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DE102018128197A1 - Prozesslufttemperierung mittels Zeolith für einen Isolator einer Behälterbehandlungsanlage - Google Patents

Prozesslufttemperierung mittels Zeolith für einen Isolator einer Behälterbehandlungsanlage Download PDF

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Publication number
DE102018128197A1
DE102018128197A1 DE102018128197.8A DE102018128197A DE102018128197A1 DE 102018128197 A1 DE102018128197 A1 DE 102018128197A1 DE 102018128197 A DE102018128197 A DE 102018128197A DE 102018128197 A1 DE102018128197 A1 DE 102018128197A1
Authority
DE
Germany
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process gas
clean room
drying
zeolite
temperature control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102018128197.8A
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English (en)
Inventor
Kristin Herbrich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Krones AG
Original Assignee
Krones AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Krones AG filed Critical Krones AG
Priority to DE102018128197.8A priority Critical patent/DE102018128197A1/de
Publication of DE102018128197A1 publication Critical patent/DE102018128197A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

Isolatoreinrichtung für eine Anlage zur Behandlung von Behältern, vorzugsweise zum Herstellen von Behältern aus Behälterrohlingen durch Blasen und/oder zum Abfüllen von Flüssigkeiten oder viskosen Stoffen in Behälter und/oder zum Verschließen von befüllten Behältern, wobei die Isolatoreinrichtung aufweist: einen Reinraum (1), der einen gegenüber der Umgebung im Wesentlichen abgeschlossenen Raum bereitstellt, in dem zur Behandlung der Behälter erforderliche Komponenten aufgenommen sind und der zumindest eine Zufuhrleitung (2), die eingerichtet ist, um dem Reinraum (1) ein Prozessgas zuzuführen, sowie zumindest eine Abgasleitung (3) aufweist, die eingerichtet ist, um das Prozessgas aus dem Reinraum (1) abzuleiten; eine Prozessgasquelle (4), die eingerichtet ist, um das Prozessgas für den Reinraum (1) bereitzustellen; und eine Trocknungs- und Temperiereinrichtung (10), die einen Behälter (11) aufweist, in dem sich eine Zeolithschüttung (12), vorzugsweise eine Schüttung aus Zeolith A, befindet, und die eingerichtet ist, um Prozessgas von der Prozessgasquelle (4) durch die Zeolithschüttung (12) zu leiten und anschließend über die Zufuhrleitung (2) dem Reinraum (1) zuzuführen, wobei die Trocknungs- und Temperiereinrichtung (10) ferner eingerichtet ist, um das durch die Zeolithschüttung (12) tretende Prozessgas durch Adsorption zu trocknen und mittels der dadurch freiwerdenden Adsorptionswärme zu temperieren.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft eine Isolatoreinrichtung für eine Anlage zur Behandlung von Behältern, vorzugsweise zum Herstellen von Behältern aus Behälterrohlingen durch Blasen und/oder zum Abfüllen von Flüssigkeiten in Behälter und/oder zum Verschließen von befüllten Behältern, wobei die Isolatoreinrichtung einen Reinraum sowie eine Prozessgasquelle zur Versorgung des Reinraums mit Prozessgas aufweist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Bereitstellung eines Prozessgases für einen Reinraum einer Isolatoreinrichtung
  • Stand der Technik
  • Die Behandlung von Behältern insbesondere bei der Lebensmittelverarbeitung, wie etwa das Blasformen, Reinigen, Transportieren, Abfüllen von Behältern beispielsweise mit Getränken sowie Verschließen der Behälter, erfolgt zumindest teilweise in Reinräumen, auch als „Isolatoren“ bezeichnet, um die Arbeitsschritte in einer definierten, insbesondere partikelarmen und keimarmen, Atmosphäre durchzuführen. Zu diesem Zweck ist es bekannt, die dem Reinraum zuzuführende Prozessluft zu entfeuchten, wodurch einer etwaigen Kondensation im Reinraum entgegengewirkt wird. Denn eine unbeabsichtigte Kondensation auf Oberflächen im Innern des Reinraums ist während der Produktion möglichst zu vermeiden, um das Risiko eines Eintragens von Fremdstoffen in den Behälter oder das Füllprodukt von Vornherein zu minimieren.
