilen Fluid, insbesondere Sterilluft. Bis zum Verschließen der Behälter innerhalb des Arbeitsraumes ist die Aufrechterhaltung der sterilen Atmosphäre in dem Arbeitsraum erforderlich.
Der Arbeitsraum wird jeweils nach der Beendigung des Beförderns einer großen Anzahl von Behältern durch den
Arbeitsraum sowie der Beendigung des Abfüllens bzw. Abpackens gereinigt. Als Reinigungsmedien für den Arbeitsraum kommen insbesondere Wasser, Schaumprodukte auf alkalischer oder saurer Basis sowie Wasserstoffperoxyd (H 2 O 2 )- Aerosole in Betracht.
Aus der US 3,783,581 ist eine Vorrichtung für die aseptische Verpackung von Nahrungsmitteln und anderen Produkten innerhalb eines Arbeitsraums bekannt, den die Verpackungsbehälter von einer Einlass- zu einer Auslassseite durchlaufen. Eine sterile Atmosphäre wird in dem Arbeitsraum durch mehrere an dessen Unterseite angeordnete
Gasverteilungsrohre aufrechterhalten, die Hochtemperaturdampf oder überhitzte Luft in den Arbeitsraum einspeisen.
Aus der DE 10 2005 004 658 B3 ist es zur Herstellung einer Reinraumatmosphäre bekannt, in den kompletten Arbeitsraum der Füllmaschine Sterilluft einzublasen. Die Sterilluft wird über mindestens einen im Bereich der Deckenzone des Arbeitsraumes befestigten Schlauch zugeführt, der mit einer Zufuhr für die Sterilluft in Verbindung steht und eine Vielzahl von Löchern aufweist, deren Anzahl, Verteilung und Größe dem zu versorgenden Arbeitsraum entspricht. Der Schlauch ist für eine Einwegverwendung vorgesehen. Durch die Einwegverwendung soll der ansonsten nicht unerhebliche Reinigungsaufwand der Gasverteilungsrohre nach der Beendigung des Beförderns von Behältern durch den Arbeitsraum zwischen zwei Abfüllvorgängen eingespart werden.
Aus der EP 0 427 348 Al ist eine in einem aseptischen Arbeitsraum angeordnete Zufuhreinrichtung für ein Reinigungsmedium bekannt, die zur Reinigung des aseptischen Arbeitsraumes zwei sich seitlich entlang des Arbeitsraumes erstreckende Rohre aufweist, die eine Vielzahl von Sprühöffnungen aufweisen und mit einem Reinigungsmedium beaufschlagbar sind. Das Reinigungsmedium wird zu den beiden Sprührohren unter Druck zugeführt, während sich die Sprührohre drehen. Das unter Druck aus den Sprühöffnungen austretende Reinigungsmittel bildet dabei einen Strahlkreis aus.
Aus der US 5 022 165 A ist eine Vorrichtung zum Sterilisieren von Objekten, wie beispielsweise Glasflaschen, in einer geschlossenen Kammer bekannt, durch die die Glasflaschen von einem Ein- zu einem Auslass gefördert werden während sie einer erhöhten Temperatur ausgesetzt sind. In einer Vorheizzone befindet sich oberhalb der Objekte eine perforierte Platte zur Verteilung vorgeheizter Luft über den Glasflaschen .
Die DE 33 23 710 Al offenbart eine Begasungsvorrichtung für auf einem Förderer transportierte Behälter. Oberhalb des Förderers und dessen Verlauf folgend ist ein Kanal angeordnet, in dem ein Öffnungen aufweisendes Verteilerrohr für ein steriles Gas angeordnet ist. Über eine unterhalb des Verteilerrohrs in dem Kanal angeordnete poröse Wand gelangt das von dem Verteilerrohr zugeführte sterile Gas in die Behälter. Die poröse Wand konzentriert das sterile Gas auf den Bereich der Behältermündung, während die übrigen Behälterteile dem Einfluss der Umgebungsluft ausgesetzt sein können.
Eine erste Aufgabe der Erfindung besteht darin, in einem Arbeitsraum, durch den Behälter von einer Einlassseite zu einer Auslassseite gefördert werden, den Reinigungsaufwand von Leitungen für ein steriles Fluid, insbesondere nach der Beendigung des Beförderns von Behältern durch den Arbeitsraum, zu reduzieren. Ein Ausbau der mehrfach verwendbaren Leitung für das sterile Fluid soll vermieden werden .
