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Dokumentenidentifikation DE69102934T2 03.11.1994
EP-Veröffentlichungsnummer 0453942
Titel Vorrichtung zum Behandeln von gefalteten Schachtelzuschnitten.
Anmelder Tetra Laval holdings & finance S.A., Pully, CH
Erfinder Martensson, Lars, S-240 14 Veberöd, SE;
Andersson, Jan, S-271 94 Ystad, SE
Vertreter Müller, H., Dipl.-Ing., 80539 München; Schupfner, G., Dipl.-Chem. Dr.phil.nat., 21244 Buchholz; Gauger, H., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte, 80539 München
DE-Aktenzeichen 69102934
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FR, GB, GR, IT, LI, LU, NL, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 17.04.1991
EP-Aktenzeichen 911061422
EP-Offenlegungsdatum 30.10.1991
EP date of grant 20.07.1994
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.11.1994
IPC-Hauptklasse B65B 55/10

Beschreibung[de]
TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 (EP-A-0 356 011) zum Behandeln von Verpackungschachtelzuschnitten mittels eines Fluids, die Kammern zur Aufnahme der Schachtelzuschnitte und Kanäle für das Fluid aufweist, die mit den Kammern zu verbinden sind.

STAND DER TECHNIK

Bei der Herstellung von Verpackungsbehältern für Nahrungsmittel werden an die Sauberkeit und Hygiene extrem hohe Anforderungen gestellt, um die Bakterienflora in dem fertigen Verpackungsbehälter zu reduzieren. Allgemein gilt, daß die Lagerbeständigkeit des verpackten Produkts um so länger ist, je stärker die Bakterienflora in einem Verpackungsbehälter reduziert werden kann, selbstverständlich unter der Voraussetzung, daß der Verpackungsbehälter völlig bakterienfest sind, so daß nach dem Versiegeln der Packung keine Bakterien von außen eindringen können. Ein spezieller Typ eines Verpackungsbehälters besteht aus den sogenannten sterilen oder aseptischen Verpackungsbehältern, die mit vorher sterilisierten (beispielsweise wärmebehandelten) Inhaltsstoffen wie Milch oder Saft gefüllt werden. Bei der Herstellung von Verpackungsbehältern dieses Typs ist eine Behandlung mit Desinfektionsmitteln erforderlich, normalerweise mit Wasserstoffperoxid (H&sub2;O&sub2;) im verdampften oder gasförmigen Zustand, um sicherzustellen, daß die Bakterienflora in dem Verpackungsbehälter zu einem hinreichenden Grad reduziert worden ist, so daß nach dem Füllen und Versiegeln des Verpackungsbehälters die gewünschte lange Lagerbeständigkeit in der Größenordnung von einigen Monaten gewährleistet ist.

Verpackungsbehälter des obengenannten Typs, d.h. Verpackungsbehälter des Wegwerftyps, die für flüssige Inhaltsstoffe wie Milch oder Saft bestimmt sind, werden normalerweise aus einem Verpackungslaminat hergestellt, das eine Trägerschicht aus einem faserigen Material, z.B. Papier umfaßt, das an jeder Seite mit einem Thermoplastmaterial, hauptsächlich Polyethylen beschichtet ist. Das Verpackungslaminat kann auch andere Schichten, z.B. Gassperrschichten wie eine Aluminiumfolie oder ähnliches aufweisen. Nach dem Umformen des Verpackungslaminats in mit einem Boden versehene, rohrförmige Zuschnitte werden diese Zuschnitte vor dem Füllen mit vorher sterilisierten Inhaltsstoffen einer Sterilisierungsbehandlung unterworfen, d.h. einer sogenannten technischen Sterilisierung, um die Flora lebensfähiger Bakterien auf ein Niveau zu bringen, das zum Erreichen der gewünschten Produktlagerfähigkeit akzeptabel ist. Die Sterilisierung findet normalerweise dadurch statt, daß ein gasförmiges oder verdampftes chemisches Sterilisierungsmittel über einen hinreichenden Zeitraum mit dem Verpackungsbehälter in Kontakt gebracht wird, woraufhin das Mittel entfernt wird, indem der Verpackungsbehälter einem Strom aus heißer, steriler Luft ausgesetzt wird, bis alle Reste des verwendeten Sterilisierungsmittels zuverlässig abgezogen sind. Während dieser Behandlung ist der einzelne Verpackungsbehälterzuschnitt bei Vorrichtungen aus dem Stand der Technik in eine Kammer eingeschlossen, die über Kanäle und Ventile sowohl mit einer Quelle mit dem Sterilisierungsmittel als auch einer Quelle mit steriler heißer Luft zu verbinden ist. Der Verpackungsbehälterzuschnitt wird mit Hilfe einer Fördereinrichtung über ein Tor in die oben erwähnte Kammer bewegt, und sowohl das Füllen des Verpackungsbehälters als auch das Versiegeln seines oberen Abschnitts muß durchgeführt werden, ehe der Verpackungsbehälter den sterilen Bereich verläßt. Dies erfordert ein relativ hohes Raumvolumen, und der sterile Bereich muß deshalb relativ groß sein, womit es schwierig wird, die Aufrechterhaltung Sterilität ständig zu gewährleisten. Die Fördereinrichtung, die die Verpackungsbehälter in die sterile Kammer und aus ihr herausbewegt, stellt an sich auch ein Infektionsrisiko dar, da jeder Stoff, der aus der Umgebung der Kammer in diese verschoben wird, Bakterien mitnehmen kann. Insgesamt ist es bei dieser Vorrichtung allgemein wünschenswert, daß der Grad und die Stärke der Wechselwirkungen zwischen der Kammer und ihrer Umgebung soweit wie möglich reduziert wird, z.B. indem der noch erforderliche Flächenbedarf für die Durchgänge auf ein Minimum reduziert wird und stets sichergestellt ist, daß der Druck in der sterilen Kammer etwas höher als der Umgebungsdruck ist, so daß eine Leckage immer nur in einer Richtung, von innen nach außen auftritt. Trotz der obengenannten Maßnahmen kommt es bei Vorrichtungen des Standes der Technik zum Behandeln von Verpackungsschachtelzuschnitten vor, daß Bakterien in den sterilen Bereich eindringen können, wodurch eine Betriebsstillstandszeit und eine spezielle Sterilisierung des sterilen Bereichs, die sogenannte Vorsterilisierung, erforderlich werden, ehe die Produktion wiederaufgenommen werden kann.

