利用引入容器的电荷载子源为容器杀菌的设备和方法

专利名称：利用引入容器的电荷载子源为容器杀菌的设备和方法
技术领域：
本发明涉及用于为容器、尤其是塑料材料容器杀菌的方法和设备。尤其是在无菌灌装设施中，对要被灌装的容器进行杀菌同实际灌装过程一样都是重要的处理步骤。杀菌的可能形式随着杀菌剂和处理的效果而改变。然而，它们共有的事实是灭杀行为是基于化学处理执行的。从现有技术中已知的最新的进展有所不同，并且使用了电离辐射来实现细菌的减少。在多数申请中，该辐射包括加速的电荷载子尤其是在相应设施中产生并且引入待被杀菌的容器的加速过的电子。这种做法的益处在于减少或避免了化学物质的使用。然而，虽然这些设备具有部分尚未被安装的加速设施，但是结果是这些设施是昂贵的，此外它们具有相对复杂的电路系统并且进行相对复杂的监控。此外，由于发生杂散辐射，所以必须在整个设施周围或者该设施的单个部件周围存在屏幕。
背景技术：
从DE 10 2009 008633 Al中已知一种用于为容器杀菌的设备。在这种情况下,沿预设的输送路径输送容器，尤其穿过处理室。这里，利用电子作用于容器来进行杀菌，这种类型的杀菌装置具有用于生成电子的生成装置，以及具有加速装置，以便朝存在于处理室中的容器的方向加速由生成装置生成的电子。在这种情况下，处理室内部的气压低于处理室外部的气压。因此，建议在相对低的压力下的区域中加速电子，以便以这种方式增加这些电子的范围。
市场上可买到并且用于杀菌的现有系统具有电子生成设备，具有用来将电子束传输至要被杀菌的容器中的组合与机械方案。更精确地进行表达，就这些设施而言，通常将指状电子束(beam finger)引入容器,通过该指状电子束朝出口窗方向加速加速电子,然后电子从出口窗中发射出去并且到达容器的内壁上。为了确保效果和电子束的传输，通常必须将电子加速到较高程度。为此，所需要的加速电压总计达150kv。相应地，增加了电子的动能并且以相同程度产生不需要的射线或X射线。
先前的用于生成电子束的设施和设备的另一弊端是将电子从发生器源输送到工作场所的问题。在空气中或现有的出口窗中产生的存在于内部空间中的分子严重地妨碍了电子束的范围(reach)。结果，总的来说，必须调整电子的加速，反过来这样的步骤总的来说将增加尺寸、复杂度、风险的可能性、屏蔽、以及设施的成本。
发明内容
因此，本发明的目的是能够提供避免使用超高加速电压的方法和设备。此外，总的来说应该减小用于为容器杀菌的这种类型的设施的成本。根据本发明，这些目的通过独立权利要求的主题获得。有利的实施例和进一步的进展形成从属权利要求的主题。
就根据本发明用于为容器、尤其是塑料材料容器杀菌的方法而言，通过向这些容器的内壁作用电荷载子、尤其是电子来杀菌。为此，尤其通过该容器中的开口(优选地通过该容器中的口部)向容器中引入杀菌装置。该杀菌装置具有电荷载子生成装置。
根据本发明，电荷载子生成机构被至少部分地引入容器并且在容器的内部生成电荷载子。
然而，现有技术中电荷载子或电子在容器的外部生成并且仅仅向容器中加速电荷载子或电子，现在提出应该将电子本身的生成移入要被杀菌的容器内部。因此，现在仅在容器的内部生成电荷载子。通过这种方式，可以无需提供用于加速电子的非常高的加速电压。 在电子生成装置和容器的内壁之间，通常仅有非常短的距离需要被覆盖，使得电子的高速加速不是必要的。
就另一优选方法而言，沿容器的纵向方向将电荷载子生成装置引入容器。在杀菌本身期间，尤其沿着与电荷载子生成装置插入容器的方向不同的方向移动容器是有利的。 如上所述，尤其地，电荷载子是电子。
