CH656363A5

CH656363A5 - Verfahren zum entkeimen von verpackungsmaterial mittels dampf.

Info

Publication number: CH656363A5
Application number: CH5762/81A
Authority: CH
Inventors: Karl-Theo Witter; Peter Dr Friedrich; Ulrich Dr Stroele
Original assignee: Linnich Papier & Kunststoff
Priority date: 1980-11-22
Filing date: 1981-09-07
Publication date: 1986-06-30
Also published as: BE890868A; GB2093698B; GB2093698A; JPS5794280A; DE3044061A1; ATA462881A; NL8104399A; FR2494666B1; AU7595481A; IT8125078A0; FI813216L; ZA818088B; AU550840B2; US4533515A; AT376369B; FR2494666A1; ES507354A0; IL64327A0; IT1139743B; NO813307L

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entkeimen von Verpackungsmaterial, insbesondere von aus Zuschnitten vorgeformten Behältern für flüssiges saures Füllgut, z.B. Fruchtsaft, mittels heissem Dampf.

Bei der Verpackung von Lebens- und Nahrungsmitteln, z. B. Milch, Fruchtsäften usw. werden an die Keimfreiheit der mit dem Füllgut in Berührung kommenden Flächen des Verpackungsmaterials hohe Anforderungen gestellt. Diesen Anforderungen zu genügen, bereitet umso mehr Schwierigkeiten, als bei den automatischen Abfüllverfahren nur sehr kurze Zeiträume in der Grössenordnung von einigen Sekunden für die Entkeimung zur Verfügung stehen. Obwohl Heissdampf zur Sterilisierung seit langem bekannt ist, hat sich in der Verpackungsindustrie für Lebens- und Nahrungsmittel deshalb die Ansicht durchgesetzt, dass eine Dampfste-rilisierung nur bei Anwendung von Temperaturen im Bereich von etwa 125 bis 150°C möglich ist, was bedeutet, dass das Sterilisieren unter erhöhtem Druck in der Grössenordnung von 2,4 bis 5 bar vorgenommen werden muss. Hierdurch erhöht sich aber der für die Sterilisierung notwendige Aufwand beträchtlich, da die Sterilisierungseinrichtung, durch die das Verpackungsmaterial hindurchgeführt wird, gegenüber der Umgebung abgedichtet und auf den erhöhten Druck ausgelegt sein muss. Ausserdem wird das Verpak-kungsmaterial durch die hohen Temperaturen übermässig beansprucht.

Anstelle der reinen Dampfsterilisierung hat man deshalb schon die verschiedensten Auswege beschritten, die in der

Hauptsache dahin zielen, mit kalten oder warmen wässrigen Lösungen von chemischen Bakteriziden zu arbeiten oder kombinierte Verfahren anzuwenden, bei denen zugleich Heissdampf von etwas niedrigerem Druck und Chemikalien eingesetzt werden. Hierbei muss aber aufgrund der strengen gesetzlichen Forderungen wieder besonderes Augenmerk darauf gerichtet werden, das Verpackungsmaterial vor dem Abfüllen des Füllgutes völlig frei von Bakterizid-Rückstän-den zu halten, was insbesondere bei der Entkeimung von Behältern mit deren Winkeln und Ecken nicht unproblematisch ist.

Es besteht daher ein Bedürfnis nach einem Verfahren zur Entkeimung von Verpackungsmaterial, das sich mit einem geringen apparativen Aufwand und ohne Einsatz chemischer Mittel durchführen lässt.

Hierzu schlägt die Erfindung ein Verfahren zur Entkeimung mit heissem Dampf vor, das dadurch gekennzeichnet ist, dass Verpackungsmaterial mit einer Oberflächen-Keim-zahl von weniger als ca. 1 Keim/dm2 verwendet und mit Dampf bei Atmosphärendruck behandelt wird.

Entgegen der in der Lebensmittel-Verpackungstechnik herrschenden Auffassung, dass Dampf im offenen System, d.h. bei Normaldruck und insbesondere in Gegenwart von Luft, für die Entkeimung kaum wirksam und im Rahmen der bei der automatischen Abfüllung kurzen Zeiten überhaupt nicht anwendbar ist, hat sich gezeigt, dass mit heissem Dampf von Normaldruck eine einwandfreie aseptische Abfüllung von pasteurisierten, vor allem sauren Füllgütern möglich ist, wenn man ein Verpackungsmaterial mit einer Oberflächen-Keimzahl von weniger als ca. 1 Keim/dm2 verwendet. Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird somit die zu lösende Aufgabe nicht ausschliesslich von der Seite der einzusetzenden Entkeimungsmittel angepackt, sondern auch ein.bestimmtes Verpackungsmaterial in Betracht gezogen.