Die Tor- und Fördereinrichtungsanordnungen, die in den Vorrichtungen aus dem Stand der Technik erforderlich sind, sind auch relativ kompliziert, woraus sich ergibt, daß zeitweilig mechanische Probleme auftreten und Verpackungsschachtelzuschnitte in der sterilen Kammer verklemmt und eingerissen werden. In einem solchen Fall ist es erforderlich, die sterile Kammer zu öffnen und die Reste des Verpackungsbehälters von Hand zu entfernen und dann erneut die Vorrichtung zu säubern und vorzusterilisieren, was eine lange Periode einer Betriebsstillstandszeit bedeutet, während der die gesamte Verpackungsmaschine außer Betrieb bleiben muß. In der EP-A-0 356 011 ist eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 beschrieben. Ein Rotor mit Fächern zur Aufnahme von Verpackungsbehältern ist zwischen zwei Statorplatten angeordnet, die an die Unter- und Oberseite des Rotors gepreßt werden. Beide Statorplatten sind mit Kanälen zum Einführen und Entfernen von Fluid in das Fach verbunden, wenn es sich über und unter dem Einlaßkanal sowie dem Auslaßkanal befindet. Der Rotor dreht sich intermittierend, und die Wand der Kammer zur Aufnahme des Behälters ist aus vier Teilen gebildet, nämlich dem Rotor, den beiden Statorplatten und einem äußeren Block. Diese Vorrichtung ist nicht sehr effektiv.

AUFGABEN DER ERFINDUNG

Ein Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Behandeln, d.h. hauptsächlich zum Sterilisieren von Verpackungsschachtelzuschnitten mit Hilfe eines gasförmigen oder verdampften Fluids bereitzustellen, wobei die Vorrichtung einfach und zuverlässig ausgelegt und konstruiert ist, wodurch sowohl unter aseptischen als auch mechanischen Gesichtspunkten eine hervorragende Funktion sichergestellt ist.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung des obengenannten Typs vorzusehen, bei der der sterile Bereich von minimal ein Volumen ist und so wenig Kontakt wie möglich mit seiner Umgebung aufweist, um das Risiko eines bakteriellen Angriffs und Eindringens zu reduzieren.

Noch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung des obengenannten Typs vorzusehen, bei der die Zahl der beweglichen mechanischen Teile im Vergleich zu den Konstruktionen aus dem Stand der Technik beträchtlich reduziert ist, während gleichzeitig mechanische Einrichtungen weggelassen sind, die zwischen dem sterilen Bereich und der Umgebung bewegt werden.

Darüberhinaus liegt eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Versiegelungsanordnung zwischen der Kammer und ihrer Umgebung vorzusehen, die keine angrenzenden Flächen aufweist, die Verschleiß ausgesetzt sind, und deshalb selbst nach langandauerdendem Betrieb eine zufriedenstellende Leistung zeigt.

Schließlich liegt eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Vorrichtung des obengenannten Typs vorzusehen, die nicht nur ökonomisch herzustellen, sondern auch in bezug auf Unterhalt und den Verbrauch an Ersatzteilen und Behandlungsfluid kostenwirksam ist.

LÖSUNG

Die Erfindung ist in Anspruch 1 gekennzeichnet. Die die Zuschnitte aufnehmende Kammer bildet einen Behandlungsraum bzw. einen Spalt zwischen der Innenseite der Kammerwand einerseits und der Außenseite eines Fülleinrichtungkörpers und einer Wand eines der Verbindungskanäle andererseits. Deshalb zirkuliert das Fluid durch den Behandlungsraum, so daß die Innenseite und die Außenseite des Schachtelzuschnitts mit Fluid behandelt werden kann, das in die Behandlungskammer einerseits durch die Öffnung der Kammer an der Rotoroberfläche und andererseits durch die Öffnung des zentralen Kanals des Fülleinrichtungskörpers und des Verbindungskanals eingeführt.

Bevorzugte Ausführungsformen der Vorrichtung nach der Erfindung erhielten ferner die in den beigefügten Unteransprüchen angegebenen kennzeichnenden Merkmale.

