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Verfahren zum sterilen Verpacken von sterilem
Verbrauchs gut
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum sterilen Verpacken von sterilem Verbrauchsgut, bei welchem biegsames Verpackungsmaterial aus Papier, Kunststoff od. dgl. durch Erhitzen der später mit dem Gut in Berührung kommenden Materialseite einer Sterilisationsbehandlung unterworfen wird. Insbesondere betrifft
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Abfüllmaschinesanity andrücken quer zu seiner Längsrichtung zu geschlossenen, gefüllten Behältern geformt wird, wobei die Innenseite des geformten Tubus an einer zwischen eingefülltem Gut und Tubusöffnung befindlichen Stelle der Erhitzung ausgesetzt wird.
Zur Vernichtung schädlicher Keime sind in der Regel Erhitzungstemperaturen von 2000 C oder darüber notwendig. Im praktischen Betrieb nach dem eingangs geschilderten Verfahren hat sich für die Verpackung von Milch eine Erhitzungstemperatur für die Tubusinnenseite im Bereich von etwa 3000 C als ausreichend erwiesen, um auch hitzeresistente Keime zu vernichten. Die notwendige Erhitzungstemperatur richtet sich
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höhere Erhitzungstemperatur notwendig ist. Natürlich ist man bestrebt, zur Verkürzung der Erhitzungsdauer möglichst hohe Erhitzungstemperaturen anzuwenden, womit sich die Geschwindigkeit des Verpackungs- und Abfüllvorganges bei kontinuierlich hergestellten und gefüllten Packungen entsprechend vergrössern lässt.
Dem Erhitzungsvorgang sind nun allerdings durch die Eigenschaften des verwendeten Verpackungsmaterials bestimmte Grenzen gesetzt ; ein Überschreiten derselben führt zu einer Schädigung des Verpackungmaterials. Dies trifft insbesondere zu bei papierartigem Verpackungsmaterial, das auf der mit dem Gut in Berührung kommenden Seite eine dünne Schicht aus Kunststoff - vorzugsweise Polyäthylen - aufweist.
Die Stärke dieser Schicht beträgt in der Regel nur wenige hundertstel Millimeter. Ihre Aufgabe besteht darin, das papierförmige Verpackungsmaterial hermetisch abzudichten, u. zw. gegen das Eindringen von Keimen wie gegen den Feuchtigkeitsdurchtritt nach aussen bei abgefüllten flüssigen Gütern. Papier wie Kunststoffe sind schlechteWärmeleiter. Bei einer kurzen Erhitzungszeit und entsprechend hoher Erhitzungtemperatur kann sich deshalb in der Oberflächenpartie der erhitzten Materialseite infolge Stauung der zugeführten Wärme ein ausserordentlich rascher Temperaturanstieg einstellen, der unter Umständen die erforderliche Sterilisationstemperatur weit übersteigt, besonders, wenn die zur Erhitzung benützt Vorrichtung als Strahlungsheizkörper ausgebildet ist.
Dieser scharfe Temperaturanstieg kann die Ursache einer Beschädigung der erhitzten Materialseite darstellen. Polyäthylen ist in der Regel erst bei Temperaturen oberhalb 1000 C fliessfähig. und Papier zeigt eine Zunahme der Sprödigkeit bei scharfer Erhitzung. Deshalb und unter Einwirkung der über der Dicke des Materials sich aufbauenden Spannungen können kleinste Risse in der Kunststoffschicht bzw. auf der Papieroberfläche entstehen, welche eine hermetische Abdichtung in Frage stellen und so die Ursache einer Nachinfektion durch von aussen allenfalls eindringende Keime bildet.
Für Kunststoffschichten ergibt sich ferner der Nachteil, dass in Anwesenheit von Sauerstoff und besonders bei erhöhten Temperaturen eine Oxydation des Kunststoffmaterials eintritt. Diese Oxydation ver- ändert nachteilig die Eigenschaften des Kunststoffes ; neben einer Zunahme der Sprödigkeit zeigt sich be-
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sonders eine Abnahme der Schweissbarkeit, welche beim Schliessen der Packungen durch Verschweissen ihrer Wände die Dichtheit der geschweissten Partien nachteilig beeinflusst.
Die Erfindung ermöglicht, die geschilderten Nachteile weitgehend auszuschalten. Das erfindungsge- mässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die zu erhitzende Materialseite spätestens beim Durch- laufen derselben durch die Erhitzungszone befeuchtet wird. Die Wirkung dieser Massnahme besteht darin, dass bei der Erhitzung der Materialseite der Temperaturanstieg in der Oberflächenpartie des Materials vor- erst durch die Erhitzung und Verdampfung der Feuchtigkeit auf dem bzw. im Material abgeflacht wird, was schädliche Spannungen weitgehend mildert und insbesondere die Rissgefahr im Kunststoffmaterial verlei- nert. Gleichzeitig entsteht ein mehr oder weniger dichter Dampfpolster, der den Luftsauerstoff vom
Kunststoff fernhält und so dessen Oxydation vermindert.