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren nach Anspruch 5 gelöst. Die sich in den Arbeitsraum erstreckende äußere Leitung für das Einbringen des sterilen Fluids, insbesondere der Sterilluft, wird durch das Einbringen des Reinigungsmediums durch die innere Leitung und das Versprühen des Reinigungsmediums in den Ringraum zwischen der inneren und äußeren Leitung gereinigt. Ein Ausbau der Leitung für das Einbringen des sterilen Fluids ist nicht erforderlich.
Die innere Leitung erstreckt sich in die äußere Leitung, wobei die äußere Leitung die innere Leitung vorzugsweise auf deren gesamter Länge umgibt. Die äußere Leitung weist mehrere Öffnungen für das Einbringen des sterilen Fluids auf, die vorzugsweise in deren Längsrichtung und über deren Umfang verteilt angeordnet sind.
Eine weitere Verbesserung der Reinigung der äußeren Leitung zum Einbringen des sterilen Fluids lässt sich dadurch erzielen, dass die äußere und die innere Leitung relativ zueinander um ihre Längsachsen verdrehbar angeordnet sind. Um eine Berührung der inneren Leitung an der Innenwand der äußeren Leitung während des Drehens zu verhindern, sind sowohl die innere als auch die äußere Leitung als formstabile Rohre ausgestaltet.
Um ein steriles Fluid, insbesondere Sterilluft, in dem Arbeitsraum der Vorrichtung gleichmäßig über den Behältern zu verteilen, wird in einer Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, dass unterhalb der äußeren Leitung mindestens ein sich über die Behälter erstreckendes Profil mit Öffnungen in dem Arbeitsraum angeordnet ist, das das von der äußeren Leitung eingebrachte sterile Fluid über die Behälter verteilt. Als Profiltypen kommen insbesondere Rechteckprofile oder Winkelprofile in Betracht. Die Rechteckprofile weisen eine im Verhältnis zur Breite geringe Höhe auf. Sie werden deshalb nachfolgend auch als Platten bezeichnet. Das Profil ist vorzugsweise als Lochblech ausgeführt. Wird das Lochblech abgekantet, bildet es ein Winkelprofil. Ein ebenes Lochblech bildet ein Rechteckprofil.
Das sterile Fluid wird zweistufig verteilt, zunächst über die sich in den Arbeitsraum erstreckende äußere, vorzugsweise als Rohr ausgebildete Leitung mit mehreren Öffnungen für den Durchtritt des sterilen Fluids und anschließend durch das unterhalb des Rohres sich über die Behälter erstreckende
Profil mit Öffnungen für den Durchtritt des sterilen Fluids. Das Profil ist insbesondere als Platte oder als Winkelprofil ausgeführt. Das Winkelprofil kanalisiert das durch die Öffnungen des Winkelprofils hindurchtretende Fluid und begünstigt dessen Absaugung über eine bodennah in dem Arbeitsraum angeordnete Absaugvorrichtung.
Um eine insbesondere allseitige Reinigung des Profils mit einem Reinigungsmedium ohne die Notwendigkeit einer Demontage des Profils aus dem Arbeitsraum zu ermöglichen, ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung jedes Profil drehbar um eine Achse angeordnet, um die das Profil zwischen einer ersten Position, in der sich Behälter in dem Arbeitsraum befinden und einer zweiten Position, in der sich keine Behälter in dem Arbeitsraum befinden, drehbar ist. In der zweiten Position des Profils wird das Reinigungsmittel angewendet .
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, in einem Arbeitsraum, durch den Behälter von einer Einlassseite zu einer Auslassseite gefördert werden, den Reinigungsaufwand von einem sich über die Behälter erstreckenden, Öffnungen aufweisenden Profil zu reduzieren. Das Profil dient insbesondere zur Verteilung von sterilem Fluid in dem Arbeitsraum.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 11 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. Als Profiltypen kommen auch hier insbesondere Rechteckprofile oder Winkelprofile in Betracht, die vorzugsweise als Lochblech ausgeführt sind.
Mit einer in dem Arbeitsraum angeordneten Zufuhreinrichtung für ein Reinigungsmedium lässt sich die Vorrichtung automatisch reinigen. Die Zufuhreinrichtung beaufschlagt das Profil in einer Position, die von dem Profil eingenommen wird, wenn sich keine Behälter in dem Arbeitsraum befinden.
