WO2012167857A1 - Verfahren sowie behandlungskopf zum behandeln von behältern - Google Patents
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- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
- A61L2/16—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using chemical substances
- A61L2/20—Gaseous substances, e.g. vapours
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- A61L2202/00—Aspects relating to methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects
- A61L2202/20—Targets to be treated
- A61L2202/23—Containers, e.g. vials, bottles, syringes, mail
Definitions
- the invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and to a treatment head according to the preamble of claim 8.
- a gaseous and / or vaporous carrier component preferably air or sterile air
- the (carrier component) hydrogen peroxide preferably highly concentrated hydrogen peroxide (eg 20% to 35% hydrogen peroxide) dosed in finely divided or darkened form
- the resulting mixture or sterilization medium is then introduced into the respective container in the heated and vaporized state.
- the treatment and / or sterilization medium is conducted along at least one heat exchanger surface of a heat exchanger acting as a heater.
- the vaporized hydrogen peroxide forms a hydrogen peroxide condensate film, which is then activated by the heated gaseous and / or vaporous carrier medium to release germicidal oxygen radicals.
- the sterilization medium In order to achieve the highest possible quality of sterilization or the highest possible rate of disinfection, it is necessary to introduce the sterilization medium with the highest possible temperature in the respective container.
- plastic containers e.g. made of PET, but care must be taken that the thermal load of the respective container during treatment or sterilization remains below a limit, the exceeding of which would result in damage or destruction of the container.
- the object of the invention is to provide a method for treating containers, in particular of containers made of plastic, in which (method) with an optimal process result, for example in an optimal sterilization, a thermal overload of the respective container is avoided in the treatment.
- a method according to claim 1 is formed.
- a treatment head is the subject of claim 8.
- the invention is based, inter alia, on the finding that it is at least expedient for the desired treatment result to introduce the treatment medium into the container at a first elevated temperature during the treatment in a first partial phase, so that the container temperature rises relatively rapidly to an increased intermediate temperature during this partial phase and that then subsequently the treatment medium is introduced into the container at a temperature which is reduced in relation to the first temperature, so that during this second partial phase a rise in the container temperature, which is slower than the first partial phase, takes place at the maximum treatment temperature.
- containers are packages or containers which are customarily used in the foodstuffs sector and especially in the beverage sector, such as bottles, cans, soft packagings, for example those made of cardboard and / or plastic film and / or metal foil.
- substantially or “approximately” in the sense of the invention means deviations from respectively exact values by +/- 10%, preferably by +/- 5% and / or deviations in the form of changes insignificant for the function.
- Fig. 1 is a simplified schematic representation of a treatment head of a treatment station for treating or sterilizing containers in the form of bottles with a hot treatment or sterilizing medium, e.g. with a hot hydrogen peroxide-containing sterilization medium;
- FIG. 3 shows in a time-temperature diagram the temperature of the respective container during the treatment or sterilization
- Fig. 5 is a simplified block or functional representation of a treatment head according to another embodiment of the invention.
- the treatment head serves to treat, in particular, the interior of containers 2, one of which is shown in FIG. 1 with broken lines in the form of a bottle, with a hot treatment medium.
- a hot sterilizing medium which consists of sterile air and a proportion of vaporized hydrogen peroxide (aqueous H 2 O 2 solution of high concentration)
- the container 2 is dried, for example by hot air.
- the highest possible temperature for the treatment or sterilization medium is desired, since only at a correspondingly high temperature, the sterilization or sterilization of the container 2 is achieved with the desired quality or sterilization rate.
- containers 2 made of sensitive materials such as those made of plastic (eg PET) to avoid a thermal overload of the container 2, which would damage or destruction of the container 2 result.
- the treatment head 1 in a housing 4 an electrically heated and acting as a heater heat exchanger 5 whose temperature
- the heat exchanger 5 is designed as a cylindrical heated block, with a formed on the outer surface, the axis of the heat exchanger 5 and the treatment head helically or spirally enclosing groove which forms a vertical axis BA of the treatment head 1 helically or helically enclosing flow channel 7 together with the inner surface of the housing 4, from the upper region of the treatment head 1 to one with the Beh Andungsrohr 3 associated outlet opening 8 of the treatment head 1 is sufficient.
- a first metering device 9 is connected, which serves for the controlled and metered penetration of hydrogen peroxide in an air stream, preferably in a stream of sterile air.
- the metering device 9 has a metering chamber 10, which communicates on the one hand with an air connection 11 for sterile and pressurized air and on the other hand with the upper end of the flow channel 7.
