Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum sterilen Verpacken von sterilem Verbrauchsgut, in welcher eine Bahn aus gegen die Sterilisationsbedingungen widerstandsfähigem, biegsamen Verpackungsmaterial gefaltet wird und in der gefalteten Bahn durch dichte Längs- und Querverbindungen einzelne Behältnisse geformt werden, die mit dem Verbrauchsgut teilweise gefüllt und durch eine weitere dichte Querverbindung geschlossen werden, wobei mit einem Rohr, das seitlich zwischen die nebeneinander liegenden Teile der gefalteten Bahn eingeführt wird, steriles Medium von oben in das offene Behältnis geleitet wird.
Aus der deutschen Patentschrift Nummer 1 053 740 ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt. Zum Herstellen einer mit sterilem Gut zu füllenden Packung aus bahnförmigem Perpackungsmaterial genügt es, nur die später die Innenseite der Packung bildende Bahnseite zu sterilisieren, sofern dafür gesorgt wird, dass die sterilisierte Bahnseite nicht in Berührung mit nichtsterilen Flächenteilen oder keimhaltiger Atmosphäre kpmmt, wodurch eine Nachinfektion stattfindet. Zu diesem Zweck ist es bekannt, die sterile Seite der Bahn vor dem Einführen in die Verpackungsmaschine mit einem gas- oder dampfförmigen sterilen Medium zu beaufschlagen, das sich von einer auf der Bahn befindlichen Aufschlagstelle aus gegen die Kanten ausbreitet.
Die bekannte Vorrichtung weist Führungsmittel für die laufende Bahn und im Abstand zu dieser sich erstreckende Wände und mindestens einen Austritt auf, durch den eine Strömung des sterilen Mediums gegen die sterile Bahnseite gerichtet werden kann.
Die Sterilisation der einen Seite der Bahn geschieht bei der bekannten Vorrichtung vermittels Wärmestrahlung. Aus der Atmosphäre angesaugte Luft, die in einem keramischen Filter von mitgeführten Keimen befreit wird, kann über die beschriebenen Leitungen zur Beaufschlagung der Bahn geführt werden. Die Bahn besteht aus einseitig mit Kunststoff, z.B.
Polyäthylen, beschichtetem Papier, wobei die Kunststoffseite die sterile Bahnseite darstellt. Zur Inbetriebnahme der bekannten Einrichtung wird die auf ihrer Kunststoffseite sterilisierte Bahn bei noch ausgeschalteter Zufuhr von abzufüllendem Gut zu einem Schlauch geformt, der quer zu seiner Längsrichtung zusammengedrückt wird, so dass der Schlauch sich nur nach oben öffnet. Hierauf wird bei stillgesetzter Abfüll- und Verpackungsmaschine von oben in die perforierte, den Schlauch bildende Wand auf 350"C überhitzer Dampf eingeführt. Somit wird das Innere des Schlauches und über die vorbeschriebenen und weitere Leitungen das Innere der übrigen steril zu haltenden Teile der Abfüllmaschine mit Wasserdampf sterilisiert.
Nach einiger Zeit wird die Zufuhr des überhitzten Wasserdampfes ausgeschaltet und sterile Luft nach dem Einschalten der Abfüll- und Verpackungsmaschine eingeführt. Die dann zugeführte Milch wird somit unter ständig sterilen Bedingungen abgefüllt.
Nachteile der bekannten Vorrichtung bestehen in der nicht gleichmässigen Druckregelung der Milch bei der Einleitung in den Schlauch. in der Zweistufigkeit des Sterilisationsverfah rens. d.h. der Verwendung zweier steriler Medien - einerseits zum Anfangssterilisieren der Apparatur und andererseits zur Sterilhaltung während des Betriebes - und in der Komplizierten Bildung des im Querschnitt kreisförmigen Schlauches.
Aus anderen Veröffentlichungen geht hervor, dass die Sterilisierung des Verpackungsmaterials und auch der Maschine durch Wärmeeinwirkung vorgenommen wird. Es werden verschiedene Bedingungen u. Notwendigkeiten angegeben, weshalb die Einführung von Heizeinrichtungen im Schlauchinneren zweckmässig sein können. Es sind aber in diesem Zusammenhang verschiedene Verfahren und Vorrichtungen zum Kühlen der durch die Heizeinwirkung zu stark erhitzten Wände bzw. der Verpackung beschrieben worden.
