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Verfahren und Vorrichtung zum keimfreien Verpacken Die Erfindung bezieht
sich auf das keimfreie Verpacken von Nahrungsmitteln und betrifft ein Verfahren
sowie eine Vorrichtung zum keimfreien Verpacken von Nahrungs- bzw. Lebensmitteln.
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Es ist bekannt, ein Nahrungsmittel und einen Behälter dafür in getrennten
Arbeitsgängen zu sterilisieren und dann den Behälter mit dem Nahrungsmittel zu füllen.
In einem bestimmten Fall wird ein Behälter mittels Dampf es sterilisiert, der von
außen auf den gegenüber der Außenluft freiliegenden Behälter aufgeblasen wird; diese
Behandlung wird dabei während der Befüllung mit dem sterilisierten Nahrungsmittel
fortgesetzt. In einem anderen Fall geschieht das Sterilisieren des Behälters durch
Eintauchen in eine Sterilisierflüssigkeit, worauf der Behälter bis zum Füllen und
Verschließen außer Berührung mit der Umgebungsluft gehalten wird. Beide Verfahren
sind Nachteilen unterworfen, da beim einen sogar während des Füllens eine Behandlung
mit strömendem Dampf erforderlich ist, während für die Durchführung des anderen
ein oder mehrere Tauchbäder einer solchen Größe
benötigt werden,
daß eine große Anzahl von Behältern eingebracht werden kann, worauf die Sterilisierflüssigkeit
entfernt werden muß. Soweit bekannt, beschreibt keine Vorveröffentlichung das im
folgenden offenbarte keimfreie Verpakken von Nahrungsmitteln.
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Allgemein gesagt, bezieht sich die Erfindung auf die Herstellung keimfrei
verpackter Nahrungsmittelprodukte, wobei zunächst das Nahrungsmittel sterilisiert
oder ein vorsterilisiertes Nahrungsmittel verwendet wird und dieses keimfrei in
vorher sterilisierten Behältern verpackt wird; dieser zuletzt genannte Arbeitsgang
wird dabei in einer Atmosphäre und unter Umgebungsbedingungen durchgeführt, in denen
Mikroorganismen abgetötet worden sind und das spätere Auftreten und Bestehen von
Mikroorganismen verhindert wird. Obgleich die Einzelheiten und Vorteile dieses Verpackungs-
bzw. Füllvorganges im folgenden noch näher erläutert werden, sei darauf hingewiesen,
daß das fragliche Nahrungsmittel ein solches ist, das in seinem nicht-sterilen Zustand
verderblich ist, sofern es nicht gekühlt wird. Das erfindungsgemäß hergestellte,
keimfrei verpackte Nahrungsmittel-Endprodukt ist ohne Kühlung beispielsweise auf
Regalen während einer Zeitspanne lagerfähig, die mindestens doppelt so lang ist
wie die Lagerzeit des gekühlten, nicht sterilisierten Nahrungsmittels.
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Weiterhin bedarf das Endprodukt zur Aufrechterhaltung seiner langen
Lagerungsfähigkeit keiner chemischen Konservierungsmit tel.
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Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand
von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Fließbild des erfindungsgemäßen
Verfahrens, welches die Verfahrensschritte zunächst der Sterilisierung eines Nahrungsmittels
und dann seiner keimfreien Verpackung in einem sauberen Haum veranschaulicht,
Fig.
2 ein Fließbild einer bevorzugten Verfahrensweise zur Sterilisierung des llahrungsmittels
durch Erhitzen desselben, Fig. 3 eine Aufsicht auf die Oberseite des Reinluftraums
zur Darstellung der Luftleitungen und Luftfilter, Fig. 4 einen Schnitt längs der
Linie 4-4 in Fig. 3 Fig. 5 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen Schnitt längs
der Linie 5-5 in Fig. 3, Fig. 6 eine perspektivische Darstellung einer im Reinluftraum
befindlichen Füllvorrichtung mit teilweise weggebrochenen und teilweise der Ubersichtlichkeit
halber weggelassenen Teilen, Fig.6a eine abgewandelte Ausführungsform eines Details
von Fig. 6 und Fig. 7 8 und 9 in vergrößertem Maßstab gehaltene Schnitte längs der
Linien 7-7, 8-8 bzw. 9-9 in Fig. 6.
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Die in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen
Fülltrichter bzw. Zwischenbehälter 10 für das bei Umgebungstemperatur und -druck
fließfähige Nahrungsmittel auf, wobei dieser Fülltrichter vorzugsweise geschlossen
gehalten wird, um einen Kontakt des Nahrungsmittels mit der Atmosphärenluft möglichst
zu vermindern. Eine bei 11 angedeutete Einrichtung zum Sterilisieren des Nahrungsmittels
besteht vorzugsweise aus einer Heizvorrichtung zum Erwärmen des Nahrungsmittels
auf eine Mikroorganismen abtötende Temperatur während einer so langen Zeitspanne,
daß alle im Nahrungsmittel enthaltenen Mikroorganismen sicher abgetötet werden.
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Das Nahrungsmittel wird der Zone 11 über eine vorsterilisierte Pumpe
(Fig. 2) oder unter Schwerkrafteinfluß zugeführt und in einer vorsterilisierten
Kühlzone 12 abgekühlt. Sodann wird es über eineebenfalls vorher sterilisierte Leitung
15 zu einem gleichfalls vorsterilisierten Behälter bzw.
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Zwischenbehälter 14 überführt, der vorzugsweise mit glatten Innenwandflächen
versehen ist. Eine Fülleinrichtung 15 mit einer Füllzone 16 ist in einem völlig
von Wänden umschlossenen, druckdichten Reinluftraum 17 angeordnet. Eine durchsichtige
Hülle bzw. Abschirmung 18 umschließt die Füllzone, die bei 19 Füllmittel aufweist,
mit denen der Behälter 14 über eine zweckmäßig ventilgesteuerte Leitung 20 verbunden
ist. Vor der Abnahme des Nahrungsmittels vom Behälter 14 und sogar vor seiner Uberführung
zum Fülltrichter 10 und seiner Sterilisierung werden selbstverständlich die Füllvorrichtung
und der Reinluftraum sterilisiert, um alle Mikroorganismen abzutöten, und werden
erfindungsgemäß Maßnahmen getroffen, um den späteren Eintritt und die Entwicklung
von Mikroorganismen in diesem Raum zu verhindern. Diese Arbeitsgänge werden im folgenden
vor der Erläuterung der Arbeitsweise der Füllvorrichtung beschrieben.
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Zum Abtöten aller Mikroorganismen im Reinluftraum und in der Füllzone
werden alle Oberflächen sowie die Atmosphäre dieser Bereiche mit einem Mikroorganismen
abtötenden Mittel, vorzugsweise einem in einer beispielsweise wäßrigen Lösung gelösten
Mittel, besprüht; dieses Sprühen wird so lange durchgeführt, bis alle vorhandenen
Mikroorganismen sicher abgetötet worden sind. Eine Sprüheinrichtung in Form einer
herkömmlichen Sprühdüse ist bei 21 in oder an der Decke 22 des Reinluftraums angeordnet;
sie vermag den ganzen Reinluftraum 17 auszusprühen und wird über eine durch ein
Ventil 24, vorzugsweise ein Magnetventil, gesteuerte Leitung
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mit Lösung beschickt. Eine weitere Sprüheinrichtung ist bei 25 in der Decke bzw.
Oberseite der Abschirmung 18 vorgesehen; sie vermag die gesamte Füllzone auszusprühen
und wird über eine durch ein Ventil 27 gesteuerte Leitung 26 beschickt. Eine weitere,
in einem Luftfilter 29 angeordnete Sprüheinrichtung 28 dient zum Sterilisieren der
Innenflächen des Filters und der noch zu beschreibenden Leitungen, die vom Filter
wegführen. Diese Sprüheinrichtung wird über eine durch ein Ventil 51 gesteuerte
Leitung 30 beschickt och eine weitere Sprüheinrichtung 52 ist in eine das Luftfilter
29 mit der Füllzone 16 verbindende Leitung 33 eingeschaltet und wird ebenfalls über
die durch das Ventil 27 gesteuerte Leitung 26 beschickt. Wahlweise kann auch die
Sprüheinrichtung 25 weggelassen und die Sprüheinrichtung 32 nicht nur zum Sterilisieren
der Leitung 73, sondern auch der gesamten Füllzone 16 benutzt werden0 Zur Unterstützung
der Sprühwirkung wird jeder Sprühdüse Hochdruckluft an einem Punkt zugeführt, an
welchem die Sprühlösung bei ihrem Austritt aus der Düse zerstäubt bzw. dispergiert
wird. Die Sprühdüse 21 erhält dabei ihre Druckluft von einer Düse bzw. einem Einlaß
21a einer durch ein Ventil 24a gesteuerten Luft-Leitung 23a; die Sprüheinrichtung
25 wird über eine Düse 25a in einer durch ein Ventil 27a gesteuerten Leitung 26a
gespeist; die Sprüheinrichtung 28 empfängt die Druckluft über eine Düse 28a in einer
durch ein Ventil 31a gesteuerten Leitung 50a und die Sprüheinrichtung 32 wird über
eine Düse 32a in der durch das Ventil 27a gesteuerten Leitung 26a gespeist.