Um ein steriles Fluid, insbesondere Sterilluft, in dem Arbeitsraum der Vorrichtung gleichmäßig über den Behältern zu verteilen, wird in einer Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, dass sich durch den Arbeitsraum oberhalb jedes Profils mindestens ein Rohr mit mehreren Öffnungen für das Einbringen eines sterilen Fluids in den Arbeitsraum erstreckt. Die Verteilung des sterilen Fluids erfolgt in einer Position, die von dem Profil eingenommen wird, wenn sich Behälter in dem Arbeitsraum befinden. Die Erfindung betrifft insbesondere Füllmaschinen zum Abfüllen von flüssigen Lebensmitteln in Packungsbehälter, mit einem Arbeitsraum durch den die Packungsbehälter mit mindestens einem Transportmittel von der Einlassseite zu der Auslassseite längs mindestens einer Förderbahn bewegbar sind.
Die innere Leitung zum Einbringen des Reinigungsmediums ist insbesondere als ein sich längs der Förderbahn im Inneren des Arbeitsraumes erstreckendes Sprührohr ausgestaltet, das um seine Längsachse drehbar ist, eine Vielzahl von Sprühöffnungen sowie Mittel zur Zufuhr des Reinigungsmediums zum Inneren des Sprührohres aufweist.
Jedes Sprührohr erstreckt sich in die äußere, als
Gasverteilungsrohr ausgestaltete Leitung zur gleichmäßigen Verteilung des gasförmigen sterilen Fluids hinein, um eine Reinraumatmosphäre in dem Arbeitsraum zu schaffen, wobei das Gasverteilungsrohr das Sprührohr vorzugsweise auf dessen gesamter Länge umgibt, das Gasverteilungsrohr eine Vielzahl von Gasöffnungen aufweist, die in dessen Längsrichtung und über dessen Umfang verteilt angeordnet sind und das Gasverteilungsrohr Mittel zur Zufuhr des gasförmigen Fluids zum Ringspalt zwischen dem Sprührohr und dem Gasverteilungsrohr aufweist.
Das konzentrisch das Sprührohr auf dessen gesamter Länge umgebende Gasverteilungsrohr wird nach Beendigung des Abfüllens beim Reinigen des Arbeitsraumes automatisch mitgereinigt, wenn das unter Druck aus den Sprühöffnungen des rotierenden Sprührohres austretende Reinigungsmittel zunächst auf die Innenfläche des Gasverteilungsrohres trifft und sodann durch die Gasöffnungen austritt. Vorzugsweise wird zum Reinigen des Gasverteilungsrohres das mit Reinigungsmedium beaufschlagte Sprührohr mindestens einmal um 360 Grad um seine Drehachse innerhalb des stillstehenden Gasversorgungsrohrs gedreht oder das optional unabhängig von dem Sprührohr drehbare Gasversorgungsrohr gegenläufig gedreht, um die gesamte Innenfläche des Gasversorgungsrohres mit Reinigungsmedium zu benetzen.
Über den Ringspalt zwischen dem inneren Sprührohr und dem äußeren Gasverteilungsrohr wird vorzugsweise von einer Stirnseite der beiden konzentrischen Rohre ausgehend das gasförmige Fluid, insbesondere die Sterilluft, während des Abfüllens der Packungsbehälter zugeführt. Dadurch, dass die Gasöffnungen in dem Gasverteilungsrohr nicht nur über dessen gesamte Länge, sondern auch über dessen Umfang insbesondere gleichmäßig angeordnet sind, gelangt die Sterilluft gleichmäßig und raumfüllend in den Arbeitsraum. Je nach Anzahl der über die Mantelfläche des Gasverteilungsrohrs angeordneten Gasöffnungen haben sich Durchmesser zwischen 0,1 und 10 Millimetern als zweckmäßig herausgestellt. Die konzentrischen Rohre erstrecken sich vorzugsweise von der Einlass- bis zur Auslassseite des Arbeitsraumes.
Vorzugsweise ist der Arbeitsraum nach oben durch eine ebene Raumabdeckung begrenzt und jedes Gasverteilungsrohr möglichst nahe an der Raumabdeckung oberhalb einer durch die Ränder der offenen, den Arbeitsraum durchlaufenden Packungsbehälter definierten Füllebene angeordnet. Die auch nach oben aus den Gasverteilungsrohren austretende Sterilluft, die gegen die Raumabdeckung des Arbeitsraumes prallt, führt zu einer weiteren Verbesserung der Verteilung der Sterilluft in dem Arbeitsraum.