Schliesslich ist es auch bekannt, das Formen des Schlauches in einem in sich geschlossenen sterilen Raum durchzuführen. Die Sterilisierung dieses Raumes wird wieder durch Erhitzung von Wärmeträgem durchgeführt. Vorzugsweise wird hierfür erhitzter Wasserdampf verwendet. Hierbei werden Temperaturen von 4000C verwendet. Erst nach halbstündigem Einleiten dieses überhitzten Wasserdampfes wird die Sterilisation als abgeschlossen angesehen, so dass dann in der zweiten Stufe sterile Luft eingeführt wird.
Die oben beschriebenen bekannten Vorrichtungen sehen besondere Vorkehrungen für hohe Sterilisierungstemperaturen vor sowie eine komplizierte Ventilsteuerung für die Einleitung zweier verschiedener Sterilisationsmedien, wobei allen bekannten Vorrichtungen gemeinsam ist, dass nicht unerhebliche Druckschwankungen des sterilen Verbrauchsgutes, vorzugsweise Milch, beim Einfüllen auftreten, was zu Schwierigkeiten beim genau dosierten Abfüllen in den Schlauch und Verschliessen desselben durch Schweissen führen kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, zur Verbesserung der Vorrichtung der eingangs genannten Art den Einbau eines einfachen Druckreglers für das sterile Verbrauchsgut vorzuschlagen, der ohne komplizierte elektronische oder pneumatische Steuerungen zuverlässig während des Betriebes arbeitet und mit den gleichen Mitteln wie die anderen Rohrleitungselemente steril gehalten werden kann, der gleichzeitig mit der gesamten Rohranlage bei der Inbetriebnahme ohne zusätzliche Hilfsmittel sterilisiert werden kann, wobei zur Sterilisierung und Sterilhaltung ein und dasselbe sterile Medium verwendbar ist.
Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass das Rohr Teil einer sterile Luft führenden Leitung ist, an die ein Einfülldruckregler für das Verbrauchsgut angeschlossen ist, wobei die Luftleitung einen oben in den Einfülldruckregler sterile Luft zur Bildung eines Luftkissens einführenden Abschnitt aufweist.
Bei den bisher bekannten, taktweise arbeitenden Abfüllmaschinen konnte ein Druckausgleich mit den üblichen Druckreglern in sehr kurzer Zeit nicht erreicht werden. In der Regel werden bei den bekannten Anlagen pneumatisch gesteuerte Regelventile verwendet. Diese weisen pneumatische Sollwertgeber auf zur Ferneinstellung des Sollwertes. Bei einer Überprüfung von Druckschwankungen in der Serienleitung für die Milchzufuhr für Verpackungsmaschinen wurden Druckvariationen zwischen 0,5 und 1,5 atü durchgeführt. Die Maschine hat Schliess- bzw. Öffnungszeiten von 1,3 sowie 6 Sekunden gezeigt. Als Resultat der Untersuchung zeigte sich eine 0,6 atü-Überschwingung bei 3 Sekunden Schliesszeit. Am Start erzielte man 0,2 atü-Überschwingung. Man hielt diese Druckschwankungen bisher für ausreichend, da bessere Ergebnisse unter sterilen Bedingungen nicht erreichbar waren.
Diese können jedoch durch die erfindungsgemässe Vorrichtung verbessert werden.
Hierbei hat es sich als besonders zweckmässig erwiesen, wenn das Luftkissen über dem Schwimmer durch die Zufuhr steriler Luft unter einem Druck von 180 mm Wassersäule und einer Temperatur von 1300C vorgesehen ist. Die bei anderen bekannten Vorrichtungen vorgesehenen Temperaturen von 400"C oder mehr sind bei dererfindungsgemässen Vorrichtung nicht notwendig, so dass sich offensichtlich eine Vereinfachung ergibt, ohne dass schlechte Sterilisierungsergebnisse in Kauf genommen werden müssten.
Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch den Verlauf der Bahn des Verpackungsmaterials von der Abwickelrolle durch das Wasserstoffsuperoxydbad bis zu der halbkreisförmigen Umlenkschiene,
Fig. 2 den weiteren Bahnverlauf in Draufsicht auf die Vorrichtung gemäss Fig. 1 von links,
Fig. 3 das Rohrleitungssystem in Blickrichtung der Fig. 2 gesehen, während der Anfangssterilisierung,
Fig. 4 das Rohrleitungssystem der Fig. 3 in Blickrichtung der Fig. 1 gesehen,
Fig. 5 eine Draufsicht auf das Rohrleitungssystem nach den Figuren 3 und 4,
Fig. 6 schematisch einen Schnitt durch die Rohrleitungen für das sterile Verbrauchsgut mit Füllrohr und teilweise abgebrochenem Schlauch aus Verpackungsmaterial,
Fig. 7a und b zur Verdeutlichung der Funktion gemäss Fig.
