[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum automatisierten Reinigen von nach oben
offenen Behältern mit einer Behälteröffnung, einem Behälterboden und einer Behälterwand,
insbesondere in der Lebensmittelindustrie.
[0002] Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum automatisierten Reinigen von
nach oben offenen Behältern mit einer Behälteröffnung, einem Behälterboden und einer
Behälterwand, insbesondere in der Lebensmittelindustrie.
[0003] Vorrichtungen und Verfahren zum automatischen Reinigen von Behältern sind in vielen
Industriegebieten, wie z.B. in der Lebensmittel- oder der Pharmaindustrie, weit verbreitet,
da sie den personellen Arbeitsaufwand minimieren und ein festgelegtes Reinigungsergebnis
sicher stellen, was bei den heutigen Hygieneanforderungen ein unablässliches Kriterium
darstellt.
[0004] Automatisierte Reinigungsverfahren, insbesondere bei der Bierherstellung, sind bekannt
als CIP- (cleaning in place) Verfahren. Nachteilig ist, dass diese Verfahren aufgrund
der Verwendung von zum Teil auf den Menschen aggressiv wirkenden Reinigungs- oder
auch Desinfektionsmitteln nur bei geschlossenen Tanks angewendet werden können. In
Folge kann der Reinigungsverlauf, wenn überhaupt, nur mit erheblichem Aufwand visualisiert
werden, was einer einfachen Kontrolle des Prozesses und des Reinigungsergebnisses
entgegensteht.
[0005] Auch Behälter, insbesondere Tanks, in offener Bauweise sind in vielen Industriegebieten,
wie z.B. der Lebensmittelindustrie, häufig im Einsatz. Sie ermöglichen eine einfache
visuelle Überwachung des im Tank ablaufenden Prozesses und können zudem leicht manuell
bestückt bzw. entleert werden. Die Reinigung solcher offenen Systeme ist jedoch bisher
nur mit hohem personellen und vor allem körperlichen Einsatz möglich. Andere Konstruktionen,
wie große Deckelöffnungen oder abnehmbare Deckel sind bei großen Behältern technisch
nur schwer realisierbar, zudem sehr teuer und mikrobiologisch bedenklich.
[0006] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren
der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, welche die oben angeführten
Nachteile überwinden.
[0007] Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen
des Anspruches 1.
[0008] Die Aufgabe wird des Weiteren mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches
12 gelöst.
[0009] Bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung einerseits
und des erfindungsgemäßen Verfahrens andererseits sind Gegenstand der Unteransprüche.
[0010] Erfindungsgemäß ist im oberen Bereich der Innenseite der Wand eines nach oben offenen
Behälters wenigstens ein an die Kontur der Behälteröffnung angepasstes Leitungselement
mit wenigstens einer Lochreihe angeordnet. Da das wenigstens eine Leitungselement
mit einem festgelegten Reinigungsprogramm angesteuert werden kann, wird die Automatisierbarkeit
der Reinigung mit einer einfachen visuellen Kontrollierbarkeit verbunden. Da die Reinigung
sowie der Strömungsverlauf des Reinigungsmittels sichtbar sind, kann die Reinigungseffizienz
hinsichtlich Materialeinsatz und Prozesszeit erhöht werden. Dabei besteht die Möglichkeit,
einerseits auf einfache Weise gezielt Reinigungsmittel im Bereich einer Verschmutzung
einzusetzen, und andererseits den Reinigungsvorgang zu dem Zeitpunkt zu stoppen, bei
dem ersichtlich ist, dass das gewünschte Reinigungsergebnis bereits erzielt wurde.
[0011] Dadurch, dass das wenigstens eine Leitungselement in einer bevorzugten Ausführungsform
im Bereich einer parallel dazu angeordneten und das Leitungselement bereichsweise
umgebenden Abdeckung angeordnet ist, werden Aerosole bzw. ein unkontrolliertes Herausspritzen
von Reinigungsmittel aus dem offenen Tank vermieden. Somit wird eine Vorrichtung zur
Verfügung gestellt, die einfach in der konstruktiven Herstellung, effektiv in der
Wirkung, universell einsetzbar und vor allem auch bei bestehenden Anlagen problemlos
nachrüstbar ist.
