Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sterilisieren aufrecht stehender, oben offener und hintereinander transportierter Kunststoffflaschen, insbesondere zur Aufnahme von Getränken, wobei das Flascheninnere zunächst mit einem Sterilisationsmittel sterilisiert und das Sterilisationsmittel anschließend ausgespült wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens .

Aus der Praxis sind eine Vielzahl unterschiedlicher sog. ^λ Füllmaschinen' bekannt, in denen kontinuierlich zugeführte Kunststoffflaschen mit einer bestimmten Menge eines vorgegebenen Produktes befüllt und anschließend verschlossen werden. Damit das so abgefüllte Produkt den Haltbarkeitsanforderungen genügt, werden die Flaschen vor dem Befüllen gereinigt bzw. bei aseptischer Abfüllung sogar sterilisiert, um die im Inneren der noch leeren Behälter befindlichen Keime zuverlässig abzutöten.

Dazu ist es bekannt, dass die Füllmaschinen neben der eigentlichen Fülleinheit eine dieser vorgeschaltete Sterilisiereinheit aufweisen, wobei die hintereinander transportierten und oben offenen Flaschen unterhalb der Sterilisiereinheit vorbeibewegt werden. Dabei muss die Anzahl der hintereinander angeordneten Sterilisierdüsen und die darüber hinaus zugeführte Heißluftmenge auf die Flaschengröße, Transportgeschwindigkeit etc. abgestimmt werden.

Bei den bekannten Sterilisiervorrichtungen kontinuierlich bewegter Kunststoffflaschen wird Peressigsäure als Sterilisationsmittel eingesetzt, welches nach dem Sterilisiervorgang wieder ausgewaschen wird. Die Verwendung von Peressigsäure hat neben der damit einhergehenden Geruchsbelästigung auch noch andere verfahrenstechnische Probleme und entspricht insbesondere nicht den Richtlinien der FDA (Federal Drug Association) .

Aufgrund der Tatsache, dass sich PET-Flaschen nicht mit den beispielsweise vom Sterilisieren von Glasflaschen bekannten Verfahren sterilisieren lassen können, da sie die dort herrschenden Temperaturen nicht vertragen, scheidet die Übertragung dieser bekannten Sterilisierverfahren auf den Sterilisierprozess für Kunststoffflaschen aus.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren und die entsprechende Vorrichtung so auszugestalten und weiterzubilden, dass die vorerwähnten Nachteile vermieden werden und auf konstruktiv günstige Weise kontinuierlich bewegte Kunststoffflaschen effizient und zuverlässig sterilisiert werden.

Verfahrensmäßig wird die Aufgabe durch die folgenden Schritte gelöst:

Vorheizen der Innenoberfläche der Flasche auf eine

Temperatur bis zu 80° C,

Sterilisieren der Falsche durch Einsprühen eines

Sterilisationsmittels,

Abkühlen der Innenoberfläche der Flasche auf eine

Temperatur < 60° C und

Trocknen der Flasche durch Einblasen von Heißluft.

Eine entsprechende erfindungsgemäße Vorrichtung ist gekennzeichnet durch eine erste Behandlungsstation mit einem Transportrad, auf dem radial angeordnete Flaschenaufnahmeplätze vorhanden sind, dass oberhalb jedes Flaschenaufnahmeplatzes eine in die Flasche absenkbare Düse zum Vorheizen und Sterilisieren vorgesehen ist, dass die Düse ein Innenrohr und wenigstens ein Außenrohr aufweist und dass die vom Innenrohr gebildete Rohrdüse zum Spülen mit einem Sterilisationsmittel und die vom Innenrohr und Außenrohr gebildete Ringspaltdüse zum Vorheizen mit Heißluft vorgesehen ist, eine zweite Behandlungsstation mit einem Transportrad, auf dem radial angeordnete Flaschenaufnahmeplätze vorhanden sind, dass oberhalb jedes Flaschenaufnahmeplatzes eine in die Flasche absenkbare Rohrdüse zum Einleiten von Kühlluft vorgesehen ist und eine dritte Behandlungsstation mit einem Transportrad, auf dem radial angeordnete Flaschenaufnahmeplätze vorhanden sind, dass oberhalb jedes Flaschenaufnahmeplatzes eine in die Flasche absenkbare Düse zum Einleiten der Heißluft zum Trocknen vorgesehen ist.

Die Erfindung hat erkannt, dass auch Kunststoffflaschen mittels heißem Wasserstoffperoxid sterilisiert werden können, wenn die Flaschen unmittelbar nach dem Einsprühen des Wasserstoffperoxids auf eine Temperatur < 60° C abgekühlt werden. Auf diese Weise liegt die - unvermeidbare - mit der Wärmebehandlung einhergehende Schrumpfung der Flasche bei einem Wert < 3 Vol.-%. Durch

das Vorheizen der Innenoberfläche des Behälters mit Heißluft ist zuverlässig gewährleistet, dass eine Kondensation des eingesprühten Sterilisationsmittels an der Behälterwandung nahezu ausgeschlossen ist.

