Verfahren und Vorrichtung zum sterilen Verpacken von sterilem Verbrauchsgut
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum sterilen Verpacken von sterilem Verbrauchsgut, bei welchem eine sterile biegsame Bahn in eine Abfüll- und Verpackungsmaschine geführt, hier zu einem Tubus geformt, dieser mit dem zu verpackenden Gut gefüllt und durch Zusammen drücken quer zu seiner Längsrichtung zu geschlossenen Behältern geformt wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Formen des Tubus in einem vorgängig mit Hilfe eines auf Sterilisationstemperatur erhitzten Wärmeträgers sterilisierten Raum und das Zusammendrücken des Tubus ausserhalb dieses Raumes durchgeführt wird.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des geschilderten erfindungsgemä ssen Verfahrens. Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist gekennzeichnet durch einen mit Mitteln zum Zuführen des Wärmeträgers versehenen sterilen Raum, welcher die Formorgane zum Formen des Tubus aus der in den Raum geführten Bahn enthält, ferner durch eine Austrittsöffnung in der Wand des sterilen Raumes, durch welche der geformte Tubus in einen ausserhalb des sterilen Raumes befindlichen zweiten Raum gewährt werden kann, der die zum Zusammendrücken des Tubus dienenden Pressorgane enthält und schliesslich durch ein in den sterilen Raum eingeführtes Zuführrohr für das Zuführen des abzufüllenden Gutes in den Tubus.
Vorteilhaft sind Mittel vorgesehen, mit deren Hilfe dem sterilen Raum ein unter geringem Überdruck stehendes steriles gas- oder dampfförmiges Medium zugeführt werden kann. Ferner kann die Austrittsöffnung zweckmässig mit der Aussenwand des geformten Tubus einen Spalt bilden, durch welchen das dem sterilen Raum zugeführte sterile Medium über den zweiten Raum in die Atmosphäre entweichen kann. Weiter empfiehlt es sich, das Zuführrohr für das abzufüllende Gut so anzuordnen, dass es in das Innere des geformten Tubus ragt. Das Zuführrohr kann hierbei zweckmässig als Teleskoprohr ausgebildet sein, derart, dass sich das in den Tubus ragende Rohrstück so weit in seinem Führungsrohr verschieben lässt, dass sein Austrittsende sich jenseits der Austrittsöffnung im sterilen Raum befindet.
Vorteilhaft kann ferner ein zum Sterilisieren der Vorrichtung vor ihrer Inbetriebnahme dienender und zum Verschliessen der Austrittsöffnung eingerichteter Deckel vorgesehen sein, der mit Austrittskanälen für den erhitzten Wärmeträger versehen ist, welcher vor Inbetriebnahme der Vorrichtung in den sterilen Raum und durch das Zuführrohr einzuleiten ist.
Schliesslich kann dieser Deckel zweckmässig mit getrennten Austrittskanälen für den in den sterilen Raum und für den durch das Zuführrohr geführten Wärmeträger versehen sein, wobei bei verschlossener Austrittsöffnung das Zuführrohr auf einer Sitzfläche des Deckels ruht.
Nachstehend wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 schematisch und teilweise im Längsschnitt die Vorrichtung, bestehend aus einer Abfüllund Verpackungsmaschine mit vorgeschalteter Sterilisiereinrichtung für die biegsame Bahn,
Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie II-II der in Fig. 1 dargestellten Sterilisiereinrichtung,
Fig. 3 einen Teilschnitt durch die Abfüll- und Verpackungsmaschine,
Fig. 4 den sterilen Raum der Abfüll- und Verpackungsmaschine mit an seiner Austrittsöffnung angebrachtem Deckel und
Fig. 5 schematisch dargestellt die Anordnung der zur Sterilisation der Einrichtung nötigen Apparate und Leitungen.
Die zur Herstellung der Verpackungen dienende biegsame Bahn besteht zweckmässig aus einer Papierbahn, welche einseitig mit Kunststoff, z. B. Poly äthylen, beschichtet ist. Diese Bahn wird in der nachstehend (Fig. 1 und 2) beschriebenen Einrichtung sterilisiert und anschliessend in sterilem Zustand zu Packungen geformt, in welche ein steriles Gut, z. B. feste oder flüssige Nahrungsmittel, abgefüllt werden. Die mit Kunststoff beschichtete Bahn 1 wird von der Rolle 2 abgezogen und gelangt über die Umlenkrolle 3 und ein angetriebenes Klemmrollenpaar 4 in den Sterilisationsraum 5, der sich im Inneren des Gehäuses 6 befindet. Der Sterilisationsraum 5 ist durch die Wand 7 umschlossen, welche teilweise aus wärmeisolierendem Material besteht.