VORTEILE

Durch die Auslegung der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung mit einem drehbaren Abschnitt, der Kammern für die Verpackungsschachtelzuschnitte umfaßt und eine Hälfte einer Ventilanordnung bildet, und einem festgelegten Abschnitt, der die andere Hälfte der Ventilanordnung bildet und Kanäle und Anschlüsse für Behandlungsfluid sowie Einlaß- und Auslaßöffnungen für die Verpackungsbehälter aufweist, sind Fördereinrichtungen oder andere mechanische Einrichtungen weggelassen, die zwischen dem aseptischen Bereich und seiner Umgebung bewegt werden, womit im Vergleich zu Vorrichtungen aus dem Stand der Technik das Risiko einer bakteriellen Infektion reduziert ist. Das Prinzip, das eine Dreheinrichtung mit kegelförmigen Ventilflächen beinhaltet, sorgt selbst während eines langandauernden Betriebs für eine beträchtlich höhere Präzision, wodurch es möglich ist, den Flächenbereich der Verbindungswände zu reduzieren, die sich zwischen dem aseptischen Bereich und der Umgebung erstrecken. Die Auslegung der einander zugewandten Flächen des drehbaren und des festgelegten Teils als Ventilanordnung vereinfacht die Konstruktion der Vorrichtung noch weiter und umgeht die Notwendigkeit einzelner Ventile und Leitungen, womit eine kosteneffektive Vorrichtung mit einem hohen Grad an Betriebszuverlässigkeit vorgesehen ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung wird nun im einzelnen unter spezieller Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen beschrieben, die nur die Einzelheiten veranschaulichen, die zum Verständnis der vorliegenden Erfindung unbedingt erforderlich sind. In den beigefügten Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Seitenaufrißansicht der Vorrichtung nach der Erfindung, teilweise im Schnitt;

Fig. 2 eine Perspektivansicht der Vorrichtung nach der Erfindung, wobei der obere Teil angehoben und teilweise entfernt ist; und

Fig. 3 ein horizontaler Schnitt durch zwei angrenzende Kammern zur Aufnahme von Verpackungsbehälterzuschnitten.

BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Die in den Zeichnungen gezeigte Ausführungsform der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist dazu bestimmt, einen Teil einer Verpackungsmaschine zur Herstellung von aseptischen Verpackungsbehältern des Wegwerftyps, d.h. Verpackungsbehälter, die z.B. mit sterilisierter, lange haltbarer Milch gefüllt sind. Verpackungsmaschinen dieses Typs sind dem Fachmann bekannt und stellen normalerweise aus einem laminierten Kunsstoffmaterial schlauchförmige Verpackungsbehälterzuschnitte her, die nach dem flüssigkeitsdichten Versiegeln an ihrem einen Ende einem Desinfektionsmittel, z.B. gasförmigem Wasserstoffperoxid ausgesetzt werden, um eine sogenannte technische Sterilisierung durchzuführen, d.h. eine Vernichtung der vorhandenen Bakterien in einem ausreichenden Grad, um nach dem Füllen mit sterilen Inhaltsstoffen und dem nachfolgenden flüssigkeitsdichten Versiegeln die gewünschte Lagerbeständigkeit zu erreichen. Die Verpackungsbehälter können einen im wesentlichen quadratischen Querschnitt und eine Höhe aufweisen, die drei- bis viermal größer als der Querschnitt ist. Die Vorrichtung nach der Erfindung kann natürlich auch für eine andere Behandlung von Verpackungsschachtelzuschnitten unterschiedlicher Typen verwendet werden, wobei jedoch eine Bedingung darin besteht, daß die Behandlung mittels eines Fluidstroms durchgeführt wird, der zur Innenfläche des Verpackungsbehälters fließen und auf jeden Fall damit in Kontakt gelangen soll. Die Verpackungsbehälter können auch einen rechteckigen, kreisförmigen oder einen anderen Querschnitt aufweisen und aus anderen Materialien hergestellt sein. Das verwendete Sterilisierungsfluid ist im Idealfall gasförmig oder verdampft und an das betreffende Verpackungsmaterial und die gewünschte Vertilgungswirkung angepaßt.

Die veranschaulichte Vorrichtung nach der Erfindung weist einen Drehabschnitt oder einen Rotor 1 und einen festgelegten Abschnitt oder einen Stator 2 auf. Der festgelegte Abschnitt 2 weist eine im wesentlichen kreisförmige Basis 3 und eine nach oben gewandte, kegelförmige Statoroberfläche 4 auf. Ein zentraler, rohrförmiger Abschnitt 5, der sich nach oben bis über die Statoroberfläche erstreckt, ist mit äußeren Wälzlagern 6 und einer inneren Antriebswelle 7 versehen, die vertikal nach unten durch den festgelegten Abschnitt 2 zu einer (nicht gezeigten) Antriebsmaschine, z.B. einem elektrischen Servomotor verläuft, die sich unter dem festgelegten Abschnitt befindet und eine intermittierende Bewegung durchführt.

Der Drehabschnitt 1 ist mit einem zentral angeordneten, sich vertikal nach oben erstreckenden Lagerzapfenabschnitt 8 versehen, der über die obengenannten Lager 6 drehbar an dem rohrförmigen Abschnitt 5 aufgehängt und an seinem oberen Ende über eine Biegekupplung 9 mit dem oberen Ende der Antriebswelle 7 verbunden ist. Der Drehabschnitt 1 ist mit einer nach unten gewandten, kegelförmigen Rotoroberfläche 10 versehen, die den gleichen Spitzenwinkel, bevorzugt 140º, wie die Statoroberfläche 4, aber auf jeden Fall zwischen 90º und 170º aufweist. Der Abstand zwischen der Statoroberfläche 4 und der Rotoroberfläche 10 sollte so gering wie möglich sein, ohne daß die Gefahr eines direkten Kontakts zwischen Flächen besteht, und in der Praxis hat sich ein Abstand von 0,1 bis 0,3 mm als bevorzugt herausgestellt.

