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.
Process for the sterilization of packaging material in the form of a sheet
The invention relates to a method for sterilizing sheet-like, flexible packing material, in particular material which has a plastic coating on one side of the sheet.
Processes are known which allow liquid or solid substances, such as food, beverages, pharmaceutical products and auxiliaries, to be produced either completely aseptic or to be subjected to a treatment to render them aseptic. Particular advances have been made in the field of milk sterilization. Today it is possible, for example, to heat raw milk to temperatures of around 150 C or above without any adverse change in its properties by heating it for just fractions of a second, thus damaging the hygienic properties and shelf life of milk, which was originally present in the milk Destroying germs with certainty.
Milk treated in this way can be stored at room temperature for a longer period of time, provided it is not re-infected.
It is known to pour milk and other liquids or substances into tin cans under sterile conditions and to hermetically seal them. Furthermore, many pharmaceutical substances are filled or packaged in glass containers and these are usually hermetically sealed by melting the filling opening. Attempts have also been made to fill milk into the usual glass bottles under sterile conditions and to seal them, but the bottle return service, the cleaning of the bottles and the unfavorable weight ratio between packaging and goods make the selling price for milk sold in this way unpleasant . Packaging the milk in metal containers is just as uneconomical, as is packaging in fusible glass containers.
Compared to the types of packaging described, the use of packets formed from film-like material which are disposable after use offers considerable advantages. Packs which are produced from a paper web coated with plastic are particularly suitable for this purpose. This material is impermeable to liquids; it is also impermeable to germs that come into contact with the outside of the shaped pack.
However, the sterilization of the packaging material makes special demands. Reliable sterilization can be achieved by heating the material; However, this measure alone has a detrimental effect on the elasticity and strength of the packaging material. The invention enables these disadvantages to be largely eliminated. The method according to the invention is characterized in that the web is passed through the interior of a sterilization room under overpressure and is heated to the sterilization temperature here, that the web is then moistened with sterile liquid in a sterile, likewise under overpressure atmosphere and then dried to the desired final moisture content .
A steam atmosphere with a temperature of at least 1600 ° C., preferably about 200 ° C., is advantageously maintained in the sterilization room. For humidification is; It is advisable to use sterile water at a temperature between 10 and 800 C and air at a temperature of 20-80 ° C for drying. It is advisable to set the passage time of a web site through the sterilization room to at least 30 seconds, preferably 50-200 seconds Under certain circumstances, the web can also be heated to the sterilization temperature by the action of thermal radiation. Finally, the web can also be exposed in the sterilization room to the action of a gaseous heat carrier, for example the action of hot exhaust gases generated by a combustion process.
The method according to the invention is explained below with reference to the drawing, which illustrates a device for its implementation, for example.
Fig. 1 shows a longitudinal section and! Fig. 2 shows a cross section along the line II-II in Fig. 1 through the device.
The web-shaped packaging material 1, which is provided with a plastic coating made of poly ethylene on one web side, is pulled off the roller 2 and passes via a deflection roller 3 and a driven pair of clamping rollers 4 into the sterilization room 5, which is located inside the housing 6.
The sterilization space is enclosed by the wall 6a, which partially consists of heat-insulating material. In the interior of the sterilization room there are guide rollers 7, of which the rollers 7a and 7b can be set in rotation with the aid of drive means, not shown. Two self-contained chain belts 8a and 8b are placed over the rollers 7, which mesh with the teeth of the guide rollers and are set in circulation when the rollers 7a and 7b rotate. The chains 8a and 8b are connected by parallel, horizontal and evenly spaced support rods 9.
The web 1 withdrawn from the roll 2 is guided over the support rods 9 in such a way that the interior of the sterilization room is filled by a plurality of web loops, which are transported from left to right by the movement of the rods, in such a way that the paper side of the web rests on the support rods 9. From the sterilization room, the web 1 then passes into the humidification chamber 10 and then into the drying chamber 11, where it is guided by the driven pair of clamping rollers 12 and the deflecting roller 13. The transport channel 14, in which another drivable pair of clamping rollers 15 is located, connects to the drying chamber 11. The transport channel 14 opens into the packaging and filling machine 16.
In the interior of the sterilization room 5, distribution lines 17a and 17b provided with openings are arranged on both sides of the traveling track loops.