Im Inneren des Sterilisationsraumes befinden sich Führungsrollen 8, wovon die Rollen 8a und 8b mit Hilfe nicht gezeichneter Antriebsmittel in Umdrehung gesetzt werden können. Über die Rollen 8 sind zwei in sich geschlossene Kettenbänder 9a und 9b gelegt, welche in Zähne der Führungsrollen eingreifen und bei Drehung der Rollen 8a und 8b in Umlauf versetzt werden. Die Ketten 9a und 9b sind durch parallel, horizontal und in gleichmässigen Abständen voneinander angeordnete Tragstäbe 10 verbunden.
Die von der Rolle 2 abgezogene Bahn 1 wird derart über die Tragstäbe 10 geführt, dass das Innere des Sterilisationsraumes von einer Mehrzahl frei hängender Bahnschleifen gefüllt ist, welche mit ihrer Papierseite auf den Tragstäben 10 aufliegen und durch die Wanderbewegung der Stäbe von links nach rechts transportiert werden. Die Bahn gelangt anschliessend in die Befeuchtungskammer 11 und hierauf in die Trocknungskammer 12, wo sie durch das angetriebene Klemmrollenpaar 13 und über die Umlenkrolle 14 geführt ist. An die Trocknungskammer schliesst der Transportkanal 15 an, in dem sich ein weiteres antreibbares Klemmrollenpaar 16 befindet.
Der Transportkanal 14 mündet in die Verpackungsund Abfüllmaschine 17.
Im Inneren des Sterilisationsraumes 5 sind mit Öffnungen versehene Verteilleitungen 1 8a und 1 8b angeordnet. Diese Leitungen stehen in Verbindung mit der Zuleitung 19, welcher aus dem an die Dampfzuleitung 20 angeschlossenen Überhitzer 21 Wasserdampf unter geringem Überdruck und mit einer Temperatur von etwa 4000 C zugeführt werden kann.
Auf der Oberseite des Sterilisationsraumes ist eine Abführleitung 21 für den Wasserdampf vorgesehen.
Die Zufuhr des als Wärmeträger zur Durchführung der Sterilisation dienenden Wasserdampfes kann mittels des Ventils 22 eingestellt werden. Durch die Entspannung des in den Sterilisationsraum eingeführten Dampfes sowie infolge von Wärmeverlusten ergibt sich eine mittlere Sterilisationstemperatur von etwa 2000 C.
In der Befeuchtungskammer 11 sind zwei an die Zuleitung 23 angeschlossene Rohre 24 und 25 angeordnet. Der Zuführleitung 23 kann aus einer nicht gezeichneten Quelle steriles Wasser zugeführt werden. Die Rohre 24 und 25 sind mit Öffnungen ver- sehen, durch welche das unter Druck zugeführte Wasser gegen die Papierseite der laufenden Bahn gespritzt werden kann, womit eine Kühlung und eine Befeuchtung der Bahn herbeigeführt wird.
Den anschliessenden Trocknungsraum 12 durchläuft die Bahn 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 Überhitzer 28 erhitzt und im Sterilfilter 29 von mitgeführten Keimen befreit werden kann. Die in den Trocknungsraum eingeführte sterile Luft durchströmt den allseitig geschlossenen Transportkanal 15 im Gleichstrom mit der laufenden Bahn und entweicht auf später beschriebene Weise an einer geeigneten Sbelle der Abfüll- und Verpackungsmaschine 17 in die Atmosphäre. Das in der Befeuchtungskammer sich ansammelnde Wasser wird über die als Syphon ausgebildete Leitung 30 abgeführt, wobei die sich bildende Wassersäule das Eindringen von keimhaltiger Aussenluft verhindert.
Im weiteren soll angenommen werden, dass als Verbrauchsgut Milch in die aus der biegsamen Bahn zu formenden Packungen abgefüllt werden soll. Die Rohmilch gelangt durch die Leitung 35 in die schematisch angedeutete Entkeimungseinrichtung 36 (Fig. 3), wo sie beispielsweise durch Einführen von erhitztem Wasserdampf kurzzeitig - d. h. während Sekundenbruchteilen - auf eine Temperatur von 150"C oder darüber erhitzt und anschliessend sofort gekühlt wird. Die so behandelte keimfreie Milch strömt durch das Zuführrohr 37 in die Verpackungsund Abfüllmaschine 17.