Der Drehabschnitt 1 ist im wesentlichen kreisförmig und trägt an seiner mit radialen Versteifungsrippen 11 versehenen Oberseite acht Kammern 12, die paarweise gleichmäßig über den Drehabschnitt verteilt sind und sich in identisch beabstandeter Beziehung von der gemeinsamen Zentralachse des Drehabschnitts 1 und des festgelegten Abschnitts 2 befinden. Jede Kammer 12 weist eine rohrförmige Kammerwand 13, einen daran angeordneten, dichten Deckel 14 sowie einen innerhalb der Kammer angeordneten Fülleinrichtungskörper 15 auf. Zwischen der Innenseite der Kammerwand 13 und der Außenseite des Fülleinrichtungskörpers 15 befindet sich ein Spalt zur Aufnahme des Verpackungsschachtelzuschnitts, wobei der Spalt eine Breite zwischen 3,0 und 10,0 mm, aber bevorzugt etwa 6,0 mm aufweist. Aus Fig. 3, in der ein Verpackungsschachtelzuschnitt 16 in der oberen Kammer strichpunktiert gezeichnet ist, wird deutlich, daß der oben erwähnte Spalt an der Innen- und Außenseite des Verpackungsschachtelzuschnitts im wesentlichen gleichmäßig breit ist, wobei der Verpackungsschachtelzuschnitt in der Kammer durch eine Anzahl von bevorzugt kegelförmigen Stützbolzen 17 in Position gehalten wird, die um die Kammerwand verteilt sind. Der Fülleinrichtungskörper 15 ist mit dem Deckel 14 verbunden, der mit Hilfe einer Verankerung 18 dichtend gegen das obere Ende der Kammerwand 13 gedrückt wird. Das untere Ende der Kammerwand 13 wird gleichzeitig gasdicht gegen den Teil des Rotors 1 mit der kegelförmigen Rotoroberfläche 10 gedrückt.

Aus Fig. 1 wird deutlich, wie jede Kammer 12 mit Kanälen in Verbindung steht, die in der Rotoroberfläche 10 das Fluid abgeben, das durch die Kammer zirkulieren soll. Genauer umfaßt der Fülleinrichtungskörper 15 einen zentralen Kanal 19, dessen eines Ende am unteren Ende des Fülleinrichtungskörpers 15 mündet (d.h. innerhalb eines Verpackungsschachtelzuschnitts 16, der sich in der Kammer befindet), und dessen anderes Ende über eine Verbindungsleitung in der Rotoroberfläche 10 in einem geringen Abstand innerhalb der betreffenden Kammer 12 mündet, d.h. näher an der zentralen Achse des Rotors 1. Die Kammer 12 ist auch mit einer unteren, quadratischen Öffnung mit den gleichen Querschnittsabmessungen wie die Kammer versehen, über die sie direkt mit der Rotoroberfläche 10 verbunden ist, um sowohl den Vorschub als auch die Abgabe eines Verpackungsbehälterzuschnitts 16 zu ermöglichen und den Durchfluß von Sterilisierungsfluid entlang der Außenfläche eines in der Kammer liegenden Zuschnitts 16 zuzulassen. Ein Auslaßkanal 21 verläuft von dem oberen Ende der Kammer 12 nach außen, wobei sich dieser Kanal nach unten zu der Rotoroberfläche 10 erstreckt und dort zwischen der Öffnung der Kammer 12 und dem Auslaß des zentralen Kanals 19 in der Rotoroberfläche 10 mündet.

Die in die Rotoroberfläche 10 des Drehabschnitts 1 mündenden Kanäle 19 und 21 und die Kammern 12 sind bei Drehung des Drehabschnitts 1 selektiv in der Art von Schiebern mit einer Anzahl von Ein- und Auslässen zu verbinden, die in die Ständeroberfläche 4 des festgelegten Drehabschnitts 2 münden, was aus Fig. 2 am deutlichsten wird. In der Statoroberfläche 4 liegen paarweise angeordnete, im wesentlichen quadratische Löcher für die Verpackungsschachtelzuschnitte, wobei sich die Löcher völlig durch den festgelegten Abschnitt erstrecken. Die Lochpaare sind in einem Winkel von 90º zueinander angeordnet und weisen zwei Vorschuböffnungen 22 und zwei Abgabeöffnungen 23 auf. Zwischen den Vorschuböffnungen 22 und der zentralen Achse der Vorrichtung ist eine Luftauslaßöffnung 24 vorgesehen, die über einen in der Statoroberfläche vorgesehenen, gekrümmten Schlitz 24' mit beiden in einem Kammerpaar aufgenommenen Zentralkanälen 19 zu verbinden ist. Die Auslaßöffnung 24 ist an ihrem anderen Ende mit der Umgebungsatmosphäre zu verbinden.

Eine Vierteldrehung nach der beschriebenen Vorschubposition ist aus der Sicht in Drehrichtung (im Uhrzeigersinn) des Drehabschnitts 1 eine Vorwärmeposition mit drei Vorwärmleitungen 25 angeordnet, die über gekrümmte Schlitze 25' sowohl mit den zentralen Kanälen 19, den Auslaßkanälen 21 als auch den Kammern 12 zu verbinden sind. Die zentral angeordnete Vorwärmleitung 25 ist ein Auslaßkanal, der dazu bestimmt ist, den Auslaßkanal 21 mit der Umgebungsatmosphäre zu verbinden, während die beiden an jeder Seite daran angeordneten Vorwärmleitungen 25 Einlaßleitungen für Heißluft (ca. 120ºC) aus einer herkömmlichen (nicht gezeigten) Heißluft zu den Kammern 12 und den zentralen Kanälen 19 in dem Rotor 1 sind.

