[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Sterilisieren
von Behältnissen. Die Sterilisation eines zu befüllenden Behältnisses ist neben dem
eigentlichen Füllvorgang der zentrale Prozessschritt in einer aseptischen Abfüllanlage.
Die möglichen Sterilisationsformen variieren hinsichtlich der Entkeimungsmittel und
der Prozessführung, allen gemein ist jedoch die abtötende Wirkung, welche aufgrund
chemischer Prozesse bewirkt wird. Neuere Entwicklungen grenzen sich hiervon ab und
nutzen ionisierende Strahlung, um eine Keimreduzierung zu erreichen. Die Strahlung
besteht in den meisten Anwendungen aus beschleunigten Elektronen, die in einer entsprechenden
Anlage erzeugt und auf den oder in den zu sterilisierenden Behälter eingeführt werden.
Dabei ist es möglich, dass der Sterilisationsprozess an einer Behälterinnenseite erfolgt,
denkbar sind jedoch auch Sterilisationen an der Behälteraußenseite.
[0002] Derzeit am Markt erhältliche Systeme, welche zur Sterilisation eingesetzt werden,
weisen eine Elektronenerzeugungsvorrichtung und eine Bündelungsvorrichtung auf, sowie
auch eine Konstruktion, die es erlaubt, den Elektronenstrahl in das Behältnis einzuführen.
Je kleiner die Öffnung des Behältnisses ist, umso aufwendiger wird die Anordnung.
Um die notwendige Wirkung zu erhalten, müssen die Elektronen eine entsprechende Geschwindigkeit
aufweisen. Hierzu werden die Elektronen bis zu 150 kV beschleunigt. Durch die Wechselwirkung
dieser schnellen Elektronen erhält man den gewünschten Effekt. Als unerwünschter Nebeneffekt
wird jedoch dabei Bremsstrahlung in Form von Röntgenstrahlung erzeugt.
[0003] Für einen Sterilisationserfolg sollte gewährleistet sein, dass die eingebrachte Elektronenstrahlleistung
konstant bleibt. Dabei wird bei einem bekannten System eine Metallplatte (welche als
Elektronenauffänger fungiert) vorgesehen, welche in die Elektronenwolke gehalten wird.
Diese Metallplatte nimmt Elektronen auf und leitet diese zu einer Messvorrichtung,
bei der es sich insbesondere um ein Amperemeter handelt. Der gemessene Strom entspricht
einem Bruchteil zum primär eingestellten Elektronenstrom des Beschleunigers. Bei gleicher
Beschleunigungsspannung und gleichem Elektronenauffänger (Materialauswahl) kann so
über den gemessenen Strom eine Kontrolle über die Zeit und zur Konstanz der Dosis
durchgeführt werden.
[0004] Mit einer Messung des Elektronenstroms kann somit über die einmal eingestellte Dosis
auf einen Sterilisationserfolg geschlossen werden. Dies bedeutet, dass die zur Sterilisation
notwendigen Elektronen noch zur Verfügung stehen. Für die Sterilisation einer Oberfläche
ist dies ausreichend. Für einen komplexeren Körper und dessen Sterilisation mittels
Elektronenstrahlung hat sich jedoch diese Messvorrichtung als unzureichend erwiesen.
[0005] Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Beurteilung einer
ausreichenden Elektronenstrahlung auch dann sicherzustellen, wenn komplexe Körper
wie beispielsweise Behältnisse, welche Wandungen mit Hinterschneidungen aufweisen,
zu sterilisieren sind. Weiterhin soll die Erfindung auf solche Behältnisse Anwendung
finden können, welche in Abhängigkeit von dem Austrittsfenster einer Elektronenstrahlung
variierende Abstände aufweisen. Diese variierenden Abstände wirken sich insbesondere
auch auf die kinetische Energie der einzelnen Elektronen aus.
[0006] Diese genannten Aufgaben werden erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung und ein Verfahren
nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen
sind Gegenstand der Unteransprüche.
[0007] Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Sterilisieren von Behältnissen weist eine Ladungsträgererzeugungseinrichtung
auf, welche Ladungsträger erzeugt. Daneben weist die Vorrichtung eine Beschleunigungseinrichtung
auf, welche die Ladungsträger in einer vorgegebenen Richtung innerhalb eines Gehäuses
beschleunigt, sowie ein Austrittsfenster, durch welches die Ladungsträger aus dem
Gehäuse austreten. Dabei weist die Vorrichtung eine Sensoreinheit auf, welche wenigstens
einen Messwert erfasst, der für die aus dem Austrittsfenster austretenden Ladungsträger
(bzw. für wenigstens eine physikalische Eigenschaft der Ladungsträger) charakteristisch
ist.
[0008] Erfindungsgemäß weist die Sensoreinheit eine erste Sensoreinrichtung auf, welche
bezüglich des Austrittsfensters derart angeordnet ist, dass sie Ladungsträger erfasst,
welche in einer ersten vorgegebenen Richtung von dem Austrittsfenster zu der ersten
Sensoreinrichtung gelangen. Daneben ist eine zweite Sensoreinrichtung vorgesehen,
welche bezüglich des Austrittsfensters derart angeordnet ist, dass sie Ladungsträger
erfasst, welche in einer zweiten vorgegebenen Richtung von den Austrittsfenstern zu
der zweiten Sensoreinrichtung gelangen.
[0009] Dabei erfassen die Sensoreinrichtungen unabhängig voneinander jeweils Messwerte,
die für die aus dem Austrittsfenster austretenden Ladungsträger charakteristisch sind.