[0012] Erfindungsgemäß wird Reinigungsmittel aus geringem Abstand von wenigstens einem stationären
Leitungselement auf die Innenseite der Behälterwand aufgebracht. Das von der Behälterwand
in Richtung der Behälteröffnung abprallende, evtl. Schmutzpartikel aufweisende Reinigungsmittel
wird mittels der Abdeckung in Richtung des Behälterbodens abgelenkt. In einer bevorzugten
Ausführungsform wird die dem Leitungselement zugewandte Seite der Abdeckung mittels
aus dem stationären Leitungselement austretendem Reinigungsmittel gereinigt. Somit
ist sowohl die Sicherheit des Menschen vor Kontakt mit Reinigungsmitteln als auch
die mikrobiologische Sicherheit für die Produktion gewährleistet.
[0013] Die Erfindung kann z.B. in einer Brauerei zum Einsatz kommen, wobei sie sich auch
auf andere Bereiche der Lebensmittelindustrie und andere Industriegebiete, in welchen
nach oben offene Tanks verwendet werden, anwenden lässt.
[0014] Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden
Beschreibung unter Bezugnahme auf die angeschlossenen Zeichnungen, in welchen eine
bevorzugte Ausführungsform dargestellt ist.
[0015] Es zeigt: Fig. 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer
perspektivischer Darstellung, Fig. 2 die Vorrichtung aus Fig. 1 in einer Schnittansicht,
Fig. 3 einen gestreckten Abschnitt eines Leitungselementes und Fig. 4 eine schematische
Draufsicht auf die Vorrichtung in einer ring- bzw. ringsegmentförmigen Ausführungsform.
[0016] Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen Teil eines nach oben offenen Behälters mit
einer Behälteröffnung, einem Behälterboden und einer Behälterwand, mit Blick auf die
Innenseite der Behälterwand 1. Der Behälter kann z.B. ein offener, zylindrokonischer
Gärtank sein, wie er in einer Brauerei zur Vergärung von Bierwürze eingesetzt wird.
Der Querschnitt dieser Tanks ist in der Praxis, wie auch in Fig. 1 angedeutet, zumeist
rund, wobei die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht auf den Einsatz von runden Behältern
eingeschränkt ist, sondern ebenfalls für Behälter mit beliebigem, z.B. rechteckigem,
Querschnitt angewendet werden kann.
[0017] Des Weiteren ist ausschnittsweise ein Leitungselement 2 im oberen Bereich der Innenseite
der Behälterwand 1 ersichtlich, das in diesem Ausführungsbeispiel einen im Wesentlichen
runden Querschnitt aufweist und sich ring- bzw. ringsegmentförmig erstreckt. Da das
Leitungselement 2 in seiner räumlichen Erstreckung an die Kontur der Behälteröffnung
angepasst ist, wird es im Falle eines z.B. rechteckigen Behälters entsprechend rechteckig
verlaufen oder aus geraden Stücken bestehen, die jeweils an einer Wand angeordnet
sind.
[0018] Erfindungsgemäß wird Reinigungsmittel aus geringem Abstand vom Leitungselement 2
auf die Innenseite der Behälterwand 1 aufgebracht. Um Aerosole bzw. ein unkontrolliertes
Herausspritzen von Reinigungsmittel aus dem offenen Tank zu vermeiden, ist das Leitungselement
2 im Bereich einer parallel dazu angeordneten und das Leitungselement 2 bereichsweise
um ca. 180° umgebenden Abdeckung 3 angeordnet. Das von der Behälterwand 1 in Richtung
Behälteröffnung abprallende, evtl. Schmutzpartikel aufweisende Reinigungsmittel wird
mittels der Abdeckung 3 in Richtung des Behälterbodens abgelenkt.
[0019] Die vorzugsweise gewölbte Abdeckung 3 wird an ihrer dem Leitungselement 2 zugewandten
Seite ebenfalls bei der automatischen Reinigung mit gereinigt. Dazu ist ein spezielles
Reinigungsprogramm notwendig, welches eine Standardisierung des Reinigungsprozesses
durch Hinterlegung eines genau definierten Reinigungsprogramms, unter Festlegung von
Zeiten, Volumenströmen, Drücken, Temperaturen, Konzentrationen, etc., vorsieht, und
welches unter anderem auch die Frequenzregelung einer Reinigungsmittelvorlaufpumpe
notwendig macht. Außerdem sind die Halterungen und Zuläufe zum Leitungselement 2,
wie z.B. eine Reinigungsmittelvorlaufleitung 4, so mit der Abdeckung 3 verbunden,
dass auch diese für die Mikrobiologie kritischen Bereiche mit gereinigt werden.
[0020] Die Abdeckung 3 ist mit dem oberen Bereich des offenen Behälters verbunden, vorzugsweise
entlang einer Schweißnaht 5 verschweißt, was ein einfaches Montieren und Nachrüsten
von bereits bestehenden Behältern gewährleistet. Nicht nur die Abdeckung 3, sondern
ebenfalls das Leitungselement 2, ist stationär am offenen Behälter angebracht.