These lines are connected to the supply line 18, which is supplied from the superheater 18b connected to the steam supply line 18a with superheated steam at a slight overpressure - for example 20 mm / WS and at a temperature of about 4000 ° C. As a result of the expansion of the steam flowing into the sterilization room and as a result of heat losses, a temperature of around 2000 C results inside the sterilization room, for example. A discharge line 19 for the steam is provided on the top of the sterilization room. The supply of the steam serving as the sterilizing agent can be adjusted by means of the valve 20.
In the humidification chamber 10, two pipes 22 and 23 connected to the common supply line 21 are arranged. The supply line 21 can be supplied with sterile water at a temperature of 30-80 ° C., preferably about 500 ° C., from a source (not shown). The tubes 22 and 23 are provided with openings 24 through which the water supplied under pressure counteracts the current Paper web 1 can be sprayed.
The paper web runs through the adjoining drying room 11 as a freely hanging loop. Sterile drying air can be introduced into the interior of the drying chamber via line 26, which is sucked in from the atmosphere by the compressor 27, freed from germs carried in the sterile filter 28 and heated in the heater 29 to a temperature of 30800 C, preferably about SOG C. . The drying air introduced into the drying room 11 flows through the transport channel 14, which is closed on all sides, in cocurrent with the running paper web and escapes into the atmosphere at a suitable point on the filling and packaging machine 16.
The water that collects in the humidification space is discharged via the line 30, which is designed as a siphon, the water column that forms preventing the entry of outside air.
The paper web wound on the roll 2 and the plastic coating on one side of the web are not aseptic. In the course of the manufacturing process and during storage of the paper web, this and its plastic coating has been infected by germs that would have a detrimental effect on the durability of the substances that are filled into the packs formed there from the paper web in the filling and packaging machine 16. In order to be able to store sterile substances in a sterile manner in formed packs, such germs must therefore be completely destroyed. For this purpose, the paper web is heated in the interior of the sterilization room 5.
The dwell time of a paper web location in the interior of the sterilization room is set by appropriate selection of the insertion speed and the speed of the rotating support rods so that it is at least 30 seconds, preferably 50-120 seconds. During this time interval, the paper web comes into contact with the steam atmosphere of superheated steam that is maintained inside the sterilization room, whereby all germs are destroyed.
During this heating by means of the superheated steam introduced, the moisture content of the paper web decreases, as a result of which it loses its elasticity and strength, and indeed becomes so brittle that it would not be able to withstand the stresses occurring later during the formation of the packs. Subsequent to this sterilization, the sterilized paper web is now moistened in the moistening chamber with sterile water, in excess, ie. H. the water content of the paper web is brought to a value greater than the natural initial value before the sterilization treatment. This humidification also causes the web to be cooled.
Subsequent to this moistening, the paper web is dried in the drying room 11, likewise on its way into the filling and packaging machine 16, to a value of the water content that results in favorable strength and elasticity properties for the further processing of the paper web into packs. The cooling of the web is simultaneously promoted by evaporating water. The degree of drying can be adjusted by selecting the appropriate temperature and the amount of drying air introduced.
Since the drying air is also introduced into the drying room at a slight overpressure, for example 50 mm / WS, no germ-containing ambient air can enter and with the humidification room 10, drying room 11, transport channel 14 and filling and packaging machine 16 due to possible leaks come into contact with the sterilized paper web.
The invention is not restricted to the exemplary embodiment described. Thus, instead of the steam serving as the sterilizing agent, another agent, for example heated air or another gas or gas mixture that also has these properties, could be used. Combustion gases are particularly suitable; The combustion process completely destroys any germs contained in the fuel gas, so that the exhaust gas used as a heat carrier already has sterile properties and its water vapor content causes less drying of the web compared to a steam-free sterilizing agent. Instead of using a heat transfer medium such as steam or hot gas to sterilize the web, it can also be heated to the required sterilization temperature by the action of thermal radiation.
Such thermal radiation can be generated, for example, by electrical heating elements or infrared lamps and directed at least against the side of the web that comes into contact with the goods to be packaged. Furthermore, gases or gas mixtures other than air could also be used for drying media for drying the paper web. An agent which supports the sterilization or reduces the risk of re-infection, for example bactericidal or fungicidal gases, vapors or aerosols, can advantageously also be added to the sterilizing agent.