Wie oben erwähnt, besteht bei Vorrichtungen aus dem Stand der Technik der Nachteil,
dass eine Dosismessung mit gleichem Abstand von der Strahlungsquelle aber unter unterschiedlichen
Messwinkeln zu unterschiedlichen Ergebnissen führt. Der Grad dieser Abweichung ist
von verschiedenen Faktoren abhängig, die sich in der Form und Zusammensetzung der
Elektronenwolke äußern. Eine möglichst genaue Bestimmung und Überwachung dieser Wolke,
wie sie durch die Erfindung ermöglicht wird, erlaubt somit die Sterilisationswirkung
und damit den Erfolg des Prozesses zu kontrollieren.
[0010] So erfahren im Mittel bei gleichem Abstand die seitlich gemessenen Elektronen eine
stärkere Umlenkung als Elektronen, die in der Beschleunigungsrichtung aus dem Austrittsfenster
gelangen. Insofern besteht der Unterscheid in der kinetischen Energie der einzelnen
Elektronen. Damit kann eine Dosismessung mit gleichem Abstand von der Strahlungsquelle
aber unter einem anderen Winkel zu unterschiedlichen Ergebnissen führen.
[0011] Es wird daher vorgeschlagen, die aus dem Stand der Technik bekannte erste Sensoreinrichtung
durch eine zweite Sensoreinrichtung zu ergänzen. Auf diese Weise kann die austretende
Elektronenwolke genauer detektiert und auch kontrolliert werden.
[0012] Unter einer unabhängigen Messung wird insbesondere verstanden, dass Einflüsse von
Elektronen, die sich auf die erste bzw. zweite Sensoreinrichtung auswirken, sich nicht
auch auf die zweite bzw. erste Sensoreinrichtung auswirken.
[0013] Es wird damit eine mehrdimensionale Messung der austretenden Elektronenwolke ermöglicht.
[0014] Bei den Ladungsträgern handelt es sich insbesondere um Elektronen, es wäre jedoch
auch möglich, die Erfindung auf andere geladene und beschleunigte Teilchen wie etwa
α-Teilchen oder Protonen oder auch Positronen anzuwenden.
[0015] Es wäre weiterhin auch möglich, dass eine dritte Sensoreinrichtung vorgesehen ist,
welche in einer dritten vorgegebenen Richtung von dem Austrittsfenster zu dieser dritten
Sensoreinrichtung gelangende Ladungsträger erfasst.
[0016] Vorzugsweise erfasst wenigstens eine Sensoreinrichtung solche Ladungsträger, die
sich ausgehend von dem Austrittsfenster in der Beschleunigungsrichtung der Ladungsträger
weiter bewegen bzw. sich mit einer hohen Wahrscheinlichkeit in einem Bereich befinden,
der sich in der Beschleunigungsrichtung an das Austrittsfenster anschließt.
[0017] Vorteilhaft ist das Gehäuse derart beschaffen, dass zumindest zwischen der Ladungsträgererzeugungseinrichtung
und dem Austrittsfenster ein (Teil-)Vakuum besteht.
[0018] Weiterhin ist vorteilhaft das Gehäuse derart beschaffen, dass das Austrittsfenster
durch die Mündung eines Behältnisses in das Innere eines Behältnisses einführbar ist.
Vorteilhaft weist damit das Gehäuse ein stangenartiges Profil auf.
[0019] Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Transporteinrichtung
auf, welche die Behältnisse entlang eines Transportpfades transportiert. Vorteilhaft
weist die Vorrichtung auch eine Bewegungseinrichtung auf, welche die Sterilisationseinheit
und insbesondere das Austrittsfenster in das Innere der Behältnisse einführt.
[0020] Dabei wäre es möglich, dass die Behältnisse selbst, insbesondere entlang ihrer Längsrichtung,
bewegt werden. Es wäre jedoch auch denkbar, dass die einzelnen Austrittsfenster bzw.
die Sterilisationseinrichtungen bewegt werden. Auch wäre eine Bewegung der beiden
genannten Elemente denkbar.
[0021] Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist auch die Sensoreinheit an der
Transporteinrichtung angeordnet und wird damit mit den Behältnissen mittransportiert.
Bevorzugt ist jedoch die Sensoreinheit stationär angeordnet und die Sterilisationseinrichtung
bewegt sich an dieser vorbei. Die Sensoreinheit dient bevorzugt zum Erfassen der Strahlleistungen
mehrerer Sterilisationseinrichtungen und bevorzugt aller Sterilisationseinrichtungen.
Bevorzugt handelt es sich bei den Behältnissen um Kunststoffbehältnisse und insbesondere
um Kunststoffvorformlinge, welche im Rahmen eines Umformungsprozesses zu Kunststoffbehältnissen
umgeformt werden können. Es wäre jedoch auch möglich, dass es sich bei den Behältnissen
bereits um fertig ausgeformte Kunststoffflaschen handelt.
Vorteilhaft ist eine Vielzahl von Sterilisationseinrichtungen an einem beweglichen
und insbesondere einem drehbaren Träger angeordnet. Erfindungsgemäss schließen eine
kürzeste Verbindung zwischen der ersten Sensoreinrichtung und dem Austrittsfenster
sowie eine kürzeste Verbindung zwischen der zweiten Sensoreinrichtung und dem Austrittsfenster
einen Winkel miteinander ein, der zwischen 30° und 150°, bevorzugt zwischen 40° und
140°, besonders bevorzugt zwischen 50° und 130° und besonders bevorzugt zwischen 60°
und 120° Grad liegt.
Bevorzugt liegt der besagte Winkel auch in einem Bereich zwischen 70° und 110°, besonders
bevorzugt zwischen 80° und 100° und besonders bevorzugt bei ca. 90°. Es werden damit
Messungen unter mehreren Winkeln bezüglich des Austrittsfensters ermöglicht, um so
beispielsweise eine Elektronenwolke auch dreidimensional vermessen zu können.
Besonders bevorzugt sind die beiden Sensoreinrichtungen orthogonal zueinander angeordnet
und diese Sensoreinrichtungen, bei denen es sich beispielsweise um orthogonal zueinander
angeordnete Platten handelt, bestimmen die Elektronenwolke bzw. den Elektronenstrahl.