就另一有利的方法而言，在杀菌过程之前或者杀菌过程期间，至少在一段时间内在容器内部生成减小的压力(under-pressure)(相对于大气压力)。因此,例如,可以在容器内部在低真空或高真空下生成电子云，该低真空或高真空反过来存在于要被杀菌的容器中。通过这种方式，电子实际上可以被自发地输送到相应的工作表面。由于不存在干扰分子，所以可以以近似的方式并且有利地甚至不需要进一步施加加速电压的情况下施加为此所需要的能量。电子通过在要被杀菌的表面上进行电离使不需要的微生物的细胞区室和分子失活。
就另一有利方法而言，在容器的内部生成O. 0005mbar至800mbar之间，优选地 O. 0005mbar至600mbar之间，优选地O. OOlmbar至300mbar之间，尤为优选地O. OOlmbar至 IOOmbar之间的压力。利用这些压力比例，电子具有相对较宽的范围(reach)，使得如上所述，可以省去额外的加速电压以及在任何情况下的非常高的加速电压。如果使用加速电压， 则加速电压有利地低于lOOkv，优选地低于50kv，以及优选地低于10kv。
有利地，要被杀菌的容器是塑料材料预成型件。由于多种原因，这里这种类型的塑料材料预成型件尤其适合于进行杀菌。在一方面，它们通常具有圆柱形的主体，使得电子生成装置和塑料材料预成型件的内壁之间的距离沿着塑料材料预成型件的纵向方向大体上保持恒定。此外，塑料材料预成型件还具有非常高的稳定度，并且由此可以将减小的压力作用于塑料材料预成型件。就其他容器而言，这种类型的减小的压力甚至可以导致容器的变形或爆裂。
在杀菌过程期间或者在激活上述电荷载子生成装置期间，还可以使容器相对于电荷载子生成装置尤其绕纵向轴线旋转。通过这种方式，即使在圆周方向上不均匀地排放电子的情况下，也能够向容器的内壁提供均匀的照射。然后，还可以与从生成装置开始向优选的方向即刻加速电子。在这种情况下，优选地旋转容器，但是还可以使位于容器内部的电荷载子生成装置绕优选的纵向轴线旋转。
就另一有利的实施例而言，在为容器杀菌期间，沿着预设的输送路径输送容器。有利地，这是环形输送路径。
在另一有利的实施例中，通过减小的压力将塑料材料预成型件保持在保持装置上。由此建议应该将塑料材料预成型件传送到保持装置，然 后应该利用减小的压力作用于塑料材料预成型件，并且还应该通过该减小的压力将塑料材料预成型件保持在该保持装置上。
就此而言，应该注意还可以选择性地在玻璃容器中产生这种类型的减小的压力， 使得玻璃容器同样还有可能适应于这里描述的杀菌。
本发明进一步涉及用于为容器、尤其是塑料材料容器杀菌的设备。该设备具有利用电荷载子作用于塑料材料容器的内壁的杀菌装置。在这种情况下，杀菌装置具有生成电荷载子的电荷载子生成装置。
根据本发明，设计电荷载子生成装置，使得其能够被弓丨入容器的内部。
因此，与现有技术相对照，关于该方法还建议将电荷载子生成装置本身引入容器中(不是引入例如可以用来排放高度加速了的电子的出口窗)。有利地，能够通过容器中的口部将电荷载子生成装置引入到容器中。因此，与现有技术相对照，有利地，不是向容器中引入出口窗，而是向容器中引入生成装置本身。
就另一有利的实施例而言，所述设备具有在容器杀菌期间至少在一段时间内输送容器的输送装置。此外，所述设备还具有将杀菌或施加装置引入容器的移动装置。在这种情况下，还可以沿着容器的纵向方向移动电荷载子生成装置，但是有利地，使电荷载子生成装置固定在该纵向方向上并且容器相对于该纵向方向移动。
就一有利的实施例而言，所述设备具有可旋转承载器，在该可旋转承载器上布置了多个杀菌装置。就另一有利的实施例而言，所述设备具有压力施加装置，该压力施加装置将减小的压力作用到容器。尤其是，由于使用了该减小的压力，所以可以增加电子在容器内部中的范围。 然而，在许多情况下，甚至还可以无需生成减小的压力而进行一定的杀菌。 此外，还可以是不仅将减小的压力作用于容器本身，而且还作用于容器在其中被输送的空间，。然而，有利地，仅仅将上述减小的压力作用于容器的内部。在另一有利实施例中，所述设备具有沿容器的内壁方向引导电荷载子的偏转装置。通过这种方式，例如，可以在塑料材料预成型件的外部围绕这些塑料材料预成型件提供正电极。
