消毒容器的方法和装置与流程

本发明涉及一种消毒容器的装置和方法，并特别涉及一种通过电子束消毒容器的方法和装置。

背景技术

在饮料生产工业中，公知首先形成塑料容器，然后在所述容器装满饮料。在装饮料之前，有时需要对这些容器进行消毒，尤其是容器的内侧。现有技术中广泛采用的一种方法是，通过消毒气体进行消毒，尤其是用过氧化氢进行消毒。然而，最近在消毒容器时，人们致力于减少化学物的使用。近年来，已经知道了通过其它措施消毒容器的装置和方法，诸如通过紫外线辐射或电子束进行消毒。

在仍未公开的欧洲专利申请no.07007977.7中，本申请人描述了一种方法和装置，其中，出于消毒的目的，将射出电子束的射出针头引入容器，且容器相对于该射出针头沿容器的纵向移动。通过该过程，可有效地对塑料容器内部进行消毒。然而，应注意的是，出于消毒的目的，不能以任意的方式通过辐射作用在容器上，该辐射须取决于强度的最大和最小极限值。最小值由达到有效消毒容器的所需剂量确定，所需剂量转而取决于许多因素，例如待杀菌的细菌。最大剂量由这样的因素限定：不能对待消毒容器造成损伤。

技术实现要素：

因此，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种消毒容器的方法和装置，其允许对容器施加更准确的辐射强度的剂量。另外还通过辐射改进容器的消毒。

根据本发明，该目的由根据技术方案1的方法和根据技术方案11的装置达成。优选实施例和进一步的改进形成其它技术方案的主题。

根据本发明的消毒容器的方法，将处理头部引入待消毒容器内部，处理头部在预设时间段内在容器内部射出辐射物，其中，在预设时间段内，容器至少间歇性地以相对运动速度相对于处理头部沿容器的纵向移动。根据本发明，位于容器内部的处理头部的该相对运动速度在预设时间段内变化，并将该相对运动速度作为容器内部轮廓的函数进行控制。

因此，根据本发明，提出相对于容器控制处理头部的运动速度，并因此控制所述辐射发生的位置的运动速度，将其作为容器轮廓的函数进行控制。运动速度的变化本文中理解成沿某一运动方向的运动速度的变化，而非运动速度的标记(sign)的变化。

可能的是，处理头部固定，且容器相对于处理头部沿纵向移动。还可能的是，处理头部沿容器的纵向移动，或容器和处理头部均移动。

优选的是，射出的辐射物和沿纵向的运动至少有时同时发生，优选为完全同时发生。然而，可能的是，运动逐渐进行，且辐射在各情况下在间断时射出。

通过改变运动速度，以适应瓶子的不同轮廓。例如，当经过容器口部时，可更快地移动处理头部，这是因为，在该情况下，容器内壁更靠近处理头部。容器的内部轮廓本文中理解成尤其指容器内壁，尤其是对于处理头部。

一般来说，在运动期间，控制辐射强度相对于内部表面的特征的至少一项参数。因此，可通过改变电子发射器的加速电压，来控制处理头部射出的强度，而不是运动速度。此外，可采用反电压。

此外，还可根据容器的内部轮廓，在辐射抵达容器之前，达到更大或更少的辐射的吸收。例如，可在某一时间有意执行处理头部的冷却，而冷却介质使射出辐射物或撞击容器内壁的辐射物更细小。还可设置以预设和可变方式吸收辐射物的吸收元件。

在一个优选方法中，处理头部射出载流子。在该情况下，处理头部或甚至不同元件可包括电子射出源和使这些电子朝出口窗加速的加速设备。通过这些排出的电子完成容器内壁的消毒。

在另一优选方法中，根据存储在存储设备中的数据，通过控制设备控制运动，其中，这些数据为容器沿容器纵向的横截面的特征。例如，可在较大横截面的容器的这些部分，减小处理头部相对于容器的运动速度；且可在横截面减小的部分，增大处理头部相对于容器的运动速度。

因此，可借助于预设行进轮廓，对处理头部和容器之间的相对运动编写程序。在这种情况下，可创建整个发射过程的行进轮廓，并优选地将所述轮廓分成单独的轮廓区段。在这种情况下，将不同行程速度或加速分配给容器的不同行程运动。该分配有利于更好地适配容器几何形状。