Nach einer weiteren 90º-Drehung des Drehabschnitts 1 im Uhrzeigersinn erreichen die zwei entsprechenden Kammern 12 eine Sterilisierungsposition, in der die Kammern 12 und die zentralen Kanäle 19 der Fülleinrichtungskörper mit zwei Paaren von Einlaßkanälen 26, 27 zur peripheren und zentralen Zufuhr von Sterilisierungsfluid bezüglich der in die Kammern eingesetzten Zuschnitte 16 in Verbindung zu setzen sind. Der Auslaßkanal 21 ist gleichzeitig mit Auslaßkanälen 28 zu verbinden, die zwischen den beiden Einlaßkanälen 26 und 27 liegen. Die Einlaßkanäle 26 und 27 sind bevorzugt mit einem Generator zu verbinden, der ein gasförmiges Sterilisierungsmittel erzeugt, d.h. bevorzugt gasförmiges Wasserstoffperoxid bei einer Temperatur von 80-120ºC. Die Einlaßkanäle 26, 27 sind über ein (nicht gezeigtes) Ventil auch mit einer Quelle mit steriler Luft zu verbinden, z.B. mit steriler, gefilterter Luft, die mittels eines Kompressors erzeugt wird. Bei einer speziellen Ausführungsform der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung kann ein Überlaufkanal 29 zur Verbindung des Auslaßkanals aus einer der Kammern 12, die in dem entsprechenden Paar enthalten ist, mit beiden Einlaßkanälen 26, 27 der anderen in dem Paar enthaltenen Kammer verwendet werden. In einem solchen Fall sind beide Kammern in Reihe verbunden.

Eine weitere Drehung des Drehabschnitts 1 um 90º schließt die Umdrehung ab und setzt beide Kammern 12 in Passung mit den Abgabeöffnungen 23, über die die in den Kammern angeordneten Verpackungsschachtelzuschnitte 16 aus der Vorrichtung nach der Erfindung abgegeben werden können. Der Vorschub und die Abgabe der Zuschnitte werden beispielsweise mittels herkömmlicher Saugnapfträger durchgeführt, die über die Vorschub- und Abgabeöffnungen 22, 23 an den nach unten gewandten Endflächen der Zuschnitte angreifen und diese über die Öffnungen 22, 23 in der Statoroberfläche 4 vertikal aus der Kammer verschieben. Befindet sich der Rotor in der oben erwähnten Abgabeposition, dann sind die zentralen Kanäle 19 mit einem Einlaß 30 zu verbinden, der mit der früher erwähnten sterilen Luftquelle in Verbindung gebracht werden kann.

Aus Fig. 2 wird deutlich, daß die Statoroberfläche ferner eine Anzahl von Nuten 31 aufweist, die einerseits einen Sektor der Statoroberfläche begrenzen, innerhalb dessen die Einlaßkanäle 26, 27 für die Sterilisierungsfluidabgabe münden, und andererseits den Teil der Statoroberfläche, in dem sich die Abgabeöffnungen 23 für Verpackungschachtelzuschnitt befinden. Die Nut 31 weist einen inneren, ringförmigen Abschnitt auf, der über radiale Nuten mit einem äußeren gekrümmten Abschnitt verbunden ist, und alle Nuten können darüberhinaus über (nicht gezeigte) Kanäle, die sich durch die Statoroberfläche erstrecken, mit einer Teilvakuumquelle eines herkömmlichen Typs verbunden werden.

Wenn die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung zur Behandlung von Verpackungsschachtelzuschnitten im Hinblick auf Bakterienvernichtung verwendet wird, dann ist sie bevorzugt als mehr oder weniger integraler Bestandteil in einer Verpackungsmaschine eines vorbekannten Typs angeordnet. Die Vorrichtung soll mit Verpackungsmaschinen des Typs zusammenwirken, die schlauchförmige Verpackungszuschnitte herstellt, die bevorzugt mit einer flüssigkeitsdichten Endwand versehen sind und nach der Behandlung in der Vorrichtung nach der Erfindung mit vorher sterilisierten Inhaltsstoffen (z.B. mit ultrahocherhitzter Milch) gefüllt und flüssigkeits- und bakteriendicht versiegelt werden. Verpackungsbehälter dieses Typs werden normalerweise aus einem laminierten Verpackungsmaterial hergestellt, das im wesentlichen Lagen aus Papier, einem Thermoplast (Polyethylen) und einer Aluminiumfolie oder einem anderen geeigneten Sperrmaterial bestehen. Sowohl die Verpackungsbehälter als auch die Maschinen zu ihrer Herstellung sind dem Fachmann auf diesem Gebiet wohlbekannt, und eine detaillierte Beschreibung ist in diesem Zusammenhang wahrscheinlich nicht erforderlich. Hier wird nur angenommen, daß die Verpackungsbehälter schlauchförmig sind und eine versiegelte Endwand aufweisen, wobei die Behälter beispielsweise mit Hilfe einer herkömmlichen Fördereinrichtung zu der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung vorgeschoben und mittels einer sich hin- und herbewegenden Übertragungseinrichtung in die Kammer verschoben werden, beispielsweise mittels einer Stange, an der ein Träger angebracht ist und die durch eine Steuerkurve angetrieben ist.