  • Weiterhin ist eine Sterilisation von Preforms, die als Rohling zur Herstellung von Behältern durch Blasformen verwendet werden, mittels H2O2 Gas bekannt. Dieses Gas zur Sterilisierung zeigt seine beste Wirksamkeit auf trockenen Oberflächen. Durch die Verwendung der Gassterilisation auf trockenen Oberflächen kann auch Korrosion an der Blasmaschine reduziert werden.
  • Die Prozessluft für den Reinraum sowie die Behandlungsluft für das Blasformen der Behälter aus den Preforms kann durch unterschiedliche Filter gefiltert werden, um den Eintrag von Fremdstoffen in den Reinraum zu reduzieren oder zu vermeiden.
  • Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Technologien zur Trocknung von Gasen bekannt. Die dabei angewandten Prinzipien beruhen im Wesentlichen auf Kondensation, Absorption oder Adsorption. Beim Auskondensieren bzw. Kältetrocknen ist der Trocknungsgrad von der Temperatur und dem Betriebsdruck abhängig. Zur Erzielung einer guten Abscheidung muss die Temperatur möglichst niedrig und der Druck möglichst hoch sein. Die DE 10 2014 112 401 A1 beschreibt Vorrichtungen und Verfahren zum Entfernen kondensierbarer Gase aus Gasströmen, die auf dem Prinzip der Kondensation, d.h. Abkühlung des zu trocknenden Gases beruhen.
  • Bei der Trocknung durch Absorption findet eine Lösung der abzuscheidenden Substanz in einem Trocknungsmittel statt. Da das Trocknungsvermögen der Absorbens mit der Zeit abnimmt, ist eine periodische Regeneration notwendig. Dies bedingt normalerweise einen hohen verfahrenstechnischen und energetischen Aufwand, da für die Rückgewinnung in der Regel hohe Temperaturen notwendig sind. Als weitere Nachteile erweisen sich der von der Eintrittstemperatur abhängige Drucktaupunkt sowie die Verunreinigung des Gases mit dem Trocknungsmittel aufgrund mitgerissener Teilchen oder durch Sättigung des Gases mit dem Absorbens. Bei der Adsorptionstrocknung lagern sich die Dämpfe bzw. Gase an der inneren Oberfläche von Adsorptionsmitteln an. Typische Stoffe sind beispielsweise Silicagel oder Aluminiumoxid. Wie bei der Trocknung durch Absorption ist ebenfalls eine periodische Regeneration erforderlich.
  • Die Trockenluft für Reinräume in Getränkeabfüllmaschinen wird üblicherweise durch Kältetrocknen erzeugt. Zu diesem Zweck wird Umgebungsluft angesaugt. Die Umgebungsluft wird kältegetrocknet, beispielsweise unter Verwendung eines Kältemittels wie Glykolwasser, das von der Blasmaschine zum Blasformen der Behälter bereitgestellt wird. Anschließend muss die Prozessluft auf die erforderliche Prozesstemperatur gebracht werden, beispielsweise auf etwa 30°C beim Abfüllen und 110°C bei der Sterilisation des Reinraums. Eine dem Sterilisieren des Reinraums vorgeschaltete Reinigung kann bei einer beliebigen geeigneten Temperatur durchgeführt werden. Die Temperatur bei der Reinigung kann entsprechend der Umgebungstemperatur entsprechen, wobei dann nicht vorgewärmte Luft dem Reinraum zugeführt werden kann. Die Temperatur des Reinraums kann aber auch bei den genannten ca. 30°C liegen. Die Reinigung kann aber auch bei einer erhöhten Temperatur durchgeführt werden - beispielsweise auch bei der für die Sterilisierung genannten Temperatur. Die Sterilisierung und Trocknung des Reinraums wird dann entsprechend bei hohen Temperaturen durchgeführt. Das Erwärmen der Prozessluft im Anschluss an deren Trocknung im kalten Zustand erfolgt beispielsweise mittels Heißdampf. Die so getrocknete und temperierte Prozessluft wird dann dem Reinraum zugeführt.
  • Nachteilig an dem oben beschriebenen Verfahren durch Kältetrocknung ist, dass sowohl Kühlenergie als auch Heizenergie zur Erzeugung der Prozessluft erforderlich sind. Kälteenergie zur Temperaturabsenkung muss später nochmals als Heizenergie (etwa durch Heißdampf) zur Temperaturerhöhung eingetragen werden.