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Nach dem Besprühen werden der Reinluftraum und die Füllzone strahlen-
oder schichtförmig mit sterilisierter Luft bestrichen, um alle Mikroorganismen vom
Nahrungsmittel fernzuhalten; diese Luftströme erfassen und beseitigen alle
Mikroorganismen,
die noch in der Atmosphäre vorhanden sein können oder durch die Bedienungsperson
für die Füllvorrichtung eingeschleppt werden. Zu diesem Zweck ist neben der Leitung
33 eine Luftleitung 54 vorgesehen, welche das Luftfilter 29 mit dem Reinluftraum
verbindet und deren Anschluß in einem Luft einlaß 35 im Oberteil des Reinluftraums
mündet. Ein nicht dargestelltes Gebläse ist im Luft filter vorgesehen und letzteres
weist in seinem gemäß Fig. 1 linken Ende einen nicht dargestellten Lufteinlaß auf.
Das Luftfilter wirkt zusammen mit seinem Gebläse zur Beschickung des Reinluftraums
und der Füllzone mit ununterbrochenen Strömen gefilterter Luft, die ebenfalls sterilisiert
ist, da sie über die vorsterilisierten Flächen des Filters, der Leitung 54, des
Reinluftraums, der Leitung 33 und der Füllzone streicht. Wie noch näher erläutert
werden wird, lagert die bevorzugte, Mikroorganismen abtötende Lösung einen entsprechenden
Rückstand auf diesen Flächen ab. Die Luft verläßt den Reinluftraum über eine in
seinem Unterteil vorgesehene Öffnung 36, die vorzugsweise dem Lufteinlaß 35 diagonal
gegenüberliegend angeordnet ist. Die gewählte Anordnung dieser Öffnungen 35 und
56 gewährleistet einen Luftstrom über die Oberflächen der Füllvorrichtung, sodann
über die Bedienungsperson für diese Vorrichtung und schließlich aus dem Reinluftraum
heraus, wobei die Luft in diagonal abwärts gerichteter Strömungsbahn von der entfernten
oberen linken Ecke zur näheren unteren rechten Ecke strömt. Auf diese Weise werden
alle an und neben der Bedienungsperson befindlichen Mikroorganismen vom Luftstrom
erfaßt und von der Füllvorrichtung weggeführt. Selbstverständlich können auch andere
zweckmäßige Strömungsverläufe angewandt werden, sofern sie ähnliche Ergebnisse liefern.
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Ein Eintritt von Mikroorganismen in den Reinluftraum von der außerhalb
diesem befindlichen Atmosphäre wird dadurch
verhindert, daß der
Reinluftraum auf etwas höherem Druck als dem Atmosphärendruck gehalten wird; dies
kann dadurch geschehen, daß ein herkömmlicher, allgemein bei 36a angedeutet er,
ein Gegengewicht aufweisender Verschluß für die Auslaß-Üffnung 36 vorgesehen wird.
Infolge dieser Anordnung kann der Überdruck bei etlichen g/cm2 (absolut) liegen.
Die noch näher zu beschreibenden Wände des Reinluftraums sind so ausgelegt, daß
sie einem Druck dieser Größenordnung zu widerstehen vermögen, während gleichzeitig
jeder übermäßige Druckaufbau vermieden wird. Diese Wände sind so ausgebildet, daß
sie an ihren Verbindungsstellen nachgeben und Luft durchlassen, wenn der Druck nennenswert
über die genannten Uberdruckwerte hinaus ansteigt.
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Die über die Leitung 55 in die Füllzone eintretende Luft wird über
eine Offnung 37 im Produktaustragende der Füllzone abgeführt.
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Die beschriebenen Luftströme durch den Reinluftraum und die Füllzone
beginnen nach Abschluß der Sprühperiode und werden während der gesamten Füllung
der Behälter mit Nahrungsmittel aufrechterhalten, d.h. so lange, wie die Bedienungsperson
die Füllvorrichtung bedient, Wie oben angedeutet, wird das Nahrungsmittel in der
Zone 11 beispielsweise durch Erwärmung sterilisiert, in der Kühlzone 12 abgekühlt
und zum Druckbehälter 14 überführt. Wenn sich die Bedienungsperson der Füllvorrichtung
an ihrem Platz befindet und die beschriebenen Luftströme eingeleitet sind, wird
das Nahrungsmittel aus dem Behälter 14 über die Leitung 20 zu den Füllmitteln 19
in der Füllzone 16 überführt. Die Füllmittel 19 bestehen aus einem ventilgesteuerten
Nahrungsmittel-Austragrohr. Ein Stapel von sterilisierten Behältern und ein Stapel
von auf noch zu beschreibende Weise sterilisierten
Deckeln werden
keimfrei in die Füllzone eingeführt, deren Abschirmung 18 mit einer verschließbaren
Öffnung (Fig. 6) zur Ermöglichung dieser Einführung durch die Bedienungsperson versehen
ist. Die Füllzone 16 weist außerdem an ihrer einen Seite eine Anzahl von Öffnungen
38 auf, die jeweils einen an den wandseitigen Rändern abgedichteten flexiblen Handschuh
59 enthalten, welcher sich in die Füllzone erstreckt und es der Bedienungsperson
ermöglicht, die Behälter und Deckel unter Aufrechterhaltung der keimfreien Bedingungen
in der Füllzone auszurichten.
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Die Füllvorrichtung 15 besitzt gewisse herkömmliche Merkmale, nämlich
Einrichtungen zum intermittierenden Vorschieben der Behälter zu den Füllmitteln
19, sodann zur Deckelaufsetzeinrichtung (Fig. 6), anschließend zu einer Deckelschließeinrichtung
und danach mit Hilfe von Abfuhreinrichtungen aus der Füllzone heraus. Mittels dieser
Merkmale und Ausbildungen werden die Behälter gefüllt, mit Deckel versehen, verschlossen
und aus der Vorrichtung ausgetragen.
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Erfindungsgemäß laufen die verschlossenen Behälter durch die Öffnung
37 in die Füllzone, sodann über einen Träger (Auflage) 40, dann durch eine bei 41
angedeutete, verschließbare Austrageinrichtung und über einen Träger (Auflage) 42
zu einem durch einen Motor 44 betätigten laufenden Förderer 43, welcher sie zu einer
zur vorübergehenden Lagerung dienenden Plattform 45 überführt. Ein bei 9 angedeuteter
Behälter ist auf dem Träger 42 dargestellt.
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Die Mikroorganismen abtötende Lösung kann im Handel bezogen und den
Ventilen 27, 24 und 51 (Fig. 1) zugeführt werden, wird jedoch vorzugsweise in situ
hergestellt. Für den letzteren Zweck ist ein Behälter 46 zur Aufnahme eines Mikroorganismen
abtötenden Mittels vorgesehen, aus welchem das Mittel
über Leitungen
47 und 48 zu einer Proportioniereinrichtung bzw. Zumeßpumpe 49 gefördert wird. Der
Proportioniereinrichtung bzw. Zumeßpumpe wird auch über ein Ventil 51, ein Rückschlagventil
52, ein Magnetventil 53 und eine Vakuumglocke 54 Wasser von einer Speiseleitung
-50 her zugeführt. Die Proportioniereinrichtung vermischt das Mittel und das Wasser
in vorbestimmtem Mengenverhältnis miteinander und fördert die so erhaltene Mikroorganismen
abtötende Lösung zu einer Kammer 55, in welcher ein Strom von Druckluft aus Leitungen
56 und 57 die Lösung mitnimmt und über Leitungen 58, 59, 60 und 61 zu den Ventilen
31, 24 und 27 überführt. Ein Teil des Luftstroms in der Leitung 56 wird über eine
Leitung 62 abgezweigt und über Leitungen 63, 64 und 65 zu Ventilen 31a, 24a und
27a geführt.
