Verfahren zum Sterilisieren von bahnförmigem Packungsmaterial
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sterilisieren von bahnförmigem biegsamem Packungsmaterial, insbesondere von Material, das auf einer Bahnseite einen Kunststoffbelag aufweist.
Es sind Verfahren bekannt, die es erlauben, flüssige oder feste Stoffe, wie Nahrungsmittel, Getränke, pharmazeutische Produkte und Hilfsstoffe, entweder völlig keimfrei herzustellen oder einer keimfrei machenden Behandlung zu unterziehen. Besondere Fortschritte sind auf dem Gebiet der Entkeimung von Milch erzielt worden. So gelingt es beispielsweise heute, Rohmilch ohne jegliche nachteilige Veränderung ihrer Eigenschaften mit Hilfe einer nur Sekundenbruchteile dauernden Erhitzung auf Temperaturen von etwa 150 C oder darüber zu erhitzen und auf diese Weise ursprünglich in der Milch vorhandene, die hygienischen Eigenschaften und die Haltbarkeit von Milch schädlich beeinflussende Keime mit Sicherheit zu vernichten.
So behandelte Milch kann - sofern eine Nachinfektion nicht statt findet - während längerer Zeit bei Raumtemperatur aufbewahrt werden.
Es ist zwar bekannt, Milch und andere Flüssigkeiten oder Stoffe unter sterilen Bedingungen in Blechdosen einzufüllen und diese hermetisch zu verschliessen. Ferner werden viele pharmazeutische Stoffe in Glasbehälter gefüllt oder verpackt und diese meistens durch Zuschmelzen der Einfüllöffnung hermetisch verschlossen. Ferner ist bereits versucht worden, Milch unter sterilen Bedingungen in die üblichen Glasflaschen einzufüllen und diese zu verschliessen, wobei aber der Flaschen-Rücknahmedienst, die Reinigung der Flaschen und das ungünstige Gewichtsverhältnis zwischen Verpackung und Ware den Verkaufspreis für derart in den Handel gebrachte Milch unliebsam verteuern. Der Verpackung der Milch in Blechbehälter ist ebensowenig wirtschaftlich, desgleichen auch die Verpackung in zuschmelzbare Glasbehälter.
Gegenüber den geschilderten Verpackungsarten bietet die Verwendung von nach dem Gebrauch wegwerfbaren, aus folienartigem Material geformten Pakkungen erhebliche Vorteile. Besonders geeignet hierzu sind Packungen, welche aus einer mit Kunststoff beschichteten Papierbahn hergestellt sind. Dieses Material ist für Flüssigkeiten undurchlässig; ferner ist es undurchdringlch für Keime, die mit der Aussenseite der geformten Packung in Berührung kommen.
Besondere Anforderungen stellt jedoch die Sterilisation des Verpackungsmaterials. Eine zuverlässige Sterilisierung lässt sich durch Erhitzen des Materials erzielen; diese Massnahme allein übt jedoch einen schädlichen Einfluss auf die Elastizität und Festigkeit des Verpackungsmaterials aus. Die Erfindung ermöglicht, diese Nachteile weitgehend auszuschalten. Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Bahn durch das Innere eines unter Überdruck stehenden Sterilisationsraumes geführt und hier auf Sterilisationstemperatur erhitzt wird, dass anschliessend die Bahn in steriler, ebenfalls unter Überdruck stehender Atmosphäre mit steriler Flüssigkeit befeuchtet und hierauf auf den gewünschten Endfeuchtigkeitsgehalt getrocknet wird.
Vorteilhaft wird im Sterilisationsraum eine Wasserdampfatmosphäre mit einer Temperatur von min destens 1600 C, vorzugsweise e etwa 200 C, aufrechterhalten. Zur Befeuchtung wird ; zweckmässig steriles Wasser mit einer Temperatur zwischen 10 und 800 C und zur Trocknung Luft mit einer Temperatur von 20-80" C verwendet. Hierbei empfiehlt es sich, die Durchlaufzeit einer Bahnstelle durch den Sterilisationsraum auf mindestens 30 Sekunden, vorzugsweise 50-200 Sekunden, einzustellen. Unter Umständen kann die Bahn auch durch Einwirkung von Wärmestrahlung auf Sterilisationstemperatur erhitzt werden. Schliesslich kann die Bahn auch im Sterilisationsraum der Einwirkung eines gasförmigen Wärmeträgers ausgesetzt werden, zum Beispiel der Einwirkung von heissen Abgasen, die durch einen Verbrennungsprozess erzeugt werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird nachstehend anhand der Zeichnung, welche eine Vorrichtung zu seiner Durchführung veranschaulicht, beispielsweise erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt und ! Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1 durch die Vorrichtung.