  • Darstellung der Erfindung
  • Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Bereitstellung eines Prozessgases für einen Reinraum einer Anlage zur Behandlung von Behältern (vorzugsweise zum Herstellen von Behältern aus Behälterrohlingen durch Blasen und/oder zum Abfüllen von Flüssigkeiten oder viskosen Stoffen in Behälter und/oder zum Verschließen von befüllten Behältern) zu verbessern, insbesondere den Energieverbrauch hierfür zu reduzieren.
  • Die Aufgabe wird durch eine Isolatoreinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen folgen aus den Unteransprüchen, der folgenden Darstellung der Erfindung sowie der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.
  • Die Isolatoreinrichtung gemäß der Erfindung ist Teil einer Anlage zur Behandlung von Behältern oder für eine solche technisch ausgelegt. Vorzugsweise kommen Anlagen zum Herstellen von Behältern aus Behälterrohlingen durch Blasen bzw. Streckblasen und/oder zum Abfüllen von Flüssigkeiten in Behälter und/oder zum Verschließen von befüllten Behältern in Betracht. Allerdings umfasst die Bezeichnung „Behandlung“ beispielsweise auch den Transport oder die Reinigung von Behältern. Da die nachfolgend beschriebene Prozessgaserzeugung bzw. -aufbereitung zur Herstellung einer definierten, verunreinigungsarmen Atmosphäre in einem Reinraum geeignet ist, kommt die Erfindung besonders bevorzugt im Bereich der Lebensmittelverarbeitung, wie etwa beim Abfüllen von Getränken, zur Anwendung.
  • Die Isolatoreinrichtung weist einen Reinraum auf, der einen gegenüber der Umgebung im Wesentlichen abgeschlossenen Raum bereitstellt, in dem zur Behandlung der Behälter erforderliche Komponenten aufgenommen sind. Vorzugsweise herrscht darin eine definierte Atmosphäre, die möglichst arm an Verunreinigungen, wie etwa Partikeln und/oder Keimen, ist, um eine hygienische Behandlung der Behälter zu ermöglichen. Zu diesem Zweck sind zumindest eine Zufuhrleitung, die eingerichtet ist, um dem Reinraum ein Prozessgas zuzuführen, sowie zumindest eine Abgasleitung vorgesehen, die eingerichtet ist, um das Prozessgas aus dem Reinraum abzuleiten. So ist die Möglichkeit eines stetigen Austauschs der Atmosphäre im Inneren des Reinraums geschaffen.
  • Die Isolatoreinrichtung weist ferner eine Prozessgasquelle, die eingerichtet ist, um das Prozessgas für den Reinraum bereitzustellen, sowie eine Trocknungs- und Temperiereinrichtung auf. Die Trocknungs- und Temperiereinrichtung weist einen Behälter auf, in dem sich eine Zeolithschüttung, vorzugsweise eine Schüttung aus Zeolith A, befindet. Die Trocknungs- und Temperiereinrichtung ist eingerichtet, um Prozessgas von der Prozessgasquelle durch die Zeolithschüttung zu leiten und anschließend über die Zufuhrleitung dem Reinraum zuzuführen. Die Trocknungs- und Temperiereinrichtung ist ferner eingerichtet, um das durch die Zeolithschüttung tretende Prozessgas durch Adsorption zu trocknen und mittels der dadurch freiwerdenden Adsorptionswärme zu temperieren. Die Adsorption von Wasser an Zeolith ist eine exotherme Reaktion, d.h. das Prozessgas wird beim Durchtritt durch die Zeolithschüttung getrocknet und gleichzeitig erwärmt. Unter „Temperieren“ ist hierbei somit insbesondere ein Erwärmen umfasst, vorzugsweise auf die gewünschte Prozesstemperatur oder eine Temperatur im Bereich der gewünschten Prozesstemperatur, beispielsweise etwa 30°C für die Produktion und etwa 110°C für eine Trocknung und/oder Sterilisation des Reinraums.
  • Es kann ein zusätzlicher Wärmetauscher vorgesehen werden, wenn das für große Temperaturerhöhungen notwendige Zeolithvolumen aus Gründen der Abmessungen der Anlage nicht bereitgestellt werden kann. Entsprechend kann dann durch eine Kombination aus Zeolith und dem zusätzlichen Wärmetauscher die gewünschte Temperaturerhöhung auf beispielsweise 110 °C erreicht werden. Die von dem Wärmetauscher bereitgestellte Heißluft kann dann auch während der Sterilisation und Trocknung des Reinraums zur Regeneration des Zeoliths genutzt werden.