Die Abfüll- und Verpackungsmaschine 17 weist einen sterilen Raum 41 auf, in welchen der Transportkanal 15 mündet. Der sterile Raum 41 wird durch das Gehäuse 42 gebildet, das mit hermetisch schliessenden Sichtfenstern 43 versehen ist. Im sterilen Raum 41 befindet sich ein zylindrischer Formdorn 45, der von einem am Gehäuse 42 befestigten Träger 46 gehalten ist. Die laufend aus dem Transportkanal 15 zugeführte Bahn 1 wird derart auf den Formdorn geführt, dass sich ein Tubus 1' bildet, und zwar liegt die Bahn 1 mit ihrer beschichteten Seite auf dem Formdorn auf. Die Seitenkanten der Bahn 1 überlappen sich und bilden Mantellinien des geformten Tubus. Ein am Träger 44 befestigter Heizschuh 47 liegt unter Druck auf der überlappten Partie der Bahn auf und bewirkt durch Erwärmen des Kunststoffbelages ein Zusammenkleben. Der Heizschuh 47 ist elektrisch beheizt.
Im Bereich des Heizschuhs ist die überlappte Partie des Tubus auf einer im Tubusinneren befindlichen Rolle 48 abgestützt. Letztere ist in einer Ausfräsung 49 (Fig. 4) des Formdorns 45 angeordnet und drehbar gelagert.
Der geformte Tubus tritt durch eine Austritts öffnung 50 in einen zweiten Raum 51 aus, der sich ausserhalb des sterilen Raumes 41 befindet. Der Raum 51 wird durch das Gehäuse 52 gebildet, das durch Schrauben mit dem Gehäuse 42 verbunden ist.
In der Wand des Gehäuses 52 sind Öffnungen 53 enthalten, die in den die Maschine enthaltenden Raum ausmünden. Die Austrittsöffnung 50 bildet mit der Wand des nach unten geführten Tubus einen Ringspalt 54.
Der Raum 51 weist die zum Zusammendrücken des Tubus 1' dienenden Pressorgane auf. Diese sind als elektrisch beheizte Pressbackenpaare 55 und 56 ausgebildet, welche auf den in sich geschlossenen Ketten 57 und 58 umlaufen. Die Ketten 57 und 58 laufen über die Führungsräder 59, 60 bzw. 61 und 62, von denen die Räder 59 und 61 durch nicht gezeichnete Antriebsmittel 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 und nach unten transportiert wird.
Die Pressbacken 55 und 56 sind in Arbeitsstellung auf den Schienen 63 und 64 abgestützt. Durch das Zusammendrücken mit Hilfe der beheizten Pressbacken wird der Tubus 1' in geschlossene Behälter 65' abgeteilt.
Die abzufüllende Milch wird der geschilderten Einrichtung durch das Rohr 37 zugeführt, das von aussen gasdicht in den sterilen Raum 41 eingeführt ist. Das Rohr 37 ragt durch das Innere des Formdorns 45 in den geformten Tubus 1'.
Das Rohr 37 besitzt eine teleskopartige Verlängerung 65, die sich so weit in dem zu ihrer Führung dienenden Rohr 37 nach oben verschieben lässt, bis ihr Austrittsende 66 sich jenseits der Austrittsöffnung 50 im sterilen Raum befindet. Die Austrittsöffnung 50 ist mit Hilfe eines Deckels 67 (Fig. 4) verschliessbar, der von aussen durch eine der Öffnungen 53 in das Innere des Raumes 51 eingeführt und mittels Bajonettverschlusses befestigt werden kann. Der Dekkel 67 weist zwei zugleich als Handgriff dienende Rohrstücke 68 und 69 auf. Das Rohrstück 68 schliesst an eine Bohrung 70 im Deckelboden an, während das Rohrstück 69 in einen zentralen Stutzen 71 ausmündet, der einen Sitz für das Ende des Rohres 65 bildet.
Zum Montieren des Deckels 67 an der Austrittsöffnung 50 wird der Deckel gegen das in seiner unteren Endlage befindliche Rohr 65 bewegt, derart, dass letzteres in das Innere des Stutzens 71 zu liegen kommt und bei montiertem Deckel angehoben ist.
Vorgängig der Inbetriebnahme der Vorrichtung wird diese sterilisiert, und zwar mit Hilfe eines auf, Sterilisationstemperatur erhitzten Wärmeträgers. Als solcher kann zweckmässig überhitzter Wasserdampf oder ein Gemisch von Verbrennungsgasen und Wasserdampf verwendet werden. Eine Temperatur von etwa 400O C hat sich als geeignet erwiesen, um mit Sicherheit auch hitzeresistente Keime zu vernichten.