Hinzu kommt, dass auch die Sterilisationswir- kung des Erhitzungsvorganges gesteigert wird : in feuchter Hitze sind Keime, wie Bakterien und Sporen. we- niger widerstandsfähig.
Zweckmässig kann der Befeuchtungsflüssigkeit ein Netzmittel beigegeben werden, um einen möglichst gleichmässigen Flüssigkeitsfilm auf der betreffenden Materialseite zu erhalter.. Es empfiehlt sich ferner, überschüssige Flüssigkeit, die nicht durch Haftung am Verpackungsmaterial hängen bleibt, vor Passieren der Erhitzungszone zu entfernen. Es entsteht sonst insbesondere beim senkrechten Durchführen des Materials durch eine Erhitzungszone die Gefahr, dass Tropfen der Befeuchtungsflüssigkeit ablaufen oder abfallen und unterhalb der Erhitzungszone wieder mit dem Material in Berührung kommen, was entweder dem zu ver- packenden Gut abträglich ist oder aber eine Nachinfektion durch im Befeuchtungswasser vorhandene Kei- me verursachen kann.
Unter Umständen kann auch die später die Aussenseite der fertigen Packung bildende Materialseite befeuchtet werden, besonders bei einseitig mit Kunststoff beschichteten Papierbahnen die Papierseite, welche Feuchtigkeit zu absorbieren vermag. Schliesslich kann der Befeuchtungsflüssigkeit auch ein che- misch wirkendes Sterilisationsmittel beigegeben werden, was die gesamte Sterilisationswirkung unter- stützt und unter Umständen erlaubt, die maximale Erhitzungstemperatur herabzusetzen.
Die Erfindung und weitere mit ihr zusammenhängende Merkmale sind nachstehend an Hand der in der
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemässen
Verfahrens näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 im Schnitt eine Abfüll- und Verpackungsmaschine, in welcher aus einer laufenden Papierbahn ein Tubus geformt, dieser teilweise gefüllt und durch Zusammendrücken quer zu seiner Längsrichtung zu geschlossenen, gefüllten Behältern geformt wird, wobei die Bahn vor ihrer Erhitzung eine Befeuchtungsvorrichtung durchläuft, Fig. 2 einen Schnitt durch die Befeuchtungsvorrichtung nach Fig. 1 und Fig. 3 im Detail einen Schnitt durch einen Tubus mit im Tubusinneren angeordneter Erhitzungsvorrichtung und darüber befindlicher Befeuchtungsvorrichtung.
Die gezeichnete Abfüll- und Verpackungsmaschine weist ein Gehäuse 1 auf, das mit einem träger- -artigen Aufsatz 2 versehen ist. Die laufend von einer nicht gezeichneten Rolle abgezogene und der Verpackungsmaschine zugeführte Bahn 5 besteht aus einseitig mit einem Kunststoff-z. B. Polyäthylen - be- schichtetem Papier und wird derart in einen Ring 3 geführt, dass sich ein Tubus 5'bildet, u. zw. bildet die beschichtete Seite die Innenwand des Tubus. Die Seitenkanten der Bahn 5 überlappen sich und bilden Mantellinien des geformten Tubus. Ein am Träger 6 befestigter Heizschuh 7 liegt unter Druck auf der überlapptenPartie der Bahn 5 auf und bewirkt durch Erwärmen des Kunststoffbelages ein Zusammenkleben.
Auf der Innenseite des geformten Tubus ist die überlappte Partie im Bereich des Heizschuhes 7 mit Hilfe der Rolle 9 abgestützt. Der Heizschuh 7 ist elektrisch beheizt.
Im Inneren des Gehäuses 1 sind zum Zusammendrücken des Tubus 5'dienende Pressorgane angeordnet. Diese sind als elektrisch beheizte Pressbackenpaare 10 und 11 ausgebildet, welche auf den in sich geschlossenen Ketten 12 und 13 befestigt sind und im Betrieb der Einrichtung mit diesen umlaufen. Die Ketten 12 und 13 laufen über die Führungsräder 14 und 15 bzw. 16 und 17, von denen die Räder 14 und 17 durch nicht gezeichnete Antriebsmittel in Richtung der Pfeile 18 bzw. 19 in Drehung versetzt werden können. Weitere, nicht gezeichnete Pressbackenpaare arbeiten senkrecht zur Zeichenebene, derart, dass der laufend nach unten geführte Tubus abwechselnd in zwei zueinander senkrechten Richtungen zusammengedrückt wird.
Die Bewegung der jeweils in Arbeitsstellung befindlichen Pressbacken bewirkt einen Transport der Bahn 5 und des Tubus 5'nach unten. Durch das Zusammendrücken mit Hilfe der beheizten Pressbacken wird der Tubus 5'in geschlossene Behälter 20 abgeteilt. Das abzufüllende Gut, z. B. auf hier nicht näher geschilderte Weise entkeimte Milch, wird der Einrichtung durch das Einfüllrohr 21 zugeführt. Dieses wird von der Hülse 24 gehalten, welche am unteren Ende die Rolle 9 trägt. Die Hülse 24 ist am Träger 4 befestigt. Die Zufuhr von Milch wird mit Hilfe nicht gezeichneter Mittel so reguliert, dass sich im Inneren des Tubus ein auf gleicher Höhe verbleibender Flüssigkeitsspiegel 22 bildet.
