DE1934363C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Sterilisieren von Verpackungsbehältern - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum :ri!isicrcn von vorgefertigten, stapelfähigen Verpak ngsbehältern vor ihrem Füllen und Verschließen, »bei die Sterilisierung durch die Einwirkung eines rilisierenden Gases erfolgt. Die Erfindung betrifft :iterhin Vorrichtungen zur Durchführung dieses xfahrens.

Die Verpackung empfindlicher Flüssigkeiten oder pastöser Produkte, wie z. B. Fruchtsaft, öl. Mayonnaise, Milch, Eiskrem und Schmelzkäse, in vorgefertigte Behältnisse erfordert zur Verlängerung der Lagerzeit dieser Produkte eine Sterilisierung nicht nur dieser Produkte, sondern auch des Verpackungsmaterials.

Es ist bekannt, zylindrische Blechdosen mit Dampf unter hohem Druck vor der Füllung zu sterilisieren, wöbe! die Dosen einzeln in einer geradlinigen Transporteinrichtung durch eine von zwei rotierenden Schleusen begrenzte Behandlungskammer geleitet werden. Ferner hat man bei Behältern aus tiefgezogener Kunststoffolie versucht, diese beispielsweise durch Bestrahlung keimfrei zu machen. Wegen der Kürze der Behandlung und wegen der nicht keimfrei zu haltenden Bearbeitung durch die Tiefziehwerkzeuge ist eine ausreichende Sterilisierung hierbei jedoch nicht möglich.

Die bekannten Vorrichtungen eignen sich nicht dazu, Verpackungsbehäiter wie Becher oder Schalen in einer solchen Menge ausreichend zu sterilisieren, die von einer schnell laufenden Packmaschine gefüllt und verschlossen werden kann. Bei den heute üblichen Verpackungsbehältern aus Kunststoff ist außerdem zu beachten, daß sie wenigstens teilweise aus Material bestehen, welches nicht übermäßig erhitzt werden darf, ohne dadurch unerwünschte Verformungen zu erleiden. Eine Sterilisierung mit überhitztem Dampf kann daher oft nicht angewendet werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, vorgefertigte Verpackungsbehälter durch eine ausreichend lange Behandlungszeit mit einem keimtötenden Gas und gegebenenfalls wiederholte Behandlung mit diesem Gas zu sterilisieren.

Das zur Lösung dieser Aufgabe gefundene und auch für eine größere Zahl von Behältern, welche von einer schnell laufenden Packmaschine benötigt werden, geeignete Verfahren besteht darin, daß die zu sterilisierenden Behälter in Sterilisationsräumen ineinander gestapelt der Einwirkung des sterilisierenden Gases unter wiederholten zeitlich aufeinander folgenden starken Druckschwankungen ausgesetzt werden, das sterilisierende Gas entfernt wird und dann die Behälter sowie die zuvor in gleicher Weise sterilisierten Deckel in eine an sich bekannte Verpackungsmaschine eingeschleust werden, in der die Füllung und der Verschluß in keimfreier Atmosphäre erfolgt.

Erfindungsgemäß betragen die Druckschwankungen in den Sterilisationsräumen mindestens '/3, vorzugsweise mehr als ⁹/io des maximalen Druckes.

Als vorteilhaft hat sich ergeben, den Druck des Behandlungsgases zwischen etwa 1 at und 1 bis IO mm QS schwanken zu lassen.

Vor dem ersten Zuführen des Behar.dlungsgases wird der Sterilisationsraum evakuiert, um die mit den Behältern eingeführte Luft weitgehend zu entfernen. Vor der Abgabe der Behälter zur Verpackungsmaschine wird das sterilisierende Gas ebenfalls durch Evakuierung entfernt, ehe der Sterilisationsraum mit der in der Verpackungsmaschine verwendeten keimfreien Atmosphäre gefüllt wird.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird nicht nur eine ausreichend lange Steriüsationszeit erreicht, sondern infolge der Behandlung von Behältern und Deckeln in Stapeln auch ein wirtschaftliches Verhältnis zwischen dem Nutzinhalt der Behälter und der notwendigen Menge Gas erzielt. Die Wirtschaftlichkeit kann durch mehrfache Verwendung des Gases noch

erhöht werden.

Die zur Durchführung des Verfahrens vorgesehene Vorrichtung besteht aus einer Anzahl von rohrförmigen Kammern zur Aufnahme der Behälterstapel. Diese Kammern können parallel zueinander und gemeinsam um eine Achse drehbar angeordnet sein.

Es ist jedoch auch möglich, sie im Verlaufe der Zuführungsbahn der Verpackungsbehälter anzuordnen, wobei sich die Kammern hintereinander befinden.

Die Vorrichtung und das mit ihr auszuführende Verfahren werden anhand der auf den beigefügten Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele nachstehend im einzelnen beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Vorrichtung mit um eine Achse rotierenden Kammern,

F i g. 2 einen Schnitt durch hintereinander angeordnete Kammern,

F i g. 3 die Anordnung der Kammern gemäß F i g. 2 in der Zuführungsbahn der Behälter zur Packmaschine.