- a spray nozzle 12 is arranged, which is connected via a line 13, which includes a metering valve 14, with a source of the pressurized hydrogen peroxide in combination.
- a second metering device 9a is connected to the flow channel 7, which is carried out in the same way as the metering device 9, although the introduced via the metering device 9a in the flow channel 7 sterilization medium (LuftTWasserstoffperoxid aerosol ) or the sterile air introduced via the metering device 9a is already heated in the heat exchanger 5 to the temperature T2 which is reduced compared to the temperature T1, because of the shorter second heat exchanger or heater section which forms the flow channel 7 between the metering device 9a and the outlet 8.
- a control valve 15 is provided in the illustrated embodiment, with which the air flow to the metering device 9 can be controlled and blocked in the illustrated embodiment.
- the treatment head 1 can be operated in two stages, in such a way that the sterilization medium prepared in the metering device 9 is heated to the temperature T1 on the first heater section formed by the entire length of the flow channel 7 in a first operating state with the control valve 15 blocked and emerges at this temperature according to the arrow A of Figure 1 at the outlet 8 and is introduced via the treatment tube 3 into the container 2.
- a second operating state further heating of the sterilization medium and of the air takes place on the first heater section formed by the entire length of the flow channel 7.
- heating of the sterilization medium provided with the metering device 9a or the air provided with the metering device 9a also takes place the second heater section, for example at approximately the length of the flow channel 7 so that this proportion of the sterilization medium is heated to the lower temperature T2 and by mixing the differently heated portions of the sterilization medium or the air at the outlet 8 a total temperature T3 for the sterilization medium or for the air which is (total temperature T3) smaller than the temperature T1 but greater than the temperature T2.
- FIG. 3 shows the time profile of the container temperature TB during the treatment process.
- a relatively rapid heating of the respective container 2 from the container outlet temperature TB (0) corresponding to the ambient temperature to the container temperature TB (2) takes place in the partial phase I of the treatment process.
- a temporally following and compared to the partial phase I longer phase II then takes place by the treatment head located in the second operating state 1 heating of the container 2 to the container temperature TB (1), which corresponds for example to the temperature limit, in which just no damage or Destruction of the respective container 2 occurs.
- the temporal temperature increase (temperature gradient) in the partial phase II is substantially lower than in the partial phase I, so that a gentle approach to the container temperature TB (1) is possible.
- the respective container 2 is cooled down to the initial temperature TB (0).
- both the temperatures T1 and T3 are at least equal, but preferably greater than the temperature TB (1), and that during the partial phase I in the first operating state or during the partial phase II in the second operating state of the treatment head 1 in the Container 2 with the temperature T1 and T3 introduced amount of treatment medium or the heat capacity of this amount is sufficient to heat the container 2 in the partial phase I to the temperature TB (2) and in the partial phase II to the temperature TB (1) ,
- the volume flow of the treatment medium at the outlet 8 or at the inlet of the flow channel 7 formed by the metering devices 9 and 9a is kept constant in the partial phases I and II, for example.
- the respective container 2 is removed from the treatment head and / or treatment head 1 is in a third operating state in which closed with metering valves 14, the control valve 15 and a control valve is closed, which in the air connection 11 of the metering device. 9 leading line is provided.
- FIG. 5 shows the block or functional diagram of a further embodiment of the treatment head 1a according to the invention for treating the containers 2 with a hot treatment medium, eg with hot sterile air and / or with a sterilizing medium containing hot hydrogen peroxide.
- the treatment head 1a consists essentially of a two-stage heat exchanger 5a with the preferably electrically heated heat exchanger stages 17 and 18 and of a switching valve 19 to which the air or the sterilization medium is supplied from a source, not shown.
- the treatment medium flows through both heat exchanger stages 17 and 18 in succession, ie a first heat exchanger or heater line, so that the treatment medium then eg the elevated temperature T1 at the outlet of the treatment head 1a has ,
- the treatment medium flows through only the heat exchanger stage 18, ie a second shorter heat exchanger or Erhitzerrange so that it has the reduced temperature T3 at the outlet of the treatment head 1a.
- both the heat exchanger stages 17 and 18 or the serial series thereof are heated in the first treatment station 1a and the first heating line formed by the latter in the second operating section of the flow channel 7 (second heating section) and the proportion of the treatment medium provided to the metering device 9a Operating state, only the heat exchanger stage 18 and the second heater section formed by this effect.