Zweckmässig wird im Überhitzer 21 (Fig. 2) erhitzter Dampf verwendet, dem zweckmässig Verbrennungsgase beigemischt sein können, die durch einen zur Beheizung des Überhitzers dienenden Gasbrenner erzeugt werden. Der Wärmeträger wird durch die Leitung 26 in den Trocknungsraum 12 eingeführt, aus dem er in die Befeuchtungskammer 11 übertritt. Der Wärmeträger strömt durch den Transportkanal 15 in den Raum 41 der Abfüll-und Verpackungsmaschine 17 und entweicht durch die Bohrung 70 im Deckel 67 und durch das Rohrstück 68 ins Freie.
Anderseits wird auch das Zuführrohr 37 für die Milch vorgängig der Inbetriebnahme sterilisiert. Dies geschieht ebenfalls so, dass ein auf Sterilisationstemperatur erhitzter Wärmeträger - z. B. überhitzter Wasserdampf - durch das Rohr geleitet und durch den Stutzen 71 und das Rohrstück 69 in die Atmosphäre abgeführt wird. Die zur Erreichung vollständiger Sterilität nötige Zeit beträgt etwa eine halbe Stunde. Unter Umständen kann auch durch die Leitung 72 zusätzlich überhitzter Wasserdampf in den Raum 41 eingeführt werden. Eine Sterilisation des Raumes 51 und der in ihm enthaltenen Organe findet nicht statt.
Nach abgeschlossener Sterilisation wird die Wärmeträgerzufuhr in die geschilderten Anlageteile unterbrochen und auf beschriebene Weise sterile Luft unter geringem Überdruck durch die Leitung 26 in die Trocknungskammer 12 eingeführt. Hierauf wird der Deckel 67 von der Austrittsöffnung 50 entfernt, womit die sterile Luft durch die Austrittsöffnung 50 und die Öffnungen 53 in die Atmosphäre entweichen kann.
Fig. 5 zeigt schematisch eine zweckmässige Anord- nung der zur geschilderten Sterilisation dienenden Apparate und Leitungen. Die an eine nicht gLezeich- nete Sattdampfquelie angeschlossene und mit dem Ventil 22 versehene Leitung 20 mündet in den Dampfüberhitzer 21. Dieser kann mit Hilfe des Gasbrenners 75 beheizt werden, dessen Verbrennungsgase durch Wärmeaustausch den Dampf überhitzen.
Die Austrittsseite des Dampfüberhitzers steht einerseits über die Leitung 19 und über das Ventil 73 mit den im Sterilisationsraum 5 befindlichen Verteilrohren 18a und 18b in Verbindung. Anderseits zweigt aus der Leitung 19 eine Leitung 74 ab, die über das Ventil 75 in den Injektor 77 führt. Dessen Saugseite ist über die Leitung 78 mit der Haube 79 verbunden, welche sich im Strömungsweg der hochsteigenden Verbrennungsgase oberhalb des Dampfüberhitzers 21 befindet. An den Injektor 77 schliesst die Leitung 80 an, welche in die vom Dreiwegventil 81 bis in die Trocknungskammer 12 mündende Leitung 26 mündet. An das Dreiwegventil 81 schliesst auch die aus dem Sterilfilter 29 kommende Leitung 82 an. Der Sterilfilter steht mit seiner Einlassseite über die Leitung 83 mit der Austrittsseite des Lufterhitzers 28 in Verbindung.
Die Eintrittsseite des Lufterhitzers ist durch die Leitung 84 am Kompressor 27 angeschlossen, dessen Saugseite mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Schliesslich führt eine Leitung 85 von der Sattdampfleitung 20 zum Dreiwegventil 81.
Die Verbrennungsgase entweichen durch das Kamin 86.
Zur Sterilisation der Vorrichtung wird bei geschlossenem Ventil 73 und geöffnetem Ventil 75 im Überhitzer 21 erhitzter Dampf in den Injektor 77 geleitet. Ferner wird das Dreiwegventil 81 so gestellt, dass wie gezeichnet, die Leitung 85 mit der Leitung 82 in Verbindung steht. Im Injektor 77 werden Verbrennungsgase angesaugt und das erhaltene Gemisch von überhitztem Dampf und Verbrennungsgasen strömt durch die Leitungen 80 und 26 in die Trocknungskammer 11 und weiter durch den Transportkanal 15 in den Raum 41 der Abfüll- und Verpackungsmaschine 17. Gleichzeitig strömt Sattdampf durch die Leitungen 85 und 82 in das Sterilfilter 29.
