Die Erfindung bezieht sich auf eine Reinigungsanlage für Behälter, insbesondere für Flaschen, und ein Verfahren zu ihrem Betrieb.

Eine aus der DE-A-38 15 441 bekannte Reinigungsanlage enthält ein geschlossenes Gehäuse, durch das die zu reinigenden Behälter mit Hilfe eines kontinuierlichen Förderers durchgeschleust werden. Die bekannte Reinigungsanlage ist als Einend-Anlage konzipiert, d.h. die Behälter werden an ein und derselben Seite in das Gehäuse ein- und aus dem Gehäuse herausgeschleust. Das Innere des Gehäuses ist in die unterschiedlichsten Reinigungsstationen unterteilt, wobei die Behälter vor ihrer eigentlichen Reinigungsbehandlung in der Hauptlauge (Hauptlaugebad) in ein Vorlaugebad getaucht werden, um zunächst den gröbsten Schmutz zu entfernen. Nach dem Hauptlaugebad schließen sich verschiedene Nachbehandlungen an, in denen die Behälter mit Nachlauge und Wasser mit fallender Temperatur (z.B. 60°C, 50°C, 35°C) und anschließend mit Frischwasser abgespritzt werden.

Reinigungsanlagen sind aufwändig im Hinblick auf ihren Energie- und Wasserverbrauch. Die Betreiber derartiger Reinigungsanlagen werden durch die ständig steigenden Betriebskosten für Energie, Wasser und Chemie stark belastet. Weiterhin gibt es in vielen Regionen immer größere Probleme bei der Versorgung mit Frischwasser in Trinkwasserqualität. Die heute bekannten Rekueinrichtungen basieren alle auf einzelnen Tauchbädern, bei denen die Flaschen entweder nur untergetaucht oder auch gefüllt werden. Durch das mehrmalige Füllen und Entleeren der Flaschen sind diese Verfahren mit großem Maschinenaufwand verbunden und sehr teuer. Die Wirtschaftlichkeit ist nur bei extremen Energiekosten gegeben.

Die DE 31 18 647 zeigt eine Recuperationsanlage zur Reinigung von Flaschen. Die Anlage zeigt verschiedene Reinigungsstationen, die mit Tauchbädern unterschiedlicher Temperaturen arbeiten und unter denen ein Austausch von Reinigungsflüssigkeit verschiedener Temperaturen zum Vorwärmen bzw. Abkühlen stattfindet. Die Vorlaugestation und die Nachlaugestation sind nicht mit jeweils wenigstens zwei Behandlungsstufen ausgestattet.

Die DE 42 12 433 zeigt eine Flaschenreinigungsmaschine mit mehreren Behandlungsstationen, bei der eine Möglichkeit vorgesehen ist, eine Sterilzone zu schaffen, in der auch Kunststoffbehälter steril gehalten werden können, ohne dass sie über die für Kunststoff kritische Temperatur beheizt werden müssen. Der Gedanke dieser Sterilzone liegt darin, nicht die Behälter, sondern die zum Behandeln der Behälter eingesetzte Lauge, zumindest in einer Behandlungszone, durch Erhitzen zu sterilisieren und anschließend zum Behandeln der Behälter unter der kritischen Temperatur rückzukühlen. Die Sterilisierung der Lauge erfolgt dadurch, dass sie aus dem entsprechenden Behälter abgezogen und durch eine Heizeinrichtung geführt wird. Nach ausreichender Sterilisation dieser Lauge wird sie mit Hilfe von Wärmetauschern durch die Lauge der den Sterilisationsbad vorangegangene Laugebädern rückgekühlt, wobei sich diese erwärmen. Diese Druckschrift zeigt zwar mehrere Behandlungsstationen, wobei jedoch der Druckschrift nicht zu entnehmen ist, dass diese zwei Behandlungsstufen der gleichen Behandlungsstation sind.

Die DE 203 21 071 zeigt eine Behälterreinigungsanlage mit einer verbesserten Heizeinrichtung, die so ausgestaltet ist, dass nur eine der Behandlungsstufen durch einen konstruktiv aufwändigen, dampfbeheizten Primärwärmetauscher erwärmt wird, während die weiteren Behandlungsstufen durch die Flüssigkeit aus der ersten Behandlungsstufe erwärmt wird. Auch hier ist die Unterteilung der Stationen in verschiedene Stufen nicht angesprochen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Reinigungsanlage energie- und wassersparend auszubilden.

