DE3633042A1 - Verfahren zum sterilen verpacken von sterilem, fluessigem abfuellgut, insbesondere nahrungsmitteln - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum sterilen Verpacken von ste­ rilen, fließfähigen Nahrungs-, Genuß- oder Arzneimitteln (= Abfüll­ gut) in Behältnisse wie Flaschen, Dosen, thermostabile Kartons oder dergleichen.

Derartige flüssige Abfüllgüter, wie z. B. Milch oder Milchprodukte, Fruchtsäfte, Fertigsuppen etc., die ggfs. auch stückige Bestandteile enthalten können, werden bekanntlich zum Zwecke der Keimfreimachung und damit zum Haltbarmachen, im allgemeinen durch einmaliges Erhitzen sterilisiert, wobei die Mikroorganismen abgetötet und die Enzyme inaktiviert werden. Dabei kommt es jedoch häufig zu einer Übersteri­ lisation, bei welcher es aufgrund - ggfs. lokal auftretender - zu hoher Temperaturen zu einer Qualitätsverminderung des Abfüllgutes kommt. Dieses kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn die mit Abfüllgut befüllten, verschlossenen Behältnisse nach dem Abfüllen in einem Autoklaven beispielsweise einer Temperatur von 130 Grad C aus­ gesetzt werden. Aber auch wenn das Abfüllgut vor dem Befüllen der Behältnisse so schonend sterilisiert wird, daß es praktisch nicht zu einer nachteiligen Veränderung der Ausgangseigenschaften gekommen ist, können die sensorischen Eigenschaften beim anschließenden Ver­ packungsvorgang in nachteiliger Weise beeinträchtigt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungs­ gemäßes Verfahren zu schaffen, bei dem es beim Verpacken des zuvor sterilisierten Abfüllgutes nicht zu einer beachtlichen Qualitäts­ verschlechterung des Abfüllgutes hinsichtlich dessen Ausgangseigen­ schaften kommen kann.

Die Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die bis zum Befüllen in einer unter Überdruck gegenüber dem At­ mosphärendruck stehenden, sterilen Atmosphäre gehaltenen Behältnisse unter einem Umgebungsdruck (= Befüllungsdruck) befüllt werden, der größer ist als der Verflüchtigungsdruck der im Abfüllgut zu erhal­ tenden flüchtigsten Komponente bei der höchsten Temperatur, welcher das Abfüllgut beim Befüllen eines Behältnisses ausgesetzt wird.

Bei dieser höchsten Temperatur kann es sich um die Temperatur der zuvor steril gemachten Behältnisse handeln, wenn die Umgebungstempe­ ratur der Befüllungsstation kleiner ist als die Temperatur der Be­ hältnisse, oder aber um die Umgebungstemperatur der Befüllstation, wenn diese größer ist als die Temperatur der Behältnisse, oder aber auch um die Temperatur des Abfüllgutes selbst, wenn dieses bei einer Heißabfüllung mit einer verhältnismäßig hohen Temperatur abgefüllt wird, die größer ist als die Umbegungstemperatur der Füllstation und die Temperatur der Behältnisse.

Wird beispielsweise im Falle einer Kaltabfüllung ein Fruchtsaft mit einer Temperatur von 40 Grad C abgefüllt und weisen die zu befüllen­ den Behältnisse vom Sterilisationsvorgang her noch eine Temperatur von 110 Grad C auf, so erfolgt die Befüllung unter einem Umgebungs­ druck, der größer ist als der Verflüchtigungsdruck der im Abfüllgut zu erhaltenden flüchtigsten Komponente bei der Temperatur von 110 Grad C.