So kann beispielsweise aus einem gemessenen Strom die resultierende Dosis und damit
der Grad der Entkeimung berechnet werden. Eine weitergehende Anordnung, beispielsweise
mit drei oder vier derartigen Sensoreinrichtungen, erlaubt dabei auch eine Kontrolle,
in welcher Richtung sich eine Änderung der Strahlenlage ergeben hat.
[0022] Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist wenigstens eine Sensoreinrichtung
ein flächiges (insbesondere ebenes) oder eine vorgegebene Fläche umgebendes Messelement
auf, auf welches die Ladungsträger auftreffen oder durch welches die Ladungsträger
hindurchtreten können. So kann es sich bei dem Messelement beispielsweise um eine
Metallplatte handeln, aber auch gegebenenfalls um einen in Richtung des Austrittsfensters
geöffneten Hohlkörper.
[0023] Damit wird auch vorgesehen, dass zwei oder auch mehrere jeweils in einem oder mehreren
bestimmten Winkeln zueinander stehende Messstellen mit jeweils zugehörigen Messeinheiten
isoliert voneinander einen Elektronenstrahl bzw. eine Elektronenwolke vermessen. Wie
erwähnt, können diese Sensoreinrichtungen jeweils Metallplatten und zugehörige Messeinheiten
aufweisen. Es wäre jedoch auch möglich, dass die Sensoreinrichtungen zwei oder mehrere
in einem bestimmten Winkel zueinander stehende Aluminiumplatten bevorzugt mit jeweils
zugehörigen Amperemetern aufweisen, die isoliert voneinander eine Elektronenwolke
oder einen Elektronenstrahl in Hinblick auf die Elektronenemission vermessen.
[0024] Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die erste Sensoreinrichtung
ein erstes Messelement auf und die zweite Sensoreinrichtung ein zweites Messelement,
welche bezüglich einander elektrisch isoliert sind. Vorteilhaft handelt es sich dabei
jeweils um Messelemente, auf welche die Ladungsträger auftreffen können. Über die
elektrische Isolierung wird erreicht, dass die Messungen unabhängig voneinander durchführbar
sind.
[0025] Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die besagten Messelemente an
einem gemeinsamen Träger angeordnet. Vorteilhaft sind dabei die Messelemente durch
einen Isolationsbereich voneinander getrennt. Dabei kann es sich um ein isolierendes
Material handeln, gegebenenfalls jedoch auch um einen Luftspalt, der zwischen diesen
Messelementen angeordnet ist.
[0026] Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist wenigstens eine Sensoreinrichtung
eine Messeinrichtung zum Messen eines elektrischen Stroms auf. Über diesen Strom kann
auf die Menge der auf das Messelement auftreffenden Ladungsträger geschlossen werden
und damit auch auf eine entsprechende Strahlungsintensität bzw. die Beschaffenheit
der Elektronenwolke.
[0027] Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist ein Abstand wenigstens eines
Messelementes zu dem Austrittsfenster veränderbar. Vorteilhaft ist ein Abstand beider
Messelemente bezüglich des Austrittsfensters veränderbar.
[0028] Vorteilhaft handelt es sich bei dem Austrittsfenster um ein Titanfenster, welches
besonders bevorzugt eine Dicke aufweist, die zwischen 5 und 15 µm liegt.
[0029] Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Austrittsfenster (bzw. die
Sterilisationseinheit) beweglich gegenüber der Sensoreinheit angeordnet. So wäre es
möglich, dass die Sensoreinheit selbst nicht in die Behältnisse eingeführt wird, sondern
eine derartige Messung vor oder nach dem eigentlichen Sterilisationsvorgang durchgeführt
wird. Es wäre jedoch auch möglich, dass die Sensoreinheit in einer Bewegungsrichtung
der Ladungsträger auf das Austrittsfenster folgt und beispielsweise fest an der Sterilisationseinrichtung,
bei der es sich beispielsweise um einen Strahlfinger handeln kann, angeordnet ist.
[0030] Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zum Sterilisieren
von Behältnissen, wobei die zu sterilisierenden Behältnisse entlang eines vorgegebenen
Transportpfades transportiert werden und während dieses Transportes mittels Ladungsträgern
sterilisiert werden und wobei die Ladungsträger von einer Ladungsträgererzeugungseinrichtung
erzeugt und von einer Ladungsträgerbeschleunigungseinrichtung in Richtung eines Austrittsfensters
beschleunigt werden und durch dieses Austrittsfenster (insbesondere aus einem Gehäuse)
austreten. Weiterhin gelangen die Ladungsträger auf Oberflächen der Behältnisse und
es wird mittels einer Sensoreinheit wenigstens ein Messwert erfasst, der für die aus
dem Austrittsfenster austretenden Ladungsträger charakteristisch ist.
[0031] Erfindungsgemäß werden mittels einer ersten Sensoreinrichtung solche Ladungsträger
erfasst, welche sich in einer vorgegebenen ersten Richtung von dem Austrittsfenster
entfernen und mittels einer zweiten Sensoreinrichtung werden solche Ladungsträger
erfasst, welche sich in einer zweiten vorgegebenen Richtung von dem Austrittsfenster
entfernen. Weiterhin erfassen die erste Sensoreinrichtung sowie die zweite Sensoreinrichtung
unabhängig voneinander Messwerte, welche für die jeweils erfassten Ladungsträger charakteristisch
sind.
[0032] Vorteilhaft werden die so erfassten bzw. gemessenen Werte an einen Benutzer ausgegeben.
Vorteilhaft werden die erfassten bzw. gemessenen Werte mittels einer Vergleichseinrichtung
mit gespeicherten Werten verglichen. Falls die erfassten bzw. gemessenen Werte von
den gespeicherten (Referenz-)Werten um mehr als ein bestimmtes Maß abweichen, kann
eine weitere Information an den Benutzer, beispielsweise eine Warninformation, ausgegeben
werden oder die Vorrichtung zum Sterilisieren von Behältnissen wird in Stillstand
versetzt um gegebenenfalls Instandsetzungsmaßnahmen durchführen zu können..