Als Verpackungsmaterial kommt insbesondere aus Kunststoffolie bestehendes oder mit Kunststoff im Extruderverfahren beidseitig beschichtetes und auf Rollen gewik-keltes Fasermaterial, z.B. Karton, in Betracht. Derartiges Verpackungsmaterial wird aufgrund der Herstellung aus zunächst flüssigem Kunststoff einer Wärmebehandlung unterzogen, bei der unter trockener Hitze eine Temperatur von 200 bis 300°C vorliegt. Auf diese Weise erhält man im Ausgangszustand keimarmes Material, das im Laufe der Verarbeitung zu Rollenware oder zu Materialzuschnitten zwar nicht völlig steril bleibt, aber bei sorgfältiger Arbeitsweise in der Oberflächen-Keimzahl bei Durchschnittswerten von weniger als 1 Keim/dm2 bleibt. Durch die genannte thermische Behandlung bei der Herstellung des Materials werden insbesondere Hefen und Schimmel und andere lebende Keime vollständig abgetötet, so dass die verbleibenden Keime im wesentlichen aus Sporenbildnern bestehen. Die Oberflächen-Keimzahl bezogen auf Hefen und Schimmel liegt deshalb deutlich niedriger als die Gesamtkeimzahl; sie beträgt weniger als 0,1 Keime/dm2.

Bei dem bevorzugt verwendeten, beidseitig mit Kunststoff im Extruderverfahren beschichteten Kartonmaterial erfolgt die Beschichtung unmittelbar ausgehend vom Extruder bei einer Temperatur zwischen 250 und 320°C, so dass die Kartonfläche beidseitig praktisch keimfrei abgedeckt wird. Im weiteren Verlauf wird das Material mit hohen Laufgeschwindigkeiten und im wesentlichen vollautomatisch verarbeitet, sei es von Rolle zu Rolle oder von der Rolle zum Zuschnitt, so dass es der Raumluft nur kurze Zeit ausgesetzt ist und die manuelle Bearbeitung auf ein Minimum beschränkt bleibt. Der fertige Verpackungszuschnitt gelangt in einen Versandkarton, in dem infolge der dichten Packung die Möglichkeit einer Infektion der späteren Behälterinnenseite

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ebenfalls minimal ist. Auf diese Weise gelingt es, an die Abfülleinrichtung keimarmes Verpackungsmaterial anzuliefern, das eine durchschnittliche Oberflächen-Keimzahl von weniger als 1 Keim/dm2 aufweist und daher im Rahmen des Verfahrens nach der Erfindung anwendbar ist. Die vereinzelten Keime, die sich auf der späteren Behälterinnenseite noch feststellen lassen, stammen im wesentlichen aus der trockenen Raumluft der Verarbeitungsräume und bestehen in der Hauptsache aus Sporenbildnern. Die Häufigkeit von Hefen und Schimmel und andere für saure Füllgüter kritische Keimarten ist sehr klein und liegt, wie erwähnt, unter 0,1 Keime/dm2.

Das Verfahren nach der Erfindung lässt sich beispielsweise in der Weise durchführen, dass das in Form einer fortlaufenden Bahn vorliegende Verpackungsmaterial mit strömendem Dampf beaufschlagt wird. Hierbei wird gewöhnlich die Materialbahn von der Rolle kommend in kontinuierlicher oder intermittierender Weise mit Sattdampf behandelt und danach unter Vermeidung von Fremdinfektion mit Heissluft, soweit dies erforderlich ist, getrocknet. Gegebenenfalls können Vorkehrungen getroffen werden, um die Kante der Materialbahn vor der Einwirkung der feuchten Hitze zu schützen. Anschliessend wird meist die Materialbahn, ebenfalls unter Beachtung weitgehender Keimfreiheit in bekannter Weise zum Zuschnitt bzw. zur Verpackung umgearbeitet und der Abfüllvorrichtung zugeführt.