Bei der Vorrichtung nach Fig. 1 sind mehrere rohrförmige Kammern 1 in einer Art Drehtisch 16 angeordnet. Der Querschnitt der Kammern 1 ist geringfügig größer als der größte Durchmesser der Behälter des Behälterstapels 15. Die Kammern 1 besitzen an ihrem oberen Ende eine Einlaßöffnung, deren Querschnitt so groß ist wie der der Kammern 1. Diese Einlaßöffnung kann durch ein Verschlußorgan 2, beispielsweise in Form eines einschwonkbaren Schiebers, dicht verschlossen werden. Das untere Ende der Kammern 1 ist in gleicher Weise ausgebildet und wird durch ein ähnliches Verschlußorgan 3 dicht verschlossen. Jede der Kammern 1 besitzt wenigstens einen Rohranschluß 5 für Vakuum bzw. Gas. Die Höhe der Kammern 1 ist etwa gleich der Höhe eines Stapels von Behältern, welche die nachgeschaltete Packmaschine in einem Zeitraum befüllen kann, welcher von der Anzahl der Kammern 1 und der Dauer der Sterilisationsbehandlung abhängig ist. Die in dem Drehtisch 16 oder in entsprechenden Haltearmen angeordneten Kammern 1 sind um die Achse 6 drehbar, so daß die Kammern 1 in einer Stellung des Drehtisches 16 mit dem Zuführungsrohr 12 für die Behälter und in einer anderen Stellung mit dem Abführungsrohr 13 für die sterilisierten Behälter in Verbindung gebracht werden können. Die Drehbewegungen des Drehtisches 16 erfolgen intermittierend, so daß genügend Zeit für das Einführen und Abgeben der Behälter bleibt. Auf der Achse 6 ist ein Verteiler für die Verbindung zwischen den Anschlüssen 5 an den Kammern 1 mit den Zuleitungen 11 für Vakuum, sterilisierendes Gas und Scnutzgas vorgesehen. Dieser Verteiler besteht aus einer sich mit dem Drehtisch 16 drehenden Lochscheibe 8, von welcher Zuleitungen 10 zu den Anschlüssen 5 abzweigen, und einer feststehenden Lochscheibe 9, zu der über die Schaltorgane 7, die Leitungen 11 führen, durch welche die Gase zu- oder abgeleitet werden.

Bei einer Behandlungsdauer in der Sterilisationsvorrichtung von etwa 15 min werden etwa 16 Kammern 1 in dem Drehtisch 16 vorgesehen, wobei die Kammern 1 jeweils einen von der Packmaschine in etwa 1 min zu verarbeitenden Behälterstapel 15 aufnehmen können. Die einzelnen Kammern 1 werden bei dieser Vorrichtung nach etwa einer Minute jeweils in die nächste Stellung gebracht. Die Dauer der einzelnen Behändlungsvorgänge kann länger oder kürzer als die Verweilzeit einer Kammer 1 in den einzelnen Stellungen sein. Die Betätigung der Schaltorgane ermöglicht es, in einer einzigen Stellung der Kammer 1 verschiedene Vorgänge durchzuführen oder einen Behandlungsvorgang über mehrere Stellungen einer Kammer 1 auszudehnen.

So ist es möglich, nach dem verhältnismäßig schnell erfolgenden Zuführen eines neuen Becherstapels 15 durch das Zuführungsrohr 12, diese Kammer 1 mittels des Verschltißorgans 2 zu verschließen, danach durch einen Vakuumerzeuger die Luft weitgehend zu entfernen und in diese Kammer noch in derselben Stellung sterilisierendes Gas einzuleiten. In einer anderen Stellung können mehrfach wiederholte Druckschwankungen zwischen maximal 1 at und weniger als 10 mm QS vorgenommen werden. Diese Schwankungen des Druckes des sterilisierenden Gases können sich selbstverständlich auch über mehrere aufeinanderfolgende Stellungen der Kammern 1 erstrecken. Ehe die sterilisierten Behälter durch öffnen des Verschiußorgans 3 aus der Kammer 1 in das Abführungsrohr 13, welches die Behälter der Packmaschine zuführt, gelangen, wird die Kammer 1 zunächst evakuiert und danach mit dem Schutzgas gefüllt, unter welchem auch die Verarbeitung der Behälter in der Packmaschine erfolgt. Die Evakuierung der Kammer 1 mit den sterilisierten Behältern und das Füllen derselben mit Schutzgas kann gegebenenfalls mehrfach wiederholt werden, um auch den Rest des sterilisierenden Gases zu entfernen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das mit ihr auszuführende Verfahren erlauben eine ausreichend lange Behandlungszeit der Behälter. Die Vorrichtung benötigt dabei nur einen verhältnismäßig geringen Platzaufwand, da die Behälter in Stapeln behandelt werden. Die ausreichende Sterilisation der Behälterstapel 15 is'i durch die erfindungsgemäßen Druckschwankungen möglich. Durch diese wird überraschenderweise erreicht, daß auch die im Stapelinnern liegenden Teile der Behälter in ausreichender Weise dem sterilisieren den Gas ausgesetzt werden.