[0033] Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren handelt es sich bei den Messwerten um
elektrische Ströme und/oder elektrische Spannungen.
[0034] Bevorzugt wird aus diesen Strömen auf einen Entkeimungsvorgang des Behältnisses geschlossen.
Bevorzugt findet die Erfassung der Ladungsträger durch die Sensoreinheit zeitlich
versetzt zu dem Sterilisationsvorgang, d.h. der Beaufschlagung der Behältnisse mit
den Ladungsträgern statt.
[0035] Bevorzugt werden die Behältnisse während ihrer Sterilisation durch einen Reinraum
transportiert, der mittels wenigstens einer Wandung gegenüber einer (unsterilen) Umgebung
abgegrenzt ist. Vorteilhaft weist damit die oben beschriebene Vorrichtung einen Reinraum
auf, innerhalb dessen die Behältnisse sterilisierbar sind. Dabei ist es möglich, dass
einzelne Bestandteile der Sterilisationseinrichtungen wie etwa die Ladungsträgererzeugungseinrichtung
oder der Sensoreinrichtungen wie etwa die Vergleichseinrichtung außerhalb des Reinraums
angeordnet sind und die Austrittsfenster innerhalb des Reinraums angeordnet sind.
Weitere Vorteile und Ausführungsformen ergeben sich aus den beigefügten Zeichnungen:
Darin zeigen:
[0036]
- Fig. 1
- eine schematische Darstellung einer Anlage zum Sterilisieren von Behältnissen;
- Fig. 2
- eine Teilansicht einer Anlage zum Sterilisieren von Behältnissen;
- Fig. 3
- eine schematische Darstellung einer Sterilisationsvorrichtung;
- Fig. 4
- eine Anordnung nach dem Stand der Technik; und
- Fig. 5
- eine erfindungsgemäße Anordnung.
[0037] Figur 1 zeigt eine Darstellung einer Vorrichtung zum Sterilisieren von Behältnissen.
[0038] Dabei ist eine Zuführeinrichtung 72 gezeigt, welche Kunststoffbehältnisse 10, hier
Kunststoffvorformlinge, über ein Zuführrad 74 einer Sterilisationseinrichtung 70 zuführt.
Diese Sterilisationseinrichtung weist einen drehbaren Träger 14 auf, an den eine Vielzahl
von (nicht gezeigten) Sterilisationseinrichtungen angeordnet ist. Dabei weisen diese
Sterilisationseinrichtungen hier stangenartige Körper auf, die in das Innere der Kunststoffbehältnisse
einführbar sind.
[0039] Über ein Abführrad 76 werden die auf diese Weise sterilisierten Kunststoffbehältnisse
10 wieder aus der Vorrichtung abgeführt.
[0040] Die Bezugszeichen 20 beziehen sich jeweils auf stationär angeordnete Sensoreinheiten,
welche die Strahlqualität bzw. das Strahlprofil der einzelnen Sterilisationseinrichtungen
überprüfen. Dabei ist es möglich, dass lediglich eine derartige Sensoreinheit 20 vorgesehen
ist, beispielsweise am Anfang oder am Ende des Trägers 14 bzw. des Transportpfades
der Kunststoffbehältnisse entlang des Trägers 14. Daneben wäre es jedoch auch möglich,
dass diese Sensoreinheit 20 bereits in einem Bereich des Zuführrads 74 oder auch in
einem Bereich des Abführrads 76 vorhanden ist. Auch wäre es möglich, dass, wie in
Figur 1 gezeigt, mehrere derartiger Sensoreinheiten vorgesehen sind, welche beispielsweise
eine Messung vor und nach dem Sterilisationsvorgang ermöglichen.
[0041] Das Bezugszeichen 25 kennzeichnet in seiner Gesamtheit eine Auswerteeinheit, welche
die von der Sensoreinheit 20 erfassten Messwerte auswertet. Dabei weist diese Auswerteeinheit
25 bevorzugt eine Zuordnungseinrichtung 26 auf, welche die gemessenen Messwerte einzelnen
an dem Träger 14 angeordneten Sterilisationseinrichtungen zuordnet. So kann beispielsweise
eine bestimmte Sterilisationseinrichtung identifiziert werden, welche permanent fehlerhafte
Strahlung abgibt. Um diese Zuordnung zu ermöglichen, wären mehrere Vorgehensweisen
denkbar. So könnten beispielsweise die einzelnen Sterilisationseinrichtungen eine
Signalausgabeeinrichtung aufweisen und die Sensoreinheit 20 eine Empfängereinheit,
welche jeweils neben dem Messsignal ein Signal aufnimmt, welches für die jeweilige
Sterilisationseinrichtung charakteristisch ist. Auch könnte die Zuordnung der jeweiligen
Sterilisationseinheit auf Basis einer Drehposition des Trägers 14 erfolgen.
[0042] Das Bezugszeichen 27 bezieht sich auf eine Speichereinrichtung, in der Referenzwerte
gespeichert sind, welche für die jeweilige Sterilisation charakteristisch sind. Daneben
kann auch eine Vergleichseinrichtung 28 vorgesehen sein, welche die gemessenen Messwerte
mit in der Speichereinrichtung abgelegten Referenzdaten vergleicht. Daneben kann auch
eine Anzeigeeinrichtung bzw. Informationsausgabeeinrichtung 29 vorgesehen sein, welche
auf Basis der gemessenen Messwerte an den Benutzer ein Signal ausgibt, welches diesem
wiederum Auskunft über die Sterilisationswirkung gibt. Dabei kann beispielsweise ein
stilisiertes Bild einer Elektronenwolke dargestellt sein.