Das Vorwärmen, Entkeimen, Trocknen und Abfüllen der Packungsbehälter in dem Arbeitsraum erfolgt mittels rohrförmiger Zuführelemente, die von der Raumabdeckung in den Arbeitsraum hineinragen und auf die offenen Packungsbehälter ausgerichtet sind, die sich entlang der Förderbahn (en) bewegen. Um die Anordnung der Zuführelemente für die vorgenannten Prozesse durch die Gaszuführungsrohre für die Sterilluft nicht zu beeinträchtigen, ist jedes Gasverteilungsrohr vorzugsweise neben einer Förderbahn oder zwischen zwei im Abstand und parallel zueinander verlaufenden Förderbahnen angeordnet. Der Abstand wird so gewählt, dass mindestens ein Gasverteilungsrohr zwischen den Förderbahnen Platz findet.
Um den Verbrauch von Reinigungsmedium gering zu halten und eine gleichmäßige Verteilung des Reinigungsmediums insbesondere auch auf der Innenfläche des Gasverteilungsrohres sicher zu stellen, sind die Sprühöffnungen auf einer in Längsrichtung des Sprührohres verlaufenden geraden oder schraubenförmigen Linie auf dessen Mantel angeordnet. Eine weitere Verbesserung der Verteilung des Reinigungsmediums wird erzielt, wenn das Sprührohr mehrere die Sprühöffnungen aufweisende Strahldüsen, insbesondere Fächerstrahldüsen, umfasst, wobei sich die Strahlränder der Strahlen benachbarter Strahldüsen überdecken und damit das Reinigungsmedium lückenlos versprühen.
Beim Abfüllen insbesondere flüssiger Lebensmittel in Packungsbehälter hat sich eine Aufteilung der Füllmaschine ausgehend von der Einlassseite in eine Vorwärmzone, eine Entkeimungszone, eine Trocknungszone, eine Füllzone sowie eine Verschließzone als zweckmäßig herausgestellt, wobei die einzelnen Zonen unmittelbar zueinander benachbart angeordnet sind und gemeinsam den gegen die Atmosphäre abgegrenzten, aseptischen Arbeitsraum bilden. Die Entkeimung wird in ihrer Wirkung verbessert, wenn die Packungsbehälter in der Vorwärmzone erhitzt werden. Anschließend gelangen die Packungsbehälter von der Vorwärmzone in die Entkeimungszone, wo sowohl die Außen- als auch die Innenflächen der Packungsbehälter mit einem Entkeimungsmittel, vorzugsweise mit Wasserstoffperoxyd (H 2 O 2 ), benetzt werden. Um nach dem Entkeimen das Wasserstoffperoxyd wieder zu entfernen, gelangen die Packungsbehälter anschließend in die Trocknungszone, wo die Packungsbehälter mit Heißluft gespült werden. Anschließend erfolgt in der Füllzone das eigentliche Abfüllen der flüssigen Lebensmittel in die derart vorbehandelten Packungsbehälter. Schließlich gelangt der befüllte Packungsbehälter in die Schließzone, in der die bis dahin offenen Packungsbehälter mechanisch verschlossen werden; dies geschieht beispielsweise durch Einfalten der Kopflaschen, die sodann im Bereich des Packungsgiebels mittels Siegelwerkzeugen erhitzt und verpresst werden.
Die Abschottung zwischen den einzelnen Zonen erfolgt insbesondere mit quer zur Förderbahn verlaufenden Schottblechen, die zumindest Durchgänge für die von dem Transportmittel längs der Förderbahn geförderten
Packungsbehälter sowie die Gasverteilungsrohre aufweisen. In gleicher Weise ist die Einlass- und Auslassseite gegen den Raum, in dem sich die Füllmaschine befindet, abgeschottet.
Um insbesondere einen Austritt der Wasserstoffperoxyd- Atmosphäre aus dem Arbeitsraum in den die Füllmaschine umgebenden Produktionsraum zu vermeiden, ist der Vorwärmzone, der Entkeimungszone und der Trocknungszone mindestens eine Absaugvorrichtung zugeordnet. Die Absaugvorrichtung umfasst vorzugsweise mehrere Absaugrohre, die zwischen zwei
Förderbahnen bzw. neben einer Förderbahn unterhalb der Füllebene angeordnet sind und eine Vielzahl von Absaugöffnungen aufweisen.
Die Verteilung der Sterilluft in den unterschiedlichen Zonen des Arbeitsraums lässt sich dadurch verbessern, dass zwischen dem mindestens einen Gasverteilungsrohr und der Füllebene mindestens ein sich über die Verpackungsbehälter erstreckendes Profil mit einer Vielzahl von Gasdurchtrittsöffnungen angeordnet ist. Die Profile, insbesondere Lochbleche, erstrecken sich vorzugsweise flächendeckend über den Arbeitsraum bis an die rohrförmigen Zuführelemente heran. Die Lochbleche stellen sicher, dass sich die Sterilluft gleichmäßig in den einzelnen Zonen verteilt und die Innen- und Außenflächen der offenen Packungsbehälter erreicht.