Nach erfolgter Sterilisation wird das Ventil 75 geschlossen, das Ventil 73 geöffnet, ferner das Dreiwegventil 81 so umgestellt, dass die Leitung 82 mit der Leitung 26 verbunden ist und schliesslich der Kompressor 27 eingeschaltet. Hiermit strömt überhitzter Dampf durch die Verteilrohre 1 8a und 1 8b in den Sterilisationsraum, während durch den Kompressor 27 aus der Atmosphäre angesaugte und verdichtete Luft im Lufterhitzer 28 erwärmt, im Sterilfilter 29 von mitgeführten Keimen befreit und durch die Leitung 26 in den Transportkanal und in den Raum 41 der Abfüll- und Verpackungsmaschine geführt wird.
Hierauf wird der Anfang der Papierbahn 1 in das angetriebene Klemmrollenpaar 4 geführt und die Bahn wird auf hier nicht näher beschriebene Weise in Form von hängenden Schleifen durch das Innere des Sterilisationsraumes 5 geführt und hierbei sterilisiert. Die so sterilisierte Bahn wird in der Befeuchtungskammer 11 befeuchtet und gekühlt, anschlie ssend in der Trocknungskammer 12 getrocknet und gelangt in steriler Atmosphäre durch den Transportkanal 15 in die Abfüll- und Verpackungsmaschine 17.
Hier wird der Anfang der Bahn von Hand auf den Formdorn 45 geführt. Zur Vermeidung einer Infektion der bereits sterilisierten Organe werden hierzu die Handschuhe 87 benützt, die gasdicht an Öffnungen 88 des Gehäuses 89 befestigt sind. Das Gehäuse 89 ist am Gehäuse 42 des sterilen Raumes 41 befestigt. Das Innere des Gehäuses 89 kann mit Hilfe des Schiebers 90 vom sterilen Raum 41 getrennt werden. Um auch die Handschuhe zu sterilisieren, wird zu einem früheren Zeitpunkt der Schieber 90 geschlossen und in das Innere des vom Gehäuse 89 umschlossenen Raumes durch die Leitung 91 Sattdampf eingeführt, der z. B. aus der in Fig. 5 gezeichneten Leitung 20 abgezweigt wird.
Nach so erfolgter Sterilisation wird der Schieber 90 in die strichpunktierte Lage bewegt, worauf der die Maschine bedienende Arbeiter mit Hilfe der Handschuhe 87 die zum Einführen der Bahn nötigen Handgriffe vornehmen kann.
Nach erfolgtem Zusammendrücken des gebildeten Tubus 1' wird durch die Leitung 37 entkeimte Milch eingeführt und die Milchzufuhr so eingestellt, dass der Tubus 1' dauernd teilweise mit Milch gefüllt ist.
Die Pressbacken 55 und 56 befinden sich also unterhalb des im Tubus sich bildenden Milchspiegels, so dass die erzeugten Packungen vollständig mit Milch gefüllt sind.
Obschon der Raum 51 und die in ihm enthaltenen Organe nicht steril sind, kann keine Nachinfektion der abzufüllenden Milch stattfinden, weil einerseits der Tubus 1' auf seinem ganzen Weg innerhalb des Raumes 51 vollständig geschlossen ist.
Anderseits kann durch den zwischen Tubus und Austrittsöffnung vorhandenen Ringspalt 54 keine keimhaltige Luft in das Innere des sterilen Raumes 41 übertreten, indem dieser Spalt von oben nach unten durch die aus dem Transportkanal 15 zugeführte sterile Luft durchströmt wird. Die geschilderte Anordnung macht es möglich, eine vollständig sterile Abfüllung ohne Sterilisation des Raumes 51 zu gewährleisten. Die Erhitzung des Raumes 51 und der in ihm enthaltenen Organe würde im Hinblick auf die zahlreichen geschmierten Lagerstellen zu Schwierigkeiten führen. Anderseits befinden sich im sterilen Raum 41 keine bewegten Teile.
Method and device for the sterile packaging of sterile consumables
The invention relates to a method for sterile packaging of sterile consumables, in which a sterile flexible web is fed into a filling and packaging machine, here shaped into a tube, filled with the goods to be packaged and pressed together transversely to its longitudinal direction to form closed containers is shaped.
The method according to the invention is characterized in that the shaping of the tube is carried out in a space previously sterilized with the aid of a heat transfer medium heated to the sterilization temperature, and the compression of the tube is carried out outside this space.
The invention also relates to a device for carrying out the described method according to the invention. The device according to the invention is characterized by a sterile room which is provided with means for supplying the heat carrier and which contains the molding elements for shaping the tube from the web guided into the room, furthermore by an outlet opening in the wall of the sterile room through which the shaped tube is inserted a second space outside of the sterile space can be granted which contains the pressing organs used to compress the tube and finally through a feed tube inserted into the sterile space for feeding the goods to be filled into the tube.