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Abstract
Verfahren zum Behandeln von Behältern, insbesondere von Behältern aus Kunststoff, durch Einleiten eines erhitzten gas- und/oder dampfförmigen Behandlungsmediums über wenigstens einen Auslass eines Behandlungskopfes in dem jeweiligen Behälter, wobei das Behandlungsmedium vor dem Einleiten in den Behälter in einem als Erhitzer dienenden Wärmetauscher des Behandlungskopfes an einer dortigen Wärmetauscherfläche erhitzt wird.
Description
Verfahren sowie Behandlungskopf zum Behandeln von Behältern
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 sowie auf einen Behandlungskopf gemäß Oberbegriff Patentanspruch 8.
Bekannt ist u.a. das Behandeln von Behältern, beispielsweise in Form von Flaschen, mit einem heißen Sterilisationsmedium, und zwar zum Sterilisieren des Behälterinnenraums. Als Sterilisationsmedium wird dabei eine gas- und/oder dampfförmige Trägerkomponente, vorzugsweise Luft oder sterile Luft verwendet, der (Trägerkomponente) Wasserstoffperoxid, vorzugsweise hoch konzentriertes Wasserstoffperoxid (z.B. 20%-iges bis 35%-iges Wasserstoffperoxid) in fein verteilter oder verdüster Form dosiert beigemischt wird. Das so erhaltene Gemisch bzw. Sterilisationsmedium wird dann im erhitzten und verdampften Zustand in den jeweiligen Behälter eingeleitet. Zum Erhitzen wird das Behandlungs- und/oder Sterilisationsmedium entlang wenigstens einer Wärmetauscherfläche eines als Erhitzer wirkenden Wärmetauschers geleitet. An der Behälterinnenfläche bildet das verdampfte Wasserstoffperoxid einen Wasserstoffperoxid-Kondensatfilm, der dann durch das erhitzte gas- und/oder dampfförmige Trägermedium zur Freisetzungen von keimtötenden Sauerstoffradikalen aktiviert wird. Um eine möglichst hohe Qualität der Sterilisation bzw. eine möglichst hohe Entkeimungsrat zu erzielen, ist es notwenig, das Sterilisationsmedium mit möglichst hoher Temperatur in den jeweiligen Behälter einzubringen. Speziell bei Behältern aus empfindlichen Materialien, beispielsweise bei Behältern aus Kunststoff, z.B. aus PET, muss aber darauf geachtet werden, dass die thermische Belastung des jeweiligen Behälters während der Behandlung bzw. Sterilisation unterhalb eines Grenzwertes bleibt, dessen Überschreitung eine Beschädigung oder ein Zerstören des Behälters zufolge hätte.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Behandeln von Behältern, insbesondere von Behältern aus Kunststoff aufzuzeigen, bei dem (Verfahren) bei einem optimalen Verfahrensergebnis, beispielsweise bei einer optimalen Sterilisation, eine thermische Überlastung des jeweiligen Behälters bei der Behandlung vermieden wird. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet. Ein Behandlungskopf ist Gegenstand des Patentanspruchs 8.
Der Erfindung liegt u.a. die Erkenntnis zugrunde, dass es für das angestrebte Behandlungsergebnis zumindest zweckmäßig ist, während der Behandlung in einer ersten Teilphase das Behandlungsmedium mit einer ersten erhöhten Temperatur in den Behälter einzubringen, sodass die Behältertemperatur während dieser Teilphase relativ rasch auf eine erhöhte Zwischentemperatur ansteigt und dass dann anschließend in einer zweiten Teilphase das Behandlungsmediums mit einer gegenüber der ersten Temperatur reduzierten Temperatur in den Behälter eingebracht wird, sodass während dieser zweiten Teilphase ein gegenüber der ersten Teilphase verlangsamter Anstieg der Behältertemperatur auf die maximale Behandlungstemperatur erfolgt. Trotz der sehr kurzen Zeit, die für die jeweilige Behandlung zur Verfügung steht, sowie trotz einer im Vergleich zur jeweiligen Behandlungszeit relativ trägen Temperaturregelung des Wärmetauschers des Behandlungskopfes wird dieser für das Behandlungsergebnis optimale Verlauf der Behältertemperatur durch das erfindungsgemäße Verfahren zuverlässig ermöglicht.