Sofern die Profile, insbesondere Lochbleche um eine Achse aus einer Betriebsposition in eine Reinigungsposition und umgekehrt schwenkbar sind, müssen sie für die Reinigung des Arbeitsraumes nicht ausgebaut werden, sondern können in der Füllmaschine verbleiben. Für die Reinigung des Arbeitsraumes werden die Lochbleche in die Reinigungsposition geschwenkt, in der sie die Reinigungswirkung des Sprührohres nicht beeinträchtigen. Vorzugsweise sind die Lochbleche mittels eines manuellen oder motorischen Antriebs um mindestens 360 Grad um ihre Schwenkachse schwenkbar. Die hierdurch mögliche Vollrotation der Lochbleche während des Reinigungsvorgangs mittels des Sprührohres stellt sicher, dass die Lochbleche allseitig, weitgehend unabhängig von der Profilierung des Lochblechs vollständig gereinigt werden können.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 einen schematisierten Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Füllmaschine;
Figur 2 eine schematisierte Aufsicht auf eine Füllmaschine nach Figur 1 mit abgenommener
Raumabdeckung;
Figur 3 einen Querschnitt durch die Füllmaschine längs der Linie 3-3 nach Figur 2; Figur 4 einen Querschnitt durch die Füllmaschine längs der Linie 4-4 nach Figur 2 sowie
Figuren 5 - 7 Querschnitte durch ein konzentrisch zu einem Sprührohr angeordnetes Gasverteilungsrohr einer erfindungsgemäßen Füllmaschine in unterschiedlichen Betriebspositionen .
Die Füllmaschine (1) umfasst einen keimfreien Arbeitsraum (2), der die Form eines hohlen, rechtwinkligen Quaders aufweist, der an einer Einlassseite (7) durch eine Vorderwand (3), an einer Auslassseite (8) durch eine Rückwand (4) sowie die Vorder- und Rückwand (3,4) miteinander verbindende Seitenwände (5a, 5b) und an der Oberseite durch eine Raumabdeckung (6) begrenzt ist. Auf der Unterseite kann eine in den Figuren nicht dargestellte Bodenfläche den Arbeitsraum (2) abschließen. Alternativ ruhen die Seitenwände (5a, 5b) auf einem ebenen Fundament, das den Arbeitsraum nach unten verschließt .
Packungsbehälter (9) zur Aufnahme von Getränken werden in vier parallel zueinander angeordneten Förderbahnen (11 a-d) mittels eines umlaufenden Förderers von der Einlassseite (7) zur Auslassseite (8) der Füllmaschine (1) gefördert. An dem Förderer sind sich nach oben erweiternde taschenförmige
Aufnahmen (12) für die Packungsbehälter (9) befestigt. In den Figuren 1, 3 und 4 ist lediglich der Obertrum des umlaufenden Förderers erkennbar; auf die Darstellung der beidseitigen Umlenkung sowie des Untertrums wurde der Übersichtlichkeit halber verzichtet.
Ausgehend von der Einlassseite (7) ist die Füllmaschine (1) längs der parallel zueinander verlaufenden Förderbahnen (11 a-d) in eine Vorwärmzone (13), eine Entkeimungszone (14), eine Trocknungszone (15), eine Füllzone (16) und eine Verschließzone (17) unterteilt. Die verschiedenen Zonen (13 - 17) sind durch Schottbleche (18) voneinander getrennt.
In die Vorwärmzone (13) ragen acht rohrförmige Zuführelemente (19) für Heißluft hinein, die auf die offenen Packungsbehälter (9) ausgerichtet sind. Auf der gegenüberliegenden Seite laufen die Zuführelemente (19) oberhalb der Raumabdeckung (6) in einem Verteiler (21) zusammen .
In die Entkeimungszone (14) ragen acht rohrförmige Zuführelemente (22) für Wasserstoffperoxyd hinein, die auf die offenen Packungsbehälter (9) ausgerichtet sind. Auf der gegenüberliegenden Seite laufen die Zuführelemente (22) oberhalb der Raumabdeckung (6) in einem Verteiler (21) zusammen .
In die sich anschließende Trocknungszone (15) ragen acht rohrförmige Zuführelemente (23) für Heißluft hinein, die auf die offenen Packungsbehälter (9) ausgerichtet sind. Auf der gegenüberliegenden Seite laufen die Zuführelemente (23) oberhalb der Raumabdeckung (6) in einem rechteckigen Verteiler (24) zusammen.
