Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum gleichzeitigen Reinigen mehrerer Rohrleitungen oder Rohrleitungssysteme insbesondere mit jeweils unterschiedlichen Leitungsquerschnitten, wobei die Reinigung mit einem flüssigen Reinigungsmedium erfolgt, welches mittels einer Förderpumpe einem Sammelbehälter entnommen und den zu reinigenden Systemen zugeführt wird sowie eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.

Dabei bedient man sich den bekannten Verfahren des 'CIP', nämlich des "Cleaning in Place". Die CIP zur Reinigung von Leitungssystemen sind schon seit mehreren Jahrzehnten Stand der Technik bei der Reinigung von beispielsweise Lebensmittelabfüllanlagen. Ein CIP-Verfahren ist beispielsweise aus der WO 01/38218 A1 bekannt- Wenn im folgenden von Lebensmittelabfüllanlagen oder kurz Füllmaschinen die Rede ist, soll sich die vorliegende Erfindung keinesfalls auf nur solche Maschinen beschränken, damit sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beliebige Rohrleitungen bzw. Rohrleitungssysteme reinigen lassen.

Kennzeichnend ist dabei, dass von einer dezentralen Versorgungsanlage (kurz: CIP-Anlage) unterschiedliche Reinigungsmedien angemischt, temperiert und bevorratet werden, um dann bei einer Reinigungsanforderung das angeforderte Medium über eine Pumpe und ein Rohrleitungssystem zum zu reinigenden System zu leiten. Erste CIP-Anlagen lieferten auf Anfrage des zu reinigenden Systems die Reinigungsmedien (Temperatur und Konzentration) in einer festgelegten Reihenfolge und Dauer, welche durch ein in der CIP-Anlage hinterlegtes Programm bestimmt wurde.

Das Reinigungsmedium wurde während des Reinigungsvorganges durch das zu reinigende System gepumpt, danach jedoch in die Kanalisation geleitet. Dieses Verfahren wird als "verlorene" Reinigung bezeichnet, da das Reinigungsmedium nicht wieder verwendet wird.

Zum Erreichen umweltschonender und sparsamer Produktionsprozesse wurde die so genannte CIP-Umlauf-Reinigung mit einer "Stapelung" von Reinigungslösungen entwickelt, wobei die Reinigungsmedien (üblicherweise Lauge und/ oder Säurelösungen) über Leitungen zurück zur CIP gelangen und dort so lange wieder verwendet werden, wie die Reinigungskraft ausreicht.

Die bekannten Verfahren der CIP-Anlage sind jedoch verbesserungswürdig:

• Die Strömungsgeschwindigkeit (Mechanik) der bereit gestellten Reinigungslösung ist abhängig von der Kapazität der CIP Pumpe, der Dimensionierung der Zuführleitung und der Leitungslänge zwischen CIP - Anlage und Abfüllmaschine. Daher werden in der Praxis Strömungsmengen zwischen 10 und 15 m3/h verwendet.
• Dieser strömungsmechanische Faktor beeinflusst das Reinigungsergebnis stark, deshalb ist in Abhängigkeit von den in Abfüllmaschinen verwendeten Tankgrößen und Rohrleitungsquerschnitten die bereitgestellte Menge oft zu gering und ein zufrieden stellendes Reinigungsergebnis nur über eine lange Reinigungsdauer zu erreichen, da die Strömungsgeschwindigkeit (und damit auch die Reinigungswirkung) bei großen Durchmessern stark sinkt.
• Oft werden Sprühbälle in Tanks verwendet, welche mehr mechanische Reinigungskraft auf die Tankoberflächen ausüben sollen. Diese Lösung birgt jedoch aseptische Risiken und kann bei so genannten Umkehrreinigungen (Umkehr der Strömungsrichtung bei der Reinigung) nicht eingesetzt werden, da die Gefahr besteht, dass stückige Produkte nicht vollständig entfernt werden.
• Prinzipiell kann über ein Leitungssystem nur ein Füllsystem gleichzeitig gereinigt werden, es sei denn, zwei Abfüllmaschinen durchlaufen dieselben Reinigungsschritte simultan. Sind jedoch zwei Füllsysteme für unterschiedliche Produkte ausgelegt (hier Wasser und Produkte mit Stücken); besteht die Gefahr, dass in das Füllsystem, welches für Wasser (kleiner) dimensioniert ist, Stücke aus dem anderen Füllsystem geraten und dieses verstopfen.
• Zudem werden bei dem größer dimensionierten Füllsystem höher Strömungsgeschwindigkeiten benötigt als bei dem Wasser-Füllsystem, um in der gleichen Zeit ein ähnliches Reinigungsergebnis zu erreichen.
• Daher ist es bisher bei der Verwendung dieser zwei unterschiedlichen Füllsysteme notwendig, zwei separate CIP-Leitungen mit zwei separaten Pumpen anzuschließen, um die Systeme produktangepasst zeitgleich reinigen zu können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte und zuvor näher beschriebene Verfahren sowie eine entsprechende Vorrichtung zum Reinigen von Leitungen so auszugestalten und weiterzubilden, dass die Menge des benötigten Reinigungsmediums und die Reinigungszeit ohne Beeinträchtigung der aseptischen Verhältnisse minimiert werden können.

Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Eine entsprechende erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, bei welcher die Reinigung mit einem flüssigen Reinigungsmedium erfolgt, welches mittels einer Förderpumpe einem Sammelbehälter entnommen und den zu reinigenden Systemen zugeführt wird, zeichnet sich dadurch aus, dass eine dem zweiten bzw. weiteren zu reinigenden System eine Förderpumpe zugeordnet ist, deren Drehzahl und Drehrichtung zur Bestimmung bzw. Regelung des Reinigungsverfahrens veränderbar sind, dass die Leitung für den ersten Teilstrom als Druckhalteeinheit ausgeführt ist und dass in der Rücklaufleitung der Teilströme ein Drosselventil angeordnet ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Lehre der Erfindung ist die Drehzahl dieser Pumpe und damit der Volumenstrom des Reinigungsmediums in beiden Richtungen veränderbar, um eine optimale Reinigungswirkung erzielen zu können.

Besonders zweckmäßig ist es, dass die den zweiten bzw. weiteren zu reinigenden System en zugeordnete Förderpumpe sowohl zum Fördern des Reinigungsmediums als auch zum Fördern des

Produktes genutzt werden kann. Dies ist besonders vorteilhaft, da - umgekehrt - insbesondere bei der Nachrüstung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung eine bereits vorhandene Förderpumpe für den Reinigungsprozess mit benutzt werden kann.

Zweckmäßigerweise erfolgt die Regelung der Durchflussmenge an Reinigungsmedium über die Drehzahlregelung der beiden Pumpen in CIP-Anlage und dem zu reinigenden System.

Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass der Reinigungsmediumstrom vor Eintritt in das erste zu reinigende System zunächst in zwei Teilströme aufgeteilt wird, von denen der erste in den Sammelbehälter zurückgeführt wird und der zweite dem ersten zu reinigenden System zugeführt wird. Hier entsteht also ein direkter Kreislauf des Reinigungsmediums. Durch Reduktion des ersten Teilstromes ist eine Beeinflussung der Temperatur, Konzentration oder Menge des Reinigungsmediums für den die Reinigung der Systeme durchzuführenden Hauptstrom möglich.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist in diesem Fall besonders sparsam hinsichtlich des Reinigungsmediums, da der abgezweigte erste Teilstrom bei einem Mangel an Reinigungsmedium in den zu reinigenden Systemen zum Nachfüllen des Reinigungssystems (wieder-)verwendet werden kann.

Zweckmäßigerweise ist die Aufschärfung (Lauge-/Säurekonzentration) des Reinigungsmediums regelbar.

Es versteht sich, dass die CIP-Anlage mit mehreren Sammelbehältern für unterschiedliche Reinigungsmedien ausgestattet sein kann. Dies ist aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt und soll daher entsprechend für das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die entsprechende Vorrichtung gelten, ohne dass darauf im einzelnen hingewiesen werden müsste.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung lässt sich auch und insbesondere dann einsetzen, wenn die Leitungsquerschnitte der zu reinigenden Systeme unterschiedlich groß ausgebildet sind. Durch die erfindungsgemäße Leitungsschaltung ist eine simultane Reinigung von zwei oder mehreren Systemen mit unterschiedlichen Durchfiussmengen oder Nennweiten unabhängig von der Förderleistung der Förderpumpe der CIP-Anlage möglich.

Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Vorrichtung Sensoren zur Messung der volumenströme und/oder zur Temperatur- bzw. Leitwertmessung auf. Unter 'Leitwert' versteht man die Säure-/Laugenkonzentration des Reinigungsmediums.

Erfindungsgemäß ergeben sich folgende Vorteile:

• Höhere mechanische Reinigungskraft bei reduziertem Druck
• Weitgehende Unabhängigkeit von der Menge des bereitgestellten CIP-Reinigungsmediums
• Unabhängigkeit von der Massenträgheit des CIP-Reinigungsmediums in der Leitung zwischen CIP-Anlage und Füllmaschine
• Vermeidung von Druckschlägen bei Ventilstellungswechseln oder Umkehr der Fließrichtung
• Reinigungsmedium aus dem System mit der großen Nennweite gelangt dabei nicht in das System mit den kleinen Nennweiten
• Gleichzeitige Nutzung der Pumpe als Reinigungs- und aseptische Produktförderpumpe
• Automatische Temperatureinstellung und Mediumnachführung (Lauge-/ Säurekonzentration in den Reinigungssystemen)
• Durchflussregelung über Pumpendrehzahlregelung

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

Fig. 1

das Funktionsprinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem prinzipiellen Fließschema (erste Alternative),

Fig. 2

das Funktionsprinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem prinzipiellen Fließschema (zweite Alternative),

Fig. 3

das Fließschema aus Fig. 1, ergänzt um beispielhafte Durchflussmengen und

Fig. 4

das Fließschema aus Fig. 2, ergänzt um beispielhafte Durchflussmengen.

Es sei darauf hingewiesen, dass in sämtliche Figuren die Leitungen lediglich als Linien dargestellt sind, wobei die Pfeile die Fließrichtung des Reinigungsmediums angeben.

Fig. 1 zeigt, wie ein Reinigungsmedium von der CIP-Anlage mit wenigstens einem Sammelbehälter 1 und einer Förderpumpe 2 über die Vorlaufleitung 3 in Richtung Teilsystem A gefördert wird. Über einen Bypass 4 wird ein Teilstrom TS1 in die Rücklaufleitung zur CIP-Anlage zurückgeführt. Dieser Strom wird bei Mediummangel in den Teilsystemen zum Nachfüllen genutzt.

Teilstrom TS3 wird über die Leitung 8, die hier als Bypass dient, an die Leitung 6 zwischen Teilsystem A und Teilsystem B zurückgeführt (interner Kreislauf). Teilstrom TS4 fließt über eine Drossel 12 zur CIP-Anlage zurück. Diese Menge, welche die Teilsysteme A, B bzw. B' verlässt, entscheidet über die Menge an Zulauf von frischem Reinigungsmedium in die Teilsysteme A, B bzw. B' aus der CIP-Anlage. Der verbleibende Teilstrom TS2 gelangt über eine Leitung 5 in das zu reinigende Teilsystem A und von dort als Teilstrom TS2' über eine Leitung 6 weiter in das Teilsystem B. Gestrichelt ist angedeutet, dass es neben dem Teilsystem B auch weitere zu reinigende Teilsysteme B' geben kann. Eine im Bereich der Teilsysteme B, B' angeordnete Förderpumpe 7 sorgt für den nötigen Durchfluss des Reinigungsmediums, unterstützt von der Förderpumpe 2 der CIP-Anlage. Dieser Hauptreinigungstrom TS2' wird über die eingebaute Förderpumpe 7 beschleunigt oder verzögert und ein weiteres Mal geteilt (Teilströme TS3 und TS4).

Im ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 wird der Teilstrom TS2' vor dem Eintreten in das Teilsystem B mit dem dieses System bereits durchflossenen weiteren Teilstrom TS3 vereinigt, welcher über eine Leitung 8 wieder in die Leitung 6 geführt wird. Eine davor abgeteilte Menge des Reinigungsmediums wird als Teilstrom TS4 wieder dem Sammelbehälter 1 über die Leitungen 9 und 10 zugeführt. Um eine stabile Druckverteilung zu gewährleisten, sind in der Leitung 4 eine Druckhalteeinheit 11 und in der Leitung 12 ein Drosselventil vorgesehen.