Das bahnförmige Verpackungsmaterial 1, das auf einer Bahnseite mit einem Kunststoffbelag aus Poly äthylen versehen ist, wird von der Rolle 2 abgezogen und gelangt über eine Umlenkrolle 3 und ein angetriebenes Klemmrollenpaar 4 in den Sterilisationsraum 5, der sich im Inneren des Gehäuses 6 befindet.
Der Sterilisationsraum ist durch die Wand 6a umschlossen, welche teilweise aus wärmeisolierendem Material besteht. Im Inneren des Sterilisationsraumes befinden sich Führungsrollen 7, wovon die Rollen 7a und 7b mit Hilfe nicht gezeichneter Antriebsmittel in Umdrehung gesetzt werden können. Über die Rollen 7 sind zwei in sich geschlossene Kettenbänder 8a und 8b gelegt, welche in Zähne der Führungsrollen eingreifen und bei Drehung der Rollen 7a und 7b in Umlauf versetzt werden. Die Ketten 8a und 8b sind durch parallele, horizontale und in gleichmässigen Abständen voneinander angeordnete Tragstäbe 9 verbunden.
Die von der Rolle 2 abgezogene Bahn 1 wird derart über die Tragstäbe 9 geführt, dass das Innere des Sterilisationsraumes von einer Mehrzahl Bahnschleifen gefüllt ist, welche durch die Wanderbewegung der Stäbe von links nach rechts transportiert werden, und zwar derart, dass die Papierseite der Bahn auf den Tragstäben 9 aufliegt. Aus dem Sterilisationsraum gelangt die Bahn 1 hierauf in die Be feuchtungskamnaer 10 und anschliessend in die Trocknungskammer 11, wo sie durch das angetriebene Klemmrollenpaar 12 und die Umlenkrolle 13 geführt ist. An die Trocknungskammer 11 schliesst der Transportkanal 14 an, in dem sich ein weiteres antreibbares Klemmrollenpaar 15 befindet. Der Transportkanal 14 mündet in die Verpackungs- und Abfüllmaschine 16.
Im Innern des Sterilisationsraumes 5 sind mit Öffnungen versehene Verteilleitungen 17a und 17b beidseitig der wandernden Bahnschleifen angeordnet.
Diese Leitungen stehen in Verbindung mit der Zuleitung 18, welcher aus dem an die Dampfzuleitung 1 8a angeschlossenen Überhitzer 18 b überhitzter Wasserdampf unter geringem Überdruck - zum Beispiel 20 mm/WS und mit einer Temperatur von etwa 4000 C - zugeführt wird. Durch die Expansion des in den Sterilisationsraum einströmenden Dampfes und infolge von Wärmeverlusten ergibt sich hierbei im Inneren des Sterilisationsraumes zum Beispiel eine Temperatur von etwa 2000 C. Auf der Oberseite des Sterilisationsraumes ist eine Abführleitung 19 für den Dampf vorgesehen. Die Zufuhr des als Sterilisationsmittel dienenden Wasserdampfes kann mittels des Ventils 20 eingestellt werden.
In der Befeuchtungskammer 10 sind zwei an die gemeinsame Zuführleitung 21 angeschlossene Rohre 22 und 23 angeordnet. Der Zuführleitung 21 kann aus einer nicht gezeichneten Quelle steriles Wasser mit einer Temperatur von 30-80" C, vorzugsweise etwa 500 C, zugeführt werden. Die Rohre 22 und 23 sind mit Öffnungen 24 versehen, durch welche das unter Druck zugeführte Wasser gegen die laufende Papierbahn 1 gespritzt werden kann.
Den anschliessenden Trocknungsraum 11 durchläuft die Papierbahn als frei nach unten hängende Schleife. In das Innere der Trocknungskammer kann über die Leitung 26 sterile Trocknungsluft eingeführt werden, die durch den Kompressor 27 aus der Atmosphäre angesaugt, im Sterilfilter 28 von mitgeführten Keimen befreit und im Erhitzer 29 auf eine Temperatur von 30800 C, vorzugsweise etwa SOG C, erhitzt wird. Die in den Trocknungsraum 11 eingeführte Trocknungsluft durchströmt im Gleichstrom mit der laufenden Papierbahn den allseitig geschlossenen Transportkanal 14 und entweicht an einer geeigneten Stelle der Abfüll- und Verpackungsmaschine 16 in die Atmosphäre.
Das im Befeuchtungsraum sich ansammelnde Wasser wird über die als Siphon ausgebildete Leitung 30 abgeführt, wobei die sich bildende Wassersäule den Eintritt von Aussenluft verhindert.