Bei der Entkeimung von bereits vorgeformten Verpak-kungen erfolgt die Behandlung mit dem Sattdampf beispielsweise in der Form, dass man den Dampf in einer oder mehreren Stationen der Abfülleinrichtung in den offenen Pak-kungsbehälter einströmen lässt. Die Strömungsgeschwindigkeit des Dampfes soll dabei so gross sein, dass die Luft möglichst vollständig aus dem Packungsbehälter ausgetrieben wird. Dabei soll sich aufgrund der Dampfkondensation auf der Innenfläche des Packungsbehälters eine möglichst geschlossene dünne Wasserhaut mit einer Temperatur von 90 bis 100° C bilden. Grössere Tropfen oder Kondensatansammlungen auf dem Behälterboden sollten vermieden werden. Dies lässt sich jedoch durch Abstimmen der Dampfmenge und deren Strömungsgeschwindigkeit auf die Form des Verpackungsbehälters und dessen Wandtemperaturen abstimmen.

Die Einwirkungsdauer des Dampfes liegt - vorgegeben durch die Taktzeit der Abfülleinrichtung - gewöhnlich in der Grössenordnung von drei bis zehn Sekunden. Es kann zweckmässig sein, die Innenfläche des Behälters vor dem Einströmen des Dampfes, z.B. mittels Heissluft auf Temperaturen über 60 °C aufzuheizen, um damit die Ausbildung der dünnen Kondensathaut zu begünstigen. Weiterhin kann es sich als zweckmässig erweisen, im Anschluss an die Dampfbehandlung das Behälterinnere mit Heissluft zu trocknen.

Das Verfahren nach der Erfindung eignet sich vor allem für saure Füllgüter, deren pH-Wert unter 4 liegt und die vor dem Abfüllen pasteurisiert worden sind. Die zum Pasteurisieren angewendete Erhitzungstemperatur und -dauer richten sich nach der Art des Füllgutes. Beispiele für besonders geeignete Füllgüter sind Apfel-, Orangen-, Tomaten- und andere Fruchtsäfte bzw. Fruchtsaftgetränke. Auch Sauermilchprodukte, z. B. Joghurt, Schwedenmilch oder Frischkäse, lassen sich nach dem erfindungsgemässen Verfahren einwandfrei haltbar abfüllen.

Der wesentliche Vorteil des Verfahrens nach der Erfindung ist darin zu sehen, dass keinerlei Aufwand für die Beseitigung von Bakterizid-Rückständen aus den Behältern vor dem Abfüllen getrieben werden muss, und dass trotzdem druckfeste und gegenüber der Umgebung kompliziert abzudichtende Sterilisierräume nicht erforderlich sind.

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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert, die in rein schematischer Form den Entkeimungs- und Abfüllbereich einer Abfüllmaschine zeigt, in der das Verfahren nach der Erfindung ausgeführt werden kann:

Längs einer Förderstrecke 1 werden Behälter 2 beispielsweise mittels einer Zellenkette durch eine Aseptikkammer 3 gefördert. In der Aseptikkammer 3 wird in bekannter Weise eine Sterilatmosphäre durch Hindurchleiten eines Laminarstromes keimfreier Luft aufrecht erhalten. Durch eine Trennwand 4, die eine für die Behälter 2 gerade durchlässige Öffnung aufweist, ist ein Raum 5 von der Aseptikkammer abgeteilt, der ebenfalls unter sterilen Bedingungen gehalten ist und in dem das Abfüllen des Füllgutes und das Ver-schliessen der Behälter erfolgt.

Die Behälter 2 bestehen aus einem Karton von gebleichter Zellulosefaser, der im Extruderverfahren beidseitig mit Polyäthylen beschichtet wurde. Auf der später zum Füllgut zeigenden Seite des zunächst in Bahnform vorliegenden Kartonmaterials wurde zusätzlich zwischen einer ersten Polyäthylenschicht und einer weiteren äusseren Polyäthylenschicht eine Aluminiumfolie eingebracht, so dass ein bahn-förmiges Verpackungsmaterial mit dem Aufbau Polyäthylenschicht/Karton/Polyäthylenschicht/Aluminiumfolie/Polyäthylenschicht erhalten wurde. Da das Polyäthylen im Extruder vor der Extrusion auf eine Temperatur zwischen 250 und 320°C erhitzt wurde, ist es beim Verlassen der Extruderdüse praktisch keimfrei und deckt die Kartonfläche beidseitig nahezu keimfrei ab. Das bahnförmige Material wird dann wie eingangs geschildert zu Verpackungszuschnitten verarbeitet, wobei seine Oberflächen-Keimzahl letztendlich weniger als 1 Keim/dm2 beträgt.