„Behälter" sind im Sinne der Erfindung Verpackungen oder Behältnisse, die im Lebensmittelbereich und dabei speziell auch im Getränkebereich üblicherweise verwendet werden, wie z. B. Flaschen, Dosen, Weichverpackungen, beispielsweise solche hergestellt aus Karton und/oder Kunststofffolie und/oder Metallfolie.
Der Ausdruck „im Wesentlichen" bzw. „etwa" bedeutet im Sinne der Erfindung Abweichungen von jeweils exakten Werten um +/- 10%, bevorzugt um +/- 5% und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in vereinfachter schematischer Darstellung einen Behandlungskopf einer Behandlungsstation zum Behandeln oder Sterilisieren von Behältern in Form von Flaschen mit einem heißen Behandlungs- oder Sterilisationsmedium, z.B. mit einem heißen Wasserstoffperoxid enthaltenden Sterilisationsmedium;
Fig. 2 in schematischer Teildarstellung einen als Erhitzer dienenden Wärmetauscher des Behandlungskopfes der Figur 1 im Bereich einer Dosiereinrichtung zum gesteuerten und dosierten Einbringen von fein verdüsten Wasserstoffperoxid (wässrige H202-Lösung mit hoher H202- Konzentration) in einem Luftstrom;
Fig. 3 in einem Zeit-Temperatur-Diagram die Temperatur des jeweiligen Behälters während der Behandlung bzw. Sterilisation;
Fig. 4 in einem Zeitdiagram die Temperatur des in den Behälter eingeleiteten Behandlungsmediums;
Fig. 5 eine vereinfachte Block- oder Funktionsdarstellung eines Behandlungskopfes gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
Der in der Figur 1 allgemein mit 1 bezeichnete Behandlungskopf dient zum Behandeln insbesondere des Innenraums von Behältern 2, von denen einer in der Figur 1 mit unterbrochenen Linien in Form einer Flasche dargestellt ist, mit einem heißen Behandlungsmedium. Bei der dargestellten Ausführungsform dient der Behandlungskopf 1 zum Sterilisieren der Behältern 2 in der Form, dass in einer Applikationsphase/Aktivierungsphase ein heißes Sterilisationsmedium, welches aus steriler Luft und aus einem Anteil an verdampftem Wasserstoffperoxid (wässrige H202-Lösung hoher Konzentration) besteht, beispielsweise über ein Behandlungsrohr 3 in den Innenraum des Behälters 2 eingeleitet wird und dass das sich hierbei an der Innenfläche des Behälters 2 bildende H2O2-Kondensat durch die
heiße Luft zur Freisetzung von keimtötenden Sauerstoffradikalen aktiviert wird. Am Ende der Behandlung wird der Behälter 2 beispielsweise durch heiße Luft getrocknet. Bei dieser Behandlung ist einerseits eine möglichst hohe Temperatur für das Behandlungs- oder Sterilisationsmedium angestrebt, da nur bei entsprechend hoher Temperatur die Sterilisation bzw. Entkeimung der Behälter 2 mit der angestrebten Qualität bzw. Entkeimungsrate erreicht wird. Andererseits ist insbesondere bei Behältern 2 aus empfindlichen Materialien, beispielsweise bei solchen aus Kunststoff (z.B. PET) eine thermische Überlastung der Behälter 2 zu vermeiden, die eine Beschädigung oder Zerstörung der Behälter 2 zur Folge hätte.
Zur Bereitstellung des heißen Sterilisationsmediums (Luft mit verdampften H202) sowie vorzugsweise auch zur Bereitstellung der heißen Luft zum Trocknen der Behälter 2 am Ende der jeweiligen Behandlung weist der Behandlungskopf 1 in einem Gehäuse 4 einen elektrisch beheizten und als Erhitzer wirkenden Wärmetauscher 5 auf, dessen Temperatur durch einen einen Temperatursensor 6 aufweisenden Steuer- und/oder Regelkreis konstant oder im Wesentlichen konstant gehalten wird.. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Wärmetauscher 5 als zylindrischer beheizter Block ausgeführt, und zwar mit einer an der Außenfläche ausgebildeten, die Achse des Wärmetauschers 5 und des Behandlungskopfes wendel- oder spiralförmig umschließenden Nut, die zusammen mit der Innenfläche des Gehäuses 4 einen die vertikale Achse BA des Behandlungskopfes 1 wendel- oder schraubenförmig umschließenden Strömungskanal 7 bildet, der von dem oberen Bereich des Behandlungskopfes 1 bis an eine mit dem Behandlungsrohr 3 in Verbindung stehende Auslassöffnung 8 des Behandlungskopfes 1 reicht.