6 das Membran-Zweiwegventil aus Fig. 6 und
Fig. 8 teilweise im Schnitt den Aufbau des Schwimmervorlaufgefässes.
Die Bahn 1 des Verpackungsmaterials wird gemäss Fig. 1 von der Abwickelrolle 2 über Umlenkrollen 3 an einem Wasserstoffsuperoxydbad 4 mit konstantem Niveau durch ein erstes Auftragwalzenpaar 5, ein zweites Abquetschwalzenpaar 6 und ein drittes Walzenpaar 7 zum Rillen der Bahn, an einer Umlenkwalze 8 vorbei in den einseitig offenen Kanal 9 zur halbkreisförmigen Umlenkschiene 10 geführt.
Die untere Walze des Auftragwalzenpaares 5 läuft in der auf konstantem Niveau gehaltenen Flüssigkeit (Wasserstoffsuperoxyd), wodurch auf die Unterseite der Bahn 1, welche die Innenseite des später gebildeten Schlauches wird, das Wasserstoffsuperoxyd aufgetragen wird. Das zweite Walzenpaar 6 bildet die Abquetschwalzen, mit deren Hilfe eine gleichmässige Verteilung eines dünnen Wasserstoffsupernxydfilms auf der Innenseite der Bahn gewährleistet ist. Vorzugsweise wird eine auf der Innenseite mit Aluminiumfolie beschichtete Papierbahn verwendet. Die obere Walze des dritten Walzenpaares ist die negative Rillwalze, und dieser gegenüber ist die positive Rillwalze angeordnet. Das Knicklinie wird durch die in Fig. 1 gezeigte Linie 11 dargestellt.
Der sich bildende Schlauch öffnet sich also nach dem Kanal 9 nach links hin, wobei die gestrichelte Linie 12 die zum Kanal 9 hin und in diesem anliegende Kante des sich bildenden Schlauches darstellt.
Gemäss Fig. 2 läuft die Bahn 1 nach Austritt aus der Umlenkschiene 10 an einem Walzenpaar 13 vorbei, wonach die beiden seitlichen Hälften der Bahn 1 dann das Sterilluftrohr 14 und danach das Füllrohr 15 umlaufen. Die Längsversiegelung erfolgt in der Schweissstelle 16. Der Schlauch ist jetzt nur noch nach oben hin offen, so dass sich unten eine Flüssigkeitssäule des sterilen Verbrauchsgutes 17 bilden kann. Das untere Ende dieser Säule wird durch die zweite Schweissvorrichtung 18 für die Querversiegelung bestimmt.
In den Figuren 3 bis 5 ist die Rohrleitungsanlage ausführlich gezeigt.
Aus der Atmosphäre durch den Luftansaugstutzen 20 angesaugte Luft durchströmt zunächst in Richtung des dargestellten Pfeils die Leitung 21 zum Hochdruckventilator 22, der eine Fördermenge von 180 m3 pro Std. bei einem Maximaldruck von 0,25 atü hat. Bei Leitung 23 verlässt die komprimierte Luft mit einem Druck von 850 mm Wassersäule den Hochdruckventilator 22 und strömt in den Sterilfilter 24 ein.
Dessen Filterfeinheit ist durch eine Porengrösse von beispielsweise 0,1 bis 0,2 Mikron gegeben. Die mikrobiologische Sicherheit ist durch 100%gen Bakterientestjedes Filterelements als Standardqualitätskontrolle gewährleistet. Er hat minimale und doppelt wirkende Dichtungssyteme, leicht zugängliche Inneneinbauten und eine spezielle Oberflächenbehandlung sowie andere Merkmale bekannter Konstruktionen. Die Filtereinheit besteht beispielsweise aus einem Edelstahlgehäuse und einer der Durchsatzmenge entsprechenden Anzahl von Filterkerzen. Werkstoffe von Behälter und Dichtung und der Nebenanschlüsse können einfach eingebaut und bedient werden. Derartige Filter werden beispielsweise von der Firma Pall-GmbH hergestellt und vertrieben.