Die Aufgabe wird bei einer Reinigungsanlage durch die Merkmale des Anspruchs 1 und bei einem Verfahren durch die Merkmale des Anspruchs 5 gelöst.

Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass Energieverluste durch Wärmeverschleppung auftreten, d.h. die Behälter und das Fördermittel werden in erwärmtem Zustand in Behandlungsstufen eingeschleust, in denen die Wärme nicht erforderlich ist. Dies führt beispielsweise zu erhöhten Abwassertemperaturen, die oft ein Problem darstellen. Weiterhin ist eine Wassereinsparung möglich, wenn die Behandlung in mehreren Stufen, jeweils mit einem Bruchteil des ansonsten erforderlichen Wassers behandelt wird. Es wurde festgestellt, dass es möglich ist, Behälter biologisch einwandfrei mit einem Wasserverbrauch von weniger als 0,1 I pro Behälter zu reinigen. Die mehrstufige Behandlung der Behälter mit Vorlauge dient weiterhin einer optimalen Vorwärmung der Behälter, so dass die große Flüssigkeitsmenge im Hauptlaugebad nicht laufend unter hohem Energieeinsatz auf der erforderlichen Temperatur gehalten werden muss.

Durch die mehrstufige Ausbildung der Vorlauge- und Nachlaugestationen steht in der Temperatur abgestuftes Nachlauge-Abwasser zur Verfügung, das zum stufenweisen Erwärmen der Behälter durch Wärmeübertragung auf die Vorlauge eingesetzt werden kann. Auf diese Weise wird Energie eingespart.

Zweckmäßigerweise sind Vorlauge- und Nachlauge-Behandlungsstufen jeweils paarweise wärmeübertragend gekoppelt.

Wärmeenergiesparend wirkt sich weiterhin eine Berieselungseinrichtung insbesondere in der Vorlauge-Behandlungsstufe aus, durch die gezielt nur die Behälter und der Förderer angewärmt wird. Aufwändige Tauchbäder, bei denen nach jeder Behandlung die Behälter entleert werden müssen, entfallen.

Weiterhin kann Wasser eingespart werden, indem die Spülstation ebenfalls mit einer Vielzahl von Behandlungsstufen ausgestaltet wird, die jede einzeln mit einem geringeren Wasseranteil auskommen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Reinigungsanlage als Fließbild,

Fig. 2

eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Reinigungsanlage als Konstruktionsdarstellung, und

Fig. 3

eine schematische Darstellung eines Querschnittes durch eine Vorlaugezone in Konstruktionsdarstellung.

In den Fig. 1 und 2 ist eine erfindungsgemäße Reinigungsanlage 1 zum Reinigen von Behältern 2 (Fig. 3), z.B. Flaschen aus Glas oder aus Kunststoff, insbesondere PET, ersichtlich. Die Reinigungsanlage 1 enthält ein Gehäuse 3 und ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als EinendAnlage konzipiert, d.h. Behältereinlauf 4 und Behälterauslauf 5 befinden sich an der gleichen Seite des Gehäuses 3. Im Gehäuse 3 ist ein Endlosförderer 6 angeordnet, der die Behälter 2 durch die unterschiedlichsten Reinigungsstationen führt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel läuft der Förderer 6 vom Behältereinlauf 4 zunächst durch eine Vorweichstation VW und von dort in und durch eine Vorlaugestation VL, anschließend in eine Hauptlaugestation HL und aus dieser durch eine Nachlaugestation NL in eine Spülstation S, bevor die Behälter 2 das Gehäuse 3 am Behälterauslauf 5 verlassen.

Im Hinblick auf die verwendeten Reinigungsflüssigkeiten und Chemikalien unterscheidet sich die erfindungsgemäße Anlage 1 nicht vom Stand der Technik. Die erfindungsgemäße Reinigungsanlage 1 unterscheidet sich jedoch vom Stand der Technik durch eine energie- und wassersparende Ausführung, wobei wassersparende Behandlungsmethoden und Wärmerückgewinnung eingesetzt werden.