可在这种情况下指定诸如曲线区段的起始和终点(即行程距离)和所需行进速度(即行程速度)。这些单独曲线区段可组合，形成对应行进轮廓的整个曲线。单独曲线区段的行程距离和行进的持续时间可在这种情况下求和，得到行进轮廓的总行程和总持续时间。可在这种情况下，连结单独区段，行进轮廓的不同速度彼此合并。然而，可借助于另一控制避免这种连结，并通过适当的加速和减速达到平滑的(即数学上可变地)速度轮廓。

在另一优选方法中，将处理头部的运动作为容器直径的函数进行控制。本文中应注意，尤其是从处理头部排出的电子具有某一范围，并在行进路径长度范围内损失它们能量的某部分。因此，尤其是在容器的大直径区域，对应需要更长的时间作用，以补偿相应的电子能量下降。

在另一优选方法中，将处理头部的运动作为容器内壁相对于容器的纵向延伸的角度进行控制。例如从顶部向下加宽的容器部分常设置在容器嘴部区域，只有通过排出电子辐射物才可困难地到达容器的该部分。因此，在这些区域，应减小运动速度。

如上所述，尤其优选地根据编写的行进轮廓控制运动。可根据用于对应容器的经验数据，确定该行进轮廓，但也可根据容器的参数诸如曲率和横截面确定该行进轮廓。

优选的是，容器本身沿其纵向移动，且因此尤其优选地处理头部或射出针头保持在恒定高度。出于该目的，可设置支架设备，在支架设备上转而布置使容器本身沿其纵向向上或向下移动的夹具。

在另一优选方法中，通过将处理头部引入容器或参考容器的内部和在容器内部射出辐射物的处理头部，确定行进轮廓，其中，在射出辐射物的期间，容器相对于处理头部沿容器的纵向移动，并记录大量的特征数据，该特征数据为撞击容器内壁的辐射物的特征数据。该方法中，由此确定处理头部施加容器内壁上的参考剂量。本文中，还可能的是，电子辐射物的射出随时间同时发生，或者射出和运动至少部分地交替发生。

在一个优选方法中，在容器的内壁上设置这样一种材料：该材料与处理头部射出的辐射物发生反应，并允许得出该辐射物的强度的结论。因此，可通过放射的测量薄膜来实施剂量测量，其中，该测量薄膜设置在容器内壁上。以这种方法，可确定已处理的容器上的剂量分布。这些测量条带可作为剂量的函数根据强度改变颜色，并可通过剂量测量设备进行评估。在这种情况下，可通过对应的塑料载体隐藏测量薄膜，以通过该方法模拟发生在容器内壁上的效果。此外，可在测量薄膜设置染料。在辐射的作用下，薄膜的颜色以某种方式变成某一色调，与吸收的能量多少成比例。这些色调可通过剂量测量设备阅读，并因此指示施加多少剂量，剂量例如用千戈瑞(kgy)单位表示。

在根据本发明的另一方法中，确定容器内部消毒的行进轮廓，其中，将处理头部引入容器内部，容器内部的处理头部将辐射物引导到容器肉壁上，其中，在射出辐射物期间，容器相对于处理头部沿容器的纵向移动。根据本发明，记录大量的特征数据，该特征数据为辐射物撞击容器内壁的特征数据。该确定方法与上述本发明紧密相关，这是因为采用由此确定的数据，尤其可确定用于以后操作模式的上述行进轮廓。

然而，也可独立于上述的实际操作方法，来实施该测量方法。优选的是，采用描述的测量方法来测量大量的容器，并将这些容器的数据存储在数据库中，在随后的操作方法可采用该数据库。通过修改这些测量容器的数值，还可处理类似于已经测量的容器的新容器。还可将待测量的容器划分成几部分，例如根据类似头部或基部，并以该方法允许获得的测量值以用于更多的容器，例如某一容器的头部区域类似于第一测量容器，而基部区域类似于第二容器。

本发明还涉及消毒容器的装置，其中，包括处理头部，处理头部以如下方式构成：处理头部可被引入待消毒容器内部，其中，处理头部包括至少间歇性地射出辐射物的辐射源，其中，装置包括运动设备，运动设备使容器相对于处理头部沿容器的纵向以预设运动速度移动。根据本发明，装置包括控制设备，控制设备改变位于容器内部的处理头部的相对运动速度，并将相对运动速度作为容器的内部轮廓的函数进行控制。

优选的是处理头部可通过嘴部引入容器，其中，该嘴部的横截面比容器主体横截面小。例如，运动设备可为驱动器，诸如特别是但并不限于线性马达，其将容器作为预定行进轮廓的函数进行驱动。