通过这种方式，例如，可以向容器的内部引入热阴极。在这种情况下，还可以引入该热阴极而不需要包围该热阴极的玻璃瓶(glass flask)，并且还可以在容器本身中生成必要的真空。就一有利的实施例而言，辐射生成装置具有第一电导体，该第一电导体能够被引入容器，并且能够使电流流过该第一电导体。从现有技术本身已知，通过上述电流释放电子。例如，这可以是钨制阴极。
就另一有利的实施例而言，辐射生成装置可以具有第二电导体，该第二电导体能够被引入容器，并且能够使电流流过该第二电导体。在这种情况下，有利地平行于第一导体连接该第二导体。在这种情况下，进行设计使得在能够使电流流过的上述第一导体故障的情况下激活第二导体，使得甚至在电导体故障的情况下能够持续进行杀菌。
本发明进一步涉及用于处理塑料材料容器的设施。根据本发明，该设施具有上文中所定义类型的设备。有利地，该设施还具有用于使塑料材料预成型件成型为塑料材料容器的设备。就另一有利的实施例而言，在塑料材料容器的输送方向上，上述设备布置在用于使塑料材料预成型件成型为塑料材料容器的设备前方。在另一有利的实施例中，该设施还具有用于加热塑料材料预成型件的加热装置，在这种情况下，在塑料材料预成型件的输送方向上，该加热装置布置在用于使塑料材料预成型件成型为塑料材料容器的设备的前方。
在这种情况下，在塑料材料预成型件的输送方向上，根据本发明的设备可以布置在加热装置和用于使塑料材料预成型件成型为塑料材料容器的设备之间。然而，有利地，根据本发明的设备还可以布置在用于加热塑料材料预成型件的加热装置的前方，例如布置在该加热装置的前方或该加热装置的入口区域中。


进一步的优点和实施例在附图中示出，在附图中
图la、图1b为说明本发明基本问题的示意图2为根据本发明的设备的侧视图3为根据本发明的设备的详细视图；以及
图4为根据本发明另一实施例的设备的详细视图。
具体实施方式
图1a和图1b为说明本发明基本问题的两个示意图。在这种情况下，示出了生成电荷载子(charge carrier)的电荷载子生成装置12。这里，由虚线示出的多个隔离器 (barrier) 30a存在于该电荷载子生成装置12和容器10之间。因此，通过实例，杀菌装置、 空气等等的出口窗可以构成这种类型的隔离器。通过这种方式，先前用于生成电子束的设施和设备的主要弊端之一是将电子从生成器源输送到工作场所的问题。存在于内部空间中且产生于空气中或现有的出口窗中的分子严重地妨碍电子束的范围到达相当显著的程度。
由于这个原因，必须调适电子的加速，反过来这样的步骤总的来说将增加尺寸、复杂度、风险的可能性、屏蔽、以及设施的成本。
为了不必须实施为了进一步的电子范围的这些不利因素，而仍然进行充分杀菌， 建议应该采取步骤使得需要的电子以较短的距离从电荷载子生成源输送到工作场所。这在图1b中示出。在这种情况下，减少了隔离器30a使得结果电子具有更大的行进路径。与箭头Pl相比较大的箭头P2在这里概略地示出到达容器10或者更精确地到达容器10的内壁处的较大数目的电子。
图2为根据本发明的设备I的概略示图。在这种情况下，提供了承载器8，该承载器8可绕轴线旋转或者借助轴18旋转，在承载器8上存在多个处理站或杀菌装置2。