Der Vorschub eines Verpackungsschachtelzuschnitts 16 in eine der acht Kammern 12 des Drehabschnitts 1 wird im wesentlichen vertikal nach oben durch eine der beiden Vorschuböffnungen 22 in dem festgelegten Abschnitt 2 der Vorrichtung durchgeführt. Der Drehabschnitt 1 befindet sich an diesem Punkt in einer solchen Drehposition, daß sich eine Kammer 12 unmittelbar über einer der beiden Vorschuböffnungen 22 befindet, weshalb der betreffende Verpackungsschachtelzuschnitt 16 ungehindert über die Vorschuböffnung 22 in der Statoroberfläche 4 durch den festgelegten Abschnitt 2 und nach oben in die Kammer 12 gelangen kann. Da der Zuschnitt 16 mit seinem offenen Ende nach oben gewandt angehoben wird, wird der Zuschnitt nach oben um den Fülleinrichtungskörper 15 verschoben, bis er sich in der in Fig. 1 veranschaulichten Position befindet (wobei der Zuschnitt 15 durch gestrichelte Linien angedeutet ist). In dieser Position umgibt der Zuschnitt 16 den Fülleinrichtungskörper 15 und wird außen durch die Stützbolzen 17 der Kammerwand 13 so gestützt, daß die Räume zwischen der Wand des Zuschnitts 16 und der Kammerwand 13 außerhalb des Zuschnitts sowie dem Fülleinrichtungsköerper 15 innerhalb des Zuschnitts jeweils gleich groß sind, bevorzugt etwa 3,0 mm. Zwischen dem Fülleinrichtungskörper 15 und der Innenseite des Zuschnitts 16 kommt es zu keinem Kontakt, was wesentlich ist, um sicherzustellen, daß alle Teile der Innenfläche des Zuschnitts 16, die mit den Inhaltsstoffen des Behälters in Kontakt gelangen, für das zu verwendende Behandlungs- oder Sterilisierungsfluid zugänglich sind.

Die Zufuhr von Zuschnitten zu der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt paarweise durchgeführt, und der Vorschub der Zuschnitte in beide Kammern 12, die in einem Paar enthalten sind, wird ebenfalls gleichzeitig durchgeführt. Wie oben erwähnt, befinden sich während des Vorschubs der Zuschnitte beide Kammern 12 unmittelbar über den Vorschuböffnungen 22, was bedeutet, daß die zentralen Kanäle 19 der Kammern über den Schlitz 24' mit der Auslaßöffnung 24 in Verbindung stehen, wodurch die in den Kammern 12 anwesende Luft über den zentralen Kanal 19 nach außen getrieben werden kann, wenn der Zuschnitt an dem Fülleinrichtungskörper 15 nach oben verschoben wird. Hierdurch kann ein Zuschnitt 16 ungehindert von einem Luftpolster in die korrekte Position in der Kammer 12 gesetzt werden, und die Übertragung eines Zuschnitts 16 von der (nicht gezeigten) Fördereinrichtung über den festgelegten Abschnitt 2 und in die betreffende Kammer 12 kann mit hoher Geschwindigkeit stattfinden, was erforderlich ist, da die Standzeit des Rotors relativ kurz ist (in der Größenordnung von 2 s). Nach dem Vorschub der Verpackungsschachtelzuschnitte 16 in das entsprechende Paar von Kammern 12 kann der Drehabschnitt 1 ungehindert über eine Viertelumdrehung gedreht werden, wobei die gefüllten Kammern 12 in Reihe und nicht fortschreitend von den Vorschuböffnungen abgehen, um über zugeordnete gekrümmte Schlitze 25' mit der äußersten von drei Vorwärmleitungen 25 in Verbindung zu gelangen. Gleichzeitig treten die zentralen Kanäle 19 der Kammern mit dem Schlitz 25' in Verbindung, der mit der innersten der drei Vorwärmleitungen 25 verbunden ist, und die Auslaßkanäle 21 treten mit dem zentral angordneten Schlitz 25' der Vorwärmleitung 25 in Verbindung. Die beiden betreffenden Zuschnitte 16 befinden sich nun in der Vorwärmposition, und das Vorwärmen wird dadurch durchgeführt, daß auf etwa 120ºC erhitzte Luft über die äußere und die innere Vorwärmleitung 25 zu den Kammern 12 sowohl zur Außenseite des Zuschnitts 16 als auch (über den zentralen Kanal 19) zu seiner Innenseite geleitet wird. Nach dem Durchströmen des Zuschnitts 16 von außen und innen wird die Luft aus beiden Leitungen gesammelt und über den Auslaßkanal 21 zu der zentral angeordneten Vorwärmleitung 25 geführt. Die Einspeisung der Vorwärmluft sowohl an der Außen- als auch der Innenseite des Zuschnitts beinhaltet, daß keine Druckdifferenz zwischen den verschiedenen Seiten des Zuschnitts entstehen kann; gleichzeitig kann ein großes Luftvolumen durchströmen, was unter dem Gesichtspunkt der Durchführung einer raschen und gleichmäßigen Erwärmung des Verpackungsbehälterzuschnitts 16 vorteilhaft ist. Die maximale Behandlungszeit wird mit Hilfe der gekrümmten Schlitze 25' in der Statoroberfläche 4 des festgelegten Abschnitts 2 erreicht, wobei die Schlitze sicherstellen, daß die Kanäle in dem Drehabschnitt 1 mit den Vorwärmleitungen 25 in Kontakt gelangen, sobald sie die Vorschubposition verlassen haben, und den Kontakt sowohl während der Standzeit des Rotors in der Vorwärmposition als auch bei der weiteren Drehung in Richtung der darauffolgenden Sterilisierungsposition aufrechterhalten. Hierdurch wird sichergestellt, daß die Vorwärmzeit nicht auf die etwa zwei Sekunden begrenzt ist, während der der Drehabschnitt 1 stationär ist, wobei sich die entsprechenden Kammern 12 in der Vorwärmposition befinden, sondern verlängert ist, so daß die Vorwärmzeit auch einen Teil der Drehzeit des Drehabschnitts 1 umfaßt. Dadurch ist sichergestellt, daß die Heißluft mit etwa 120ºC Zeit hat, die Zuschnitte 16 ausreichend vorzuwärmen, d.h. auf eine Temperatur von nicht weniger als etwa 80ºC, was leicht über dem Taupunkt des erhitzten Gemisches aus Sterilisierungsmittel und Luft liegt, das für die eigentliche Sterilisierungsbehandlung der Verpackungsschachtelzuschnitte verwendet wird.