Bei den auf Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispielen befinden sich die Kammern 1 in einer Reihe. In dieser können die Kammern 1 horizontal, vertikal oder geneigt angeordnet sein. Zwischen je zwei Kammern 1 befindet sich ein Verschlußorgan 4. Durch öffnen dieses Verschlußorgans 4 wird eine Verbindung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Kammern 1 hergestellt. Wird dabei gleichzeitig eine Druckdifferenz zwischen diesen Kammern 1 oder eine Gasströmung erzeugt, so können die Behälterstapel 15 auch bei horizontaler Anordnung von der einen Kammer 1 in die nächste befördert werden.

Es ist heute üblich, die Packstoffe in einem getrennten, höher gelegenen Raum auszupacken und sie unter Ausnutzung des Gefälles der Packmaschine zuzuführen. Auf diesem Wege können die erfindungsgemäßen Sterilisationskammern in besonders vorteilhafter Weise angeordnet werden, wie in F i g. 3 gezeigt ist. Aus einem Kettenmagazin 14, in welches die vorgefertigten Behälter stapelweise eingelegt werden und aus dem sie in die erste der Kammern 1 in bekannter Weise eingeschoben werden, gelangen die Becherstapel 15 durch weitere Kammern 1, in denen sie in vorher beschriebener Weise behandelt werden, zu der Packmaschine 17.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Kammern l aus Glasrohren zu fertigen. Diese Glasrohre sind korrosionsfest, gasdicht und etwaige Störungen lassen sich in ihnen leicht erkennen. Der innere Querschnitt der

Kammern 1 ist nur wenig größer als der größte Querschnitt des Behälterstapels 15. Hierdurch wird die Menge des für die Sterilisation benötigten Gases klein gehalten.

Die gemäß F i g. 2 und 3 in einer Reihe hintereinander anzuordnenden Kammern 1 ermöglichen die Sterilisation der vorgefertigten Behälter, ohne daß für diesen Vorgang zusätzlicher Raum beansprucht wird, wenn die bisher üblichen Behälterzuführungen durch die Kammern t ersetzt werden. Die Kammern 1 stellen darüber hinaus einen Pufferraum für das Verpackungsmateria dar.

Die Sterilisation kann ohne Erwärmung der Vorzugs weise aus thermoplastischem Kunststoff bestehender Behälter bei normaler Temperatur mit Gasen odei Gasmischungen wie z. B. HCl, Äthylenoxid, Formalir u. ä. durchgeführt werden; aber die Vorrichtung eigne sich selbstverständlich auch für eine Behandlung voi Behältern mit Dampf, wenn das Behältermaterial eini

ίο solche Behandlung zuläßt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Sterilisieren stapelfähiger Behälter vor ihrem Füllen und Verse cn durch Einwirkung eines sterilisierenden Gase dadurch gekennzeichnet, daß die zu sterilisierenden Behälter in Sterilisationsräumen ineinander gestapelt der Einwirkung des sterilisierenden Gases unter wiederholten, zeitlich aufeinanderfolgenden starken Druckschwankungen ausgesetzt werden, das sterili- ι ο sierende Gas entfernt wird und dann die Behälter sowie die zuvor in gleicher Weise sterilisierten Deckel in eine an sich bekannte Verpackungsmaschine eingeschleust werden, in der die Füllung und der Ver schluß in keimfreier Atmosphäre erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckschwankungen mindestens '/3, vorzugsweise mehr als ⁹/io des Maximaldruckes betragen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des Behandlungsgases zwischen etwa 1 at maximal und 1 bis 10 mm QS minimal schwankt.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer Anzahl von rohrförmigen Kammern (1) besteht, deren Querschnitt um ein Geringes größer als der äußere Querschnitt des Behäiterstapels (15) ist und die an ihren beiden Enden dicht verschließbar sind, wobei die für das Einbringen bzw. Abgeben der Behälter vorgesehenen öffnungen an den Enden so groß wie der Querschnitt der Kammern (1) sind und jede der Kammern (1) wenigstens einen Anschluß (5) für Vakuum bzw. Gas besitzt und ferner die Länge der Kammern (1) etwa gleich der Höhs eines Behälterstapels (15) ist, welchen die nachgeschaltete Packmaschine in einem Zeitraum von wenigstens etwa 1 min füllen kann.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere zueinander parallele Kammern (1) um eine horizontale oder vertikale Achse (6) intermittierend drehbar angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Achse (6) ein aus einer feststehenden (9) und einer sich mit den Kammern (1) drehenden Lochscheibe (8) bestehender Verteiler für die Verbindung zwischen den Anschlüssen (5) und den Schaltorganen (7) für Vakuum, sterilisierendes Gas und Schutzgas angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (1) hintereinander angeordnet sind und sich zwischen jeweils zwei Kammern ein Versthlußorgan (4) befindet.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (1) aus Glasrohren bestehen.