[0043] Figur 2 zeigt eine Detaildarstellung der Sterilisationsanordnung 70. Man erkennt,
dass in dieser Sterilisationsanordnung eine Vielzahl von Sterilisationseinrichtungen
1 angeordnet sind. Diese Sterilisationseinrichtungen 1 weisen dabei jeweils stangenartige
Körper bzw. Strahlfinger 50 auf, die in das Innere der Behältnisse 10 einführbar sind.
In Figur 2 sind als Behältnisse Kunststoffflaschen dargestellt, wie oben erwähnt könnte
es sich hier jedoch bei den Behältnissen auch (bevorzugt) um Kunststoffvorformlinge
handeln. Die stangenartigen Körper 50 (bzw. Strahlfinger), an deren unterem Ende sich
jeweils das (nicht gezeigte) Austrittsfenster befindet, werden in das Innere des Behältnisses
10 eingeführt. Zu diesem Zweck wird das Behältnis 10 über eine Halteeinrichtung 52,
wie etwa einen Greifer, gehalten und über eine Bewegungseinrichtung 62 (beispielsweise
einen Linearmotor) angehoben werden.
[0044] Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Sterilisationsanordnung 1 derart ausgeführt,
dass die Kunststoffbehältnisse innerhalb eines Reinraumes 40 transportiert werden.
Dabei kann der Träger 14 selbst bereits eine Wandung dieses Reinraums ausbilden. Weiterhin
sind bevorzugt Dichtungseinrichtungen vorgesehen, welche den Träger 14 bzw. eine bewegliche
Wandung dieses Reinraumes gegenüber einer unbeweglichen Wandung abdichten. Als Dichtungseinrichtungen
kommen beispielsweise sogenannte Wasserschlösser in Betracht, welche einen umlaufenden
mit Flüssigkeit gefüllten Kanal aufweisen, in den das jeweils relativ bewegliche Element
(beispielsweise in der Art eines Schwertes) eintaucht. Bei der in Figur 2 gezeigten
Ausführungsform sind vorteilhaft Bestandteile der jeweiligen Sterilisationseinrichtungen,
wie insbesondere die Elektronenerzeuger und die Elektronenbeschleuniger, außerhalb
des in seiner Gesamtheit mit 40 bezeichneten Reinraums angeordnet.
[0045] Figur 3 zeigt eine grob schematische Darstellung einer Einrichtung zum Sterilisieren
von Behältnissen in Form eines Strahlfingers 50, der in die zu sterilisierenden Behältnisse
einführbar ist. Dieser Strahlfinger weist ein Gehäuse 6 auf, dessen Inneres mit einem
Vakuum beaufschlagbar ist. Eine Ladungsträgererzeugungseinrichtung 2 erzeugt Ladungsträger
und insbesondere Elektronen und eine Beschleunigungseinrichtung 4 (nur schematisch
dargestellt) beschleunigt diese Ladungsträger in Richtung eines Austrittsfensters
12. Dabei ist es möglich, dass diese Sterilisationseinrichtung 1, bzw. der Strahlfinger
50 noch Kanäle zum Zuführen von Kühlluft an das Austrittsfenster aufweist. Alternativ
ist auch eine geschlossene Flüssigkeitskühlung des Austrittsfensters möglich.
[0046] Figur 4 zeigt eine Veranschaulichung einer Messvorrichtung nach dem Stand der Technik.
Dabei ist eine Messplatte 132 vorgesehen, welche hier unterhalb des Austrittsfensters
angeordnet ist und welche damit mit den Ladungsträgern bzw. Elektronen aus einer Elektronenwolke,
welche aus dem Austrittsfenster 12 austreten, in Berührung kommen kann. Das Bezugszeichen
136 bezieht sich auf ein Strommessgerät, welches den Strom misst, der durch das Auftreffen
der Ladungsträger ermöglicht wird. Das Bezugszeichen 138 kennzeichnet eine Stromquelle
und das Bezugszeichen 120 die Sensoreinrichtung in ihrer Gesamtheit.
[0047] Figur 5 zeigt eine erfindungsgemäße Sensoreinrichtung. Man erkennt, dass die erfindungsgemäße
Sensoreinheit 20 neben der ersten Sensoreinrichtung 22 auch eine zweite Sensoreinrichtung
24 aufweist. Diese zweite Sensoreinrichtung 24 weist hier eine Messplatte 34 auf,
welche bei der in Figur 4 gezeigten Ausführungsform senkrecht zu der Messplatte bzw.
dem Messelement 32 steht. Damit wird hier an zwei orthogonal zueinander angeordneten
Platten der durch die Elektronenwolke W abgeleitete Elektronenstrahl bestimmt.
[0048] Es wäre jedoch auch möglich, dass zwei derartige Platten nicht wie in Figur 5 gezeigt,
sondern in beispielsweise zueinander senkrechten Richtungen seitlich an der Elektronenwolke
verlaufen. Auch sind, wie oben erwähnt, andere Winkel dieser Messelemente 32, 34 denkbar.
Das Bezugszeichen d1 kennzeichnet einen kürzesten Abstand zwischen dem Messelement
32 und dem Austrittsfenster und das Bezugszeichen d2 kennzeichnet einen kürzesten
Abstand zwischen dem Messelement 34 und dem Austrittsfenster. Man erkennt, dass die
Richtungen dieser Abstände hier zueinander senkrecht sind. Die Bezugszeichen X und
Z kennzeichnen die jeweils (mittleren) Ausbreitungsrichtungen der Ladungsträger bzw.
Elektronen. Die Bezugszeichen M1 und M2 kennzeichnen die von den Messeinrichtungen
36 ausgegebenen Werte, die, wie oben erwähnt voneinander unabhängig sind und jeweils
der in Fig. 1 gezeigten Auswerteeinheit 25 zugeführt werden. Das Bezugszeichen 38
kennzeichnet wieder eine Stromquelle.