  • Durch die so aufgebaute Isolatoreinrichtung können Wärmetauscher, die herkömmlich zur Kältetrocknung erforderlich waren, und deren Anbindungen entfallen. Somit fallen keine laufenden Betriebskosten für eine Kälteerzeugung an. Die Prozesslufterzeugung und -zufuhr können kleiner dimensioniert werden, wodurch die Anlage insgesamt kompakter realisierbar ist und die Investitionskosten sinken. Der Trocknungs- und Temperierprozess ist energieeffizient, wodurch sich die Betriebskosten reduzieren lassen.
  • Vorzugsweise weist die Isolatoreinrichtung ein Gebläse auf, das sich zwischen der Prozessgasquelle und dem Reinraum, vorzugsweise zwischen der Prozessgasquelle und der Trocknungs- und Temperiereinrichtung, befindet und eingerichtet ist, das Prozessgas aktiv aus der Prozessgasquelle durch die Trocknungs- und Temperiereinrichtung dem Reinraum zuzuführen. Es sei darauf hingewiesen, dass die Bezeichnungen „zwischen“, „vor“ und „hinter“ in diesem Zusammenhang fluidtechnisch, d.h. in Förderrichtung des Prozessgases, zu verstehen sind. Durch ein Gebläse lässt sich der Prozessgasaustausch gleichbleibend und zuverlässig realisieren. Insbesondere lässt sich so das Prozessgasvolumen, das pro Zeiteinheit durch die Zeolithschüttung der Trocknungs- und Temperiereinrichtung gefördert wird, steuern, wodurch der Trocknungsgrad regelbar ist.
  • Vorzugsweise ist die Isolatoreinrichtung so eingerichtet, dass das Prozessgas im Reinraum gegenüber der äußeren Umgebung einen Überdruck aufweist. Auf diese Weise wird ein ungewollter Eintritt von Verunreinigungen aus der äußeren Umgebung in den Reinraum wirksam unterbunden. Der Reinraum kann zu diesem Zweck Überdruckschleusen aufweisen. Hierbei tritt ein konstanter Strom von in den Reinraum eingebrachtes Prozessgas durch die Schleusen in die Umgebung aus, so dass Verunreinigungen wie etwa Keime nicht gegen den Prozessgasstrom in den Reinraum eindringen können.
  • Vorzugsweise ist die Prozessgasquelle die äußere Umgebung und das Prozessgas Luft. Gemäß einer einfachen und zugleich bevorzugten Ausführungsform saugt hierbei das Gebläse Umgebungsluft an, die dann als Prozessgas der beschriebenen Trocknung und Temperierung unterzogen wird. Auf diese Weise lässt sich das Prozessgas auf technisch unkomplizierte und ressourcenschonende Weise beziehen.
  • Die Umgebungsluft kann auch vor der Trocknung und Temperierung über an sich bekannte Filterverfahren gereinigt werden, um die gewünschte Reinraumstufe zu erreichen. Entsprechend kann Umgebungsluft durch eine Filtervorrichtung geleitet werden, um auf diese Weise das Prozessgas bereitzustellen.
  • Vorzugsweise weist die Trocknungs- und Temperiereinrichtung eine Vorrichtung auf, die eingerichtet ist, um die Zeolithpartikel der Schüttung zu durchmischen. Zu diesem Zweck ist der Behälter vorzugsweise rotierbar ausgebildet, beispielsweise als rotierbare Trommel. Mittels einer Durchmischung der Zeolithschüttung, die beispielsweise stetig oder periodisch oder nach Bedarf erfolgen kann, lässt sich ein besonders gleichbleibend homogenes Trocknen und Temperieren des Prozessgases erzielen.
  • Die Isolatoreinrichtung kann eine Vortemperiereinrichtung aufweisen, die sich vor der Trocknungs- und Temperiereinrichtung befindet. Mithilfe einer solchen Vortemperiereinrichtung lässt sich das Prozessgas auf eine Temperatur bringen, bei welcher der Zeolith im Behälter optimal arbeitet, insbesondere optimal trocknet. Mittels der Vortemperiereinrichtung kann auch eine Regenerierung des Zeolith erreicht werden.