[0021] In Fig. 2 ist die Vorrichtung aus Fig. 1 dargestellt, umfassend ein Leitungselement
2 und eine im oberen Bereich der Innenseite der Behälterwand 1 angeordnete Abdeckung
3. An dieser Stelle kann erwähnt werden, dass der Querschnitt des Leitungselementes
2 auch selbstverständlich andere Formen als die runde Form annehmen kann. Im Rahmen
der Erfindung ist allerdings rund bevorzugt, da somit ausgehend von einer Mittelachse
6 des Leitungselementes das Reinigungsmittel in einem festgelegten Winkel an die Behälterwand
1 aufgebracht werden kann.
[0022] Das Aufbringen des Reinigungsmittels geschieht über wenigstens eine Lochreihe 7,
8 im Leitungselement 2, wobei mit der Anordnung bzw. der Lage der wenigstens einen
Lochreihe 7, 8 ausgehend von der Mittelachse 6 des Leitungselementes 2 der Winkel
vorgegeben wird, mit dem das Reinigungsmittel aus geringem Abstand auf die Innenseite
der Behälterwand 1 treffen soll. Im Rahmen der Erfindung sind zwei Lochreihen 7, 8
bevorzugt, die im Wesentlichen parallel zur Mittelachse 6 des Leitungselements 2 verlaufen
und, wie in Fig. 3 ersichtlich, gegebenenfalls zueinander versetzt angeordnet sein
können.
[0023] Die Öffnungen der Lochreihen 7, 8 können in bereits bekannter Weise in das Leitungselement
2 gebracht werden. In einer möglichen Variante werden die Öffnungen gebohrt, wobei
der Durchmesser der Bohrungen im Bereich von etwa 1mm bis 2,5mm liegt und der Abstand
der Bohrungen innerhalb einer Lochreihe 7, 8 35mm beträgt. Der Abstand der Öffnungen
innerhalb einer Lochreihe 7, 8 ist bedingt durch den Öffnungsdurchmesser und dem Volumenstrom
und kann daher variieren.
[0024] In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Öffnungen der Lochreihe
7 ausgehend von der Mittelachse 6 des Leitungselementes 2 im Wesentlichen parallel
zur Innenseite der Behälterwand 1 angeordnet, d.h. in einer Ebene, die sich durch
die Mittelachse 6 parallel zur Behälterinnenwand 1 erstreckt. Bei runden Behältern
ist mit der Ebene parallel zur Behälterinnenwand 1 die Tangentialebene gemeint. Über
die Lochreihe 7 wird, wenn sie wie in Fig. 2 ersichtlich an der oberen Seite des Leitungselementes
2 angeordnet ist, die Reinigung der Abdeckung 3 vorgenommen. Da es bevorzugt ist,
dass sich die Teilströmungen des Reinigungsmittels nach dem Auftreffen auf die dem
Leitungselement 2 zugewandten Seite der Abdeckung 3 im Wesentlichen gleichmäßig in
alle Richtungen verteilen, sind die Öffnungen der Lochreihe 7 ausgehend von der Mittelachse
6 des Leitungselementes 2 lotrecht zur Querschnittsebene des Behälters angeordnet.
Diese Anordnung ist jedoch keine Vorraussetzung für den Einsatz der erfindungsgemäßen
Vorrichtung.
[0025] Weiterhin sind in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Öffnungen der
Lochreihe 8 ausgehend von der Mittelachse 6 des Leitungselementes 2 in einem stumpfen
Winkel, vorzugsweise von 46
· bis 89
·, insbesondere von 60
· bis 85
·, besonders bevorzugt etwa 80
·, zur Innenseite der Behälterwand 1 angeordnet. Über die Lochreihe 8 wird die effektive
Reinigung des Behälters durchgeführt, wobei ihre Winkelanordnung im oben genannten
Bereich so gewählt werden kann, dass das Reinigungsmittel gezielt im Bereich der an
der Innenseite der Behälterwand 1 anhaftenden Verschmutzung auftrifft. Es ist bevorzugt,
dass die Teilströmungen des Reinigungsmittels nach dem Auftreffen auf die Behälterwand
1 zwar eine vorgegebene, in Richtung des Behälterbodens verlaufende Richtungstendenz
aufweisen sollen, jedoch in ihren seitlichlichen Strömungsverläufen im Wesentlichen
gleichmäßig in alle Richtungen verteilt werden sollen. Daher sind die Öffnungen der
Lochreihe 8 im gezeigten Ausführungsbeispiel ausgehend von der Mittelachse 6 des Leitungselementes
2 in einer Ebene angeordnet, die sich sowohl lotrecht zur Behälterwand 1 als auch
zur Querschnittsebene des Behälters erstreckt.