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Die Kammer 55 ist mit zwei herkömmlichen, nicht dargestellten elektrischen
Sonden versehen, welche sich durch die Kammeroberseite abwärts erstrecken. Hierbei
handelt es sich um je eine Sonde für niedrigen Füllstand und für hohen Füllstand,
die gemeinsam den Lösungsfluß in die Kammer 55 steuern. Die eine dieser Sonden ist
lang und reicht bis auf etliche Zentimeter weit an den Boden heran, während die
andere Sonde kurz ist und von der Oberseite nur einige Zentimeter weit abwärts reicht
Wenn der Flüssigkeitsfüllstand in der Kammer 55 unter die untere Sonde abfällt,
wird das Magnetventil 53 über nicht dargestellte Einrichtungen aktiviert, so daß
es öffnet und Wasser über die Zumeßpumpe 49 strömen läßt, während gleichzeitig Mikroorganismen
abtötendes Mittel vom Behälter 46 über die Zumeßpumpe angesaugt wird; auf diese
Weise wird die in der Kammer 55 enthaltene Lösungsmenge ergänzt. Gleichzeitig mit
dem Öffnen des Magnetventils 53 wird ein Druckbelüftungs-Magnet 57a in der Leitung
57 stromlos gemacht, so daß er abfällt bzw. schließt und Lösung in die
Kammer
55 eintreten kann. Wenn die Lösung mit der oberen Sonde in der Kammer in Berührung
kommt, schließt das Magnetventil 53 und unterbricht dabei den Lösungsstrom, während
der Magnet 57a öffnet und die Mitnahme von Lösung durch den Luftstrom auf die beschriebene
Weise ermöglicht.
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Das Rückschlagventil 52 dient dazu, einen Rückfluß von Lösung in die
Wasser-Speiseleitung 50 zu verhindern. Die Vakuumglocke 54 beseitigt jegliche Luft,
die gegebenenfalls zwischen dem Magnetventil 53 und der Zumeßpumpe 49 in das System
eindringt. Die Magnetventile 27, 24, 31, 27a, 24a und 31a können von Hand, beispielsweise
über Kippschalter, betätigbar sein, wobei die Ventile 27 und 27a vorzugsweise durch
einen einzigen Schalter betätigt werden, so daß unter Druck stehende Lösung und
Zerstäubungsluft aus der Zerstäubungsdüse bzw. Sprüheinrichtung 25 ausgetragen werden.
Ebenso werden auch die Ventile 24 und 24a bzw. 31 und 31a jeweils paarweise betätigt.
Diese Magnetventile können alle gemeinsam oder jeweils unabhängig von den anderen
betätigt werden, und diese Betätigung kann zu jedem Zeitpunkt vor dem oder während
des Betriebs der Füllvorrichtung erfolgen.
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Sobald jedoch das Füllen aufgenommen worden ist, sollten die Sprühdüsen
nicht mehr benutzt werden, um die Möglichkeit auszuschalten, daß Sprühlösung in
das Nahrungsmittelprodukt oder in die Behälter gelangt. Es ist auch möglich, die
Magnetventile automatisch in einem zeitgesteuerten Arbeitszyklus zu betätigen.
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Ein bevorzugtes Verfahren zur Erwärmung des schüttfähigen Nahrungsmittels
zwecks Sterilisierung desselben ist im Fließbild von Fig. 2 veranschaulicht, wobei
das in einem abgedeckten Fül.ltricht,er 70 befindliche Nahrungsmittel mittels einer
Förderpumpe 71, beispielsweise einer Schleuderpumpe, zu einer kolbenartigen Verteilerpumpe
72 überführt wird, welche es
dann durch die restlichen Einheiten
gemäß Fig. 2 hindurch und zur Füllvorrichtung 15 fördert. Von der Verteilerpumpe
72 gelangt das Nahrungsmittel durch einen Vorwärmer 75, eine Heizeinrichtung 74,
eine Halteeinheit 75, einen Vorkühler 76 und einen endgültigen Kühler 77. Diese
Einheiten sind vorzugsweise dohrwärmetauscher, in denen der Wärmeaustausch indirekt
erfolgt. Der Vorwärmer wird durch Heißwasser oder Dampf und die Heizeinrichtung
durch Dampf beheizt, während der Kühler durch Leitung oder Brunnenwasser und der
endgültige Kühler durch gekühltes Wasser gekühlt werden kann. Die rohrförmige Halteeinheit
75 wird, außer durch das sie durchlaufende Nahrungsmittel, nicht beheizt. Falls
eine Homogenisierung des Nahrungsmittels wünschenswert oder erforderlich ist, kann
dies nach dem Sterilisieren dadurch erfolgen, daß das Nahrungsmittel durch ein dem
endgültigen Kühler unmittelbar vorgeschaltetes Homogenisierventil 78 geleitet wird;
wird eine Homogenisierung nicht gewünscht oder verlangt, kann das Homogenisierventil
durch eine Leitung 79 umgangen werden. Anstelle des genannten Ventils kann auch
eine getrennte Einheit als Homogenisiervorrichtung verwendet werden. Dem Vorwärmer
73 ist ein herkömmlicher, bei 80 angedeuteter automatischer Regler zugeordnet, welcher
die Temperatur auf einen innerhalb vorbestimmter Grenzwerte liegenden Wert regelt.
Bei 81 ist eine Regel- und Aufzeichnungsvorrichtung für die Heizeinrichtung 74 angedeutet.
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Die Nahrungsmittel können auf eine Temperatur von etwa 4,4 bis 1490C
erwärmt, auf der letztgenannten Temperatur gehalten und gewünschtenfalls wieder
auf Temperaturen bis herab zu 4>40C gekühlt werden. Bekanntlich hängen die Mikroorganismen
abtötenden Temperaturen von der Zeit ab; typischerweise kann der Temperaturbereich
zwischen 1100C bei einer Verweilzeit von 200 min und einer solchen von 1490C bei
einer Verweilzeit von 0,03 min liegen. Ein üblicher Temperaturbereich liegt zwischen
1380C bei 30 sec und 1490C bei 1 bis 2 sec.
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Die Sterilisieranlage gemäß Fig 2 ist allgemein für die Verwendung
bei fließfähigen Nahrungsmitteln brauchbar, und speziell bei ziemlich gut fließfähigen
Stoffen, wie Milch, Sahne, Fruchtsäften, Säuglingsnahrungj Bratensäften, Pürees,
Soßen, aromatisierten Getränken und dgl.
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Selbstverständlich werden die Einheiten gemäß Fig. 2 vor Inbetriebnahme
sterilisiert. Dies kann dadurch erfolgen, daß auf Mikroorganismen abtötende Temperatur
erhitztes Wasser aus einem Behälter 82 durch alle Einheiten geleitet wird; erforderlichenfalls
kann dieses Heißwasser durch die Einheiten rückzirkuliert werden, indem die Leitung
13 mit den Behältern 70 und 82 verbunden wird. Die Vorsterilisierung der Leitung
15, des Zwischenbehälters 14, der Füll-Leitung 20 und der Füllmittel 19 kann ebenfalls
auf diese Weise geschehen, wobei sorgfältig darauf geachtet werden muß, daß das
aus den Füllmitteln 19 austretende Heißwasser (oder Dampf) durch Rückzirkulierung
oder durch Wegleiten abgeführt wird.
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Wie erwähnt, verläßt das sterilisierte Nahrungsmittel den endgültigen
Kühler 77 über die Leitung 13, um in den Zwischenbehälter 14 (vergl. Fig. 1) eingeführt
zu werden.
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In den Fig. 5, 4 und 5 ist der Aufbau des Oberteils des Reinluftraums
einschließlich des Luftfilters 29 zusammen mit den zugeordneten Leitungen dargestellt.
Die Atmosphärenluft tritt am Ende 85 in das Luft filter ein und verläßt dieses über
eine Leitung 86, welche die gefilterte, sterilisierte Luft zu den Leitungen 33 und
34 führt. Die Leitung 33 fördert die Luft, wie beschrieben, in die Füllzone 16,
während die Leitung 54, ebenfalls wie erwähnt, die Luft zum Lufteinlaß 55 führt.