  • Vorzugsweise ist die Trocknungs- und Temperiereinrichtung eingerichtet, um die Zeolithschüttung im Behälter einem Regenerationsprozess zu unterziehen, wobei zu diesem Zweck die Feuchtigkeit vorzugsweise mittels Heißluft (beispielsweise ca. 200 °C) aus der Zeolithschüttung geblasen wird. Auf diese Weise lässt sich die Trocknungsfunktion der Zeolithschüttung verlustfrei erhalten. Der Regenerationsprozess kann in regelmäßigen Abständen oder je nach Bedarf durchgeführt werden. Besonders bevorzugt erfolgt die Regeneration der Zeolithschüttung während eines Trocknungs- und/oder Sterilisationsvorgangs des Reinraums. Durch die Parallelausführung dieser beiden Prozesse kann die Produktivität der Anlage erhöht werden. Es ist keine zusätzliche Zeit für die Regeneration der Zeolithschüttung erforderlich, wodurch ein diesbezüglicher prozessualer Nachteil der Adsorptionstrocknung im Fall der Prozessgaserzeugung für Isolatoren auf synergetische Weise entfällt. Ferner kann eingetragene Wärme für die Zeolith-Regeneration zur Trocknung des Reinraums weiter genutzt werden.
  • Das Verfahren gemäß der Erfindung dient der Bereitstellung eines Prozessgases für den Reinraum einer Isolatoreinrichtung gemäß der obigen Beschreibung. Das Verfahren weist auf: Bereitstellen des Prozessgases durch die Prozessgasquelle; Leiten des Prozessgases durch die Zeolithschüttung im Behälter der Trocknungs- und Temperiereinrichtung, wobei das Prozessgas hierbei durch Adsorption getrocknet und mittels der dadurch freiwerdenden Adsorptionswärme temperiert wird; und Leiten des getrockneten und temperierten Prozessgases durch die Zufuhrleitung in den Reinraum.
  • Die Merkmale, technischen Wirkungen, Vorteile sowie Ausführungsbeispiele, die in Bezug auf die Isolatoreinrichtung beschrieben wurden, gelten analog für das Verfahren.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele ersichtlich. Die dort beschriebenen Merkmale können alleinstehend oder in Kombination mit einem oder mehreren der oben dargelegten Merkmale umgesetzt werden, insofern sich die Merkmale nicht widersprechen. Die folgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele erfolgt dabei mit Bezug auf die begleitende Zeichnung.
  • Figurenliste
    • Die 1 zeigt schematisch eine Isolatoreinrichtung für eine Anlage zur Behandlung von Behältern.
  • Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
  • Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der 1 beschrieben. Die 1 zeigt hierbei schematisch eine Isolatoreinrichtung für eine Anlage zur Behandlung von Behältern. Die Behandlung umfasst insbesondere das Abfüllen flüssiger oder viskoser Lebensmittel, wie beispielsweise Getränke, in dafür geeignete Behälter.
  • Die Isolatoreinrichtung weist einen schematisch dargestellten Reinraum 1 auf, der auf dem technischen Gebiet auch als „Isolator“ bezeichnet wird, und der einen gegenüber der Umgebung im Wesentlichen abgeschlossenen Raum bereitstellt. Hierzu wird der Reinraum 1 üblicherweise durch Wände aus Edelstahl gebildet, die den im Wesentlichen abgeschlossenen Raum umgeben und damit ausbilden.
  • Im Reinraum 1 wird durch ein Prozessgas, vorzugsweise Prozessluft, eine definierte Atmosphäre geschaffen. Die Atmosphäre ist möglichst arm an Verunreinigungen, wie etwa Keimen und/oder Partikeln, um eine hygienische Behandlung der Behälter zu gewährleisten.
  • Die zur Behandlung der Behälter erforderlichen Komponenten, in der 1 nicht gezeigt, sind im Reinraum aufgenommen. Beispielsweise können solche Komponenten ein Füllerkarussell zum kontinuierlichen Befüllen der Behälter, Transportsterne zum Transportieren der zu befüllenden und/oder befüllten Behälter und/oder einen Verschließer zum Verschließen der befüllten Behälter mit einem Behälterverschluss umfassen. Im Reinraum 1 kann alternativ oder zusätzlich auch eine Behälterblasmaschine vorgesehen sein, mittels welcher zu befüllende Behälter aus Behälterrohlingen durch Blasen oder Streckblasen hergestellt werden. Die einzelnen Komponenten können in einem durch ein einziges Reinraumgehäuse ausgebildeten Reinraum 1 oder in einem durch mehrere aneinandergereihte Reinraumgehäuse ausgebildeten Reinraum 1 aufgenommen sein.