In der Füllzone (16) finden sich schließlich acht
Zuführelemente (25) zum Abfüllen des Getränks in die Packungsbehälter (9) . Wie auch in der Vorwärmzone (13), der Entkeimungszone (14) und der Trocknungszone (15) können je Arbeitstakt des Transportmittels acht offene Packungsbehälter (9) von den Zuführelementen (19,22, 23,25) gleichzeitig mit Heißluft und Wasserstoffperoxyd beaufschlagt oder mit Getränken befüllt werden.
Optional sind in Förderrichtung (26) vor den Zuführelementen (25) für die Abfüllung das Getränk weitere Zuführelemente (27) für ein Prozessgas zur Oxidationsverhinderung vorgesehen, beispielsweise Stickstoffoxid (NO 2 ) . Derartige Prozessgase kommen insbesondere bei der Abfüllung oxidationsempfindlicher Getränke, wie beispielsweise Fruchtsäften, zum Einsatz. Die Austrittsöffnungen sämtlicher Zuführelemente (19,23,25,27) enden knapp oberhalb der offenen Packungsbehälter (9), die mit ihren nach oben weisenden Rändern eine Füllebene (28) definieren.
Dicht unter der Raumabdeckung (6) sind konzentrisch zu den Längsachsen von fünf Sprührohren (29) fünf
Gasverteilungsrohre (31) angeordnet. Wie aus der Aufsicht in Figur 2 erkennbar erstrecken sich die fünf Gasverteilungsrohre (31) und Sprührohre (29) durch den gesamten Arbeitsraum (2) von der Vorderwand (3) bis zur Rückwand (4), wobei jedes Gasverteilungsrohr (31) und damit auch Sprührohr (29) oberhalb der Füllebene (28) angeordnet ist. In vertikaler Projektion befinden sich die drei mittleren Gasverteilungsrohre (31) und die von ihnen umschlossenen Sprührohre (29) jeweils zwischen zwei Förderbahnen (11 a - d) , während die beiden äußeren
Gasverteilungsrohre (31) und die von ihnen umschlossenen Sprührohre (29) sich in Förderrichtung (26) links bzw. rechts der Förderbahnen (IIa, lld) befinden.
Jedes Gasverteilungsrohr (31) besitzt eine Vielzahl von
Gasöffnungen (32), die gleichmäßig über dessen gesamte Länge und gleichmäßig über dessen Umfang verteilt sind. Auf einer Linie parallel zur Längsachse des Gasverteilungsrohres (31) befinden sind gegenüber den übrigen Gasöffnungen (32) größere Gasöffnungen (33) .
Auf einer Linie parallel zur Längsachse jedes Sprührohres (29) sind auf dessen Mantel (39) mehrere Sprühöffnungen (34) aufweisende Fächerstrahldüsen (35) angeordnet. Die Größe und Kontur der Sprühöffnungen (34) stimmt in etwa mit der Größe und Kontur der größeren Gasöffnungen (33) in den Gasverteilungsrohern (31) überein.
An der Einlassseite (7) münden die fünf Gasverteilungsrohre (31) in Drehdurchführungen eines sich quer über die Breite der Vorderwand (3) erstreckenden Verteilerrohres (36) , über das die Sterilluft in den Ringspalt (37) zwischen dem Mantel (39) jedes Sprührohres (29) und der Innenfläche (38) eingekoppelt wird. An der Einlassseite (7) ist jedes Sprührohr (29) stirnseitig verschlossen ausgeführt. Auf der gegenüberliegenden Auslassseite (8) münden indes die Sprührohre (31) in nicht dargestellten Drehdurchführungen von Anschlussarmaturen, über die das Reinigungsmedium zum Inneren der Sprührohre (29) zugeführt wird.
Die Gasverteilungsrohre (31) und die Sprührohre (29) sind unabhängig voneinander um ihre Längsachsen mittels stirnseitig, außerhalb des Arbeitsraumes (2) angeordneter Antriebe (40) drehbar, von denen lediglich der Antrieb für das Gasverteilungsrohr in Figur 1 dargestellt ist.
Zwischen den fünf Gasverteilungsrohren (31) und der Füllebene (28) befinden sich an insgesamt zehn angetriebenen Wellen (42 a, b) befestigte Lochbleche (43 a, b) , die aus den in Figuren 3, 4 in durchgezogenen Linien dargestellten
Betriebspositionen in in strichpunktierten Linien dargestellte Reinigungspositionen und umgehrt verschwenkbar sind.