优选的是，辐射源射出载流子，并特别是电子。然而，可以射出不同类型的辐射物诸如例如x射线辐射、uv辐射或其类似物。本发明的基本概念也可应用于这些其它类型的辐射物。

在另一有利实施例中，装置包括存储设备，在存储设备中，存储处理头部的运动的行进轮廓的特征。如上所述，该行进轮廓可从由某一类型的瓶子确定的经，验数据获得。然而，也可至少部分地根据理论考虑，获得行进轮廓例如其考虑到容器的横截面和容器壁的倾斜角。

在另一有利实施例中，装置包括图像记录设备，其记录待消毒容器的图像。在这种情况下，该图像记录的数据可用于速度控制。例如，可在操作模式记录容器的图像，然后图像处理软件将该图像与存储容器的多个图像进行比较。只要发现对应容器，就加载对应行进轮廓，并可根据在操作模式期间的该行进轮廓，控制处理头部的运动。

然而，可记录图像，并根据该图像确定容器的几何形状，根据这些几何形状控制处理头部的行进轮廓。可采用上述两种方法的混合变形，从而根据直接的几何形状考虑和根据经验数据控制行进轮廓。

在另一优选方法中，装置包括多个处理头部，多个处理头部一个接一个地布置传输设备上。在这种情况下，瓶子保持架(诸如夹紧元件)和处理头部可布置相同传输设备上，并因此彼此同步移动。优选的是，在容器的消毒期间移动容器，例如在传输转盘上，对应处理头部也同时移动。以这种方法，可一个接一个地对多批量的容器进行消毒。

可在容器已经形成后和在容器形成之前执行内部的消毒内部。

因此，这样的装置可构造成旋转单元或线性单元。可将整个装置容纳在处理腔体内，处理腔体用作容器的内部和外部消毒，处理腔体尤其是通过电子辐射的pet容器。消毒单元本身也可集成在拉伸吹模机或填充设备中，或可配置成独立的单元。独立单元变化起来具有优势，可自由地改良现有的生产线。集成在延伸吹模机或填充设备中具有优势，以这种方式减少总体的生产成本。

还可通过星轮(例如通过颈部夹持容器的星轮)将容器转移给消毒单元，在消毒单元，容器通过线性行程运动在处理头部或射出针头上移动。

优选的是，采用的电子束发生器为带射出针头的紧凑电子射出单元，如上所述，以如下m设计尺寸：其可放入瓶子中以尽可能低的能量将电子云施加在容器的内表面上。在旋转机布置的环境下，可能的是，与电子束发生器适应的变压器或主要设备沿电子束发生器在转盘上延伸，由此更容易地提供高电压。

通过连接电子和机械元件，可通过电子束消毒改善表面处理或消毒，尤其是形状复杂的饮料容器。以这种方法，尽管容器三维尺寸大，却可在容器的内部表面达到尽可能均质的剂量分布。待处理的基板或容器优选地相对于固定辐射源沿与上述施加的剂量强度适配的运动路线移动。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1显示了根据本发明的消毒设备的示意图；

图2显示了处理头部的行进轮廓的一个例子；

图3a显示了中空容器内部辐射分布的一个例子；

图3b显示了中空容器内部辐射分布的另一个例子；

图4显示了圆柱形容器内部辐射处理的一个例子；

图5显示了图示相关辐射参数的示意图；

图6显示了布置在传输设备上的根据本发明的多个装置的示意图；以及

图7显示了包括根据本发明的多个装置的设施的视图。

具体实施方式

图1显示了根据本发明的装置1的示意图，装置1可形成用于处理容器的设施的一部分。本文中，标号10表示包括待消毒内壁10a的容器，内壁10a通过用e-表示的电子进行消毒。标号5表示可被引入容器10的内部的处理头部。本文中，该处理头部5沿容器纵向l以固定方式布置，并布置在支架24上。电子在高真空下加速并通过电子出口窗(这里未详细显示)射出。电子在空气分子中散开，从而形成用于对容器10的内壁10a进行消毒的电子云。

在另一优选实施例中，装置或处理头部5包括内部壳体，在内部壳体中布置有加速设备，且外部壳体围绕该内部壳体。尤其优选的是，在该内部壳体的内部设置真空，并优选地在其中设置载流子发生源和加速设备。尤其优选的是，延伸到处理头部的空间，在外部壳体和内部壳体之间形成。可通过该空间引导介质(尤其是气态或液态介质)。