Sobald der Kontakt zwischen dem entsprechenden Kammerpaar 12 und dem Schlitz 25' der Vorwärmleitungen unterbrochen ist, bewegen sich die Kammern in die Sterilisierungsposition, in der der Rotor wieder anhält. In dieser Position steht das Innere jeder Kammer 12 über einen äußeren Umfangseinlaß 26 in der Statoroberfläche 4 mit einer Quelle mit Behandlungsfluid in Verbindung, wobei der Einlaß in direkter Verbindung mit der Kammer 12 oder, genauer, mit dem außerhalb des Zuschnitts 16 liegenden Abschnitt der Kammer steht, sowie einen zentral angeordneten Zentraleinlaß 27, der die Quelle mit sterilem Fluid über den zentralen Kanal 19 in Verbindung mit der Innenseite des Zuschnitts 16 bringt. Die Zufuhr des entsprechenden sterilen Fluids (bevorzugt Peroxidgas, das auf etwa 80ºC erhitzt ist) geschieht nun über beide Einlässe 26, 27, und nach dem Durchströmen der Außen- und Innenseite des Zuschnitts 16 strömt das Gas über einen gemeinsamen Auslaßkanal 21 nach außen, der bei der vorliegenden Position des Stators mit dem Auslaßkanal 28 in der Statoroberfläche 4 verbunden, der zwischen den Einlässen 26 und 27 liegt.

Bei einer modifizierten Ausführungsform der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung kann der Auslaßkanal 28 von einer das Paar bildenden Kammer 12 über den Überlaufkanal 29 (Fig. 2) mit dem Einlaß der zweiten Kammer 12 verbunden sein, was beinhaltet, daß die ein Paar bildenden Kammern 12 in Reihe verbunden sind, so daß das Behandlungsgas zunächst durch eine Kammer strömt und dann durch die andere fließen kann. Damit wird eine Behandlungsfluidersparnis möglich. Das zugeführte Gas aus beispielsweise Wasserstoffperoxid und Luft auf einer Temperatur von etwa 80ºC liegt, kondensiert es nicht an dem auf über 80ºC erhitzten Zuschnitt 16, wobei die Behandlung vollständig in der Gasphase durchgeführt wird, was sich als ein wirksames Verfahren zum Erzielen von zufriedenstellenden Vernichtungsergebnissen in sehr kurzer Zeit, in der Größenordnung von 1 s erwiesen hat. Nichtsdestotrotz dauert die Zufuhr von Behandlungsfluid für einen etwas längeren Zeitraum an, etwa 1,5 s, wonach beide Einlaßkanäle 26 und 27 über (nicht gezeigte) Kanäle statt dessen mit einer Quelle mit steriler Heißluft in Verbindung gebracht werden, die die Innen- und Außenseite der Verpackungsschachtelzuschnitte 16 für weitere 0,5 s durchströmen kann, so daß Reste des Sterilisierungsfluids vollständig weggespült werden, um angemessene Ergebnisse sicherzustellen.

Ist die Behandlung in der Sterilisierungsposition abgeschlossen, dann wird der Drehabschnitt 1 über eine zusätzliche Viertelumdrehung an eine Abgabeposition gedreht, in der beide Kammern 12 mit zwei Abgabeöffnungen 23 in dem festgelegten Abschnitt 2 in Verbindung stehen. Gleichzeitig treten beide zentralen Kanäle 19 mit dem Einlaß 30 in der Statoroberfläche 4 in Verbindung, wobei dieser Einlaß mit einer Quelle mit steriler Luft in Verbindung steht und demnach sterile Luft in die Kammern 12 zuführt, während die behandelten Zuschnitte 16 entfernt werden. Die Zufuhr von steriler Luft erleichtert das Entfernen der Zuschnitte 16, da bei dem relativ raschen Entfernen der Zuschnitte 16 kein Vakuum auftritt und gleichzeitig eine Infizierung der Zuschnitte 16 während ihrer Übertragung von dem Rotor 1 zu einer (nicht gezeigten) weiteren geschlossenen Kammer verhindert wird, in der die Zuschnitte beispielsweise nach dem Setzen auf eine (nicht gezeigte) Fördereinrichtung zu einer Füllstation vorgeschoben werden, wo vorher sterilisierte Inhaltsstoffe bis zu einem gewünschten Pegel zugeführt werden. Dann werden die Verpackungsschachtelzuschnitte an der verbleibenden Endwand versiegelt, so daß die eingeschlossenen Inhaltsstoffe sowohl flüssigkeits- als auch bakteriendicht von ihrer Umgebung getrennt sind; daraufhin können die Verpackungsbehälter über ein (nicht gezeigtes) Tor eines herkömmlichen Typs aus dem sterilen Bereich entfernt werden.

Wie oben erwähnt, liegen der Drehabschnitt und der festgelegte Abschnitt in einer voneinander leicht beabstandeten Beziehung, und der Raum zwischen der Statoroberfläche 4 und der Rotoroberfläche 10 ist folglich zwischen 0,1 und 0,3 mm breit. Dies ist erforderlich, um sicherzustellen, daß beide Oberflächen bei der Drehung nicht miteinander in Kontakt gelangen, impliziert aber gleichzeitig, daß während des Betriebs eine bestimmte Leckage an Behandlungsfluid und Luft auftritt. Die Leckage des Sterilisierungsfluids ist ein Vorteil, da dadurch der Raum bakterienfrei gehalten wird, aber es ist unerwünscht, daß das Sterilisierungsfluid in die Umgebung ausströmt. Um dies zu verhindern, stehen die in der Statoroberfläche 4 vorgesehenen Nuten 31 über (nicht gezeigte Kanäle) in ständiger Verbindung mit einer Vakuumquelle, die über einen ausgeglichenen Saugbetrieb sicherstellt, daß das entweichende Behandlungsfluid behandelt und gesammelt wird.