Zwischen dem Austritt des Sterilfilters und vor Eintritt der sterilen Luft in den Wärmetauscher 25 zur Lufterhitzung auf ca. 1500C, ist eine Sprühdüse 26 für die Einsprühung v. Wasserstoffsuperoxyd angeordnet. Diese steht in Verbindung mit einem Magnetventil 27, welches die Verbindung zu einem Gefäss 28 für Wasserstoffsuperoxyd schafft. Oben bei 29 ist ein Luftanschluss unter 1 atü vorgesehen.
Die sterile erhitze Luft verzweigt sich nach Durchgang durch die Leitung 30, in der sie einen Druck von Ca. 150 mm Wassersäule und eine Temperatur von 1500C hat, einerseits über Leitung 31 in die Trocknungsstrecke 32, die durch den Kanal 9 gebildet wird, um am oberen Ende über Leitung 33 als Rückluft wieder zum Luftansaugstutzen 20 zurückgeführt zu werden - und andererseits zum Schwimmervorlaufgefäss und zur Rohranlage für das sterile Verbauchsgut.
Nach der Verzweigung 34 strömt die Luft in zwei Richtungen: 1. in den Einfülldruckregler, der bei der Ausführungsform nach den Fig. 3-5 und 8 als Schwimmervorlaufgefäss 36 und in der Fig. 6 als Messfühler 36', 50 mit nachgeschal tetem Doppelventil 45 (Fig. 7) ausgebildet ist, und 2. über Leitung 37 zum Sterilluftrohr 14 in den offenen
Schlauch.
In Fig. 3 erkennt man den Anschluss II, hinter welchem nicht sichtbar der Anschluss I liegt, nämlich für das durchströmende Produkt (Milch), den Auslass 46', welcher dem Anschluss III entspricht, und den Anschluss IV. Auch in Fig. 4 sind die Anschlüsse I, II und IV dargestellt. Das gleiche gilt für die Fig. 5, die eine Draufsicht auf die Anlage zeigt, so dass das Ventil 45 zu sehen ist, nicht aber das darunter angeordnete Ventil 46. Durch die Anschlüsse I und II gemäss Fig. 7a fliesst die Milch, und der Anschluss 3 entspricht der Abflussleitung 46'. In Fig. 7b sind wieder die Anschlüsse I, II, IV und unten (gestrichelt gezeichnet) der Anschluss III, welcher der Abschlussleitung 46' entspricht, gezeigt. Das Schwimmervorlaufgefäss gemäss Fig. 8 wird oben aus dem Anschluss IV gespeist und gibt die Milch nach unten in das Ventil 46 ab.
Bei der Vorsterilisierung gemäss den Figuren 3 bis 5 wird die den Sterilfilter 24 verlassende Luft 20 Minuten lang periodisch mit Wasserstoffsuperoxyd besprüht, wobei die Sprühdauer jeweils 0,3 Sekunden, die daran anschliessende Trocknungszeit 10 Sekunden beträgt. Nach Erhitzen der sterilen Luft und Verlassen der Verzweigung 34 tritt diese oben in das Schwimmervorlaufgefäss 36 in Richtung der eingezeichneten Pfeile 38 ein. Sie streicht am Schwimmer 39 vorbei, wird unten in den in Fig. 8 näher bezeichneten, am Schwimmer 39 befestigten Rohrstutzen 40 durch vier an seinem unteren Ende beabstandete Öffnungen 41 und am Kegel 42 der Dichtung vorbei in das vom Deckel 43 entlang der Tankmitte herunterragende Rohr 44 eingeführt.
Durch dieses verlässt die sterile Heissluft das Schwimmervorlaufgefäss, durchstreicht das in den Fig. 7a und 7b ausführlicher gezeigte, luftgesteuerte Membran-Zweiwegeventil 45 und verlässt dieses durch den Auslass 46', welcher dem Anschluss III entspricht.
In der anderen Ansicht der Fig. 4 erkennt man den weiteren Sterilisationsverlauf der heissen Luft durch das Füllventil 46 in das Füllrohr 15 hinein. Auch hier bzw. beim Austritt in den oben offenen Schlauch hat die Luft eine Temperatur von ca. 130"C. Die Pfeile 47 der Fig. 4 zeigen den Strömungsweg, der aus dem Sterilluftrohr 14 in den Schlauch tretenden Luft sowohl für den Fall der Anfangssterilisierung als auch während des gesamten Betriebes, wobei durch den Gegenstrom der sterilen Luft das Eindringen von Keime tragender Aussenluft verhindert wird.