Die Leitung 33 weist bei 87 (Fig. 4) einen bewegbaren Luftabweiser bzw. ein Klappenventil
zur Regulierung der in die Füllzone eintretenden
Luftmenge auf.
Die Leitung 34 (Fig. 5) ist über eine kurze, lotrecht verlaufende Leitung 88 mit
dem Luft einlaß 35 verbunden. Der Lufteinlaß 35 weist einen Luftzufuhr-Verteiler
89 mit einer Anzahl von Jalousielamellen 90 auf, die beispielsweise durch einen
nicht dargestellten Motor in vier oder mehr Stellungen bewegbar sind, um den Luftstrom
in ebensoviele verschiedene Richtungen abzulenken. Der Verteiler ist mit einer nicht
dargestellten Klappe zur Volumenregelung versehen.
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Der Eintritt in den Reinluftraum erfolgt über eine bei 91 angedeutete
Tür.
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Bei 92 ist eine zusätzliche Konstruktion in Form einer Vorkammer dargestellt,
die, wie noch näher erläutert werden wird, praktisch dem Reinluftraum entsprechend
aufgebaut ist. Ein Zugang zur Vorkammer wird durch eine Tür 93 ermöglicht. Diese
Vorkammer steht unter einem geringfügig niedrigeren Druck als der Reinluftraum,
beispielsweise unter einem um etwa 0,0035 bis 0,007 oder 0,014 kg/cm2 (absolut)
niedrigeren Druck, und wird durch Besprühen über eine Sprühdüse 94 auf die in Verbindung
mit dem Reinluftraum beschriebene Weise vorsterilisiert. Die Atmosphäre in der Vorkammer
stellt den Abstrom aus dem Reinluftraum dar, und ein Teil dieses Abstroms wird auch
über die Öffnung 36 geleitet. Die Luft strömt aus der Vorkammer über die Tür 93
nach außen ab.
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Diese Vorkammer ist insofern vorteilhaft, als sie der Bedienungsperson
für die Vorrichtung das Umkleiden in saubere, krankenhausartige Kleidung ermöglicht,
so daß keine Verschmutzungen von der Straßenkleidung dieser Person in den Reinluftraum
eingeschleppt werden. Am Eingang zum Reinluftraum ist ein ggf. die gleiche Mikroorganismen
abtötende Lösung, wie vorher beschrieben, enthaltendes Fußbad 195 vorgesehen,
welches
die Bedienungsperson zum Betreten des Reinluftraums durchschreiten muß; auf diese
Weise werden die Oberflächen ihrer Krankenhaus-Schuhe sterilisiert.
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In Fig. 6 ist die Füllvorrichtung 15 in Einzelheiten in ihrer Anordnung
im Reinluftraum 17 dargestellt. Wie erwähnt, sind bestimmte Arbeitsgänge dieser
Vorrichtung herkömmlicher Art, beispielsweise das Füllen der vorgeformten Behälter
mit dem Nahrungsmittel, das Verschließen derselben mit vorgestanzten Deckeln, das
Abdichten der Deckel auf den Behältern und das Austragen der verschlossenen Behälter
aus der Vorrichtung. Die Einrichtungen zur Durchführung dieser Arbeitsgänge sind
ebenfalls herkömmlicher Art und können mehr oder weniger kurz abgehandelt werden.
Diese Einrichtungen umfassen einen Halter 95 für die gestapelten Behälter 96, einen
Ableger 97 für die Behälter, einen intermittierend bewegten Förderer 98 in Form
einer Anzahl von Segmenten 99 mit Ausnehmungen 100 zur Aufnahme und Halterung der
abgesetzten Behälter, eine ventilgesteuerte Nahrungsmittelaustrag-Rohranordnung
101 zur genauen Füllung der Behälter mit dem Nahrungsmittel, einen Halter 102 für
die gestapelten, vorgestanzten Deckel 103, einen bei 104 teilweise dargestellten
Deckel-Ableger, eine WXrme- und Druck-Dichteinrichtung 105 zum Abdichten der Deckel
auf den Behältern und eine Austragseinrichtung 106 zum Austragen der verschlossenen
Behälter aus der Vorrichtung.
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Im Zusammenhang mit den vorgenannten Einrichtungen schafft die Erfindung
eine Anzahl von Verbesserungen, deren Zweck darin besteht, das Füllen der Behälter
mit dem Nahrungsmittel unter streng keimfreien Bedingungen zu ermöglichen. Diese
Verbesserungen beinhalten die durchsichtige Abschirmung 18, die über die Füllzone
16 aufgesetzt ist und diese umschließt. Die Abschirmung weist in ihrer Oberseite
108 eine Öffnung 107 auf, über welche die Leitung 33 (Fig. 1) mit der
Füllzone
kommuniziert, so daß Mikroorganismen abtötende Lösung aus der Sprüheinrichtung 32
in die Füllzone einströmen und daraufhin gefilterte, sterilisierte Luft eingeleitet
werden kann. Eine zweite Öffnung 37 ist in der Stirnwand 109 der Abschirmung am
Behälter-Austragende der Füllvorrichtung vorgesehen und ermöglicht einen Austritt
sowohl von Luft als auch der gefüllten Behälter aus der Füllzone.
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Die Anordnung der Öffnungen 1()7 und 37 gewährleid;et die Erzeugung
eines Luftstroms durch die Füllzone, welcher effektiv alle teilchenförmigen Stoffe,
einschließlich von Mikroorganismen, aus der Atmosphäre der Füllzone beseitigt. Insbesondere
streicht dieser Luftstrom über die Rohranordnung 101 zur Abfüllung des Nahrungsmittels.
Neben der Öffnung 107 befindet sich eine verschließbare Öffnung 110, durch welche,
wie erwähnt, eine Bedienungsperson für die Vorrichtung die Stapel der vorsterilisierten
Behälter und Deckel in die Füllzone einbringen kann. Diese Stapel sind vorzugsweise,
wie noch näher erläutert werden wird, in verschlossenen, durchsichtigen, flexiblen
Kunststoffbeuteln bzw. -schläuchen angeordnet. Die Öffnung 110 kann durch einen
bewegbaren Schieber 111 verschlossen sein. Wenn die Sprüheinrichtung 25 (Fig. 1),
wie bevorzugt, zum Sterilisieren der Füllzone benutzt wird, ist für diesen Zweck
eine Einlaßmanschette 112 in der Oberseite 108 der Abschirmung vorgesehen.
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Eine andere Verbesserung besteht in den flexiblen Stulpen bzw. Handschuhen
39 (Fig. 1), die in der Seitenwand 113 der Abschirmung 18 vorgesehen und jeweils
an den Rändern einer Öffnung 38 abgedichtet sind, durch welche sich die Handschuhe,
wie erwähnt, erstrecken. Eine weitere Verbesserung liegt darin, daß die Innenflächen
der Abschirmung 18 bündig zusammenstoßen und glatt und frei von Löchern, Schraubenköpfen,
Bolzenköpfen und dgl. sind, um dadurch jede Tendenz für eine Ansammlung von Mikroorganismen
an diesen Flächen zu vermindern.
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Die Vorrichtung weist darüber hinaus einen herkömmlichen Regler 114
für variable Geschwindigkeit und eine herkömmliche Schalttafel 115 auf.
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Bei 116 ist eine Nahrungsmittel-Einlaßöffnung angedeutet, welche von
der mit der Rohranordnung 101 für Nahrung6mittelaustrag verbundenen Leitung 20 (Fig.
1) für Nahrungsmittelzufuhr durchsetzt werden kann. Die Einlaßöffnung 116 ist mit
einem nicht dargestellten Y-Anschluß verbunden, der das Nahrungsmittel zu flexiblen
Förderleitungen 117, 118 überführt, welche ihrerseits das Nahrungsmittel an Abgabe-
bzw.
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Füllventile 119 bzw. 120 abgeben. Eine bevorzugtere Rohranordnung
für Nahrungsmittelaustrag ist in Fig. 6a dargestellt, bei welcher die flexiblen
Leitungen 117, 118 gemäß Fig. 6 durch nicht-flexible Leitungen 121, 122 aus rostfreiem
Stahl ersetzt sind. Eine Leitung 123 ist an die Einlaßöffnung 116 gemäß Fig. 6 angeschlossen.