So ist die Vorweichstation in zwei Vorweichzonen VWI und VWII unterteilt. Beide Stationen können mit unterschiedlichen Temperaturen und/oder unterschiedlichen Flüssigkeiten arbeiten.

Die Vorlaugestation VL hat im dargestellten Ausführungsbeispiel drei, bevorzugt als getrennte Einheiten ausgebildete Vorlaugezonen VLI, VLII und VLIII, die in Förderrichtung des Förderers 6 hintereinander und zwischen der Vorweichstation VW und der Hauptlaugestation HL angeordnet sind. Der Hauptzweck der Vorlaugestation ist die Vorwärmung der Behälter 2 und der Förderer möglichst nahe an die Temperatur der Hauptlaugestation (meist 80°C). Jede der einzelnen Vorlaugezonen VLI bis VLIII ist als gesonderte Einheit ausgebildet und weist eine eigene Laugenzufuhr 7I, 7II und 7III, sowie eine mit jeweils einer Pumpe P versehene Laugeableitung 81, 8II und 8III auf, wobei die Laugeableitungen 8 in eine gemeinsame Entsorgungsleitung 9 münden. Alle drei Vorlaugestufen VLI, VLII, VLIII werden von einer gemeinsamen Filtereinrichtung 10 versorgt, die alle drei Zonen gleichzeitig filtriert. Es ist jedoch auch möglich, jeder Zone eine eigene Filtereinrichtung zuzuordnen. Jeder Vorlaugestufe ist eine Etikettenaustragsstation mit Umwälzpumpe zugeordnet.

Fig. 3 zeigt eine derartige Vorlaugezone in detaillierter Darstellung, aus der zu sehen ist, dass die Behälter 2 durch den Förderer 6 auf einzelnen Führungen 11 unter einer Berieselungseinrichtung 12 (Überschwallung) hindurchgeführt werden, die über die Leitung 7 mit Vorlauge versorgt wird. Hierzu werden die Behälter 2 auch zu einem gewissen Teil angefüllt (Vorweicheffekt). Die Vorlauge läuft von den Behältern 2 ab und wird von einem Leitblech 13 aufgefangen, der den abgespülten Schmutz auffängt und auf ein Schmutzaustrageband 14 leitet, das ihn aus dem Gehäuse 3 abführt. Die Flüssigkeit sammelt sich im unteren Bereich und wird über die Leitung 8 mit Hilfe der Pumpe P in nachfolgend noch zu beschreibender Weise abgeführt. Diese Konstruktion ist im Wesentlichen für alle Vorlaugenzonen VLI bis VLIII gleich.

Die Behälter gelangen dann in die Hauptlaugestation HL, die im dargestellten Ausführungsbeispiel als Laugebad ausgebildet ist. Es sollte angestrebt werden, dass die Temperaturen des Förderers und der Behälter beim Eintauchen in das Hauptlaugebad möglichst nahe an dessen Temperaturbereich liegt.

Nach der Hauptreinigung gelangen die Behälter in die Nachlaugestation NL. Auch die Nachlaugestation NL ist in verschiedenen Zonen NLI, NLII, NLIII unterteilt, die jede für sich als geschlossene Einheit mit jeweils einer Ablaufleitung 151, 1511 und 15111, die jeweils mit einer Pumpe versehen sind, und einer eigenen Zulaufleitung 161, 1611 und 16111 ausgebildet ist. Die Behandlung der Behälter erfolgt durch Spritzen (innen und außen).