Gemäß einer weiteren Lehre der Erfindung beträgt die Temperatur des Sterilisationsmittels am Düsenaustritt zwischen 180 und 300° C, bevorzugt ca. 190° C, und die Temperatur der Heißluft am Düsenaustritt beim Vorheizen 180 bis 220° C, bevorzugt ca. 200° C. Zum Erreichen der notwendigen Kühlung reicht es aus, dass die verwendete Kühlluft Raumtemperatur hat. Dabei versteht es sich von selbst, dass zum Kühlen sterile Luft verwendet wird. Die Temperatur der Heißluft am Düsenaustritt liegt bevorzugt in einem Bereich von 120 bis 150° C, insbesondere bei ca. 135° C.

Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung liegt der Volumenstrom (bei Raumtemperatur) des

Sterilisiationsmittels zwischen 3 und 7 Nm ³ /h, bevorzugt bei 5 Nm ³ /h, und der Volumenstrom der zum Vorheizen benötigten Heißluft zwischen 8 und 12 Nm ³ /h, bevorzugt bei 10 Nm ³ /h. Der Volumenstrom der Kühlluft und der zum Trocknen verwendeten Heißluft liegt zwischen 10 und 15 Nirι ³ /h, bevorzugt bei 12 Nm ³ /h.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Zeit zum Vorheizen 2 bis 4 Sekunden, bevorzugt 3 Sekunden, beträgt. Zum Sterilisieren werden 1 bis 3 Sekunden, bevorzugt 2 Sekunden benötigt, zum Kühlen 2 bis 4 Sekunden, bevorzugt 3 Sekunden, und zum Trocknen 6 bis 10 Sekunden, bevorzugt 8 Sekunden. Man erkennt, dass die Gesamtbehandlungsdauer aller drei Verfahrensschritte relativ kurz ist. Dadurch, dass die einzelnen Schritte

auf separaten, hintereinander geschalteten Transporträdern verlaufen, kann die unterschiedliche Behandlungsdauer elegant durch unterschiedlich große Transporträder mit entsprechend unterschiedlicher Anzahl von Flaschenaufnahmeplätzen bei gleicher Transportgeschwindigkeit der Flaschen gelöst werden.

Die Menge des zur Sterilisation einer Flasche benötigten Sterilisationsmittels beträgt beispielsweise 250 μl/s bei einem Flaschenvolumen von 11. Bevorzugt wird zum Sterilisieren ein Wasserstoffperoxid (H ₂ O ₂ ) enthaltendes Gemisch, beispielsweise H ₂ θ ₂ /Dampf-Gemisch, als Sterilisationsmittel eingesetzt. Es können jedoch auch andere Sterilisationsmittel eingesetzt werden.

Die verwendeten Düsen tauchen während der Behandlung bis zu einer Tiefe von 100 mm in die Kunststoffflaschen ein, um eine optimale Wirkung zu erzielen. Mit einem Schraubverschluss versehene Kunststoffflaschen lassen sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß einer bevorzugten Lehre der Erfindung dadurch sterilisieren, dass die bei den einzelnen Behandlungsschritten aus der Flaschenöffnung entweichende Luft bzw. das Dampfgemisch aus Luft und Sterilisationsmittel umgekehrt wird, um auch das Gewinde zu sterilisieren. Dazu weisen die aus Rohrdüse und Ringspaltdüse bestehende „Doppeldüse" und die Düse zum Trocknen einen unten offenen Umlenkkörper auf, der in abgesenkter Stellung der jeweiligen Düse das Flaschengewinde übergreift. Zur Vermeidung von Totzonen können im Inneren der Umlenkkörper Stege oder andere Leitelemente vorgesehen sein, die zum Umlenken des Luftstroms auf das Flaschengewinde vorgesehen sind. Auf diese Weise ist auch eine zuverlässige Sterilisierung

eines außen auf dem Flaschenhals befindlichen Außengewindes möglich.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die lichten Querschnittsflächen von Rohrdüse und Ringspaltdüse gleich groß. Um eine optimale Erfassung des gesamten Flascheninneren zu erreichen, taucht in der Bearbeitungsstellung, wie ausgeführt, jede Düse bis zu einer Tiefe von 100 mm in die Flasche ein. Nach einer weiteren Lehre der Erfindung ist dabei das Innenrohr am Düsenaustritt länger als das Außenrohr, um einerseits eine gleichmäßige Erwärmung des Flaschenkörpers beim Vorheizen und andererseits ein Sterilisieren von unten nach oben zu erreichen. Der Innendurchmesser des Innenrohrs beträgt nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung 8 bis 11 mm, bevorzugt 10 mm, und der des Außenrohrs 16 bis 20 mm, bevorzugt 18 mm. Der Durchmesser der Düse zum Einleiten der Kühlluft liegt dagegen nur im Bereich von etwa 4 bis 8 mm.