Die auf der Rolle 2 aufgewickelte Papierbahn und der auf der einen Bahnseite befindliche Kunststoffbelag sind nicht keimfrei. Im Laufe des Herstellungsprozesses und während der Lagerung der Papierbahn ist diese und ihr Kunststoffbelag durch Keime infiziert worden, welche die Haltbarkeit der Stoffe schädlich beeinflussen würden, welche in der Ab füll- und Verpackungsmaschine 16 in die dort aus der Papierbahn geformten Packungen abgefüllt werden. Um sterile Stoffe in geformten Packungen steril aufbewahren zu können, müssen deshalb solche Keime vollständig vernichtet werden. Hierzu erfolgt die Erhitzung der Papierbahn im Inneren des Sterilisationsraumes 5.
Die Aufenthaltszeit einer Papierbahnstelle im Inneren des Sterilisationsraumes wird durch entsprechende Wahl der Einführgeschwindigkeit und der Geschwindigkeit der umlaufenden Tragstäbe so eingestellt, dass sie mindestens 30 Sekunden, vorzugsweise 50-120 Sekunden, beträgt. Während dieses Zeitintervalls kommt die Papierbahn in Berührung mit der im Inneren des Sterilisationsraumes aufrechterhaltenen Wasserdampfatmosphäre aus überhitztem Dampf, wobei sämtliche Keime vernichtet werden.
Während dieser Erhitzung mittels des eingeführten überhitzten Dampfes vermindert sich der Feuchtigkeitsgehalt der Papierbahn, wodurch diese an Elastizität und Festigkeit verliert, und zwar so spröde wird, dass sie den bei der Formung der Packungen später auftretenden Beanspruchungen nicht gewachsen wäre. Anschliessend an diese Sterilisierung erfolgt nun in der Befeuchtungskammerleine Befeuchtung der sterilisierten Papierbahn mit sterilem Wasser, und zwar im Überschuss, d. h. der Wassergehalt der Papierbahn wird auf einen grösseren Wert als den natürlichen Anfangswert vor der Sterilisierbehandlung gebracht. Diese Befeuchtung bewirkt gleichzeitig eine Kühlung der Bahn.
Anschliessend an diese Befeuchtung erfolgt im Trocknungsraum 11 eine Trocknung der Papierbahn, desgleichen auf ihrem Weg in die Abfüll- und Verpackungsmaschine 16, und zwar auf einen solchen Wert des Wassergehaltes, dass sich für die Weiterverarbeitung der Papierbahn zu Packungen günstige Festigkeits- und Elastizitätseigenschaften ergeben. Durch verdunstendes Wasser wird gleichzeitig die Kühlung der Bahn gefördert. Der Trocknungsgrad kann durch entsprechende Wahl der Temperatur und der Menge der eingeführten Trocknungsluft eingestellt werden.
Da auch die Trocknungsluft unter geringem Überdruck, zum Beispiel 50 mm/WS, in den Trocknungsraum eingeführt wird, kann keine keimhaltige Um.gebungs- luft durch allfällige Undichtheiten von Befeuchtungsraum 10, Trocknungsraum 11, Transportkanal 14 und Abfüll- und Verpackungsmaschine 16 eintreten und mit der sterilisierten Papierbahn in Berührung kommen.
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So könnte anstelle des als Sterilisationsmittel dienenden Wasserdampfes ein anderes Mittel, zum Beispiel erhitzte Luft oder ein anderes, diese Eigenschaften ebenfalls aufweisendes Gas oder Gasgemisch verwendet werden. Besonders geeignet sind Verbrennungsgase; durch den Verbrennungsprozess werden im Brenngas allfällig enthaltene Keime vollständig vernichtet, so dass das als Wärmeträger verwendete Abgas bereits sterile Eigenschaften besitzt und dessen Wasserdampfgehalt gegenüber einem wasserdampffreien Sterilisationsmittel ein vermindertes Austrocknen der Bahn bewirkt. Anstelle eines Wärmeträgers wie Wasserdampf oder Heissgas zur Sterilisation der Bahn kann diese auch durch Einwirkung von Wärmestrahlung auf die erforder- liche Sterilisationstemperatur erhitzt werden.
Eine solche Wärmestrahlung kann beispielsweise durch elektrische Heizelemente oder Infrarotlampen erzeugt und mindestens gegen die mit dem zu verpackenden Gut in Berührung kommende Bahnseite gerichtet werden. Ferner könnten auch andere Gase oder Gasgemische als Luft für Trocknungsmedien zur Trocknung der Papierbahn verwendet werden. Vorteilhaft kann dem Sterilisationsmittel auch ein Mittel beigemischt sein, welches die Sterilisation unterstützt oder die Gefahr einer Nachinfektion vermindert, zum Beispiel bakterizid oder fungizid wirkende Gase, Dämpfe oder Aerosole.