Means are advantageously provided with the aid of which a sterile gaseous or vaporous medium which is under slight excess pressure can be supplied to the sterile space. Furthermore, the outlet opening can expediently form a gap with the outer wall of the shaped tube, through which the sterile medium supplied to the sterile space can escape into the atmosphere via the second space. It is also advisable to arrange the feed pipe for the goods to be filled so that it protrudes into the interior of the shaped tube. The feed tube can be designed as a telescopic tube in such a way that the tube piece protruding into the tube can be displaced so far in its guide tube that its outlet end is located beyond the outlet opening in the sterile room.
Advantageously, a cover used to sterilize the device before it is started up and set up to close the outlet opening can be provided, which is provided with outlet channels for the heated heat transfer medium, which is to be introduced into the sterile room and through the feed pipe before the device is started up.
Finally, this cover can expediently be provided with separate outlet channels for the heat transfer medium fed into the sterile room and for the heat transfer medium fed through the feed pipe, the feed pipe resting on a seat of the cover when the outlet opening is closed.
An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawing.
Show it:
1 schematically and partially in longitudinal section, the device, consisting of a filling and packaging machine with an upstream sterilizing device for the flexible web,
FIG. 2 shows a cross section along the line II-II of the sterilizing device shown in FIG. 1,
3 shows a partial section through the filling and packaging machine,
4 shows the sterile room of the filling and packaging machine with the lid attached to its outlet opening and
Fig. 5 shows schematically the arrangement of the apparatus and lines necessary for sterilizing the device.
The flexible web used for the production of the packaging expediently consists of a paper web which is coated on one side with plastic, e.g. B. Poly ethylene, is coated. This web is sterilized in the device described below (FIGS. 1 and 2) and then formed into packs in a sterile state, in which a sterile item, e.g. B. solid or liquid foods are filled. The plastic-coated web 1 is pulled off the roller 2 and passes via the deflecting 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 5 is enclosed by the wall 7, which partially consists of heat-insulating material.
In the interior of the sterilization room there are guide rollers 8, of which the rollers 8a and 8b can be set in rotation with the aid of drive means (not shown). Two self-contained chain belts 9a and 9b are placed over the rollers 8, which mesh with the teeth of the guide rollers and are set in circulation when the rollers 8a and 8b rotate. The chains 9a and 9b are connected by support rods 10 which are arranged parallel, horizontally and at regular intervals from one another.
The web 1 withdrawn from the roll 2 is guided over the support rods 10 in such a way that the interior of the sterilization room is filled by a plurality of freely hanging web loops, which lie with their paper side on the support rods 10 and are transported from left to right by the wandering movement of the rods will. The web then passes into the humidification chamber 11 and then into the drying chamber 12, where it is guided by the driven pair of clamping rollers 13 and over the deflection roller 14. The transport channel 15, in which another drivable pair of clamping rollers 16 is located, connects to the drying chamber.
The transport channel 14 opens into the packaging and filling machine 17.
In the interior of the sterilization room 5, distribution lines 18a and 18b provided with openings are arranged. These lines are connected to the supply line 19, which can be supplied from the superheater 21 connected to the steam supply line 20 with water vapor at a slight excess pressure and at a temperature of approximately 4000 C.
A discharge line 21 for the water vapor is provided on the top of the sterilization room.
The supply of the steam serving as a heat carrier for carrying out the sterilization can be adjusted by means of the valve 22. The relaxation of the steam introduced into the sterilization room and the loss of heat results in an average sterilization temperature of around 2000 C.
In the humidification chamber 11, two pipes 24 and 25 connected to the supply line 23 are arranged. The supply line 23 can be supplied with sterile water from a source not shown. The tubes 24 and 25 are provided with openings through which the water supplied under pressure can be sprayed against the paper side of the running web, thereby bringing about cooling and moistening of the web.
The web runs through the adjoining drying room 12 as a freely hanging loop.
Sterile drying air can be introduced into the interior of the drying chamber via the line 26, which air can be sucked in from the atmosphere by the compressor 27, heated in the superheater 28 and freed from germs carried along in the sterile filter 29. The sterile air introduced into the drying room flows through the transport channel 15, which is closed on all sides, in cocurrent with the running web and escapes into the atmosphere in a manner which will be described later at a suitable socket of the filling and packaging machine 17. The water that collects in the humidification chamber is discharged via the line 30, which is designed as a siphon, whereby the water column that forms prevents the ingress of germ-containing outside air.