Die ganze Anordnung gemäß Fig. 6a, einschließlich der Abgabe- bzw. Füllventile 124,
125, besteht aus rostfreiem Stahl; dies soll die Sterilisierung der Anordnung dadurch
erlauben, daß sie mit Heißwasser von 140°C und einem Druck von 1,82 atü durchspült
wird. Dieses Heißwasser wird vorzugsweise etwa 3 min lang durch die Anordnung geschickt,
wobei diese selbst eine Temperatur von etwa 1400C annimmt. Bei flexiblen Zufuhrleitungen,
d.h. Schläuchen, kann sich eine solche Temperatur als zu hoch erweisen und Beschädigungen
zur Folge haben. Nach dem Durchspülen mit Heißwasser wird kälteres Wasser durch
die Anordnung geschickt, bis sich die Temperatur derjenigen des zu verarbeitenden
Nahrungsmittels angenähert hat. Wahlweise kann die Anordnung gewünschtenfalls auch
durch 15 min lange Einwirkung von Dampf mit einer Temperatur von 190°C und einem
Druck von 144 bis 2,8 atü sterilisiert werden, aber auch, indem ein Luftstrahl von
3160C 3 bis 4 sec lang
gegen ihre Außenflächen gerichtet wird,
so daß die Anordnung eine Temperatur von etwa 1490C erreicht, Außerdem kann auch
eine Mikroorganismen abtötende Lösung mit 100 ppm Wasserstoffperoxid durch die Anordnung
geschickt werden, gefolgt von einem äußerlich einwirkenden Luftstrahl von 31600,
um das Peroxid in Wasser und Sauerstoff aufzuspalten. Außer rostfreiem Stahl kann
die Anordnung auch aus anderen Metallen hergestellt sein, die gegenüber Wärme, Heißluft,
Heißwasser, Dampf, Wasserstoffperoxid und dgl. beständig sind.
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Gemäß Fig. 6 bestehen die Ende des Reinluftraums 17 aus Abstand voneinander
besitzenden lotrechten Profilgliedern, wie Trägern 130; 131, 132, 133, 131+ usw.
aus Aluminium oder einem anderen geeigneten Material. Zwischen je zwei einander
benachbarten Trägern ist je eine Scheibe 135, 136 137 usw.
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angeordnet, die jeweils vorzugsweise aus einem durchsichtigen Materials
wie einigermaßen starrem Kunststoff oder Glas, besteht Die Scheiben werden von in
den lotrechten Trägern ausgebildeten Profilen gemäß Fig. 7 gehalten; bei der in
Fig.
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7 gezeigten Ausführungsform ist der lotrechte Träger 131 mit zwei
U-Profilen 138, 139 versehen, die jeweils die IAngskanten 140 141 der Scheiben 135
bzw. 136 haltern. Gemäß Fig.
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8 ist die andere Längskante 142 der Scheibe 135 in einem U-Profil
143 des an der Ecke angeordneten lotrechten Trägers 130 gehaltert, während eine
Scheibe 144 einer Stirnwand 145 in einem U-Profil 146 des Trägers 130 befestigt
ist. Ersichtlicherweise sind alle Wände des Reinluftraums, einschließlich der Decke
und der Vorkammer, auf die vorstehend beschriabene Weise ausgebildet. Obgleich die
Scheiben gemäß den Fig. 7 und 8 auf Anschlag in die Profile eingesetzt sind, ist
ihr Sitz in der Praxis lockerer, so daß die Scheiben bei - wie beschrieben - unter
Druck gesetztem Reinluftraum einfach gegen die lotrechten Träger gedrängt werden
und dabei diesen Raum abdichten. Falls jedoch der im Reinluftraum herrschende
Druck
die angegebene Untergrenze wesentlich übersteigt, dvh. um etwa 0,035 atü oder weniger,
geben die Scheiben an ihren Verbindungsstellen mit den lotrechten Trägern etwas
nach und lassen Luft hindurchtreten, wo~ durch eine mögliche Beschädigung verhindert
und ein übermäßiger Druckanstieg im Reinluftraum verhindert wird.
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In Fig. 9 ist eine Möglichkeit zur Abdichtung des Reinluftraums gegenüber
dem Fußboden dargestellt. Ein Winkelprofil 147 weist einen auf dem Fußboden 149
ruhenden Flansch 148 auf,während sein anderer Flansch 150 die Unterkante der Scheibe
144 trägt. Bei 151 und 152 sind Dichtungen aus einem zweckmäßigen Klebmittel bzw.
einer Dichtmasse, wie synthetischem Silikonkautschuk, vorgesehen, das bzw. der aus
einer Lösung ausgefällt wird. Beim Trocknen "verschweißt" die Dichtung 152 das Winkelprofil
147 mit dem Fußboden, während die Scheibe 144 mit dem Flansch 148 "verschweißt"
wird.
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Im Hinblick auf das Fließbild gemäß Fig. 1 sind im folgenden einige
Mengenangaben für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens aufgeführt.
Die Sprühlösung kann 50 bis 500 ppm, vorzugsweise 50 bis 200 ppm, eines Mikroorganismen
abtötenden Mittels enthalten und mit einem Druck von 1,76 bis 10,5 atü, vorzugsweise
3,52 bis 7,03 atü, in die Mischkammer 55 eingeführt werden, und zwar über eine nicht
dargestellte, in der Kammer angeordnete Mischdüse mit einem Durchmesser von 0,025
bis 0,50 mm und vorzugsweise von 0,13 bis 0,25 mm. Die Luftzufuhr zur Kammer kann
unter einem Druck von 1,76 bis 10,5 und vorzugsweise 3,52 bis 7»03 atü erfolgen.
Die unter Druck gesetzte Lösung wird dem Reinluftraum während einer Zeitspanne von
10 bis 50 min, vorzugsweise 10 bis 20 min, zugeführt, wobei sich während dieser
Zeitspanne ein Lösungsfilm von etwa 0,013 bis 0,25 mm, vorzugsweise 0,025 bis 0,13
mm, Dicke ablagert. Dieser Film
enthält etwa 25 bis 150, vorzugsweise
50 bis 100 ppm an Mikroorganismen abtötendem Mittel und vermag während des Füllvorgangs
Mikroorganismen abzutöten. Die Sprühlösung wird in die Füllzone über eine Sprühdüse
mit einem Durchmesser von etwa 0,0025 bis 0,50 mm, vorzugsweise von 0,13 bis 0,25
mm, eingesprüht.
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Das Luft filter 29 kann aus der durchtretenden Luft Feststoffteilchen
mit einem Durchmesser von bis herab zu 0,1 /1, vorzugsweise bis zu 0,05 /Ug entziehen.
Die gefilterte, vorsterilisierte Luft kann den Reinluftraum mit einer Durchsatzmenge
von etwa 14,2 bis 42,5 m³/min und vorzugsweise 19,8 bis 25,5 m3/min durchstreichen;
dies bezieht sich auf einen Reinluftraum von etwa 6,1 m Länge, 3,05 m Breite und
2,44 m Höhe. Selbstverständlich kann der Reinluftraum beliebige andere Abmessungen
besitzen und kann die Durchsatzmenge ihm entsprechend angepaßt werden. Der im Reinluftraum
aufrechterhaltene Luftdruck kann im Bereich von 0,0007 bis 0,035, vorzugsweise von
0,0035 bis 0,007 atü, liegen. In der Füllzone kann die Luftdurchsatzmenge im Bereich
von 8,5 bis 25,5 vorzugsweise von 11,3 bis 22,7 m3/min liegen, wenn die Füllzone
etwa 1,83 m lang, 0,91 m breit und 0,91 m hoch ist. Der in der Füllzone herrschende
Druck kann etwa 0,007 bis 0,042 vorzugsweise 0,007 bis 0,021 atü betragen und sollte
stets höher sein als der im Reinluftraum herrschende Druck, beispielsweise um mindestens
etwa 0,007 atü höher. Die Luftfeuchtigkeit im Reinluftraum kann zwischen 40 und
80%, vorzugsweise zwischen 50 und 70%, schwanken. Wenn der bewegbare Förderer der
Füllvorrichtung nicht in Betrieb steht, kann er mit einer Mikroorganismen abtötenden
Lösung mit etwa 25 ppm eines Mikroorganismen abtötenden Mittels bei einer Druck
von etwa 1,05 atü gespült werden.