[0049] Das Bezugszeichen 30 kennzeichnet einen Träger, an den die beiden Messelemente 32
und 34 angeordnet sind. Der Träger 30 ist hier als Isolator ausgeführt, so dass kein
elektrischer Stromfluss zwischen den beiden Messelementen 32 und 34 möglich ist und
so die beiden Messgeräte 36 voneinander unabhängig die jeweiligen durch die Ladungsträger
auftreffenden Ströme messen können.
[0050] Vorteilhaft kann die in Figur 5 gezeigte Messeinrichtung zwischen dem Einlauf und
dem Auslauf einer Sterilisationsanordnung platziert sein. Die einzelnen kontinuierlich
strahlenden Sterilisationseinrichtungen bzw. Fingeremitter erzeugen in Kontakt mit
der Sensoreinheit 20 hier einen Strom. Dieser erlaubt in seiner Stärke durch den Vergleich
zwischen den beiden Messeelementen 32 und 34 eine Aussage und auch eine Kontrolle
der Elektronenwolke W bzw. des Elektronenstrahls und damit des Sterilisationsvermögens.
[0051] Die Erfindung ist jedoch nicht auf die hier gezeigten Strahlfinger, welche in das
Innere der Behältnisse eingeführt werden, beschränkt, sondern lässt sich etwa auch
auf stationär angeordnete Ladungsträger- und insbesondere Elektronenstrahler anwenden.
[0052] Die Anmelderin behält sich vor, sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten
Merkmale als erfindungswesentlich zu beanspruchen, sofern sie einzeln oder in Kombination
gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Bezugszeichenliste
[0053]
- 1
- Sterilisationseinrichtungen
- 2
- Ladungsträgererzeugungseinrichtung
- 4
- (Ladungsträger-) Beschleunigungseinrichtung
- 6
- Gehäuse
- 10
- Kunststoffbehältnisse
- 12
- Austrittsfenster
- 14
- drehbarer Träger
- 20
- Sensoreinheit
- 22
- erste Sensoreinrichtung
- 24
- zweite Sensoreinrichtung
- 25
- Auswerteeinheit
- 26
- Zuordnungseinrichtung
- 27
- Speichereinrichtung
- 28
- Vergleichseinrichtung
- 29
- Anzeigeeinrichtung bzw. Informationsausgabeeinrichtung
- 30
- Träger
- 32
- Messplatte/Messelement
- 34
- Metallplatte/Messelement
- 36
- Messeinrichtung, Messgerät
- 38
- Stromquelle
- 40
- Reinraum
- 50
- Strahlfinger
- 52
- Halteeinrichtung
- 62
- Bewegungseinrichtung
- 70
- Sterilisationseinrichtung/Sterilisationsanordnung
- 72
- Zuführeinrichtung
- 74
- Zuführrad
- 76
- Abführrad
- 120
- Sensoreinrichtung (Stand der Technik)
- 132
- Messplatte (Stand der Technik)
- 136
- Strommessgerät (Stand der Technik)
- 138
- Stromquelle (Stand der Technik)
- d1, d2
- kürzeste Abstände
- M1, M2
- Messwert
- W
- Elektronenwolke
- X
- vorgegebene Richtung X
- Z
- vorgegebene Richtung Z
1. Vorrichtung zum Sterilisieren von Behältnissen (10) mit einer Ladungsträgererzeugungseinrichtung
(2), welche Ladungsträger erzeugt, mit einer Beschleunigungseinrichtung (4), welche
die Ladungsträger in einer vorgegebenen Richtung (Z) innerhalb eines Gehäuses (6)
beschleunigt und mit einem Austrittsfenster (12) durch welches die Ladungsträger aus
dem Gehäuse (6) austreten, wobei die Vorrichtung eine Sensoreinheit (20) aufweist,
welche wenigstens einen Messwert erfasst, der für die aus dem Austrittsfenster (12)
austretenden Ladungsträger charakteristisch ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Sensoreinheit (20) eine erste Sensoreinrichtung (22) aufweist, welche bezüglich
des Austrittsfensters (12) derart angeordnet ist, dass sie Ladungsträger erfasst,
welche in einer ersten vorgegebenen Richtung (Z) von dem Austrittsfenster (12) zu
der ersten Sensoreinrichtung (22) gelangen sowie eine zweite Sensoreinrichtung (24),
welche bezüglich des Austrittsfensters (12) derart angeordnet ist, dass sie Ladungsträger
erfasst, welche in einer zweiten vorgegebenen Richtung (X) von dem Austrittsfenster
(12) zu der zweiten Sensoreinrichtung (24) gelangen, wobei die Sensoreinrichtungen
(22, 24) unabhängig voneinander jeweils Messwerte (M1, M2) erfassen, die für die aus
dem Austrittsfenster (12) austretenden Ladungsträger charakteristisch sind, wobei
eine kürzeste Verbindung (d1) zwischen der ersten Sensoreinrichtung (22) und dem Austrittsfenster
(12), sowie eine kürzeste Verbindung (d2) zwischen der zweiten Sensoreinrichtung (24)
und dem Austrittsfenster (12), einen Winkel miteinander einschließen, der zwischen
30° und 150° liegt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die kürzeste Verbindung (d1) zwischen der ersten Sensoreinrichtung (22) und dem Austrittsfenster
(12) sowie eine kürzeste Verbindung (d2) zwischen der zweiten Sensoreinrichtung (24)
und dem Austrittsfenster (12) einen Winkel miteinander einschließen, der zwischen
40° und 140°, besonders bevorzugt zwischen 50° und 130°, besonders bevorzugt zwischen
60° und 120° liegt.
3. Vorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens eine Sensoreinrichtung (22, 24) ein flächiges oder eine vorgegebene Fläche
umgebendes Messelement (32, 34) aufweist, auf welches die Ladungsträger auftreffen
können.
4. Vorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Sensoreinrichtung (22) ein erstes Messelement (32) aufweist und die zweite
Sensoreinrichtung (24) ein zweites Messelement (34) aufweist, welche bezüglich einander
elektrisch isoliert sind.
5. Vorrichtung (1) nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Messelemente (32, 34) an einem gemeinsamen Träger (30) angeordnet sind.
6. Vorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens eine Sensoreinrichtung (22, 24) eine Messeinrichtung (36) zum Messen eines
elektrischen Stroms aufweist.
7. Vorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Austrittsfenster (12) beweglich gegenüber der Sensoreinheit (20) angeordnet ist.
8. Verfahren zum Sterilisieren von Behältnissen (10),wobei die zu sterilisierenden Behältnisse
(10) entlang eines vorgegebenen Transportpfades transportiert werden und während dieses
Transports mittels Ladungsträgern sterilisiert werden, wobei die Ladungsträger von
einer Ladungsträgererzeugungseinrichtung (2) erzeugt und von einer Ladungsträgerbeschleunigungseinrichtung
(4) in Richtung eines Austrittsfensters (12) beschleunigt werden und durch dieses
Austrittsfenster (12) austreten und auf eine Oberfläche der Behältnisse (10) gelangen,
wobei mittels einer Sensoreinheit (20) wenigstens ein Messwert erfasst wird, der für
die aus dem Austrittsfenster (12) austretenden Ladungsträger charakteristisch ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
mittels einer ersten Sensoreinrichtung (22), solche Ladungsträger erfasst werden,
welche sich in einer ersten vorgegebenen Richtung (Z) von dem Austrittsfenster entfernen
und mittels einer zweiten Sensoreinrichtung (24) solche Ladungsträger erfasst werden,
welche sich in einer zweiten vorgegebenen Richtung (X) von dem Austrittsfenster entfernen
und die erste Sensoreinrichtung (22) sowie die zweite Sensoreinrichtung (24) unabhängig
voneinander Messwerte (M1, M2) erfassen, welche für die jeweils erfassten Ladungsträger
charakteristisch sind, wobei eine kürzeste Verbindung (d1) zwischen der ersten Sensoreinrichtung
(22) und dem Austrittsfenster (12), sowie eine kürzeste Verbindung (d2) zwischen der
zweiten Sensoreinrichtung (24) und dem Austrittsfenster (12), einen Winkel miteinander
einschließen, der zwischen 30° und 150° liegt.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
mittels wenigstens einer der ersten oder der zweiten Sensoreinrichtung (22, 24) Ladungsträger
erfasst werden, welche auf eine vorgegebene geometrische Fläche auftreffen oder durch
diese geometrische Fläche hindurchtreten.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Messwerte elektrische Ströme sind.
1. Device for sterilising containers (10) with a charge carrier generating arrangement
(2), which generates charge carriers, with an accelerating means (4) which accelerates
the charge carriers in a predetermined direction (Z) within a housing (6) and with
an exit window (12) through which the charge carriers exit from the housing (6), wherein
the device has a sensor unit (20) which captures at least one measured value which
is characteristic for the charge carriers exiting from the exit window (12),
characterised in that
the sensor unit (20) has a first sensor arrangement (22) which is disposed relative
to the exit window (12) in such a way that it detects charge carriers which pass in
a first predetermined direction (Z) from the exit window (12) to the first sensor
arrangement (22), and a second sensor arrangement (24) which is disposed relative
to the exit window (12) in such a way that it detects charge carriers which pass in
a second predetermined direction (X) from the exit window (12) to the second sensor
arrangement (24), wherein each of the sensor arrangements (22, 24) independently of
one another detects measured values (M1, M2) which are characteristic for the charge
carriers exiting from the exit window (12), wherein a shortest connection (d1) between
the first sensor arrangement (22) and the exit window (12), and a shortest connection
(d2) between the second sensor arrangement (24) and the exit window (12), enclose
an angle between 30° and 150°.
2. Device as claimed in claim 1,
characterised in that
the shortest connection (d1) between the first sensor arrangement (22) and the exit
window (12) and the shortest connection (d2) between the second sensor arrangement
(24) and the exit window (12) enclose an angle with one another which is between 40°
and 140°, particularly preferably between 50° and 130°, particularly preferably between
60° and 120°.
3. Device (1) as claimed in at least one of the preceding claims,
characterised in that
at least one sensor arrangement (22, 24) has a measuring element (32, 34) which is
flat or surrounds a predetermined surface on which the charge carriers can impinge.
4. Device (1) as claimed in at least one of the preceding claims,
characterised in that
the first sensor arrangement (22) has a first measuring element (32) and the second
sensor arrangement (24) has a second measuring element (34) which are electrically
insulated from one another.
5. Device (1) as claimed in claim 4,
characterised in that
the measuring elements (32, 34) are disposed on a common carrier (30).
6. Device (1) as claimed in at least one of the preceding claims,
characterised in that
at least one sensor arrangement (22, 24) has a measuring arrangement (36) for measuring
an electrical current.
7. Device (1) as claimed in at least one of the preceding claims,
characterised in that
the exit window (12) is disposed movably relative to the sensor unit (20).
8. Method for sterilising containers (10), wherein the containers (10) to be sterilised
are transported along a predetermined transport path and are sterilised by means of
charge carriers during this transport, wherein the charge carriers are produced by
a charge carrier generating arrangement (2) and are accelerated by a charge carrier
accelerating arrangement (4) which accelerates the charge carriers in the direction
of an exit window (12) and exit through this exit window (12) and pass to a surface
of the containers (10), wherein by means of a sensor unit (20) at least one measured
value is captured which is characteristic for the charge carriers exiting from the
exit window (12),
characterised in that
those charge carriers which are moving away from the exit window in a predetermined
first direction (Z) are detected by means of a first sensor arrangement (22) and those
charge carriers which are moving away from the exit window in a predetermined second
direction (X) are detected by means of a second sensor arrangement (24), and the first
sensor arrangement (22) and the second sensor arrangement (24) independently of one
another capture measured values (M1, M2) which are characteristic for the respective
detected charge carriers, wherein a shortest connection (d1) between the first sensor
arrangement (22) and the exit window (12), and a shortest connection (d2) between
the second sensor arrangement (24) and the exit window (12), enclose an angle between
30° and 150°.