Die die Wellen (42b) der ebenen Lochbleche (43b) in der
Schließ- und Füllzone (16, 17) antreibenden Motoren (44) sind an der Rückwand (4) des Arbeitsraumes (2) befestigt. Die die Wellen (42a) der abgewinkelten Lochbleche (43a) in der Vorwärmzone (13), der Entkeimungszone (14) und der Trocknungszone (15) antreibenden Motoren (45) sind an der Vorderwand (3) des Arbeitsraumes (2) befestigt. Die abgewinkelten Lochbleche (43a) bilden, wie aus der Darstellung in Figur 3 erkennbar, in ihrer Betriebsposition einen längs jeder Förderbahn (11 a- d) in der Vorwärmzone (13), der Entkeimungszone (14) und der Trocknungszone (15) die Packungsbehälter an der Oberseite umgreifenden Kanal aus. Der Kanalisierungseffekt bewirkt, dass die von den Zuführelementen (19,22,23) zugeführte Heißluft und insbesondere das Wasserstoffperoxyd intensiv mit den Innen- und Außenflächen der Packungsbehälter in Kontakt gelangt.
Gleichzeitig wird über die Löcher der in der Betriebsposition horizontalen Flächen der Lochbleche (43a) Sterilluft in der unterhalb der Lochbleche (43a) befindliche Füllebene (28) optimal verteilt.
Beim Abfüllen der Getränke in die Packungsbehälter (9) und dem anschließenden Verschließen ist der Kanalisierungseffekt nicht mehr erforderlich, weshalb die Lochbleche (43b) in der Füllzone (16) und der Verschließzone (17) nicht abgewinkelt, sondern eben ausgeführt sind. Die flächendeckende Erstreckung der Lochbleche (43b) in diesen Bereichen bewirkt eine optimale Verteilung der von den Gasverteilungsrohren (31) abgegebenen Sterilluft in der unterhalb der Lochbleche (43b) befindlichen Füllebene (28) .
Die Drehachsen der Wellen (42a, 42b) befinden sich in senkrechten Ebenen, in denen sich auch die Achsen der Gasverteilungsrohre (31) sowie der Sprührohre (29) befinden. Die Drehachsen der Wellen (42a, 42b) befinden sich damit ebenfalls entweder zwischen zwei Förderbahnen (lla-d) bzw. links bzw. rechts neben der Förderbahn (lla,lld) .
Wie insbesondere aus den Darstellungen in den Figuren 3 und 4 erkennbar, erstrecken sich die Lochbleche (43a, 43b) flächendeckend über den gesamten Arbeitsraum (2) und reichen mit ihren Rändern bis an die Zuführelemente (19,22,23,25,27), heran; dabei überdecken die Lochbleche (43a, 43b) in der Betriebsposition die nach oben offenen Packungsbehälter (9) weitgehend.
Nachfolgend wird die Betriebsweise der erfindungsgemäßen Füllmaschine während des Abfüllens von Getränken und der anschließende Reinigungsvorgangs mit einem Reinigungsmedium erläutert :
Zum Abfüllen von flüssigen Lebensmitteln in die nach oben offenen Packungsbehälter (9), werden diese an der Einlassseite (7) automatisiert in die taschenförmigen Aufnahmen (12) eingesetzt. Die vier umlaufenden Förderer, an denen die taschenförmigen Aufnahmen (12) befestigt sind, fördern jeweils acht Packungsbehälter (9) gleichzeitig zunächst in die Vorwärmzone (13), in der sämtliche Packungsbehälter (9) gleichzeitig über die Zuführelemente (19) mit Heißluft beaufschlagt werden. Hiefür sowie für jeden weiteren Prozessschritt in einer der Zonen (13 - 17) steht eine Taktzeit von etwa 2,6 Sekunden zur Verfügung, von denen etwa 0,8 Sekunden auf den Weitertransport der jeweils acht Packungsbehälter (9) zur in Förderrichtung (26) nächsten Zone benötigt werden.
Anschließend rücken die acht mit Heißluft erhitzten Packungsbehälter (9) in die Entkeimungszone (14) vor, in der sie mit Wasserstoffperoxyd über die Zuführelemente (22) beaufschlagt werden. Im nächsten Prozessschritt werden die acht entkeimten Verpackungsbehälter der Trocknungszone (15) zugeführt, wo das Wasserstoffperoxyd mit Heißluft abgetrocknet wird. Anschließend rücken die entkeimten Packungsbehälter (9) in die Füllzone (16) vor, wo sie aus acht Zuführelementen (25) gleichzeitig mit Getränken befüllt werden, bevor in der sich anschließenden Schließzone (17) die parallel zur Förderrichtung (26) ausgerichteten Kopflaschen durch Führungsprofile (46) mechanisch geschlossen und anschließend mit Hilfe von Siegelwerkzeugen (47) erhitzt und zusammengepresst werden. Schließlich verlassen die nunmehr geschlossenen Packungsbehälter (9) den Arbeitsraum (2) an der Rückwand (4) durch die dort vorgesehenen, an die Kontur der Packungsbehälter angepassten Durchtrittsöffnungen (48) .