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Das bevorzugte, Mikroorganismen abtötende Mittel ist ein organischer
jodhaltiger Komplex, mit mindestens 0,5 bis 1% verfügbarem
Jod;
ein spezielles Beispiel für einen solchen Stoff ist "Mikroklene DF" (eingetragenes
Warenzeichen des Produkts der Firma Klenzade Products). Diese Verbindung enthält
als aktive Bestandteile 13,5% Butoxypolypropoxy-polyathoxy-äthanol/Jodkomplex, welcher
1,75% verfügbares Jod liefert, und 6,5% Phosphorsäure nebst 78% inerten Bestandteilen.
Dieses Mittel ist während des Besprühens wirksam und hinterläßt außerdem einen Mikroorganismen
abtötenden Rückstand. Andere brauchbare jodhaltige Mittel sind ThymolJodid und Jodoform,
die sich beide als sprühfähige Pulver eignen, sowie Jodbenzoesäure zur Verwendung
als verdünnte Sprühlösung. Andere Mittel sind verdünnte wäßrige Lösungen einer Mischung
aus Kresol, ein Gemisch aus Kresolen, Kresylsäure, Resorcin und Hexylresorcin sowie
verdünnte wäßrige Lösungen aus quarternären Ammoniumverbindungen, wie Benzalkoniumchlorid,
Benzäthoniumchlorid, Cetylpyridiniumchlorid; außerdem verdünnte wäßrige Lösungen
von anderen chlorhaltigen Mitteln, wie Chloramin-T-(Natriump-toluol-sulfochloramid)
Azochloramid-C,1-azo-bis(chloroformamidin27, Dichloramin-T,N-chlorsuccinimid; weiter
verdünnte wäßrige Lösungen von quecksilberhaltigen Verbindungen, wie dem Natriumsalz
des Anhydrids von 4-Nitro-3-hydroxymercuri-orthocresol (Metaphen), und gewisse Phenylquecksilberverbindungen.
Der Ausdruck "verdünnte Lösung" bezieht sich auf eine Lösung mit bis zu etwa 55b
vorzugsweise mit 1 oder 2%, des Mittels. Wäßrige Lösungen von Chlor und Wasserstoffperoxid
sind brauchbar. Gemische aus zwei oder mehr Mitteln können ebenfalls angewandt werden.
Wie erwähnt, sind die bevorzugten Mittel die3enigen, die nicht nur während des Besprühens
wirksam sind, sondern auch einen Mikroorganismen abtötenden Rückstand hinterlassen.
Zur Gewährleistung des zuletzt genannten Ergebnisses kann es bei einigen Mitteln
wünschenswert sein, eine gewisse Menge pulverförmigen Jods oder einer pulverförmigen
jodhaltigen Verbindung zuzusetzen. Selbstverständlich darf das Mikroorganismen abtötende
Mittel nicht in das Nahrungsmittel oder in die Nahrungsmittelbehälter eindringen.
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der Ausdruck "Mikroorganismen" soll Bakterien, Schimmel, Hefen und
Pilze umfassen.
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Wie erwähnt, ist das erfindungsgemäß keimfrei zu verpackende Nahrungsmittel
ein solches fließfähiger Konsistenz. Die vollen Vorteile der Erfindung können dann
realisiert werden, wenn das betreffende Nahrungsmittel ein solches ista das - ob
gekühlt oder nicht - durch Mikrobeneinwirkung oder Oxidation verderblich ist. Milchprodukte
stellen eine Klasse von Nahrungsmitteln dar, die mit besonderem Vorteil behandelt
werden können, beispielsweise Vollmilch, fettfreie Milch Kondensmilch, Milch mit
Schokoladegeschmack (1akao"), Malzgetränke, leichte und schwere Sahne, saure Sahne,
Buttermilch, Magermilch, Eierflipp usw. Fette und Öle sind ebenfalls geeignet, beispielswe
Salatöl, Kochöl, Fischöl (Tran), Kokosöl, Erdnußöl, Maisöl, Pfefferminzöl, Ölkomponenten
usw. Fruchsäfte lassen sich allgemein gut behandeln, ebenso wie Fruchtgetränke,
Kolagetränke, Ginger Ale und all dere alkoholfreie Getränke, Bier, Wein, andere
alkoholische Getränke, Flüssigarmonas und dgl. In fein gemahlendem Zustand, so daß
sie frei fließfähig sind, können auch Nährmittel, Mehle und andere mehlartige Stoffe
behandelt worden, ebenso wie andere pulverförmige Nahrungsmitel, wie Zucker, Stärke,
Kakao, Ei(pulver), Gelatine, Trockenhefe, Pektin, Kaffee, verschiedene Trockengemische
und dgl. Nahrungsmittel mehr oder weniger viskoser Konsistenz können ebenfalls behandelbar
sein, beispielsweise Schokoladensirup, Honig, Zuckersirup, Apfelmus, Melasse, Marmelade,
Gelees, Bratensäfte, aromatisierte Gele (entree flavord gels), Soßen, Bouillon,
Brühe, Suppe, Mehl- oder Schleimsuppe, Pürees, Schlagsahne, Pudding, Zuckerglasur,
synthetischen Kaffeesahne, Majonnaise usw In Verbindung mit den viskoseren Stoffen
sowie denen, die Feststoffe enthalten oder das bestehen, kann es sich als ratsam
erweisen, sie nach einem anderen Verfahren als
dem in Fig. 2 veranschaulichten
zu sterilisieren, bei welchem das Nahrungsmittel durch Rohre beträchtlicher Länge,
einschließlich Schlangen, geleitet wird. Diese Nahrungsmittel können vielmehr chargenweise
unter Rühren durch Erwärmen sterilisiert, im Wirbelbett unter Verwendung eines inerten
Verwirbelungsgases erwärmt oder in indirekt beheizten Wärmetauschern mit Oberflächenschabern
erwärmt werden.
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Die Erfindung ist auf eine Vielfalt von Behältern und Behälterdeckeln
anwendbar, die sich mit dem Erfordernis vereinbaren lassen, daß die verschlossenen
Behälter Mikrorganismen, Luft, Wasser, Wasserdampf und dgl. vom Nahrungsmittel fernhalten
müssen. Ein besonders zweckmäßiger Behälter ist ein solcher aus Aluminium oder einer
Legierung hohen Aluminiumgehalts. Andere Behälter können aus Kunststoff bestehen,
wofür viele Arten von Kunststoffen brauchbar sind. Die Deckel können ebenfalls unter
einer Vielfalt von Werkstoffen und Konstruktionen gewählt werden; vorzugsweise bestehen
solche Deckel aus Aluminiumfolien oder aus zwischen eine Paperschicht und eine Klebemittelschicht,
aus z.B. Polyvinylchlorid oder einem Derivat davon, laminierten Aluminiumfolien.
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Die Klebemittelschicht ist vorzugsweise unter Wärme und Druck mit
dem Behälter verklebbar.
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Im folgenden ist die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert.
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BeisPiel 1 In Vorbereitung auf das keimfreie Verpacken von Vollmilch,
wie sie von der Molkerei bezogen wurde, wurde zunächst die Vorrichtung gemäß Fig.
2 sterilisiert, indem Wasser in den Behälter 82 eingefüllt, das Ventil 82a geöffnet
und das Wasser durch die Wärmetauschereinheiten gepumpt wurde. Das Wasser wurde
im Vorwärmer und in den Heizeinheiten erwärmt, worauf
das etwa
1490C warme Wasser durch die Halter Vorkühl- und End-Kühleinheiten geleitet wurde,
um sie zu sterilisieren.
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Während des Sterilisierenswurde in den Kühleinheiten für den Wärmeaustausch
kein Kühlwasser verwendet. Das erwärmte Wasser wurde auch durch das Homogenisierventil
sowie durch die Leitung 13, den Zwischenbehälter 14, die Leitung 20 und die Füllrohre
19 geleitet, um diese Teile zu sterilisieren In den Behältern 46 (Fig. 1) wurde
ein Mikroorganismen abtötendes Mittel eingefüllt, beispielsweise in Form des beschriebenen
organischen jodhaltigen Komplexes (Mikroklene DF). Unter Verwendung von Leitungswasser
von der Speiseleitung 50 wurde die Proportioniereinrichtung 49 so eingestellt, daß
sie eine wäßrige Lösung mit 82 ppm des Mittels lieferte, die dann zur Druck-Kammer
55 überführt und da von der über die Leitungen 56 und 57 einströmenden, einen Druck
von etwa 6,1 atü besitzenden Luft mitgerissen und über eine Mischdüse mit einem
Durchmesser von etwa 0,2 mm aus der Kammer abgeführt wurde.