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Im Inneren des geformten Tubus 5'ist oberhalb des eingefüllten Gutes eine Heizeinrichtung 25 angeordnet. Diese umschliesst das Einfüllrohr 21 und ist als Strahlungsheizkörper ausgebildet, z. B. nach der später im Zusammenhang mit Fig. 3 geschilderten Ausführungsform.
Vor Eintritt in die Verpackung-un Abfüllmaschine wird die Bahn 5 durch eine als Ganzes mit 26 bezeichnete Befeuchtungsvorrichtung geführt. Die Vorrichtung ist in Fig. 2 im Schnitt dargestellt und weist einen Behälter 27 für die Befeuchtungsflüssigkeit und zwei Umlenkrollen 28 und 29 auf. Die Rolle 28 taucht unterhalb dem Spiegel 30 der alsBefeuchtungsmittel wirkenden Flüssigkeit, z. B. Wasser, dem ein geeignetes Netzmittel zugegeben sein kann. Allfällig von der laufenden Bahn 5 mitgerissene, bei senkrechter Laufrichtung der Bahn abtropfende überschüssige Flüssigkeit läuft bereits im schräg nach oben verlaufenden Weg der Bahn zwischen den beiden Rollen wieder zurück.
Im Betrieb der geschilderten Einrichtung wird die kontinuierlich zugeführte Bahnbeidseitigbefeuch- tet, hierauf zu einem Tubus geformt und durch die Heizvorrichtung 25 auf der Tubusinnenseite erhitzt.
Die als Flüssigkeitsfilm auf der Tubusinnenseite haftende Flüssigkeit verdampft hiebei und mildert den Temperaturanstieg der Tubusinnenwand. Der frei werdende Wasserdampf bildet einen entlang der Tubus-
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zone ist die Tubusinnenseite vollständig trocken, bis sie mit der eingefüllten Milch in Berührung kommt.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, in welcher die Befeuchtung innerhalb des in einer Abfüll-und Ver- packungsmaschine nach Fig. 1 geformten Tubus stattfindet. Zu diesem Zweck ist im Inneren des Tubus 5' eine kreisringförmige Rohrleitung 31 angeordnet, welche das Einfüllrohr 21 umschliesst und zweckmässig auf geeignete Weise an diesem befestigt ist. Im Inneren der Rohrleitung 31 kann Befeuchtungsflüssigkeit über die Anschlussleitung 32 zugeführt werden, welche nach oben aus dem Tubus herausgeführt ist. Die
Rohrleitung 31 weist über den Umfang verteilte düsenförmige Öffnungen 33 auf, durch welche die unter Druck zugeführte Befeuchtungsflüssigkeit in Form feinster Flüssigkeitsstrahlen gegen die Innenwand des Tubus 5'versprüht wird.
Allfällig sich bildende Tropfen werden durch den lippenartig ausgebildeten, sich an die Tubusinnenseite anlegenden Auffangring 34 aus hitzebeständigem, nachgiebigem Werkstoff aufgefangen. Unterhalb dieser Befeuchtungsvorrichtung befindet sich die Heizvorrichtung 35, welche einen ringförmigen Hohlraum 36 aufweist, in welchem elektrische Heizspiralen 37 angeordnet sind. Nach oben ist die Heizvorrichtung von einer wärmeisolierenden Gliederschicht 38 abgedeckt.
Der Befeuchtungsflüssigkeit kann ein geeignetes, chemisch wirksames Sterilisationsmittel beigegeben werden. Als zweckmässig hat sich eine Lösung von Wasserstoffsuperoxyd erwiesen.
Die Erfindung ist nicht auf die geschilderten Ausführungsbeispiele beschrankt, sie könnte auch angewendet werden, wenn auf andere Weise Verpackungsbehälter aus mindestens auf der Innenseite der fertigen Packung zu sterilisierendem Verpackungsmaterial geformt werden. Ferner wäre es auch möglich, zur Erhitzung des Materials einen gas-oder dampfförmigen Wärmeträger zu benützen. Die Befeuchtung könnte weiter auch direkt im Bereich der Erhitzungszone erfolgen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum sterilen Verpacken von sterilem Verbrauchsgut, bei welchem biegsames Verpackungsmaterial aus Papier, Kunststoff od. dgl. durch Erhitzen der später mit dem Gut in Berührung kommenden Materialseite einer Sterilisationsbehandlung unterworfen wird, insbesondere derart, dass in einer Verpackungs- und Abfilllmaschine laufend ein Tubus aus biegsamem Material gebildet, der Tubus teilweise mit dem zu verpackenden Gut gefüllt und unter Zusammendrücken quer zu seiner Längsrichtung zu geschlossenen, gefüllten Behältern geformt wird, wobei die Innenseite des geformten Tubus an einer zwischen eingefülltem Gut und Tubusöffnung befindlichen Stelle der Erhitzung ausgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die zu erhitzende Materialseite spätestens beim Durchlaufen derselben durch die Erhitzungszone befeuchtet wird.