该气态介质特别用于冷却出口窗，并出于该目的，沿内部壳体将气态或液态介质引导至处理头部，并也经过出口窗。因此，优选的是，在外部壳体和内部壳体之间形成一个或多个通道形式的空间，其中尤其优选的是，外部壳体的下端部以如下方式构成：将气流也引导经过该装置，并例如因此也沿径向引导经过出口窗。要指出的是，气态介质并未抵达容器内壁，或至少未直接抵达容器内壁，而是特别被引导经过出口窗(如上所述)。

容器10由夹紧夹具22夹持。夹紧夹具22布置在支架6上，支架6转而布置在线性驱动器4上。标号8表示保持架，线性驱动器4可沿保持架沿纵向l移动。因此，容器10也可沿纵向l移动。如上所述，驱动器优选地为线性马达。可能的是，将该线性马达布置在容器下方或处理头部上方，使得不会因线性马达发生电子的偏斜或单侧偏斜。夹具22和支架6可由塑料制成，其不会在电子上施加任何力。v表示速度。处理头部5与处理容器10之间的相对运动以该速度发生。

在电子束中，瓶子的相对运动因此而发生，其中，作为结果，可通过可编程的行进轮廓适配剂量分布。图1中显示的装置可用于形成参考轮廓。出于该目的，可将一个或多个测量条带放置到容器10的内部表面上。测量条带优选地指向待评估的发射方向。例如，可将容器内壁划分成四个辐射位置p。辐射位置p显示于图1的左侧图形中。

本文中，用于容器的夹紧单元布置在顶部位置，其它位置绕容器内壁沿顺时针方向分布。如上所述，该行进轮廓的优化目的在于，在所选瓶子中既不会施加过大的剂量，也不会施加过小的剂量。此外，容器的处理时间和辐射强度应保持尽量小。

优选的是，沿容器纵向的整个运动在一至两秒内完成。处理时间是指处理头部位于瓶子内的时间段。因此，全循环的组成有：向内行进时间、处理时间和向外行进时间。可能的是，在运动期间和运动连续停止期间射出辐射物(radiation)，并在其余阶段射出辐射物。

此外，优选的是，设置尤其由铅制成的屏蔽体(未显示)，以便屏蔽所有x-射线的辐射。此外，可通过抽吸去除产生的诸如臭氧和氮氧化物的气体。

为了抵达容器内剂量分布的起点，首先，容器以恒定速度在处理头部的范围内移动。然后，在相同的辐射条件下，容器在终点移动回到其基本位置，该过程中没有任何停顿。由于该过程，可通过剂量测量薄膜的辅助，确定在预设条件下用于容器的辐射轮廓。然后可存储该辐射轮廓，并在处理以后的容器时将其作为基础。标号16表示用于记录容器的图像的图像记录设备。根据这些图像，可识别容器，并根据识别的容器，加载正确的行进轮廓。

标号12表示控制设备(仅示意性地显示)，该控制设备12沿纵向控制容器的运动。还设置了存储设备14，在存储设备14中存储用于控制运动的行进轮廓。该控制设备还可通过处理头部5控制电子的射出。

图2显示了容器相对于射出针头的运动轮廓。本文中，在左侧坐标系中用毫米绘制线性位置，并在该坐标系用毫秒绘制时间。在该情况下，完整的行进或运动轮廓b包括四个区段b1-b4，其中，这里采用了对称的运动轮廓。单个区段b1_b4通过连接彼此合并，然而，如上所述，这并不是绝对必须的。

作为替代，可通过适当的速度控制，达到顺畅的运动。在图2显示的图形中，区段b2与b3的运动方向正好相反。然而，还可能的是，在简短的时间段内容器保持停顿，并在该时间内射出电子辐射物。标号dt表示对容器10进行消毒的时间段。因此，在该时间段内，处理头部5相对于容器10发生相对运动和射出的电子。

可能的是，根据对具体容器实施的测量，确定整个行进轮廓b。然而，可想而知的是，不同区段基于对不同容器实施的测量。例如，区段b1和b4描述处理头部5在容器10的上部区域的运动，而区段b2和b3描述在容器的下部区域的运动。可能的是，这里区段b1和b4基于对第一参考容器实施的测量，而区段b2和b3基于对第二参考容器实施的测量。