Damit bis zum Verschließen der Packungsbehälter (9) in der Verschließzone (17) in dem Arbeitsraum (2) eine Reinraumatmosphäre herrscht, wird kontinuierlich über die
Gasverteilungsrohre (31) Sterilluft zugeführt, die über die Gasöffnungen (32,33) in den Arbeitsraum (2) ausströmt. Die Gasverteilungsrohre (31) befinden sich dabei in der in Figur 5 dargestellten Position. Die größeren Gasöffnungen (33) weisen dabei nach unten in Richtung der Lochbleche (43a, b), die sich in der Arbeitsposition befinden, so dass die Sterilluft mit weitgehend laminarer Strömung von oben nach unten zu den Packungsbehältern (9) geleitet wird.
Nach dem Befüllen der Packungsbehälter (9) ist es erforderlich, die Füllmaschine (1) vor dem nächsten Abfüllvorgang vollständig zu reinigen. Zu diesem Zweck wird das Sprührohr (29) mit Reinigungsmedium beaufschlagt, das durch die in grader Linie angeordneten Fächerstrahldüsen (35) austritt. Um das Innere des Arbeitsraums (2) vollständig zu reinigen, rotiert jedes Sprührohr (29) um seine Längsachse in Richtung des Pfeils (49), der in den Figuren 6,7 dargestellt ist. Die größeren Gasöffnungen (33) in den Gasverteilungsrohren (31) werden fluchtend zu den Sprühöffnungen (34) der Fächerstrahldüsen des Sprührohrs (29) ausgerichtet, um einen ungehinderten Austritt der Fächerstrahlen während des Reinigungsvorgangs zu gewährleisten. Der Antrieb jedes Gasverteilungsrohres (31) dreht dieses synchron mit dem Sprührohr (31) in Richtung des Pfeils (50), so dass die Sprühöffnungen (34) während des gesamten Reinigungsvorgangs ständig mit den größeren Gasöffnungen (33) fluchten. Schließlich wird, wie in Figur 7 dargestellt, der Antrieb jedes Gasverteilungsrohres (31) angehalten und/oder dessen Drehrichtung umgekehrt, um eine vollständige Verteilung des aus den Sprühöffnungen (34) austretenden Reinigungsmediums auf der gesamten Innenfläche (38) jedes Gasverteilungsrohres (31) zu gewährleisten.
Um während der Reinigung des Arbeitsraumes (2) auch die Bereiche unterhalb der Lochbleche (43a, b) wirksam reinigen zu können, werden diese während des Reinigungsvorgangs (Figur 6) in die in den Figuren 3 und 4 strichpunktierte Lage geschwenkt. Um auch die Lochbleche (43a, 43b) selbst allseitig wirksam zu reinigen, werden diese zumindest einmal, vorzugsweise mehrmals um 360 Grad geschwenkt, so dass sämtliche Oberflächen der Lochbleche mindestens einmal unmittelbar dem Fächerstrahl der Fächerstrahldüsen (35) ausgesetzt ist.
Als Reinigungsmedium wird über das Sprührohr (29) Wasser, verschiedene Schaumprodukte auf alkalischer oder saurer Basis und zur Desinfektion ein Wasserstoffperoxyd-Aerosol zugeführt. Die vorstehenden Reinigungsmedien können in einer gesteuerten Abfolge nacheinander mit Hilfe der Sprührohre (29) zu Reinigungszwecken in dem Arbeitsraum (2) appliziert werden.
Die vorstehende Beschreibung verdeutlicht, dass die erfindungsgemäße Füllmaschine eine vollautomatische Reinigung nicht nur der Gasverteilungsrohre (31), sondern auch etwa vorhandener, um eine Achse schwenkbarer Lochbleche (43a, 43b) ermöglicht. Gleichzeitig wird eine raumsparende, für den Reinigungsvorgang optimale Position der Sprührohre (29) sowie der Gasverteilungsrohre (31) vorgeschlagen, die für die Aufrechterhaltung einer Reinraumatmosphäre beim Abfüllvorgang erforderlich sind. Bezugszeichenliste
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