  • Über geeignet ausgebildete Schleusen, in der 1 nicht dargestellt, können im Normalbetrieb der Anlage zu befüllende Behälter oder Behälterrohlinge in den Reinraum 1 eingebracht werden und befüllte und verschlossene Behälter den Reinraum 1 verlassen. Die Schleusen sind vorzugsweise als Überdruckschleusen ausgebildet, bei denen ein konstanter in den Reinraum 1 eintretender Prozessgasstrom durch die Schleusen in die Umgebung austritt, so dass Verunreinigungen, wie etwa Keime, nicht gegen den Prozessgasstrom in den Reinraum 1 eindringen können.
  • Das Prozessgas wird dem Reinraum 1 über eine oder mehrere Zufuhrleitungen 2 zugeführt und zur Gewährleistung eines stetigen Austauschs der Atmosphäre über eine oder mehrere Abgasleitungen 3 abgeführt. Das Prozessgas kann hierbei mithilfe eines Gebläses aktiv aus dem Reinraum 1 abgesaugt oder alternativ passiv durch Überdruck abgeführt werden.
  • Das Prozessgas wird durch eine Prozessgasquelle 4 bereitgestellt und über ein Gebläse 5 einer Trocknungs- und Temperiereinrichtung 10 zugeführt. Gemäß einer einfachen und zugleich bevorzugten Ausführungsform saugt das Gebläse 5 Umgebungsluft an. Die Prozessgasquelle 4 ist in diesem Fall die Umgebung und das Prozessgas Luft. Ein hier nicht gezeigter Filter kann zur Entfernung der unerwünschten Partikel und Keime eingesetzt werden, um den gewünschten Reinheitsgrad beziehungsweise die gewünschte Reinraumstufe zu erreichen.
  • Die Trocknungs- und Temperiereinrichtung 10 weist einen Behälter 11 auf, in dem sich eine Schüttung 12 aus Zeolith befindet. Es handelt sich bei den Zeolithen um eine Mischung aus Aluminiumoxid und Siliziumoxid oder um kristalline Aluminosilikate, die mit Kanälen und Poren in molekularer Abmessung durchzogen sind, wodurch sie eine große innere Oberfläche aufweisen. Der Zeolithtyp oder eine Mischung aus unterschiedlichen Zeolithtypen ist so zu wählen, dass ein hinreichend freies Innenvolumen und ausreichend große Kanäle und Poren vorhanden sind, um Wassermoleküle aufzunehmen und abzugeben. Es kommt hierbei vorzugsweise Zeolith A in seiner dehydratisierten (=entwässerten, aktivierten) Form zur Anwendung. Dieser ist beispielsweise in Form kleiner Kügelchen erhältlich, die aus den Zeolith-Kristallen und ggf. einem Bindemittel geformt sind.
  • Das von der Prozessgasquelle 4 angesaugte Prozessgas wird über ein entsprechendes Leitungssystem der Trocknungs- und Temperiereinrichtung 10 zugeführt. Das Prozessgas wird durch die Zeolithschüttung 12 geleitet, wodurch es getrocknet wird. Hierbei kann die Trocknungs- und Temperiereinrichtung 10 eine Vorrichtung aufweisen, welche die Zeolithpartikel in der Schüttung 12 durchmischt, um ein gleichbleibend homogenes Ergebnis zu erzielen. Beispielsweise kann der Behälter 11 als rotierbare Trommel ausgebildet sein. Gegebenenfalls kann sich vor der Trocknungs- und Temperiereinrichtung 10 eine Vortemperiereinrichtung 6 befinden, um das Prozessgas auf eine Temperatur zu bringen, bei welcher der Zeolith optimal arbeitet.