图3a和3b显示了用于具有球形内部横截面的容器的测量设定。在左侧的图形中，处理头部5或其出口窗7设置在容器10的上端，而图3b中，处理头部5或其出口窗7设置在容器10的中部。可以看出，根据处理头部5相对于容器内部的位置，可获得不同的辐射分布s。特别地，图3b中显示的不同辐射的路径长度，比图3a中显示的位置处的路径长度短。因此，在图3b显示的实施例的情况下，容器10的下半球形的发射强度更高。

实施图3a和3b显示的实验后，可移除设置在容器内部的剂量测量薄膜，并对其进行评估。

图4和5显示了用于确定行进轮廓的另一实验。可以看出，剂量分布取决于过程参数行程速度(v)、瓶子几何形状(d，β)、加速电压、辐射电流和处理的持续时间。本文中，速度v与容器的直径d和开口角度p相关联。由于取决于容器的几何形状，所以在恒定行程速度下，不会出现均匀剂量分布，如上所述，行程速度会变化。

图4显示了处在两种不同的位置的处理头部5，即图4中出口窗所在的各自中部zl、z2处在两种不同的位置。因此，可以看到容器内壁上的不同辐射分布s1和s2。从图4中的起始位置开始，即处理头部的上部位置，通过散开的圆顶，将剂量施加到瓶壁上。若射出针头以速度v行进到目标位置，则该散开圆顶也移动，且新施加的剂量与从起始位置的剂量叠加在一起。因此，可到达瓶子内壁的剂量也取决于先前处理头部所施加的剂量。图5中标号10b表示容器的嘴部，标号10c表示容器10的嘴部区域，其位于所述嘴部10b的下方，在嘴部区域10c中，容器10的横截面d变宽。

辐射强度的级别，即加速电压和辐射电流，取决于待处理的瓶子和待处理的参考细菌。必须设置较大的细菌抵抗力、较大的瓶子尺寸和较高的辐射强度。对于电子出口窗7的厚度，厚度范围为7-13μm的钛膜经证实是尤其适合的。通过积极的空气冷却，该厚度保证充足的稳定性以抵抗电子束的热效应。

此外，随着钛膜厚度的增加，所述薄膜对消毒结果具有消极效果。较厚的薄膜会比较薄的薄膜吸收更多的辐射能量，并因此在该情况下，更少的能量可用于施加剂量。

图6显示了转轮31的示意图。该转轮31包括根据本发明的多个装置1，其在各情况下布置在相同高度上。但可以看出，单独的容器10在各情况下被提升到最大位置，并以这种方式将处理头部或射出针头5放入容器10，以根据旋转位置改变深度。在该整个过程中，根据本发明的装置1启动，并以这种方式在容器10的整个高度范围内对容器内壁10a进行消毒。射出针头5的长度选择成可对容器10的底部进行有效的消毒。

图7显示了根据本发明的布置的透视图。另一传输转盘42设置在根据本发明的多个装置1的上游。在转盘42上传输容器。将容器引导经过针对容器的另一消毒装置lb，并通过该另一消毒装置lb，对容器的外壁进行消毒。然后如上述那样对容器10的内部进行消毒。

标号44表示诸如转盘的旋转设备，通过旋转设备，容器10绕它们的纵向(或纵向轴线)旋转。借助于该旋转，可对容器10的外圆周的较大区域进行消毒。也可沿容器10的传输方向一个接一个地设置多个消毒装置lb。

申请人在欧洲专利申请no.07007977.7中对电子装置进行了详细的描述。所述专利申请的内容在此以整体引用的方式并入本申请。

此外，可在电子辐射的射出期间，将容器10放置在(部分)真空下。借助于该过程，可增大电子在从出口窗7排出后的范围。还可在电子射出之前设置好这样的部分真空。该过程考虑到了消毒的执行和已经形成的容器10的消毒。

为了在容器10的内部达到这种(部分)真空，可在处理头部5的外圆周布置密封设备(未显示)，一方面，密封设备可相对于处理头部5沿其纵向移动，另一方面，当处理头部5进入容器10时，对处理头部5和容器10的嘴部10b之间进行密封。可在该密封设备上设置开口，借助于该开口将空气从容器10吸出，以在容器10内部产生(部分)真空。

可将整个装置或甚至多个这样的装置布置在要施加(部分)真空的腔体或壳体内。

可在实际电子射出期间和非辐射期间，执行上述通过空气的处理头部5的冷却。

要声明的是，只要本申请文件中的特征相对于现有技术单个或组合起来具有新颖性，则它们对于本发明都是必不可少的。