Werden dagegen beispielsweise bei einer Heißabfüllung, bei welcher das Abfüllgut eine Temperatur von 120 Grad C aufweist, die zuvor steril gemachten Behältnisse mit einer niedrigeren Temperatur zuge­ führt, und ist auch die Umgebungstemperatur im Bereich der Füllsta­ tion geringer als die Temperatur des Abfüllgutes, so erfolgt das Be­ füllen unter einem Umgebungsdruck, der größer ist als der Verflüch­ tigungsdruck der im Abfüllgut zu erhaltenden flüchtigsten Komponente bei 120 Grad C.

Auf diese Weise ist sichergestellt, daß die vor dem Abfüllvorgang vorhandenen Ausgangseigenschaften des Abfüllgutes beim Befüllen der Behältnisse nicht in einem erheblichen Ausmaß negativ beeinträchtigt werden, da der Befüllungsdruck verhindert, daß es beim Befüllen eines Behältnisses zu einer Überhitzung des Abfüllgutes kommen kann, die ein Ausdampfen von Wasser, Verflüchtigen von Aromastoffen etc. zur Folge hat.

Der Umgebungsdruck beim Befüllen wird bevorzugt 1 bis 4 bar höher gewählt als der Dampfdruck des Abfüllgutes bei der höchsten Tempera­ tur, welcher das Abfüllgut beim Befüllen ausgesetzt wird, um mit Si­ cherheit zu verhindern, daß es beim Befüllen zu einer Qualitätsein­ buße des Abfüllgutes kommen kann, wobei die niedrigeren Werte bei Ab­ füllgütern gewählt werden, die weniger Aromastoffe und dergleichen enthalten, während die höheren Druckwerte bevorzugt bei Abfüllgütern gewählt werden, bei denen es besonders auf die Erhaltung ihrer geschmacklichen Ausgangseigenschaften ankommt.

Erfindungsgemäß ist es bevorzugt vorgesehen, daß die Behältnisse einzeln nacheinander in einem Takt sterilisiert werden, der gleich dem Befüllungstakt ist.

Um dieses zu ermöglichen, d. h. eine entsprechend kurze Sterilisa­ tionszeit zum Sterilisieren der Behältnisse verwirklichen zu können, ist bevorzugt vorgesehen, daß die Behältnisse zum Sterilisieren je­ weils mit heißem Wasser beaufschlagt werden, dessen Temperatur größer ist als die Siedetemperatur, wobei der Umgebungsdruck größer ist als der der Wassertemperatur entsprechende Dampfdruck. Bei einer derar­ tigen Sterilisation der Behältnisse ist nicht nur eine kurze Steri­ lisationszeit zu erzielen, die im wesentlichen gleich der Abfüllzeit ist, sondern diese Arbeitsweise weist darüber hinaus den Vorteil auf, daß es beim Sterilisieren nicht zu einem Verdampfen von Sterilisa­ tionszwecken dienendem Wasser kommen kann, so daß der Arbeitsablauf von außen her gut zu beobachten und ggfs. in den Arbeitsablauf ein­ zugreifen ist.

Es hat sich als besonders zweckmäßig herausgestellt, wenn die Be­ hältnisse zum Sterilisieren jeweils mit dem unter entsprechendem Überdruck stehenden, heißen Wasser befüllt und an ihrer Außenseite besprüht bzw. überflutet werden, da auf diese Weise eine nicht nur schnelle, sondern auch äußerst intensive Sterilisation der Behält­ nisse möglich ist, die anschließend von dem Wasser entleert und be­ vorzugt durch Beaufschlagung mit steriler Heißluft getrocknet werden, bevor sie unmittelbar anschließend mit dem Abfüllgut befüllt werden.

Bei einer Heißabfüllung von Abfüllgut kann in weiterer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung das Sterilisieren sowie das anschließende Entleeren und Trocknen und das hieran anschließende Befüllen der Be­ hältnisse mit Abfüllgut sowie letztlich das Verschließen in ein und derselben Druckkammer bzw. Druckzone erfolgen, da der hierbei ent­ stehende relativ hohe Innendruck der Behältnisse bei dem anschlie­ ßenden Abkühlen abgebaut wird und demgemäß unschädlich ist.