  • Die Adsorption von Wasser an Zeolith ist eine exotherme Reaktion, d.h. das Prozessgas wird beim Durchtritt durch die Zeolithschüttung 12 getrocknet und gleichzeitig erwärmt. Die Anlagerung des Wassers, das dem Prozessgas entzogenen wird, erfolgt durch Adhäsionskräfte. Somit wird Adsorptionswärme frei, beispielsweise ca. 3 K pro 1 g adsorbiertes Wasser. Statt diese Adsorptionswärme abzuführen, wie es bei der Adsorptionstrocknung gewöhnlich der Fall ist, wird die Wärme zur Temperierung des Prozessgases genutzt.
  • Das so getrocknete und temperierte Prozessgas wird anschließend über die Zufuhrleitung(en) 2 dem Reinraum 1 zugeführt. Da die Temperierung aufgrund der exothermen Reaktion im Zeolith erfolgt, ergibt sich insgesamt eine positive Energiebilanz im Vergleich zur Kältetrocknung.
  • Selbstverständlich kann das über die Abgasleitung(en) 3 aus dem Reinraum 1 abgeführte Prozessgas vollständig oder teilweise wiederverwendet werden, indem es etwa über eine Filteranlage in den Kreislauf zurückgeführt wird, beispielsweise der Trocknungs- und Temperiereinrichtung 10 vollständig oder teilweise zugeführt wird. Durch ein mehrfaches Durchlaufen der Trocknungs- und Temperiereinrichtung 10 kann zudem der Trocknungsgrad, sofern erforderlich, gesteigert werden. Eine Rückführung dieser Form ist in der 1 nicht gezeigt.
  • Der Zeolith muss zur Erhaltung seiner Trocknungsfunktion von Zeit zu Zeit einem Regenerationsprozess unterzogen werden. Zu diesem Zweck wird beispielsweise in regelmäßigen Abständen oder je nach Bedarf die Feuchtigkeit mittels Heißluft (beispielsweise ca. 200 °C) aus der Zeolithschüttung 12 geblasen und abgelüftet. Dies kann mittels nicht dargestellter Lüftungsklappen und Ventile erfolgen. Die zur Regeneration erforderliche Heißluft kann zu diesem Zweck erzeugt oder synergetisch aus anderen Anlagenabschnitten genutzt werden. Vorzugsweise erfolgt die Regeneration der Zeolithschüttung 12 während eines Trocknungs- und/oder Sterilisationsprozesses des Reinraums 1. Durch die Parallelausführung dieser beiden Prozesse kann die Produktivität der Anlage erhöht werden. Es ist keine zusätzliche Zeit für die Regeneration der Zeolithschüttung 12 erforderlich, wodurch ein diesbezüglicher prozessualer Nachteil der Adsorptionstrocknung im Fall der Prozessgaserzeugung für Isolatoren auf synergetische Weise entfällt. Ferner kann eingetragene Wärme für die Zeolith-Regeneration zur Trocknung des Reinraums 1 weiter genutzt werden.
  • Durch den oben dargelegten Aufbau können Wärmetauscher, die herkömmlich zur Kältetrocknung erforderlich sind, und deren Anbindungen entfallen. Somit fallen keine laufenden Betriebskosten für eine Kälteerzeugung an. Die Prozesslufterzeugung und -zufuhr können kleiner dimensioniert werden, wodurch die Anlage insgesamt kompakter realisierbar ist und die Investitionskosten sinken. Der Trocknungs- und Temperierprozess ist energieeffizient, wodurch sich die Betriebskosten reduzieren lassen.
  • Soweit anwendbar können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Reinraum
    2
    Zufuhrleitung
    3
    Abgasleitung
    4
    Prozessgasquelle
    5
    Gebläse
    6
    Vortemperiereinrichtung
    10
    Trocknungs- und Temperiereinrichtung
    11
    Behälter
    12
    Zeolithschüttung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102014112401 A1 [0005]

Claims (13)

  1. Isolatoreinrichtung für eine Anlage zur Behandlung von Behältern, vorzugsweise zum Herstellen von Behältern aus Behälterrohlingen durch Blasen und/oder zum Abfüllen von Flüssigkeiten oder viskosen Stoffen in Behälter und/oder zum Verschließen von befüllten Behältern, wobei die Isolatoreinrichtung aufweist: einen Reinraum (1), der einen gegenüber der Umgebung im Wesentlichen abgeschlossenen Raum bereitstellt, in dem zur Behandlung der Behälter erforderliche Komponenten aufgenommen sind und der zumindest eine Zufuhrleitung (2), die eingerichtet ist, um dem Reinraum (1) ein Prozessgas zuzuführen, sowie zumindest eine Abgasleitung (3) aufweist, die eingerichtet ist, um das Prozessgas aus dem Reinraum (1) abzuleiten; eine Prozessgasquelle (4), die eingerichtet ist, um das Prozessgas für den Reinraum (1) bereitzustellen; und eine Trocknungs- und Temperiereinrichtung (10), die einen Behälter (11) aufweist, in dem sich eine Zeolithschüttung (12), vorzugsweise eine Schüttung aus Zeolith A, befindet, und die eingerichtet ist, um Prozessgas von der Prozessgasquelle (4) durch die Zeolithschüttung (12) zu leiten und anschließend über die Zufuhrleitung (2) dem Reinraum (1) zuzuführen, wobei die Trocknungs- und Temperiereinrichtung (10) ferner eingerichtet ist, um das durch die Zeolithschüttung (12) tretende Prozessgas durch Adsorption zu trocknen und mittels der dadurch freiwerdenden Adsorptionswärme zu temperieren.