In Fig. 6 sind Pfeile 38 bzw. 48 dargestellt. Die Pfeile 38 zeigen den Verlauf der Sterilluft bei der Vorsterilisation und die Pfeile 48 den Strömungsweg des Produktes bzw. des sterilen Verpackungsgutes Milch. Die Anordnung der Fig. 6, bei welcher an dem Messfühler 36', 50 das Doppelventil 45 angeschlossen ist, wird zunächst anhand der Vorsterilisation beschrieben. Während die Milch in Richtung des Pfeils 48 durch die dauernd geöffneten Anschlüsse I, II fliesst, besteht zur eintretenden sterilen Heissluft keinerlei Verbindung. Nachdem letztere das Gabelstück 34 verlassen hat, strömt der untere Teil, wie schon erwähnt, durch die Leitung 37 in das Sterilluftrohr 14 und verlässt den Schlauch auf dem Wege der Pfeile 38.
Der andere Teil der das Gabelstück 34 verlassenden Heissluft tritt in den bei dieser Ausführungsform als Rohrstutzen 36' dargestellten Einfülldruckregler oben ein, verlässt dieses unten zum Anschluss IV des Ventils 45 hin, um durch den Auslass 46' (bzw. III) in das Füllrohr 15 zu streichen. Die Luft verlässt den während der Vorsterilisation nicht gefüllten Schlauch nach oben.
Das in Fig. 7a gezeigte Zweiwegeventil 45 ist mit Anschlüssen I bis IV versehen. Die Leitung vom Stutzen I nach II bzw. in umgekehrter Richtung - stellt den Durchgang zu dem Produktkreislauf dar und ist stets geöffnet. Der Anschluss III ist während der Vorsterilisation geöffnet, d.h. es besteht gemäss den Pfeilen 38 in Fig. 6 ein Durchgang vom Anschluss IV nach Anschluss III in das Füllrohr 15 hinein. Von den Anschlüssen I bzw. II besteht kein Durchgang zu den Anschlüssen III oder IV.
Nachdem die Vorsterilisation durchgeführt ist, wird die Verpackungsmaschine angestellt. Dann wird auch der Produktzulauf von I bzw. II nach IV so lange geöffnet, bis der Spiegel des Verbrauchsguts oder Produktes ein vorher eingestelltes Niveau erreicht hat.
In der Ausführungsform der Fig. 6 zeigt beim Füllbetrieb eine Elektrode 50 als Messfühler das Erreichen des Niveaus an. Die Elektrode gibt dann einen Impuls für das Schliessen bzw. Öffnen des Durchgangs IV.
Bei der Ausführungsform der Fig. 8 sorgt das Ansteigen des Schwimmers 39 von einem bestimmten Niveau an für das Schliessen der Dichtung am Kegel 42. Der Zulauf wird dann geschlossen. Wenn der Füllspiegel absinkt, senkt sich der Schwimmer und öffnet damit den Zulauf wieder. Auf diese Weise wird stets eine konstante Druckhöhe des Verbrauchsgutes im Schwimmervorlaufgefäss 36 gehalten. Im Füllrohr 15 d.h. im Schlauch des Verpackungsmaterials 1 steht bei jedem Takt gleicher Druck auf der Flüssigkeitssäule, so dass eine gleichmässige Verpackung ohne Druckstösse gewährleistet ist.
Beim Absinken des Flüssigkeitspegels 51 gemäss Fig. 6 im Schlauch des Verpackungsmateriales 1 gibt der elektrische Schalter 52 an dem Schlauch einen Impuls für das Öffnen des Durchgangs von IV nach III. Ist das Niveau 51 wieder erreicht, wird der Druchgang über den Schalter 52 wieder geschlossen.
Der Weg des sterilen Verbrauchsgutes beim Abfüllen durch das Schwimmervorlaufgefäss gemäss Fig. 8 geht über das zentrale Rohr 44 bei abgesunkenem Schwimmer 39 durch die Dichtung am Kegel 42 vorbei, durch die Öffnungen 41 hindurch in den Raum um den Schwimmer 39 herum. Ab einem gewissen Niveau steigt der Schwimmer 39 so weit an, dass die Dichtung am Kegel 42 geschlossen wird, und der vorerwähnte Zulauf des Verbrauchsgutes unterbrochen wird.
The invention relates to a device for the sterile packaging of sterile consumables, in which a web of flexible packaging material resistant to the sterilization conditions is folded and individual containers are formed in the folded web by tight longitudinal and cross connections, which are partially filled with the consumables and through a further tight cross connection can be closed, with a tube which is inserted laterally between the adjacent parts of the folded web, sterile medium is passed from above into the open container.