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Das so erhaltene, unter Druck gesetzte Gemisch wurde 14 min lang in
den Reinluftraum eingesprüht. Während dieser Zeitspanne wurde der im Reinluftraum
herrschende Druck durch Schließen der automatisch motorgesteuerten Lufteinlaß-Klappe
89 auf 0,0007 atü reduziert, so daß sich der Sprühstrahl ohne weiteres durch den
Raum hindurch vernebeln bzw. dispergieren und darin konzentrieren konnte. Zur Unterstützung
des Sprühens wurde Hochdruckluft von 6,1 atü als Zerstäubungshilfe in die Sprühdüse
für die Lösung eingeführt.
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Gleichzeitig wurde die Luftleitung 33 mit der gleichen Lösung und
unter Verwendung einer Düse von etwa 0s15 mm ausgesprüht.
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Bei diesem, etwa 14 min lang dauernden Arbeitsgang wurden die Füllzone
der Füllvorrichtung sowie die Leitung 33 sterilisiert.
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Auf ähnliche Weise wurde auch das Luftfilter ausgesprüht.
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Versuchsweise wurde die Dicke des auf den Oberflächen des Reinluftraums
niedergeschlagenen Films gemessen; dieser Film besaß eine mittlere Dicke von etwa
0,025 mm und enthielt etwa 55 ppm des Mittels.
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Die flexiblen Handschuhe bzw. Stulpen 39 (Fig. 1) wurden sterilisiert,
indem sie mit einer Mikroorganismen abtötenden Lösung mit nicht weniger als 25 ppm
des wirksamen Mittels während einer Zeitspanne von mindestens 14 min in Berührung
gebracht wurden. Gewünschtenfalls konnte die Lösung über Nacht in den Handschuhen
verbleiben. Daraufhin wurden die Handschuhe umgestülpt, so daß die Lösung in die
Füllzone hinein ausgeschüttet wurde, von wo aus die abfließen konnte.
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Am Ende des Sprühvorgangs wurde mittels des im Luft filter vorgesehenen
Gebläses Atmosphärenluft durch dieses Luft filter geleitet und dem Reinluftraum
und der Leitung 33 zugeführt.
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Das Filter entzieht der einstromenden Luft alle Teilchen mit einem
Durchmesser von bis herab zu 0t1 /1. In diesem Zusammenhang mag darauf hingewiesen
werden, daß die durch schnittliche Länge von Bakterien etwa 1,5 Y und ihre durchschnittliche
Dicke etwa 0,2 bis 1 p beträgt. Der Lufteinlaß 35 (Fig. 5) wurde im voraus so eingestellt,
daß er die Luft in einer an der Öffnung 36 (Fig. 1) bestimmten Richtung ausströmen
ließ. Durch Einstellung der Jalousien des Einlasses wurde das dem Reinluftraum eingespeiste
Luftvolumen auf etwa 22,7 m3/min eingestellt. Der Klappen-Verschluß 36a wurde auf
einen Uberdruck von etwa 0,0035 atü im Reinluftraum eingestellt.
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Die über die Leitung 33 in die Füllzone 16 einströmende Luft wurde
mittels des Klappenventils 87 (Fig. 4) so eingestellt, daß der in der Füllzone herrschende
Druck um etwa 0,007 atü höher war als der im Reinluftraum herrschende Luftdruck.
Der
Luftdurchsatz durch die Füllzone wurde auf etwa 17 m3/min eingestellt,
wobei der Luftstrom etwa 3,2 min über der Oberseite der vorgeformten Behälter hinwegstrich,
während diese Behälter im Förderer angeordnet waren und unmittelbar vor dem Füllen
mit dem Nahrungsmittel standen. Die aus der Füllen zone austretende Luft ströme
über die Öffnung 37 (Fig. 1) im Produktaustragsende der Vorrichtung ab.
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Der Reinluftraum wurde durch Einstellung der Temperatur der das Luftfilter
durchströmenden Luft auf einer relativen Luftfeuchtigkeit von etwa 60% gehalten.
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Ein Stapel vorsterilisierter, in einer abgedichteten Po7yäthylenumhüllung
eingeschlossener hälter wurde über die Öffnung 110 (Fig. 6) in die Füllzone eingebracht.
Der Behälterstapel wurde aus der Umhüllung entnommen und nach dem Handschuhkastenverfahren
(glove box technique) unter Benutzung der vorsterilisierten Handschuhe 39 (Fig.
1) auf dem Behälterträger angeordnet. Diese, aus flexiblem Polyäthylen bestehenden
Handschuhe waren etwa 39 cm lang und mittels fest anliegender Kunststoffringe an
den Ra:ndern der Öffnungen 38 abgedichtet. Während der Entnahme der gestapelten
Behälter aus der Umhüllung hielt die Bedienungsperson mit der einen Hand die Oberseite
der durch die Öffnung M10 hindurchragenden- Umhüllung, während sie mit der deren
Hand - in einem der Polyäthylenhandschuhe -den Boden der uirihüll!ung aufriß und
den Behälterstapel auf den Träger bzw. ie Auflage fallen ließ.
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Auf ähnliche Weise wurde ein Stapel vorsterilisierter Deckel in die
Füllzone eingebracht. Sowohl die gestapelten Behälter als auch die gestapelter Deckel
wurden 9 Stunden lang in der gleichen, Äthylenoxid enthaltenden Polyäthylenumhüllungen
vorsterilisiert.
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Die Behälter bestang und @@aßen eine
34,9 mm. Die
Deckel bestanden aus Schichtungen in Form einer Schicht Aluminiumfolie zwischen
einer Schicht Papier und einer Schicht eines Polyvinylchloridderivats. Das Papier
bestand aus gebleichtem Papier mit einem Papiergewicht von 18,1 kg. Das Polyvinylchlorid
stellte das Klebemittel dar.
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Während sich die gestapelten Behälter und Deckel am vorgesehenen Platz
befanden und Luft den Reinluftraum und die Füllzone durchströmte, wurde der Fülltrichter
70 (Fig. 2) mit Milch gefüllt. Das Ventil 70a wurde geöffnet, so daß die Milch mittels
der Pumpen 71 und 72 zum Vorwärmer 73 gefördert wurde. Die Milch wurde im Vorwärmer
73 auf etwa 93°C und in der Heizeinrichtung 74 auf etwa 1490C erwärmt, in der Halteeinheit
75 etwa 4 sec lang auf dieser Temperatur gehalten und dann in den Kühleinheiten
76 und 77 auf etwa 4»4°C abgekühlt. Sodann wurde sie dem Zwischenbehälter zugeführt
und füllte diesen zu etwa einem Viertel, worauf die Milch durch Einstellung von
nicht dargestellten, neben dem Druckbehälter befindlichen Ventilen zu den Füllmitteln
19 (Fig. 1) der Füllvorrichtung gefördert wurde. Bei in Betrieb befindlicher Vorrichtung
wurden die Behälter intermittierend durch die Füllzone gefördert, gefüllt, mit Deckel
versehen, verschlossen bzw. abgedichtet und dann ausgetragen, wie dies vorher beschrieben
worden ist. Die fertig gefüllten Behälter wurden aus dem Reinluftraum über die schieberabgedeckte
Öffnung der Austrageinrichtung 41 (Fig. 1) ausgetragen, vom laufenden Förderer 43
aufgenommen und vorübergehend auf der Plattform 45 aufbewahrt. Beim Schließvorgang,
d.h. dem Verschweißen der Deckel, bewegte sich der Wärmeklebkopf der Füllvorrichtung
automatisch auf jeden mit einem Deckel versehenen Behälter zu> während sich dieser
auf der Förderstrekke befand. Dieser Klebkopf wurde auf einer Temperatur von etwa
2880C gehalten und übta etwa 0,6 sec lang einen Druck
von etwa
680 kg auf die verschlossenen Behälter aus, worauf er automatisch zurückgezogen
wurde.
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Während des Füllvorgangs wurden die Segmente 99 (Fig, 6) der Förderstrecke
bei ihrer Zurückbewegung ständig mit einer Mikroorganismen abtötenden Lösung mit
25 ppm des vorher genannten Mittels bei einem Druck von 1,05 atü gespült.
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Die fertigen Behälter besaßen solche Festigkeit, daß sie einem Unterdruck
von mindestens etwa 508 mm Wassersäule zu widerstehen vermochten, was durch Versuch
erZnittelt wurde.