  2. Isolatoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ferner ein Gebläse (5) vorgesehen ist, das sich zwischen der Prozessgasquelle (4) und dem Reinraum (1), vorzugsweise zwischen der Prozessgasquelle (4) und der Trocknungs- und Temperiereinrichtung (10), befindet und eingerichtet ist, das Prozessgas aktiv aus der Prozessgasquelle (4) durch die Trocknungs- und Temperiereinrichtung (10) dem Reinraum (1) zuzuführen.
  3. Isolatoreinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass diese so eingerichtet ist, dass das Prozessgas im Reinraum (1) gegenüber der äußeren Umgebung einen Überdruck aufweist.
  4. Isolatoreinrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessgasquelle (4) die äußere Umgebung und das Prozessgas Luft ist.
  5. Isolatoreinrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungs- und Temperiereinrichtung (10) eine Vorrichtung aufweist, die eingerichtet ist, um die Zeolithpartikel der Schüttung (12) zu durchmischen, vorzugsweise ist der Behälter (11) rotierbar ausgebildet.
  6. Isolatoreinrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Vortemperiereinrichtung (6) aufweist, die sich vor der Trocknungs- und Temperiereinrichtung (10) befindet.
  7. Isolatoreinrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungs- und Temperiereinrichtung (10) eingerichtet ist, um die Zeolithschüttung (12) im Behälter (11) einem Regenerationsprozess zu unterziehen, wobei zu diesem Zweck die Feuchtigkeit vorzugsweise mittels Heißluft aus der Zeolithschüttung (12) geblasen wird.
  8. Isolatoreinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass diese eingerichtet ist, um die Regeneration der Zeolithschüttung (12) während eines Trocknungs- und/oder Sterilisationsprozesses des Reinraums (1) durchzuführen.
  9. Verfahren zur Bereitstellung eines Prozessgases für den Reinraum (1) einer Isolatoreinrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, wobei das Verfahren aufweist: Bereitstellen des Prozessgases durch die Prozessgasquelle (4); Leiten des Prozessgases durch die Zeolithschüttung (12) im Behälter (11) der Trocknungs- und Temperiereinrichtung (10), wobei das Prozessgas hierbei durch Adsorption getrocknet und mittels der dadurch freiwerdenden Adsorptionswärme temperiert wird; und Leiten des getrockneten und temperierten Prozessgases durch die Zufuhrleitung (2) in den Reinraum (1).
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessgas mittels eines Gebläses (5), das sich zwischen der Prozessgasquelle (4) und dem Reinraum (1), vorzugsweise zwischen der Prozessgasquelle (4) und der Trocknungs- und Temperiereinrichtung (10), befindet, aus der Prozessgasquelle angesaugt und durch die Trocknungs- und Temperiereinrichtung (10) dem Reinraum (1) zugeführt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeolithpartikel der Schüttung (12) während des Durchtritts des Prozessgases durchmischt werden, vorzugsweise wird der Behälter rotiert.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeolithschüttung (12) im Behälter (11) einem Regenerationsprozess unterzogen wird, wobei zu diesem Zweck die Feuchtigkeit vorzugsweise mittels Heißluft aus der Zeolithschüttung (12) geblasen wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeneration der Zeolithschüttung (12) während eines Trocknungs- und/oder Sterilisationsprozesses des Reinraums (1) durchgeführt wird.
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