在这种情况下，可以借助于夹持装置将各个容器10传送到设备1，有利地，夹持装置在外部、尤其是在承载环(carrying ring)下方夹持塑料材料容器。此后，借助于保持装置固定容器。更精确地说，在每个站或杀菌装置2处，可以通过输送星轮的 外部夹具将容器或塑料材料预成型件分别引入适当形状的停靠区域。附图标记26概略地表示升降装置，该升降装置例如以某种方式将塑料材料预成型件带到承载器8处，该方式使得电子生成装置到达塑料材料容器的内部。因此，有利地使塑料材料容器在中间移动或翻转。在这种情况下，塑料材料预成型件的颈部的表面与停靠区域接触。在开始设置减小的压力时，传送星轮的外部夹具可以仍然保持塑料材料容器，并且在足够的减小的压力下(例如SOOmbar或更少)可以释放在供应星轮的外部夹具上的塑料材料容器。然后，通过接通电荷载子生成器源来照射通过这种方式获得的塑料材料容器。
在经过依赖于预成型件的尺寸的处理时间之后，中断照射过程。这可以例如通过切断辐射电流并且有利地随后引入环境空气来进行。随着压力的均衡或者在压力均衡期间，可以通过移除星轮的外部夹具再次夹持塑料材料容器。在这种情况下，还可以再次向下牵弓I塑料材料容器使得电荷载子生成装置不被损坏。
可以通过额外的电子束发射器，比如例如表面放射体来进行可选的外部杀菌，该电子束发射器连接到内部处理机构的前方或者后方。此外，还可以在内部杀菌期间照射塑料材料容器。
可以在生成减小的压力之前或者之后开始激活杀菌系统，即电荷载子生成装置。
图3示出了根据本发明的设备的实施例。在这种情况下，又再一次提供了电荷载子生成装置12，该电荷载子生成装置12用于容器内部的杀菌。附图标记16涉及保持装置， 容器10通过减小的压力安置在保持装置16上。附图标记20涉及压力施加装置，该压力施加装置20在这种情况下在塑料材料容器10的内部生成真空，以便通过这种方式将塑料材料容器10固定到保持装置16。由于这里提出的方法需要相对少的人力并且相对简单，所以根据本发明的设备的主要益处显现了出来。杂散辐射(stray radiation)的发生率最低并且能量消耗也低。附图标记10a涉及塑料材料容器10的内壁，附图标记10b涉及塑料材料容器10中的开口或口部。
附图标记32表示可选的电子传导装置，该电子传导装置32使电子沿塑料材料预成型件的内壁方向移动。在这种情况下，该电子传导装置可以设计成正电荷作用于其上的套筒的形式。此外，如虚线34所示，电子传导装置可以位于塑料材料预成型件的仅仅一个区域中，并且塑料材料预成型件可以额外地绕它们的纵轴L旋转。
还可以确定的是，不仅可以通过高度加速过的电荷载子对容器进行充分杀菌，而且如果电荷载子分别到达塑料材料预成型件或容器10的(内)表面处则也可以充分地杀菌。附图标记L表不容器10的纵向方向。
图4示出了根据本发明的另一实施例。除了还存在于图3中的实施例中的电导体 22夕卜，这里还提供了另一导体24，该导体24这里用作替换发射体。在这种情况下，该替代发射体可被提供为平行于导体22或者相对于导体22偏离。在这种情况下，如果控制装置确定第一导体22损坏，则可以激活第二导体24，以便通过这种方式生成电荷载子。
与来自现有技术中的设备相对照，这里省去了复杂的电子加速装置以及辐射体出口和容器入口之间的传送路径。通过这种方式，主要的差异在于这样的事实，即在所提出的发明中，在不存在加速电压或仅存在最小的加速电压的情况下，使用电子云用于杀菌目的。通过这种方式显现出许多优点。首先，省去了先前的加速电压，其结果是节约了能量。 此外，减少了电子中作用的动能使得能减小X射线辐射的发生。此外，可以省去所需的用于生成加速电压的高电压生成器，还可以减小必要屏蔽物的厚度，以及可以在整体上简化设施，在这种情况下还可以减小费用。
因此，在需要或不需要显著减少了的加速电压的情况下，优选地，在高真空下生成电子云,该电子云被输送至容器的包围表面。
本申请人保留要求保护本申请文件所公开的本发明所有必要特征的权利，只要这些特征与现有技术单独比对或者组合比对时具有新颖性。
附图标记列表
I 设备
2杀菌装置
8承载器
10容器
IOa内壁
IOb容器中的开口
12电荷载子生成装置
16保持装置
18轴
22电导体