Für die Düse zum Einleiten der Heißluft zum Trocknen hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, über ihren Umfang verteilte Öffnungen vorzusehen, um die Heißluft nicht primär auf den Flaschenboden, sondern auch an die Flaschenwandung heranzubringen. Hierbei kann es sich um Bohrungen, Schlitze oder dgl. handeln.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer lediglich bevorzugte Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine Düse zum Vorheizen und Sterilisieren in Seitenansicht,

Fig. 2 die Düse aus Fig. 1 im Vertikalschnitt,

Fig. 3 die Düse aus Fig. 1 in Draufsicht von unten,

Fig. 4 eine Düse zum Einleiten von Kühlluft in Seitenansicht, teilweise aufgebrochen,

Fig. 5 eine Düse zum Einleiten der Heißluft zum Trocknen in Seitenansicht, teilweise aufgebrochen, und

Fig. 6 in vergrößerter Darstellung, ein weiteres

Ausführungsbeispiel eines zum Sterilisieren des Flaschengewindes vorgesehenes Umlenkkörpers.

In den Fig. 1 bis 3 ist eine Düse 1 zum Vorheizen und Sterilisieren gezeigt, wobei ein im Inneren der Düse 1 vorgesehenes Innenrohr 2 zum Einleiten eines Sterilisationsmittels und ein konzentrisch darum angeordnetes Außenrohr 3 zum Einleiten von Heißluft durch den Ringspalt zwischen Innenrohr 2 und Außenrohr 3 dienen.

Im oberen Bereich der Düse ist ein nach unten offener Umlenkkörper 4 erkennbar, welcher in Bearbeitungsstellung den oberen Rand des Flaschenhalses umgreift, um auch diesen Rand mit zu sterilisieren. Dazu wird die Düse entsprechend tief ins Flascheninnere abgesenkt.

Nicht dargestellt ist, dass eine Mehrzahl von Düsen 1 radial auf einem Transportrad einer ersten Behandlungsstation angeordnet ist, und zwar entsprechend der Anzahl von auf dem Transportrad vorgesehenen Flaschenaufnahmeplätzen. Die kontinuierlich bewegten Flaschen werden dabei in die Flaschenaufnahmeplätze des Transportrades übergeben, dort erfolgt dann zunächst die Absenkung der Düsen 1 und die Behandlung durch die Verfahrensschritte Vorheizen und Sterilisieren. Danach werden die Flaschen auf ein weiteres nicht dargestelltes Transportrad übergeben, an dem, ähnlich wie zuvor beschrieben, über den Umfang verteilt angeordnete Düsen 5 vorgesehen sind, welche, wie aus Fig. 4 ersichtlich, als einfache Rohrdüse ausgebildet sein können. Im dargestellten und insoweit bevorzugten

Ausführungsbeispiel ist die Düse 5 bis zu ihrem Auslass geschlossen, es ist jedoch auch möglich, über ihren Umfang verteilte Öffnungen (Schlitze, Bohrungen oder dergleichen) vorzusehen, um eine schnelle und gleichmäßigere Kühlung des Kunststoffflaschenkörpers zu erreichen.

Fig. 5 zeigt schließlich die Düse, welche im letzten Behandlungsschritt zum Einleiten der Heißluft zum Trocknen des Flascheninneren verwendet wird. Auch hier sind eine Vielzahl von Düsen 6 auf einem nicht dargestellten Transportrad angeordnet, welche dann kontinuierlich mit den bereits sterilisierten Kunststoffflaschen rotatorisch bewegt werden, so dass während dieser Zeit die Trocknung und damit das Entfernen des Sterilisationsmittels aus dem Flascheninneren erfolgen kann. Auch hier ist wieder, wie bei der Düse 1, ein Umlenkkörper 4 vorgesehen, der dazu dient, auch die

Öffnung einer Kunststoffflasche F bzw. ein dort vorgesehenes Außengewinde zuverlässig zu trocknen. Mit als Bohrungen 7 ausgeführten Öffnungen am Umfang der Düse 6 lassen sich auf die Flaschenform optimal angepasste Strömungsverhältnisse erreichen.

Schließlich ist in Fig. 6 dargestellt, dass die Form des Umlenkkörpers auch anders ausgebildet sein kann, dort ist ein Umlenkkörper 4' dargestellt, welcher einen konisch nach innen zulaufenden Rand aufweist, um die in Richtung der Pfeile aus dem Ringspalt zwischen Düse und Flaschenhals austretende Luft (bzw.

Luft/Sterilisationsmittel-Gemisch) noch besser ausnutzen zu können. Um hier die Vermeidung von Toträumen im Bereich des Gewindes zuverlässig auszuschließen, können Umlenkelemente, wie beispielsweise ein in Fig. 6 dargestellter Steg 8, vorhanden sein, um die Luft bzw. das Luft/Sterilisationsmittel-Gemisch ganz gezielt auf das Gewinde einer Flasche F zu leiten.