Es ist schnell ersichtlich, dass die beiden Teilsysteme A und B verschieden große Nennweiten aufweisen können. Aufgrund der Tatsache, dass der das Teilsystem A bereits verlassene Teilstrom TS2' zwar in das Teilsystem B bzw. B' gelangen kann, der umgekehrte Fall jedoch ausgeschlossen ist, wird zuverlässig vermieden, dass sich in den Leitungen mit größerer Nennweite der Teilsysteme B oder B' befindliches stückiges Material in das Teilsystem A fördern lässt und dort zu Verstopfungen führen kann.

Gleiches gilt für die alternative Betriebsweise, welche in Fig. 2 dargestellt ist. Hierbei verlässt der Teilstrom TS2 das zu reinigende Teilsystem A als Teilstrom TS2' und wird über die Leitung 8 geführt und anschließend nochmals in die Teilströme TS3* und TS4* aufgeteilt. Der Teilstrom TS3* wird zur Reinigung der Teilsysteme B (bzw. davor bereits B') verwendet und der Teilstrom TS4* wieder dem Sammelbehälter 1 zugeführt.

Nach dem Verlassen der zu reinigende Teilsysteme B bzw. B' wird der Teilstrom TS3* über die Leitung 6 wieder dem Teilstrom TS2' zugemischt.

Durch Vergleich der beiden Prinzipfließbilder aus Fig. 1 und Fig. 2 wird schnell deutlich, dass die alternative Betriebsweise lediglich durch die Änderung der Drehrichtung der Förderpumpe 7 erreicht wird. Es sind keine weiteren schaltungstechnischen oder gar konstruktive Änderungen von Nöten.

Die Fig. 3 und 4 sind inhaltlich identisch mit den Fig. 1 und 2, wobei jedoch zum besseren Verständnis beispielhaft die Fördermengen mit der Einheit Volumen/Zeit (m³/h) zusätzlich eingezeichnet sind.

Das Reinigungsmedium verlässt im dargestellten Beispiel (beide Alternativen) die Förderpumpe 2 der CIP-Anlage mit 7 m³/h und wird nach der ersten Aufteilung in 2 m³/h als Teilstrom TS1 und 5 m³/h als Teilstrom TS2 weitergefördert.

Bei dem Fließschema gemäß Fig. 3 wird in den Teilstrom TS2' (5 m³/h) ein weiterer Teilstrom TS3 (20 m³/h) des Reinigungsmediums, welches bereits die Teilsysteme B und ggf. B' durchflossen hat, eingeleitet, so dass sich ein Gesamtstrom von 25 m³/h ergibt, welcher in die Teilsysteme B und ggf. B' eingeleitet wird. Die Förderpumpe 7 sorgt für eine konstante Förderung von dem dargestellten Beispiel 25 m³/h.

Wie bereits erwähnt, wird der Förderstrom unterhalb der Förderpumpe 7 in die Teilströme TS3 (20 m³/h) und TS4 (5 m³/h) aufgeteilt, wobei der Teilstrom TS4 (5 m³/h) gemeinsam mit dem Teilstrom TS1 (2 m³/h) mit einer Menge an Reinigungsmedium von 7 m³/h an die CIP-Anlage abgeführt.

Anders ist dies in der alternativen Darstellung gemäß Fig. 4, bei der die Drehrichtung der Förderpumpe 7 umgekehrt worden ist. Hier wird der Teilstrom TS2' nach dem Durchlaufen des Teilsystems A mit immer noch 5 m³/h mit dem Teilstrom TS3* (25 m³/h) zusammengeführt, so dass sich ein Gesamtstrom von 30 m³/h ergibt. Dieser Strom teilt sich abermals in die beiden Teilströme TS3* mit 25 m³/h und TS4* mit 5 m³/h. Der Teilstrom TS4* wird dann mit dem Teilstrom TS1 zusammengeführt, so dass beide gemeinsam mit 7 m³/h wieder in den Sammelbehälter 1 zurückgeführt werden.

In beiden Fig. 3 und 4 laufen im dargestellten Beispiel die Förderpumpen 2 mit 7 m³/h und Förderpumpe 7 mit 25 m³/h konstant. Es ist klar, dass eine Veränderung der Drehzahl der Förderpumpe 7 entsprechende Veränderungen der Volumina des geförderten Reinigungsmediums bewirkt. Auf diese weise lassen sich die optimalen Reinigungsbedingungen in einer optimiert kürzesten Reinigungszeit erreichen.