In the following it should be assumed that milk is to be filled into the packs to be formed from the flexible web as a consumer good. The raw milk passes through the line 35 into the schematically indicated disinfection device 36 (FIG. 3), where it is briefly removed, for example by the introduction of heated steam - i.e. H. during fractions of a second - is heated to a temperature of 150 ° C. or above and then immediately cooled. The germ-free milk thus treated flows through the feed pipe 37 into the packaging and filling machine 17.
The filling and packaging machine 17 has a sterile room 41 into which the transport channel 15 opens. The sterile space 41 is formed by the housing 42, which is provided with hermetically sealed viewing windows 43. In the sterile room 41 there is a cylindrical mandrel 45 which is held by a carrier 46 fastened to the housing 42. The web 1 continuously fed from the transport channel 15 is guided onto the forming mandrel in such a way that a tube 1 'is formed, namely the web 1 lies with its coated side on the forming mandrel. The side edges of the web 1 overlap and form surface lines of the shaped tube. A heating shoe 47 fastened to the support 44 rests under pressure on the overlapped part of the web and causes the plastic covering to stick together by heating. The heating shoe 47 is electrically heated.
In the area of the heating shoe, the overlapped part of the tube is supported on a roller 48 located inside the tube. The latter is arranged in a cutout 49 (Fig. 4) of the mandrel 45 and rotatably mounted.
The shaped tube exits through an outlet opening 50 into a second space 51 which is located outside of the sterile space 41. The space 51 is formed by the housing 52, which is connected to the housing 42 by screws.
In the wall of the housing 52 openings 53 are included which open into the space containing the machine. The outlet opening 50 forms an annular gap 54 with the wall of the downwardly guided tube.
The space 51 has the pressing members used to compress the tube 1 '. These are designed as electrically heated pairs of pressing jaws 55 and 56 which rotate on the chains 57 and 58 which are closed in themselves. The chains 57 and 58 run over the guide wheels 59, 60 or 61 and 62, of which the wheels 59 and 61 can be set in rotation by drive means (not shown). Further pairs of pressing jaws, not shown, work perpendicular to the plane of the drawing in such a way that the tube, which is continuously guided downwards, is alternately compressed in two mutually perpendicular directions and transported downwards.
The pressing jaws 55 and 56 are supported on the rails 63 and 64 in the working position. By pressing together with the aid of the heated press jaws, the tube 1 'is divided into closed containers 65'.
The milk to be filled is fed to the device described through the pipe 37, which is introduced into the sterile room 41 from the outside in a gas-tight manner. The tube 37 protrudes through the interior of the mandrel 45 into the shaped tube 1 '.
The tube 37 has a telescopic extension 65 which can be moved upward in the tube 37 serving for its guidance until its outlet end 66 is located beyond the outlet opening 50 in the sterile room. The outlet opening 50 can be closed with the aid of a cover 67 (FIG. 4), which can be inserted from the outside through one of the openings 53 into the interior of the space 51 and fastened by means of a bayonet lock. The cover 67 has two tubular pieces 68 and 69 which also serve as handles. The pipe section 68 adjoins a bore 70 in the cover base, while the pipe section 69 opens out into a central connecting piece 71 which forms a seat for the end of the pipe 65.
To mount the cover 67 on the outlet opening 50, the cover is moved against the tube 65 located in its lower end position in such a way that the latter comes to rest in the interior of the connector 71 and is raised when the cover is installed.
Before the device is put into operation, it is sterilized, specifically with the aid of a heat transfer medium heated to the sterilization temperature. As such, superheated steam or a mixture of combustion gases and steam can be used. A temperature of around 400 ° C. has proven to be suitable for destroying heat-resistant germs with certainty.
Expediently, steam heated in the superheater 21 (FIG. 2) is used, to which combustion gases can expediently be admixed, which are generated by a gas burner serving to heat the superheater. The heat transfer medium is introduced through the line 26 into the drying space 12, from which it passes into the humidification chamber 11. The heat transfer medium flows through the transport channel 15 into the space 41 of the filling and packaging machine 17 and escapes through the bore 70 in the cover 67 and through the pipe section 68 into the open.
On the other hand, the feed pipe 37 for the milk is also sterilized prior to start-up. This is also done in such a way that a heat transfer medium heated to sterilization temperature - e.g. B. superheated steam - passed through the pipe and discharged through the nozzle 71 and the pipe section 69 into the atmosphere. The time required to achieve complete sterility is about half an hour. Under certain circumstances, superheated steam can also be introduced into the space 41 through the line 72. A sterilization of the space 51 and the organs contained in it does not take place.