Bei der veranschaulichten Ausführungsform weisen sowohl die Statoroberfläche 4 als auch die Rotoroberfläche 10 einen Spitzenwinkel von etwa 140º auf, aber selbstverständlich können innerhalb eines weiten Bereichs (90º-170º) andere Winkel gewählt werden, was erwiesenermaßen zufriedenstellend funktioniert. Konstruktionen außerhalb dieses Winkelbereichs sind ebenfalls vorstellbar. Allerdings haben praktische Experimente gezeigt, daß eine völlig ebene Oberfläche eine höhere Gefahr einer thermischen Verformung und dadurch eines störenden Kontakts zwischen beiden Oberflächen mit sich bringt, weshalb dies vermieden werden sollte. Andererseits unterliegt eine völlig zylindrische Oberfläche, bei der sich die Kammern 12 radial zu der Drehachse hin erstrecken, nicht den entsprechenden Nachteilen, sondern zieht beispielsweise dahingehend praktische Schwierigkeiten nach sich, daß Reste von Verpackungsschachtelzuschnitten aus dem Spalt zwischen den Oberflächen entfernt werden müssen. Folglich hat sich die Wahl eines Spitzenwinkels von etwa 140º als guter Kompromiß zwischen diesen beiden Extremen herausgestellt, und praktische Experimente haben auch gezeigt, daß dies eine optimale Konstruktion ist. Die Abgabe an eine nachfolgende Füllstation kann weggelassen werden, wenn die Fülloperation stattdessen durchgeführt wird, während sich die Zuschnitte in dem Rotor befinden, und die Zuschnitte können möglicherweise bereits im Rotor verschlossen und versiegelt werden.

Die vorliegende Erfindung sollte nicht als auf die oben beschriebenen und in den Zeichnungen veranschaulichten Merkmale beschränkt angesehen werden, da viele Modifizierungen möglich sind, ohne den Rahmen der beigefügten Ansprüche zu überschreiten.


Anspruch[de]

1. Vorrichtung zur Behandlung von Verpackungsschachtelzuschnitten (16) mit einem Fluid, die Kammern (12) zur Aufnahme der Zuschnitte (16) während der Behandlung aufweist, wobei die Kammern durch einen Drehabschnitt bzw. einen Rotor (1) gebildet sind, sowie einen Einlaßkanal (30) und einen Auslaßkanal (24) in einem festgelegten Abschnitt bzw. einem Stator (2), wobei die Kanäle (24, 30) das Fluid zuführen bzw. entfernen, wobei der Rotor (1) und der Stator (2) Rotor- und Statoroberflächen (4, 10) bilden, die einander zugewandt sind und während der Drehbewegung des Rotors (1) bezüglich des Stators (2) Ventilanordnungen bilden, wobei der Rotor (1) auch Verbindungskanäle (19, 21) aufweist, die in die Kammer (12) führen,

gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

a) die Kammer (12) öffnet sich an der Rotoroberfläche (10) zu der Statoroberfläche (4) hin;

b) die Kammer (12) ist zusätzlich durch die Verbindungskanäle (19, 21) mit der gleichen Rotoroberfläche (10) verbunden;

c) die Kammer (12) bildet einen Behandlungsraum zwischen der Innenseite der Kammerwand (13) einerseits und der Außenseite eines Fülleinrichtungskörpers (15) andererseits, der einen zentralen Kanal aufweist, der mit einem der Verbindungskanäle (19, 21) verknüpft ist und durch die Wand des zentralen Kanals (19) gebildet ist, um das Fluid durch den einen Verbindungskanal und den zentralen Kanal (19), durch den Behandlungsraum sowie über den anderen Verbindungskanal (21) in den Auslaßkanal (24) zirkulieren zu lassen;

d) der Behandlungsraum nimmt den Schachtelzuschnitt (16) auf.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Statoroberfläche (4) und die Rotoroberfläche (10) kegelförmig sind und einen Spitzenwinkel zwischen 90 und 170º bezüglich der Welle (7) des Rotors (1) bilden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spitzenwinkel bezüglich der Welle (7) etwa 140º beträgt.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während des Behandlungsvorgangs ein Spalt zwischen 0,1 und 0,3 mm zwischen der Rotoroberfläche (10) und der Statoroberfläche (4) gebildet wird.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Statoroberfläche (4) Nuten (31) aufweist, die mit einer Teilvakuumquelle verbunden werden können und einen Sterilisierungssektor begrenzen, in den Kanäle (26, 27, 28) für Sterilisierungsfluid münden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Schlitze (25') außerhalb des Sterilisierungssektors in der Statoroberfläche (4) gebildet sind, die gekrümmt sind und mit Vorwärmleitungen (25) verbunden sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kammer (12) mit einem zentralen Fülleinrichtungskörper (15) versehen ist, dessen zentraler Kanal Teil des Verbindungskanals (19) ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen dem Fülleinrichtungskörper (15) und der Wand (13) der Kammer (12) eine Breite zwischen 3 und 10 mm aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (12) paarweise angeordnet sind und die von jedem Paar umfaßten Kammern durch in dem Stator (2) angeordnete Überlaufkanäle (29) in Reihe miteinander verbunden sind.







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