An das der Auslassöffnung 8 entfernt liegende obere Ende des Strömungskanals 7 ist eine erste Dosiereinrichtung 9 angeschlossen, die zum gesteuerten und dosierten Eindringen von Wasserstoffperoxid in einen Luftstrom dient, vorzugsweise in einem Strom aus steriler Luft. Die Dosiereinrichtung 9 weist hierfür eine Dosierkammer 10 auf, die einerseits mit einem Luftanschluss 11 für sterile und unter Druck stehende Luft und andererseits mit dem oberen Ende des Strömungskanals 7 in Verbindung steht. In der Dosier- oder Mischkammer 10 ist eine Sprühdüse 12 angeordnet, die über eine Leitung 13, die u.a. ein Dosierventil 14 enthält, mit einer Quelle für das unter Druck stehende Wasserstoffperoxid in Verbindung steht. Durch gesteuerte
Betätigung des Dosierventils 14 wird über die Düse 12 dosiert und fein verteilt H202 in den die Dosierkammer 10 durchströmenden Luftstrom eingebracht, so dass ein Luft/Wasserstoffperoxid-Aerosol entsteht. Dieses Luft/Wasserstoffperoxid-Aerosol und die Luft werden in dem Wärmetauscher 5 bzw. in der von der gesamten Länge des Strömungskanals 7 gebildeten ersten Wärmetauscher- oder Erhitzerstrecke auf die Temperatur T1 erhitzt.
Zwischen dem oberen Ende des Strömungskanals 7 und dem Auslass 8 ist an dem Strömungskanal 7 eine zweite Dosieranrichtung 9a angeschlossen, die in gleicher Weise wie die Dosiereinrichtung 9 ausgeführt ist, wobei allerdings das über die Dosiereinrichtung 9a in den Strömungskanal 7 eingebrachte Sterilisationsmedium (LuftTWasserstoffperoxid-Aerosol) oder die über die Dosiereinrichtung 9a eingebrachte sterile Luft allein schon wegen der kürzeren zweiten Wärmetauscheroder Erhitzerstrecke, die der Strömungskanal 7 zwischen der Dosiereinrichtung 9a und dem Auslass 8 bildet, in dem Wärmetauscher 5 auf die gegenüber der Temperatur T1 reduzierte Temperatur T2 erhitzt wird. In der an den Luftanschluss 11 der Dosiereinrichtung 9a führenden Leitung 16 ist bei der dargestellten Ausführungsform ein Steuerventil 15 vorgesehen, mit dem bei der dargestellten Ausführungsform der Luftstrom an die Dosiereinrichtung 9 gesteuert eingegeben und gesperrt werden kann.
Durch die beschriebene Ausbildung ist der Behandlungskopf 1 zweistufig betreibbar, und zwar in der Weise, dass in einem ersten Betriebszustand bei gesperrtem Steuerventil 15 das in der Dosiereinrichtung 9 aufbereitete Sterilisationsmedium auf der von gesamten Länge des Strömungskanals 7 gebildeten ersten Erhitzerstrecke auf die Temperatur T1 erhitzt wird und mit dieser Temperatur entsprechend dem Pfeil A der Figur 1 am Auslass 8 austritt bzw. über das Behandlungsrohr 3 in den Behälter 2 eingeleitet wird. In einem zweiten Betriebszustand erfolgt weiterhin ein Erhitzen des Sterilisationsmediums und der Luft auf der ersten, von der gesamten Länge des Strömungskanals 7 gebildeten Erhitzerstrecke. Weiterhin erfolgt bei geöffneten Steuerventil 15 auch ein Erhitzen des mit der Dosiereinrichtung 9a bereitgestellten Sterilisationsmedium oder der mit der Dosiereinrichtung 9a bereitgestellten Luft auf
der zweiten Erhitzerstrecke, beispielsweise auf etwa der halten Länge des Strömungskanals 7, so dass dieser Anteil des Sterilisationsmediums auf die niedrigere Temperatur T2 erhitzt wird und durch Mischen der unterschiedlich erhitzten Anteile des Sterilisationsmediums oder der Luft am Auslass 8 eine Gesamt- Temperatur T3 für das Sterilisationsmedium oder für die Luft erhalten wird, die (Gesamt-Temperatur T3) kleiner ist als die Temperatur T1 , aber größer ist als die Temperatur T2.