A device of the type mentioned at the beginning is known from German patent specification number 1 053 740. In order to produce a pack to be filled with sterile material from web-shaped packaging material, it is sufficient to sterilize only the web side that will later form the inside of the pack, provided that it is ensured that the sterilized web side does not come into contact with non-sterile surface parts or a germ-containing atmosphere, thereby causing post-infection takes place. For this purpose, it is known to apply a gaseous or vaporous sterile medium to the sterile side of the web before it is introduced into the packaging machine, which medium spreads from an impact point on the web against the edges.
The known device has guide means for the running web and walls extending at a distance therefrom and at least one outlet through which a flow of the sterile medium can be directed against the sterile side of the web.
In the known device, one side of the web is sterilized by means of thermal radiation. Air sucked in from the atmosphere, which is freed of entrained germs in a ceramic filter, can be fed via the lines described to act on the web. The track consists of plastic on one side, e.g.
Polyethylene, coated paper, with the plastic side representing the sterile web side. To put the known device into operation, the web sterilized on its plastic side is formed into a tube with the supply of goods to be filled still switched off, which is compressed transversely to its longitudinal direction so that the tube only opens upwards. With the filling and packaging machine stopped, steam is then introduced from above into the perforated wall forming the tube at 350 ° C. Thus, the inside of the tube and, via the above-described and other lines, the inside of the other parts of the filling machine that are to be kept sterile are also included Steam sterilized.
After some time, the supply of superheated steam is switched off and sterile air is introduced after switching on the filling and packaging machine. The milk that is then supplied is thus filled under constantly sterile conditions.
Disadvantages of the known device consist in the non-uniform pressure regulation of the milk when it is introduced into the tube. in the two-stage sterilization process. i.e. the use of two sterile media - on the one hand for initial sterilization of the apparatus and on the other hand for keeping it sterile during operation - and in the complicated formation of the tube with a circular cross-section.
From other publications it emerges that the sterilization of the packaging material and also of the machine is carried out by the action of heat. There are different conditions u. Necessities indicated, which is why the introduction of heating devices inside the hose can be useful. In this context, however, various methods and devices have been described for cooling the walls or the packaging that are excessively heated by the heating effect.
Finally, it is also known to shape the tube in a self-contained sterile space. The sterilization of this room is carried out again by heating up heat transfer media. For this purpose, heated steam is preferably used. Temperatures of 4000C are used here. Only after this superheated steam has been introduced for half an hour is the sterilization considered complete, so that sterile air is then introduced in the second stage.
The known devices described above provide special precautions for high sterilization temperatures as well as a complicated valve control for the introduction of two different sterilization media, whereby all known devices have in common that not inconsiderable pressure fluctuations of the sterile consumable, preferably milk, occur during filling, which leads to difficulties with exactly can lead metered filling into the hose and closing of the same by welding.
The invention is therefore based on the object of improving the device of the type mentioned above to propose the installation of a simple pressure regulator for the sterile consumer goods, which works reliably during operation without complicated electronic or pneumatic controls and which is kept sterile using the same means as the other pipeline elements which can be sterilized simultaneously with the entire pipe system during commissioning without additional aids, with one and the same sterile medium being used for sterilization and sterile maintenance.
According to the invention, the object is achieved in that the tube is part of a sterile air-carrying line to which a filling pressure regulator for the consumable is connected, the air line having a section leading into the filling pressure regulator at the top to introduce sterile air to form an air cushion.
In the previously known, intermittent filling machines, pressure equalization with the usual pressure regulators could not be achieved in a very short time. As a rule, pneumatically controlled control valves are used in the known systems. These have pneumatic setpoint generators for remote setting of the setpoint. When checking pressure fluctuations in the series line for the milk supply for packaging machines, pressure variations between 0.5 and 1.5 atü were carried out. The machine showed closing and opening times of 1.3 and 6 seconds. The result of the investigation showed a 0.6 atm overshoot with a closing time of 3 seconds. At the start a 0.2 atm overshoot was achieved. Up to now, these pressure fluctuations were considered sufficient, since better results could not be achieved under sterile conditions.
However, these can be improved by the device according to the invention.
It has proven to be particularly useful if the air cushion is provided above the float by supplying sterile air under a pressure of 180 mm water column and a temperature of 1300C. The temperatures of 400 ° C. or more provided in other known devices are not necessary in the device according to the invention, so that this obviously results in a simplification without having to accept poor sterilization results.