24另一电导体
26升降装置
30a隔离器
32,34电子传导装置·
L纵向方向
P1、P2箭头
权利要求
1.一种为容器(10)、尤其是塑料材料容器杀菌的方法，其中通过利用电荷载子作用于这些容器(10)的内壁(IOa)来杀菌，并且其中为此目的，杀菌装置穿过该容器(10)中的开口(IOb)被引入所述容器(10)中，并且该杀菌装置(2)具有电荷载子生成装置(12)，其特征在于，所述电荷载子生成装置(12)被至少部分地引入所述容器(10)并在所述容器(10)的内部生成电荷载子。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在杀菌过程期间或在杀菌过程之前，至少在一段时间内在所述容器(10)的内部生成减小的压力。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述容器(10)的内部生成的(减小的)压力在O. 000 Imbar和800mbar之间，优选在O. 0003mbar和600mbar之间，优选在O. 00 Imbar和3 O Ombar之间。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述容器(10)为塑料材料预成型件。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在为所述容器杀菌期间，沿着预设的输送路径输送所述容器。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过减小的压力将所述塑料材料容器(10)保持在保持装置(16)上。
7.一种为容器(10)、尤其是塑料材料容器(10)杀菌的设备(I)，具有利用电荷载子作用于所述塑料材料容器(10)的内壁(IOa)的杀菌装置(2)，其中所述杀菌装置(2)具有生成所述电荷载子的电荷载子生成装置(12)，其特征在于，所述电荷载子生成装置(12)被设计为能够被引入到所述容器(10)的内部。
8.根据权利要求7所述的设备(I)，其特征在于，所述设备(I)具有输送装置(8)，在为所述容器(10)杀菌期间，所述输送装置(8)至少在一段时间内输送所述容器(10)。
9.根据权利要求7所述的设备(I)，其特征在于，所述设备(I)具有压力施加装置(20)，该压力施加装置(20)将减小的压力作用到所述容器(10)上。
10.根据权利要求7所述的设备(I)，其特征在于，所述设备(I)具有偏转装置(32、34)，该偏转装置(32、34)沿所述容器(10)的所述内壁(IOa)的方向引导电荷载子。
11.根据权利要求7所述的设备(I)，其特征在于，所述辐射生成装置(12)具有第一电导体，该第一电导体能够被引入所述容器(10)，并且电流能够流过该第一电导体。
12.根据权利要求11所述的设备(I)，其特征在于，所述辐射生成装置(12)具有第二电导体(24)，该第二电导体能够被引入所述容器(10)，并且电流能够流过该第二电导体。
全文摘要
一种为容器(10)、尤其是塑料材料容器杀菌的方法，其中通过利用电荷载子作用于这些容器(10)的内壁(10a)来杀菌，并且其中为此目的，杀菌装置穿过该容器(10)中的开口(10b)被引入所述容器(10)中，并且该杀菌装置(2)具有电荷载子生成装置(12)。根据本发明，所述电荷载子生成装置(12)被至少部分地引入所述容器(10)并在所述容器(10)的内部生成电荷载子。
文档编号A61L2/08GK103028126SQ201210372318
公开日2013年4月10日 申请日期2012年9月28日 优先权日2011年9月30日
发明者约瑟夫·克诺特, 帕特里克·安吉哈德, 汉斯·朔伊伦 申请人:克朗斯股份公司