Durch diese zweistufige Betriebsweise des Behandlungskopfes 1 ist es möglich, die Temperatur, die das Sterilisationsmedium und die Luft am Auslass 8 aufweist, verzögerungsfrei oder im Wesentlichen verzögerungsfrei und damit auch den Behandlungs- oder Sterilisationsprozesses in der Weise zu steuern, dass durch eine möglichst hohe Temperatur des Sterilisationsmediums eine optimale Entkeimung erreicht wird, gleichzeitig aber eine thermische Belastung der Behälter 2 vermieden ist.
Die Figur 3 zeigt den zeitlichen Verlauf der Behältertemperatur TB während des Behandlungsprozesses. Bei dem im ersten Betriebszustand befindlichen Behandlungskopf 1 erfolgt in der Teilphase I des Behandlungsprozesses ein relativ schnelles Erhitzen des jeweiligen Behälters 2 von der beispielsweise der Umgebungstemperatur entsprechenden Behälter-Ausgangstemperatur TB(0) auf die Behälter-Temperatur TB(2). In einer zeitlich folgenden und gegenüber der Teilphase I längeren Teilphase II erfolgt dann durch den im zweiten Betriebszustand befindlichen Behandlungskopf 1 ein Erhitzen des Behälters 2 auf die Behälter- Temperatur TB(1), die beispielsweise dem Temperaturgrenzwert entspricht, bei dem gerade noch keine Schädigung oder Zerstörung des jeweiligen Behälters 2 eintritt. Der zeitliche Temperaturanstieg (Temperatur-Gradient) in der Teilphase II ist wesentlich geringer als in der Teilphase I, so dass eine schonende Annäherung an die Behälter-Temperatur TB(1) möglich ist. In einer zeitlich folgenden Teilphase III erfolgt ein Abkühlen des jeweiligen Behälters 2 auf die Ausgangstemperatur TB(0). Die eigentliche Sterilisation der Behälter 2, ggfs. mit dem abschließenden Trocknen erfolgt innerhalb der Teilphasen I und II.
Dies bedeutet auch, dass sowohl die Temperaturen T1 und T3 wenigstens gleich, vorzugsweise aber größer sind als die Temperatur TB(1), und dass die während der Teilphase I im ersten Betriebszustand bzw. während der Teilphase II im zweiten Betriebszustand des Behandlungskopfes 1 in den Behälter 2 mit der Temperatur T1 bzw. T3 eingebrachte Menge an Behandlungsmedium bzw. die Wärmekapazität dieser Menge ausreicht, um den Behälter 2 in der Teilphase I auf die Temperatur TB(2) und in der Teilphase II auf die Temperatur TB(1) zu erhitzen. Der Volumenstrom des Behandlungsmediums am Auslass 8 oder an den von den Dosiereinrichtungen 9 und 9a gebildeten Einlassen des Strömungskanals 7 wird in den Teilphasen I und II beispielsweise konstant gehalten.
Während der Teilphase III ist der jeweilige Behälter 2 vom Behandlungskopf abgenommen und/oder Behandlungskopf 1 befindet sich in einem dritten Betriebszustand, in welchem bei geschlossenen Dosierventilen 14 das Steuerventil 15 sowie auch ein Steuerventil geschlossen ist, welches in der an den Luftanschluss 11 der Dosiereinrichtung 9 führenden Leitung vorgesehen ist.
Die Figur 5 zeigt das Block- oder Funktionsdiagramm einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Behandlungskopfes 1a zum Behandeln der Behälter 2 mit einem heißen Behandlungsmedium, z.B. mit heißer steriler Luft und/oder mit einem heißen Wasserstoffperoxid enthaltenden Sterilisationsmedium. Der Behandlungskopf 1a besteht im Wesentlichen aus einem zweistufigen Wärmetauscher 5a mit den vorzugsweise elektrisch beheizten Wärmetauscherstufen 17 und 18 sowie aus einem Umschaltventil 19, dem die Luft bzw. das Sterilisationsmedium von einer nicht dargestellten Quelle zugeführt wird. In einem ersten Betriebszustand des Behandlungskopfes 1a, d.h. in einer ersten Schaltstellung des Ventils 19 durchströmt das Behandlungsmedium beide Wärmetauscherstufen 17 und 18 nacheinander, d.h. eine erste Wärmetauscher- oder Erhitzerstrecke, so dass das Behandlungsmedium dann z.B. die erhöhte Temperatur T1 am Auslass des Behandlungskopfes 1a aufweist. In einer zweiten Schaltstellung des Ventils 19 durchströmt das Behandlungsmedium lediglich die Wärmetauscherstufe 18, d.h. eine zweite kürzere Wärmetauscher- oder Erhitzerstrecke, so dass es am Auslass des Behandlungskopfes 1a die reduzierte Temperatur T3 aufweist.