The invention is explained in the following description of exemplary embodiments in conjunction with the drawing. Show it:
1 schematically shows the course of the path of the packaging material from the unwinding roll through the hydrogen peroxide bath to the semicircular deflecting rail,
FIG. 2 shows the further course of the path in a plan view of the device according to FIG. 1 from the left,
3 shows the pipeline system seen in the direction of view of FIG. 2, during the initial sterilization,
FIG. 4 shows the pipeline system of FIG. 3 viewed in the direction of view of FIG. 1,
5 shows a plan view of the pipeline system according to FIGS. 3 and 4,
6 schematically shows a section through the pipelines for the sterile consumables with a filling tube and a partially broken tube made of packaging material,
7a and b to illustrate the function according to FIG.
6 the diaphragm two-way valve from FIGS. 6 and
8 shows the construction of the float supply vessel, partly in section.
The web 1 of the packaging material is according to Fig. 1 from the unwinding roll 2 over deflection rollers 3 on a hydrogen peroxide bath 4 with constant level through a first pair of applicator rollers 5, a second pair of squeeze rollers 6 and a third pair of rollers 7 for creasing the web, past a deflection roller 8 in the channel 9, which is open on one side, is led to the semicircular deflection rail 10.
The lower roller of the pair of applicator rollers 5 runs in the liquid (hydrogen peroxide) which is kept at a constant level, whereby the hydrogen peroxide is applied to the underside of the web 1, which will be the inside of the hose formed later. The second pair of rollers 6 forms the squeeze rollers, with the aid of which a uniform distribution of a thin hydrogen superoxide film on the inside of the web is ensured. A paper web coated on the inside with aluminum foil is preferably used. The upper roller of the third roller pair is the negative creasing roller, and opposite this is the positive creasing roller. The kink line is represented by the line 11 shown in FIG. 1.
The tube that is being formed thus opens to the left after the channel 9, the dashed line 12 representing the edge of the tube that is being formed that is in contact with the channel 9 and in this.
According to FIG. 2, after exiting the deflection rail 10, the web 1 runs past a pair of rollers 13, after which the two side halves of the web 1 then circulate around the sterile air tube 14 and then the filling tube 15. The longitudinal sealing takes place in the welding point 16. The hose is now only open at the top, so that a liquid column of the sterile consumable 17 can form at the bottom. The lower end of this column is determined by the second welding device 18 for the transverse sealing.
The pipeline system is shown in detail in FIGS. 3 to 5.
Air sucked in from the atmosphere through the air intake port 20 first flows through the line 21 in the direction of the arrow shown to the high-pressure fan 22, which has a flow rate of 180 m3 per hour at a maximum pressure of 0.25 atmospheres. At line 23, the compressed air leaves the high-pressure fan 22 at a pressure of 850 mm water column and flows into the sterile filter 24.
Its filter fineness is given by a pore size of 0.1 to 0.2 microns, for example. Microbiological safety is guaranteed by 100% bacterial testing of each filter element as a standard quality control. It has minimal and double-acting sealing systems, easily accessible internals and a special surface treatment, as well as other features of known constructions. The filter unit consists, for example, of a stainless steel housing and a number of filter candles corresponding to the throughput. The materials of the container and seal and the auxiliary connections can be easily installed and operated. Such filters are manufactured and sold, for example, by Pall-GmbH.
Between the outlet of the sterile filter and before the sterile air enters the heat exchanger 25 for heating the air to approx. 1500C, a spray nozzle 26 for the injection v. Hydrogen peroxide arranged. This is in connection with a solenoid valve 27, which creates the connection to a vessel 28 for hydrogen peroxide. An air connection below 1 atm is provided above at 29.
The sterile heated air branches after passing through the line 30, in which it has a pressure of approx. 150 mm water column and a temperature of 1500C, on the one hand via line 31 into the drying section 32, which is formed by the channel 9, to be returned at the upper end via line 33 as return air to the air intake nozzle 20 - and on the other hand to the float feed vessel and to the Pipe system for the sterile consumer goods.
After branching 34, the air flows in two directions: 1. into the filling pressure regulator, which in the embodiment according to FIGS. 3-5 and 8 acts as a float flow vessel 36 and in FIG. 6 as a measuring sensor 36 ', 50 with a downstream double valve 45 (Fig. 7) is formed, and 2. via line 37 to the sterile air tube 14 in the open
Tube.