Bei der erfindungsgemäßen Reinigungsanlage 1 wird die aus der Hauptlaugestation HL stammende und in die Nachlaugestation NL verschleppte Wärme den Behältern und Förderern (einschließlich Halterungen, wie z.B. Flaschenkörbe) durch die Nachlauge entzogen, so dass sich die Behälter und Förderer stufenweise abkühlen, auch wenn weniger Wasser zum Kühlen eingesetzt wird. Die gewonnene Wärme gelangt mit der Nachlauge über die jeweiligen Ablaufleitungen 15 in einen Wärmetauscher 17. Der Wärmetauscher 17 ist mit einer oder bevorzugt mehreren Nachlaugezonen NL verbunden. Es kann für jede Nachlaugezone ein eigener Wärmetauscher 17 vorgesehen sein, bevorzugt ist jedoch ein mehrstufiger Wärmetauscher, der mit allen drei Nachlaugezonen I bis III verbunden ist. An der Abgabeseite des Wärmetauschers 17 sind die Zu- und Ableitungen 7, 8 der Berieselungseinrichtung 12 der Vorlaugezonen VLI bis VLIII angeschlossen. Auf diese Weise wird die Vorlauge durch die aus der Hauptlaugestation in die Nachlaugezonen verschleppte Wärme erwärmt. Die Behälter (und gegebenenfalls Förderer und Halterungen) werden damit zwischen der Wasservorwärmung (Vorweiche) und der Hauptlauge mit unterschiedlichen Temperaturen überschwallt, so dass deren Vorwärmung mit weitaus geringeren technischen Maschinen-Equipments erreicht werden kann. Ein weiterer wichtiger Punkt ist die niedrige Temperatur im Nachspülbereich der Wasserzone. Die Chemikalien zur Desinfektion und zur Verhütung von Kalkausfall können in niedrigeren Konzentrationen eingesetzt werden. Trotz vermindertem Frischwassereinsatz werden bessere Ergebnisse bei den Rückständen in den Flaschen erreicht.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die gleiche Anzahl von Vorlaugezonen und Nachlaugezonen vorgesehen, die paarweise über den Wärmetauscher gekoppelt sind. Die Anzahl der Zonen kann jedoch jeweils zwischen zwei und fünf schwanken. Die Erfindung funktioniert jedoch auch, wenn beispielsweise mehr Vor- als Nachlaugezonen oder mehr Nachlauge- als Voriaugezonen vorhanden sind, wobei beispielsweise eine Nachlaugezone zwei Vorlaugezonen bedient oder eine Vorlaugezone kalt gefahren wird.

Die Anzahl der Austauschzonen und die Wärmetauschergröße einer Anlage wird für den jeweiligen Anwendungsfall festgelegt und ist abhängig von den Kundenanforderungen, der Anlagengröße sowie den Energie- und Wasserkosten (Wirtschaftlichkeitsberechnung). Es kann grundsätzlich festgestellt werden, dass durch dieses Verfahren 30 % bis 50 % Energie und Wasser gegenüber einer heutigen Anlage mit einstufiger Wärmerückgewinnung eingespart werden kann.

Bei einer Hauptlaugentemperatur von 80°C sollten die Vorlaugen Temperaturen zwischen 40°C und 70°C, die Nachlaugen zwischen 45°C und 75°C liegen.

An die Nachlaugestation NL schließt sich eine Spülstation S an, die ebenfalls in einzelne Zonen unterteilt ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Warmwasserzonen WWI und WWII sowie eine Kaltwasserzone KW vorgesehen. Es kann sich eine Recyclingwasserzone RW und schließlich eine Frischwasser(Kaltwasser)zone FW anschließen, in der die Behälter 2 mit Leitungswasser in Trinkwasserqualität gespült werden.

In Abwandlung des beschriebenen und gezeichneten Ausführungsbeispiels ist die Erfindung auch bei anders konzipierten Reinigungsanlagen, beispielsweise bei Zweiend-Reinigungsanlagen, bei der der Behältereinlauf und der Behälterauslauf sich auf gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses befinden, einsetzbar. Auch die Anzahl der Zonen innerhalb der Stationen kann je nach spezieller Ausgestaltung des Reinigungsvorgangs oder der speziellen Konstruktion der Reinigungsanlage variiert werden; so kann z.B. die Vorweichstation auch lediglich eine Zone enthalten. Ebenfalls sind in der Spülstation nicht alle dargestellten Zonen notwendig. Für die Anzahl der Stufen in der Vorlaugestation und der Nachlaugestation sind die Anforderungen am Einsatzort, wie beispielsweise eine Mangelversorgung mit Frischwasser, hohe Energiekosten und die Wirtschaftlichkeit ausschlaggebend. Statt des dreifachen Wärmeaustausches kann auch ein zwei- bis fünfstufiger Wärmeaustausch eingesetzt werden. Sowohl die Vorlauge- als auch die Nachlaugestation kann beispielsweise auch mit einer Innenreinigung kombiniert werden.