Die Verpackungszuschnitte werden nunmehr schon in der Abfüllmaschine selbst durch Falten der Bodenfläche und Versiegeln der Bodennaht ausgeformt. Dabei wird durch regelmässige Reinigung und Desinfektion dafür Sorge getragen, dass die Maschinenteile (Aufnahmedorne, Faltfinger und dgl.), die mit der späteren Innenseite der Behälter in Berührung kommen, keine Infektion dieser Flächen des Verpackungsmaterials hervorrufen.

In einer Vorwärmstation I wird in die so hergestellten Behälter 2 Heissluft mit einer Temperatur von 100 bis 200° C eingeblasen, so dass sich die innere Behälterfläche auf 60 bis 80 °C erwärmt. Nach dem Eintritt in die Aseptikkammer 3 erreichen die Behälter eine Entkeimungsstation II, die fünf Taktstationen umfasst. In der Entkeimungsstation II wird in die Behälter während fünf aufeinander folgender Taktzeiten von jeweils 1 bis 2 Sekunden Sattdampf in einer solchen Menge eingeblasen, dass das Verhältnis von Dampfvolumen zu Behältervolumen je Station mindestens 10:1 entspricht. Aufgrund der Vorwärmung in der Vorwärmstation I bildet sich unter den angegebenen Bedingungen auf der Innenwand der Behälter 2 eine dünne Wasserhaut aus, die bei dem gewählten Verpackungsmaterial eine einwandfreie Entkeimung bewirkt.

In einer Heissluftstation III, die zwei Taktstationen umfasst, wird in das Innere der Behälter 2 Heissluft mit einer Temperatur von etwa 150 bis 200°C eingeblasen, so dass die Innenwandungen der Behälter 2 getrocknet werden und am Behälterboden allenfalls ein kleiner Kondensatrest bleibt. Dieser Kondensatrest ist unbedenklich, da es sich um reines keimfreies Wasser handelt.

In einer Füllstation IV erfolgt das Abfüllen des Füllgutes; in einer daran anschliessenden Siegelstation V werden die Behälter 2 an ihrer Oberseite mittels Heisssiegelbacken oder Ultraschallversiegelung hermetisch verschlossen.

Der überschüssige Dampf aus der Entkeimungsstation II wird aus der Aseptikkammer 3 abgezogen. Die darin enthal-

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tene Wärmemenge kann anderweitig ausgenützt werden, beispielsweise im Wärmetausch mit der in der Vorwärmstation I verwendeten Luft.

Die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel in Zusammenhang mit einem Kartonmaterial erläutert, das im Extruderverfahren beidseitig mit Polyäthylen beschichtet ist.

Darauf ist jedoch die Anwendbarkeit des Verfahrens nicht beschränkt. Keimarme bis keimfreie Materialien erhält man auch bei deren Beschichtung mit Kunststoffdispersionen, z.B. mit PVDC. Beim Abtrocknen solcher Kunststoff-Dispersionsschichten, vor allem dann, wenn die Dispersion sauer eingestellt war, erhält man ähnlich niedrige Oberflä-chen-Keimzahlen wie bei der Extruderbeschichtung.

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1 Blatt Zeichnungen

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656363 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Entkeimen von Verpackungsmaterial, insbesondere von aus Zuschnitten vorgeformten Behältern für flüssiges saures Füllgut, mittels heissem Dampf, dadurch gekennzeichnet, dass Verpackungsmaterial mit einer Oberflächen-Keimzahl von weniger als ca. 1 Keim/dm2 verwendet und mit Dampf bei Atmosphärendruck behandelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Verpackungsmaterial ein mit Kunststoff im Extruderverfahren beidseitig beschichtetes und auf Rollen gewik-keltes Fasermaterial, z.B. Karton, verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zu entkeimenden Flächen des Verpak-kungsmaterials, z. B. eine oder beide Flächen einer fortlaufenden Materialbahn zur Herstellung von Verpackungen oder die Innenfläche von Behältern, mit strömendem Dampf beaufschlagt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zu entkeimenden Flächen des Verpackungsmaterials auf 60 °C oder darüber vorerwärmt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Behandlung mit Dampf die entkeimten Flächen des Verpackungsmaterials mit keimfreier Heissluft getrocknet werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Entkeimung von Behältern die in das Behälterinnere eingeblasene Dampfmenge etwa das 10-fache des Behältervolumens beträgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Verpackungsmaterial ein mit einer Kunststoffdispersion beidseitig beschichtetes und auf Rollen gewickeltes Fasermaterial verwendet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass man Verpackungsmaterial für Fruchtsaft entkeimt.