In FIG. 3 one recognizes the connection II, behind which the connection I is not visible, namely for the product flowing through (milk), the outlet 46 ', which corresponds to the connection III, and the connection IV. Also in FIG connections I, II and IV are shown. The same applies to FIG. 5, which shows a top view of the system, so that the valve 45 can be seen, but not the valve 46 arranged below it. The milk flows through the connections I and II according to FIG Port 3 corresponds to the drain line 46 '. In Fig. 7b the connections I, II, IV and below (shown in dashed lines) the connection III, which corresponds to the terminating line 46 ', are shown. The float feed vessel according to FIG. 8 is fed from the connection IV at the top and releases the milk downwards into the valve 46.
During the pre-sterilization according to FIGS. 3 to 5, the air leaving the sterile filter 24 is periodically sprayed with hydrogen peroxide for 20 minutes, the spraying duration being 0.3 seconds in each case and the subsequent drying time being 10 seconds. After the sterile air has been heated and exited the branch 34, it enters the float supply vessel 36 in the direction of the arrows 38 shown. It sweeps past the float 39, is below in the pipe socket 40, which is shown in more detail in FIG. 8 and is attached to the float 39, through four openings 41 spaced at its lower end and past the cone 42 of the seal into the pipe protruding from the cover 43 along the center of the tank 44 introduced.
Through this, the sterile hot air leaves the float supply vessel, passes through the air-controlled diaphragm two-way valve 45 shown in more detail in FIGS. 7a and 7b and leaves it through the outlet 46 ', which corresponds to connection III.
The other view in FIG. 4 shows the further course of the sterilization of the hot air through the filling valve 46 into the filling tube 15. Here too, or when it exits the tube that is open at the top, the air has a temperature of approx. 130 ° C. The arrows 47 in FIG. 4 show the flow path of the air emerging from the sterile air tube 14 into the tube, both for the case of initial sterilization as well as during the entire operation, the counterflow of sterile air preventing the ingress of outside air carrying germs.
In Fig. 6 arrows 38 and 48 are shown. The arrows 38 show the course of the sterile air during pre-sterilization and the arrows 48 the flow path of the product or of the sterile packaging material milk. The arrangement of FIG. 6, in which the double valve 45 is connected to the measuring sensor 36 ', 50, is first described with reference to the pre-sterilization. While the milk flows in the direction of arrow 48 through the permanently open connections I, II, there is no connection whatsoever to the sterile hot air entering. After the latter has left the fork piece 34, the lower part flows, as already mentioned, through the line 37 into the sterile air tube 14 and leaves the hose on the path of the arrows 38.
The other part of the hot air leaving the fork piece 34 enters the filling pressure regulator, shown in this embodiment as a pipe socket 36 ', at the top, leaves it at the bottom to port IV of the valve 45, in order to enter the filling pipe 15 through the outlet 46' (or III) to delete. The air leaves the tube that is not filled during pre-sterilization upwards.
The two-way valve 45 shown in FIG. 7a is provided with connections I to IV. The line from nozzle I to II or in the opposite direction - represents the passage to the product cycle and is always open. Port III is open during pre-sterilization, i.e. According to the arrows 38 in FIG. 6, there is a passage from connection IV to connection III into the filling pipe 15. There is no passage from ports I or II to ports III or IV.
After the pre-sterilization has been carried out, the packaging machine is switched on. Then the product feed from I or II to IV is also opened until the level of the consumable or product has reached a previously set level.
In the embodiment of FIG. 6, an electrode 50 as a measuring sensor indicates that the level has been reached during the filling operation. The electrode then gives an impulse to close or open passage IV.
In the embodiment of FIG. 8, the rise of the float 39 from a certain level ensures that the seal on the cone 42 closes. The inlet is then closed. When the filling level drops, the float drops and opens the inlet again. In this way, a constant pressure level of the consumable in the float supply vessel 36 is always maintained. In the filling tube 15 i.e. In the tube of the packaging material 1, there is the same pressure on the liquid column with each cycle, so that uniform packaging without pressure surges is guaranteed.
When the liquid level 51 drops in accordance with FIG. 6 in the tube of the packaging material 1, the electrical switch 52 on the tube gives an impulse for opening the passage from IV to III. If the level 51 is reached again, the passage is closed again via the switch 52.
The path of the sterile consumable when filling through the float supply vessel according to FIG. 8 goes via the central tube 44 with the float 39 sunk through the seal past the cone 42, through the openings 41 into the space around the float 39. From a certain level, the float 39 rises so far that the seal on the cone 42 is closed and the aforementioned inflow of the consumable is interrupted.