Während bei dem Behandlungskopf 1 sowohl im ersten, als auch im zweiten Betriebszustand der Strömungskanal 7 jeweils auf seiner gesamten Länge (erste Erhitzerstrecke) von dem von der Dosiereinrichtung 9 bereit gestellten Anteil des Behandlungsmediums durchströmt wird und im zweiten Betriebszustand durch Zumischung des nur auf einer Teillänge des Strömungskanals 7 (zweite Erhitzerstrecke) erhitzten und der Dosiereinrichtung 9a bereit gestellten Anteils des Behandlungsmediums die reduzierte Temperatur T3 erzielt wird, sind bei dem Behandlungskopf 1a im ersten Betriebszustand beide Wärmetauscherstufen 17 und 18 bzw. die von diesen in Serie gebildete erste Erhitzerstrecke und im zweiten Betriebszustand lediglich die Wärmetauscherstufe 18 bzw. die von dieser gebildete zweite Erhitzerstrecke wirksam.
Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird.
Bezugszeichenliste
1 , 1a Behandlungskopf
2 Behälter
3 Behandlungsrohr
4 Gehäuse des Behandlungskopfes 1
5, 5a Wärmetauscher
6 Temperatursensor
7 Strömungskanal
8 Auslass des Behandlungskopfes
9, 9a Dosiereinrichtung
10 Dosierkammer
11 Luftanschluss
12 Düse
13 Leitung
14 Dosierventil
15 Steuerventil
16 Leitung
17, 18 Wärmetauscherstufen
19 Steuerventil
TB(0) Ausgangstemperatur des Behälters
TB(2) Temperatur des Behälters 2 am Ende der Teilphase I
TB(1) Temperatur des Behälters am Ende der Teilphase II
BA Vertikale Achse des Behandlungskopfes 1
Claims
1. Verfahren zum Behandeln von Behältern (2), insbesondere von Behältern (2) aus Kunststoff, durch Einleiten eines erhitzten gas- und/oder dampfförmigen Behandlungsmediums über wenigstens einen Auslass (8) eines Behandlungskopfes (1 , 1a) in dem jeweiligen Behälter(2), wobei das Behandlungsmedium vor dem Einleiten in den Behälter (2) in einem als Erhitzer dienenden Wärmetauscher (5, 5a) des Behandlungskopfes (1 , 1a) an einer dortigen Wärmetauscherfläche erhitzt wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Behandlungskopf (1 , 1a) während der Behandlung wenigstens zweistufig in der Weise betrieben wird, dass in einem Betriebszustand des Behandlungskopfes (1 , 1a) das Behandlungsmedium zum Erhitzen auf eine erste Temperatur (T1) eine erste vom Wärmetauscher (5, 5a) gebildete Erhitzerstrecke durchströmt und in wenigstens einem weiteren Betriebszustand des Behandlungskopfes (1 , 1a) wenigstens ein Teil des Behandlungsmedium zum Erhitzen auf eine zweite gegenüber der ersten reduzierte Temperatur (T2, T3) eine zweite vom Wärmetauscher (5, 5a) gebildete Erhitzerstrecke durchströmt, wobei vorzugsweise die Erhitzerstrecken an den wenigstens einen gemeinsamen Auslass (8) führen und/oder der wenigstens eine weitere Betriebszustand zeitlich auf den einen Betriebszustand folgt
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherfläche der zweiten Erhitzerstrecke kleiner gewählt ist als die Wärmetauscherfläche der ersten Erhitzerstrecke, vorzugsweise durch eine gegenüber der ersten Erhitzerstrecke reduzierte Länge.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Teilphase (I) der Behandlung des jeweiligen Behälters (2) der Anteil des Behandlungsmediums, der die erste Erhitzerstrecke durchströmt, größer ist als der der Anteil des Behandlungsmediums, der die zweite Erhitzerstrecke durchströmt, wobei vorzugsweise in der ersten Teilphase (I) der Behandlung das Behandlungsmediums ausschließlich die erste Erhitzerstrecke durchströmt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in einer auf die ersten Teilphase (I) zeitlich folgenden zweiten Teilphase (II) der Behandlung des jeweiligen Behälters (2) das Behandlungsmediums die erste sowie zweite Erhitzerstrecke durchströmt oder der Anteil des Behandlungsmediums, der die zweite Erhitzerstrecke durchströmt, größer ist als der der Anteil des Behandlungsmediums, der die erste Erhitzerstrecke durchströmt, oder
dass in der auf die ersten Teilphase (I) zeitlich folgenden zweiten Teilphase (II) der Behandlung des jeweiligen Behälters (2) das Behandlungsmediums ausschließlich die zweite Erhitzerstrecke durchströmt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhitzerstrecken von einem gemeinsamen Strömungskanal (7) eines einstufigen oder mehrstufigen Wärmetauschers (5, 5a) gebildet sind.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Behandlungsmedium ein gas- und/oder dampfförmiges Medium, beispielsweise Luft und/oder ein Sterilisationsmedium ist, welches eine zum Sterilisieren geeignete Wirkkomponente enthält, beispielsweise Wasserstoffperoxid, in Mischung mit einer gas- und/oder dampfförmigen Trägerkomponente, beispielsweise in Mischung mit Luft.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenstrom des Behandlungsmediums durch die Erhitzerstrecken konstant gehalten wird.