9. Method as claimed in claim 8,
characterised in that
at least one of the first or second sensor arrangement (22, 24) detects charge carriers
which impinge on a predetermined geometric surface or pass through this geometric
surface.
10. Method as claimed in claim 8 or 9,
characterised in that
the measured values are electrical currents.
1. Dispositif de stérilisation de récipients (10) comprenant un équipement de production
de porteurs de charge (2), qui produit des porteurs de charge avec un équipement d'accélération
(4) faisant avancer les porteurs de charge dans une direction prédéterminée (Z) à
l'intérieur d'un logement (6) et comprenant une fenêtre de sortie (12) par laquelle
les porteurs de charge sortent du logement (6), dans lequel le dispositif présentant
une unité de détection (20) saisit au moins une valeur mesurée caractéristique des
porteurs de charge sortant par la fenêtre de sortie (12),
caractérisé en ce que
l'unité de détection (20) présente un premier équipement de détection (22) qui est
agencé de telle sorte par rapport à la fenêtre de sortie (12) qu'il saisit des porteurs
de charge qui parviennent dans une première direction prédéterminée (Z) depuis la
fenêtre de sortie (12) jusqu'au premier équipement de détection (22), ainsi qu'un
second équipement de détection (24) qui est agencé de telle sorte par rapport à la
fenêtre de sortie (12) qu'il saisit des porteurs de charge qui parviennent dans une
seconde direction prédéterminée (X) depuis la fenêtre de sortie (12) jusqu'au second
équipement de détection (24), dans lequel les équipements de détection (22, 24) saisissent
indépendamment l'un de l'autre des valeurs mesurées (M1, M2) respectives qui sont
caractéristiques des porteurs de charge sortant par la fenêtre de sortie (12), dans
lequel une liaison la plus courte (d1) entre le premier équipement de détection (22)
et la fenêtre de sortie (12), ainsi qu'une liaison la plus courte (d2) entre le second
équipement de détection (24) et la fenêtre de sortie (12), forment ensemble un angle
qui se situe entre 30° et 150°.
2. Dispositif selon la revendication 1,
caractérisé en ce que
la liaison la plus courte (d1) entre le premier équipement de détection (22) et la
fenêtre de sortie (12), ainsi qu'une liaison la plus courte (d2) entre le second équipement
de détection (24) et la fenêtre de sortie (12), forment ensemble un angle qui se situe
entre 40° et 140°, particulièrement préféré entre 50° et 130°, particulièrement préféré
entre 60° et 120°.
3. Dispositif (1) selon au moins l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que
au moins un équipement de détection (22, 24) présente un élément de mesure (32, 34)
plat ou entourant une surface prédéterminée sur lequel les porteurs de charge peuvent
se présenter.
4. Dispositif (1) selon au moins l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que
le premier équipement de détection (22) présente un premier élément de mesure (32)
et le second équipement de détection (24) présente un second élément de mesure (34)
qui sont électriquement isolés l'un par rapport à l'autre.
5. Dispositif (1) selon la revendication 4,
caractérisé en ce que
les éléments de mesure (32, 34) sont agencés sur un porteur commun (30).
6. Dispositif (1) selon au moins l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que
au moins un équipement de détection (22, 24) présente un équipement de mesure (36)
pour mesurer un courant électrique.
7. Dispositif (1) selon au moins l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que
la fenêtre de sortie (12) est agencée de manière amovible par rapport à l'unité de
détection (20).
8. Procédé de stérilisation de récipients (10), dans lequel les récipients (10) à stériliser
étant transportés le long d'un chemin de transport prédéterminé et étant stérilisés
pendant ce transport au moyen de porteurs de charge, dans lequel les porteurs de charge
sont produits par un équipement de production de porteurs de charge (2) et avancés
par un équipement d'accélération de porteurs de charge (4) dans la direction d'une
fenêtre de sortie (12) et sortant par cette fenêtre de sortie (12) et se présentant
sur une surface des récipients (10), dans lequel au moins une valeur mesurée est saisie
au moyen d'une unité de détection (20), laquelle valeur mesurée étant caractéristique
des porteurs de charge sortant par la fenêtre de sortie (12),
caractérisé en ce que
au moyen d'un premier équipement de détection (22) sont saisis des porteurs de charge
qui s'éloignent de la fenêtre de sortie dans une première direction prédéterminée
(Z) et au moyen d'un second équipement de détection (24) sont saisis des porteurs
de charge qui s'éloignent de la fenêtre de sortie dans une seconde direction prédéterminée
(X) et le premier équipement de détection (22) ainsi que le second équipement de détection
(24) saisissent indépendamment l'un de l'autre des valeurs mesurées (M1, M2) qui sont
caractéristiques des porteurs de charge respectivement saisis, dans lequel une liaison
la plus courte (d1) entre le premier équipement de détection (22) et la fenêtre de
sortie (12), ainsi qu'une liaison la plus courte (d2) entre le second équipement de
détection (24) et la fenêtre de sortie (12), forment ensemble un angle qui se situe
entre 30° et 150°.
9. Procédé selon la revendication 8,
caractérisé en ce que
au moyen d'au moins l'un parmi le premier et le second équipement de détection (22,
24) sont saisis des porteurs de charge qui se présentent sur une surface géométrique
prédéterminée ou qui passent par cette surface géométrique.
10. Procédé selon la revendication 8 ou 9,
caractérisé en ce que
les valeurs mesurées sont des courants électriques.