After the sterilization has been completed, the supply of heat transfer medium to the system parts described is interrupted and sterile air is introduced into the drying chamber 12 through the line 26 under slight excess pressure in the manner described. The cover 67 is then removed from the outlet opening 50, so that the sterile air can escape into the atmosphere through the outlet opening 50 and the openings 53.
5 shows schematically an expedient arrangement of the apparatus and lines used for the described sterilization. The line 20, which is connected to a saturated steam source (not shown) and provided with the valve 22, opens into the steam superheater 21. This can be heated with the aid of the gas burner 75, the combustion gases of which superheat the steam through heat exchange.
The outlet side of the steam superheater is connected on the one hand via the line 19 and via the valve 73 to the distribution pipes 18a and 18b located in the sterilization chamber 5. On the other hand, a line 74 branches off from the line 19 and leads via the valve 75 into the injector 77. Its suction side is connected via the line 78 to the hood 79, which is located in the flow path of the rising combustion gases above the steam superheater 21. The line 80 connects to the injector 77 and opens into the line 26 opening from the three-way valve 81 to the drying chamber 12. The line 82 coming from the sterile filter 29 also connects to the three-way valve 81. The inlet side of the sterile filter is connected to the outlet side of the air heater 28 via the line 83.
The inlet side of the air heater is connected by line 84 to the compressor 27, the suction side of which is in communication with the atmosphere. Finally, a line 85 leads from the saturated steam line 20 to the three-way valve 81.
The combustion gases escape through chimney 86.
To sterilize the device, with the valve 73 closed and the valve 75 open, steam heated in the superheater 21 is passed into the injector 77. Furthermore, the three-way valve 81 is set such that the line 85 is connected to the line 82, as shown. Combustion gases are sucked in in the injector 77 and the resulting mixture of superheated steam and combustion gases flows through the lines 80 and 26 into the drying chamber 11 and further through the transport channel 15 into the space 41 of the filling and packaging machine 17. At the same time, saturated steam flows through the lines 85 and 82 in the sterile filter 29.
After the sterilization has taken place, the valve 75 is closed, the valve 73 is opened, and the three-way valve 81 is changed over so that the line 82 is connected to the line 26 and finally the compressor 27 is switched on. With this, superheated steam flows through the distribution pipes 1 8a and 1 8b into the sterilization room, while air sucked in from the atmosphere and compressed by the compressor 27 is heated in the air heater 28, freed from germs in the sterile filter 29 and through the line 26 into the transport channel and in the space 41 of the filling and packaging machine is performed.
The beginning of the paper web 1 is then guided into the driven pair of clamping rollers 4 and the web is guided in the form of hanging loops through the interior of the sterilization room 5 in a manner not described in detail here and is thereby sterilized. The web sterilized in this way is moistened and cooled in the moistening chamber 11, then dried in the drying chamber 12 and passes in a sterile atmosphere through the transport channel 15 into the filling and packaging machine 17.
Here the beginning of the web is guided onto the mandrel 45 by hand. To avoid infection of the organs that have already been sterilized, gloves 87 are used, which are attached to openings 88 in housing 89 in a gas-tight manner. The housing 89 is attached to the housing 42 of the sterile room 41. The interior of the housing 89 can be separated from the sterile space 41 with the aid of the slide 90. In order to also sterilize the gloves, the slide 90 is closed at an earlier point in time and introduced into the interior of the space enclosed by the housing 89 through the line 91, saturated steam, for example. B. is branched off from the line 20 shown in FIG.
After the sterilization has taken place in this way, the slide 90 is moved into the dash-dotted position, whereupon the worker operating the machine can use the gloves 87 to carry out the necessary steps to insert the web.
After the tube 1 'formed has been compressed, sterilized milk is introduced through the line 37 and the milk supply is adjusted so that the tube 1' is constantly partially filled with milk.
The pressing jaws 55 and 56 are therefore located below the milk level forming in the tube, so that the packs produced are completely filled with milk.
Although the space 51 and the organs contained in it are not sterile, the milk to be filled cannot be re-infected because, on the one hand, the tube 1 ′ is completely closed all the way inside the space 51.
On the other hand, no germ-containing air can pass into the interior of the sterile space 41 through the annular gap 54 between the tube and the outlet opening, as the sterile air supplied from the transport channel 15 flows through this gap from top to bottom. The described arrangement makes it possible to ensure a completely sterile filling without sterilizing the space 51. The heating of the space 51 and the organs contained in it would lead to difficulties with regard to the numerous lubricated bearings. On the other hand, there are no moving parts in the sterile room 41.