8. Behandlungskopf zum Behandeln von Behältern (2), insbesondere von Behältern (2) aus Kunststoff, durch Einleiten eines erhitzten gas- und/oder dampfförmigen Behandlungsmediums über wenigstens einen Auslass (8) des Behandlungskopfes (1 , 1a) in den jeweiligen Behälter, mit wenigstens einem als Erhitzer dienenden Wärmetauscher (5, 5a) zum Erhitzen des Behandlungsmediums,
dadurch gekennzeichnet, dass der Behandlungskopf (1 , 1a) wenigstens eine erste von dem Behandlungsmedium durchströmbare Erhitzerstrecke mit Wärmetauscherfläche zum Erhitzen des Behandlungsmediums auf eine erste Temperatur (T1) sowie wenigstens eine zweite, von dem Behandlungsmedium durchströmbare Erhitzerstrecke mit Wärmetauscherfläche zum Erhitzen des Behandlungsmediums auf eine zweite gegenüber der ersten reduzierte Temperatur (T2, T3) aufweist, und dass die Erhitzerstrecken vorzugsweise an wenigstens einen gemeinsamen Auslass führen.
9. Behandlungskopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherfläche der zweiten Erhitzerstrecke kleiner ist als die Wärmetauscherfläche der ersten Erhitzerstrecke, wobei die zweite Erhitzerstrecke hierfür vorzugsweise eine gegenüber der ersten Erhitzerstrecke reduzierte Länge besitzt.
10. Behandlungskopf nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhitzerstrecken von einem gemeinsamen Strömungskanal (7) eines einstufen oder mehrstufigen Erhitzers (5, 5a) gebildet sind.
11. Behandlungskopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (5, 5a) oder der wenigstens eine Strömungskanal (7) zumindest zwei Einlässe (9, 9a) für das zu erhitzende Behandlungsmedium und/oder wenigstens zwei Auslässe (8) zur Abgabe des erhitzten Behandlungsmediums aufweist, und zwar zur Bildung der wenigstens einen ersten und der wenigstens einen zweiten Erhitzerstrecke, und/oder das wenigstens eine Ventilanordnung (19) zum Schalten und/oder Regeln der Erhitzerstrecken vorgesehen ist und/oder zum Zu- und/oder Abschalten der Ein- und/oder Auslässe (8).
12. Behandlungskopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Wärmetauschers (5, 5a) wenigstens zwei unterschiedliche Strömungswege oder -kanäle (7) für das Behandlungsmedium gebildet sind, und dass die Strömungswege oder -kanäle (7) durch Schalten und/oder Regeln und/oder Verstellen wenigstens eines innerhalb des Wärmetauschers (5, 5a) vorgesehenen motorisch antreibbaren und/oder verstellbaren Leitelementes einstellbar sind.
13. Behandlungskopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Heizung im Wärmetauscher (5, 5a) vorgesehen ist, und dass mit der elektrischen Heizung die Temperatur des Wärmetauschers (5, 5a) und des Behandlungsmediums regelbar ist.
14. Behandlungskopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens eine Dosiereinheit (9, 9a) für eine dosierte Zugabe einer zum Sterilisieren geeigneten Wirkkomponente, beispielsweise zur Zugabe von Wasserstoffperoxid, in eine gas- und/oder dampfförmige Trägerkomponente, beispielsweise in Luft.
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