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Mit anderen Worten überstanden die in eine evakuierte verschlossene
Unterdruckglocke eingebrachten, verschlossenen Behälter einem angelegten Unterdruck
von 508 mm Wassersäule, ohne daß die Verklebung zwischen Deckel und Behälter aufbrach.
Eine Verklebung bzw. Abdichtung dieser Festigkeit wird für alle praktischen Zwecke
als ausreichend angesehen.
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Der vorstehend beschriebene Arbeitsgang wurde während einer Zeitspanne
von 10 bis 15 min durchgeführt, wobei Hunderte von fertigen Behältern hergestellt
wurden. Eine Anzahl solcher Behälter wurde unter Inkubationsbedingungen (37s8°)
3 Monate lang aufbewahrt, worauf eine Keimzählung durchgeführt wurde; dabei zeigte
es sich, daß keine Keime anwesend waren.
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Die ursprüngliche, dem Verfahren zugeführte Milch besaß eine Keimzahl
von 100 000, während die keimfrei verpackte Milch - unmittelbar nach dem Verpacken
geprüft - eine Keimzählung von Null ergab. Diese Prüfungen wurden in Ubereinstimmung
mit dem in "Standard Methode" geschilderten Plattenzählverfahren durchgeführt. Ersichtlicherweise
ist eine Lagerzeitspanne von 3 Monaten wesentlich länger als die in der Praxis vorkommenden
Lagerzeitspannen; sie borde nur gewählt, um die äußerst keimfreie Lebensdauer des
keimfrei verpackten Nahrungsmittels zu belegen. Zumindest im Fall von Vollmilch
ist eine derartige Lagerzeit vor der Verwendung zwar nicht schädlich, aber doch
nicht vorteilhaft.
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BeisPiel 2 Ein Pudding mit Schokoladegeschmack wurde - mit wenigen,
aufgeführten Ausnahmen - praktisch auf diq gleiche Weise verpackt wie vorstehend
beschrieben, Der Pudding bestand aus 70% Wasser, 15% Zucker, 8% Milchpulver, 3%
Pflanzenfett, 2% Dextrose, 1,7% Kakao, 0,2% Emulgator und 0,1% Salz und besaß viskos
flüssige Konsistenz. Er wurde bei 21,1ob gemischt, auf 600C erwärmt, bei 141 atü
homogenisiert und einem Verweilbehälter zugeführt. Zum Sterilisieren wurde der Pudding
durch einen Wärmetauscher mit Wandschaber hindurchgefördert, in welchem seine Temperatur
in etwa 20 sec auf. 149 0C erhöht wurde, worauf er zu einem Halterohr überführt
und etwa 12 sec lang auf 1490C gehalten und dann in einem Kühler mit Wandschaber
auf 37,8°C abgekühlt wurde. Das Kühlen dauerte etwa 40 sec.
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Hierauf wurde der Pudding zwecks Zufuhr zur Füllvorrichtung in den
Zwischenbehälter 14 (Fig. 1) überführt. Er wurde auf die in Beispiel 1 beschriebene
Weise in Aluminiumbehältern verpackt und dann etwa zwei Wochen lang gelagert. Bei
einer Untersuchung nach der Lagerung ergab sich eine Keimzahl von Null im Vergleich
zu einer Mindestkeimzahl von 100 000 des ursprünglichen, unverpackten Puddings.
Das Mundgefühl des verpackten Puddings war, möglicherweise als Ergebnis der Homogenisierung,
im Vergleich zum ursprünglichen Pudding verbessert; in anderer Hinsicht war der
Pudding normal. Er besaß nach Messung auf einem Brookfield-Viscosimeter eine Viskosität
von 12 000 cps.
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Allgemein gesagt, ist es vorteilhaft, das Nahrungsmittel gemäß Fig.
1 unmittelbar vor seinem Verpacken zu sterilisieren, wobei die Erwärmung eine bevorzugte
Möglichkeit der Sterilisierung darstellt. Es können jedoch auch andere Sterilisierverfahren
angewandt werden. Beispielsweise ist es auch möglich, vorsterilisiertes Nahrungsmittel
zu verpacken, d.h. ein solches, das zu einem anderen Zeitpunkt und/oder an
einem
anderen Ort sterilisiert worden ist; in diesem Fall wird das Nahrungsmittel einfach
mit Hilfe nicht dargestellter Einrichtungen in den Zwischenbehälter 14 eingebracht,
wobei auf die Aufrechterhaltung der keimfreien Bedingungen geachtet werden muß.
Eine Förderung des Nahrungsmittels unter Schwerkrafteinfluß vom Zwischenbehälter
zur Füllvorrichtung ist möglich.
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Ersichtlicherweise wird das Verfahren in der industriellen Praxis
kontinuierlich durchgeführt, obgleich eine chargenweise Arbeitsweise nicht ausgeschlossen
ist.
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Neben Vollmilch und Pudding, wie vorstehend beschrieben, wurden auch
andere verpackte Nahrungsmittel hergestellt, die ohne Kühlung eine Lagerbeständigkeit
von bis zu mehreren Monaten besaßen, während die gleichen Nahrungsmittel üblicherweise
gekühlt werden müssen. Es kann angenommen werden, daß die Lagerbeständigkeit dieser
keimfrei verpackten, ungekühlten Nahrungsmittel mindestens doppelt so groß ist wie
die von gekühlten, nicht keimfreien Nahrungsmitteln und bis zum 50- oder 100-Fachen
von deren Lagerungszeit oder mehr betragen kann. Das verpackte Nahrungsmittel ist
auch vor Oxidation durch atmosphärischen Sauerstoff geschützt. Die Erfindung ermöglicht
die Vermeidung chemischer Konservierungsmittel, und die Wiederaufbereitung der Nahrungsmittelprodukte
kann wegfallen. Die Kühlkosten lassen sich senken.
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Neben Nahrungsmitteln können erfindungsgemäß auch andere Stoffe keimfrei
verpackt werden, und zwar entweder in Form von Flüssigkeiten, fließfähigen Pulvern
oder fließfähigen körnigen Materialien. Dabei handelt es sich um in der Medizin
verwendete Materialien, z.B. hämatische Stoffe, wie Vollblut, Thrombin oder andere
Blutkomponenten, verschiedene Sera, wie Blutplasma, Globulin, Albumin, antitoxische
Sera und Antitoxine,
und Vakzine, wie Tollwutvakzine, Bakterientoxine
und -Vakzine, sowie verschiedene Toxine zur Verwendung als Diagnosehilfsmittel.
Für das keimfreie Verpacken eignen sich auch verschiedene pharmazeutische und therapeutische
Hilfsmittel,- wie Gelschaum (absorptionsfähiger Gelatineschwamm), Fibrinschaum,
Zellulosestoffe, Streupulver, medizinische Nahrungsmittel usw. Vitamine sind ebenso
geeignet wie biologische Materialien, Tierextrakte, Tierorganextrakte, Pflanzenextrakte
und dgl.. Medikamente und Drogen allgemein lassen sich nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren verpacken, ebenso wie Chemikalien aller Art zur Verwendung in allen Fällen,
in denen ein Bedarf für keimfrei verpackte Stoffe besteht.
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Bezüglich der physikalischen Form der Feststoffe kann gesagt werden,
daß sich Pulver und körnige Materialien verarbeiten lassen, sofern sie unter Schwerkrafteinfluß
oder unter Förderung durch eine Pumpe fließfähig sind. Dies gilt selbstverständlich
auch für Nahrungsmittel, wobei zu beachten ist, daß körnige Nahrungsmittel, wie
verschiedene Nußarten - sowohl ganz als auch zerkleinert -, ebenfalls verpackt werden
können, sofern sie fließfähig sind.
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Selbstverständlich ist die Erfindung verschiedenen Abwandlungen und
Änderungen zugänglich, ohne daß von ihrem Rahmen und ihrem Grundgedanken abgewichen
wird.
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Zusammenfassend schafft die Erfindung mithin ein Verfahren zum keimfreien
Verpacken von Nahrungsmitteln, Genußmitteln, Arzneimitteln, Seren, Chemikalien und
dgl., bei welchem das zu verpackende Gut sterilisiert und dann unter keimfreien
Bedingungen in vorsterilisierten Behältern verpackt wird.
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Außerdem schafft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses
Verfahrens.