[0026] In Fig. 4 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung um den gesamten Umfang eines nach
oben offenen und runden Behälters dargestellt, die einen geschlossenen Reinigungsring
bildet. Dieser Reinigungsring besteht aus einer durchgehenden Abdeckung 3 und zwei
ringsegmentförmigen Leitungselementen 2.
[0027] Im Rahmen der Erfindung ist es selbstverständlich möglich, dass nur ein einziges
Leitungselement 2 vorgesehen ist, der sich um den Umfang der Behälteröffnung erstreckt.
Ebenso können mehrere Leitungselemente 2 zum Einsatz kommen, wobei der Vorteil besteht,
dass eine gewisse Vorlaufzeit die benötigt wird, um das Reinigungsmittel über die
gesamte Länge eines Leitungselementes 2 zu verteilen, somit verringert werden kann,
was wiederum den Materialeinsatz an Reinigungsmittel reduziert. Aufgrund der benötigten
Anzahl an Zuleitungen, wie die Reinigungsmittelvorlaufleitung 3, sind allerdings zwei
Leitungselemente 2 bevorzugt, wobei auch weitestgehend gewährleistet ist, dass das
Reinigungsmittel zeitlich möglichst konstant über die gesamte Länge eines Leitungselementes
2 verteilt wird.
[0028] Das Reinigungsmittel wird von den zwei stationären Leitungselementen 2 auf die Innenseite
der Behälterwand 1 aufgebracht, wobei die Leitungselemente 2 auch nacheinander mit
Reinigungsmittel beaufschlagt werden können. In diesem Fall der Reinigung wird also
im Wechsel einmal das eine ringsegmentförmige Leitungselement 2 und dann das andere
mit Reinigungsflüssigkeit aus der Reinigungsmittelvorlaufleitung 3 durchströmt. Über
die Lochreihe 8 des jeweiligen Leitungselementes 2 wird die Innenseite der Behälterwand
1 benetzt und durch die mechanische und chemische Energie des Reinigungsmittelstrahles
die an der Behälterwand 1 anhaftende Verschmutzung gelöst. Die wechselseitige Beschwallung
der Innenseite der Behälterwand 1 führt zu hohen spezifischen Volumenströmen im Verschmutzungsbereich
bei gleichzeitiger Verlängerung der Kontaktzeit zwischen Reinigungsmittel und Schmutzpartikel.
[0029] Vor bzw. nach dem Ausbringen von Reinigungsmittel können im Behälter befindliche
Gase in das wenigstens eine Leitungselement 2 eingesaugt und daraus abgeführt werden.
Bei der Absaugung von Gasen, wie z.B. Gärgase bei der Vergärung von Bierwürze, wird
über beide Leitungselemente 2 gleichzeitig ein von einem Ventilator 9 erzeugter Unterdruck
aufgebaut. Dieser Unterdruck erwirkt einen Sog auf auftretende Gase, die dann in das
Leitungselement 2 eingesaugt und aus dem Prozess entfernt werden können. So können
Gase direkt am Ort der Entstehung abgeführt werden, was eines aufwändigem Umwälzen
bzw. Austauschen der Umgebungsluft mit den damit verbundenen Kosten mit Vorteil entgegenwirkt.
[0030] Hieraus wird ersichtlich, dass das wenigstens eine Leitungselement 2 mit einer Zuleitung
und/oder einer Ableitung verbunden ist, weshalb die Öffnungen der Lochreihen 7, 8
sowohl für eine aus dem Leitungselement 2 austretende Strömungsrichtung als auch für
eine in das Leitungselement 2 hineintretende Strömungsrichtung von Fluiden bzw. Gasen
verwendbar sind.
[0031] Zusammenfassend kann ein Ausführungsbeispiel wie folgt beschrieben werden:
[0032] Im oberen Bereich der Innenseite einer Behälterwand 1 eines nach oben offenen Behälters
ist wenigstens ein an die Kontur der Behälteröffnung angepasstes Leitungselement 2
mit wenigstens einer Lochreihe 7, 8 angeordnet. Da das wenigstens eine Leitungselement
2 mit einem festgelegten Reinigungsprogramm angesteuert werden kann, wird die Automatisierbarkeit
der Reinigung mit einer einfachen visuellen Kontrollierbarkeit verbunden.
[0033] Das Reinigungsmittel wird aus geringem Abstand von dem wenigstens einem Leitungselement
2 auf die Innenseite der Behälterwand 1 aufgebracht, wobei das von der Behälterwand
1 in Richtung der Behälteröffnung abprallende, evtl. Schmutzpartikel aufweisende Reinigungsmittel
mittels einer Abdeckung 3 in Richtung des Behälterbodens abgelenkt wird und die dem
Leitungselement 2 zugewandte Seite der Abdeckung 3 mittels aus dem Leitungselement
2 austretenden Reinigungsmittel gereinigt wird.
1. Vorrichtung zum automatisierten Reinigen von nach oben offenen Behältern mit einer
Behälteröffnung, einem Behälterboden und einer Behälterwand (1), insbesondere in der
Lebensmittelindustrie, dadurch gekennzeichnet, dass im öffnungsnahen Bereich der Innenseite der Behälterwand (1) wenigstens ein an die
Kontur der Behälteröffnung angepasstes Leitungselement (2) mit wenigstens einer Lochreihe
(7, 8) angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitungselement (2) zwei parallel zu seiner Mittelachse (6) verlaufende Lochreihen
(7, 8) aufweist, die gegebenenfalls in Richtung der Mittelachse (6) zueinander versetzt
angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen sowohl für eine aus dem Leitungselement (2) austretende Strömungsrichtung
als auch für eine in das Leitungselement (2) hineintretende Strömungsrichtung von
Fluiden ausgeführt sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchtrittsrichtung der Öffnungen einer Lochreihe (7) ausgehend von der Mittelachse
(6) des Leitungselementes (2) im Wesentlichen parallel zur Behälterwand (1) angeordnet
sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchtrittsrichtung der Öffnungen einer Lochreihe (7) ausgehend von der Mittelachse
(6) des Leitungselementes (2) lotrecht zur Querschnittsebene des Behälters angeordnet
sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchtrittsrichtung der Öffnungen einer Lochreihe (8) ausgehend von der Mittelachse
(6) des Leitungselementes (2) in einer Ebene angeordnet sind, die sich sowohl lotrecht
zur Behälterwand (1) als auch zur Querschnittsebene des Behälters erstreckt.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchtrittsrichtung der Öffnungen einer Lochreihe (8) ausgehend von der Mittelachse
(6) des Leitungselementes (2) in einem stumpfen Winkel, vorzugsweise von 46· bis 89·, insbesondere von 60· bis 85·, besonders bevorzugt etwa 80·, zur Behälterwand (1) angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Leitungselement (2) im Bereich einer parallel dazu angeordneten
und das Leitungselement (2) bereichsweise umgebenden Abdeckung (3) angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (3) mit dem oberen Bereich des offenen Behälters verbunden, vorzugsweise
verschweißt, ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (3) und das wenigstens eine Leitungselement (2) stationär am offenen
Behälter angebracht sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass am Leitungselement (2) eine mit Öffnungen verbundene Ableitung für abzuleitendes
Gas angeschlossen ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Leitungselemente (2) im oberen Bereich der Innenseite der Behälterwand
(1) angeordnet sind, die an eine Zuleitung (4) angeschlossen sind.
13. Verfahren zum automatisierten Reinigen von nach oben offenen Behältern mit einer Behälteröffnung,
einem Behälterboden und einer Behälterwand (1), insbesondere in der Lebensmittelindustrie,
dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungsmittel aus geringem Abstand von wenigstens einem öffnungsnahen, stationären
Leitungselement (2) auf die Innenseite der Behälterwand (1) aufgebracht wird, und
dass das von der Behälterwand (1) in Richtung Behälteröffnung abprallende, evtl. Schmutzpartikel
aufweisende Reinigungsmittel mittels einer Abdeckung (3) in Richtung des Behälterbodens
abgelenkt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Leitungselement (2) zugewandte Seite der Abdeckung (3) mittels aus dem stationären
Leitungselement (2) austretenden Reinigungsmittel gereinigt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass Reinigungsmittel von wenigstens zwei stationären Leitungselementen (2) auf die Innenseite
der Behälterwand (1) aufgebracht wird, wobei die Leitungselemente (2) nacheinander
mit Reinigungsmittel beaufschlagt werden.
16. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass Reinigungsmittel von wenigstens zwei stationären Leitungselementen (2) auf die Innenseite
der Behälterwand (1) aufgebracht wird, wobei die Leitungselemente (2) gleichzeitig
mit Reinigungsmittel beaufschlagt werden.
17. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Behälter befindliche Gase in das wenigstens eine Leitungselement (2) eingesaugt
und daraus abgeführt werden.