Dagegen erfolgt bei einer Kaltabfüllung von Abfüllgut das Befüllen der Behältnisse und das Verschließen bevorzugt in einer nachgeordne­ ten zweiten Druckzone, in welcher der Druck kleiner ist als in der ersten Druckzone, damit in den befüllten, verschlossenen Behältnissen kein hoher Überdruck vorhanden ist, wobei der in dieser zweiten Druckzone herrschende Umgebungsdruck gemäß den obigen Darstellungen so eingestellt wird, daß er wenigstens etwas größer ist als der Ver­ flüchtigungsdruck der im Abfüllgut zu erhaltenden flüchtigsten Kom­ ponente bei der höchsten Temperatur, welcher es beim Befüllen des Behältnisses ausgesetzt wird. In einem solchen Falle ist es zweckmä­ ßig, die zuvor sterilisierten Behältnisse auf dem Weg von der Steri­ lisierstation zur Befüllstation vor dem Befüllen etwa auf die Tempe­ ratur des Abfüllgutes zu kühlen und die Umgebungstemperatur der Füllstation entsprechend niedrig zu halten, damit die verschlossenen Behältnisse nicht unter einem zu hohen Überdruck stehen.

Weitere bevorzugte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. Die Erfindung macht sich die Erfah­ rung zu nutzen, daß mit der Erhöhung von Drücken die Abtöten von Keimen und Sporen intensiver/effektiver erfolgt und unter relativ hohem Druck die Erhitzungstemperaturen und/oder -zeiten zum Teil deutlich verringert werden können. Die sensorische Qualität von Nah­ rungs- und Genußmitteln wird besser als bisher erhalten, weil wich­ tige Inhaltsstoffe auch bei relativ hoher Temperatur nicht flüchtig werden.

Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist nachstehend an Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf eine Zeichnung weiter er­ läutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine stark schematisierte Darstellung einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einer Heißabfüllung in Seitenansicht,

Fig. 2 die Darstellung gemäß Fig. 1 in einer Draufsicht,

Fig. 3 eine Variante in einer Darstellung gemäß Fig. 1 für eine Kaltabfüllung von Abfüllgut mit zwei einander unmittelbar nachgeordneten Druckkammern,

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Darstellung gemäß Fig. 3,

Fig. 5 eine Variante einer Einrichtung gemäß Fig. 1 und

Fig. 6 eine Draufsciht auf die Darstellung gemäß Fig. 5.

Die stark vereinfachte Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht aus einem Zuförderband 1 und einem Abförderband 2, zwischen denen die Druckzone 3 vorgesehen ist. Der Zugang zur Druck­ zone 3 erfolgt über eine einlaufseitig angeordnete Drehschleuse 4; der Abtransport der gefüllten Flaschen erfolgt über eine gleichartig ausgebildete Drehschleuse 5 im Auslaufteil der Druckzone. Der Tran­ sport der zu befüllenden Behälter 6 innerhalb der Druckzone erfolgt über die Drehschleusen 4 und 5 verbindende Transportmittel 7. Die Drehschleusen 4 und 5 sind in bekannter Weise so ausgebildet, daß beim Einbringen der zu befüllenden Behälter 6 der innerhalb der Druckzone 3 vorhandene Druck gegenüber dem niedrigen atmosphärischen Druck aufrechterhaltbar ist.

Im Inneren der Druckzone 3 sind an einer Hubeinheit 8 auf und ab be­ wegbar die Stationen zum Befüllen 9, Entleeren 10, Trocknen 11 und Abfüllen 12 vorgesehen, die nachfolgend im einzelnen noch beschrieben werden. An einer weiteren auf und ab bewegbaren Hubeinheit 13 ist eine Einrichtung 14 zum Verschließen der befüllten Behälter 6 vorge­ sehen.

Aus Fig. 1 ist weiterhin erkennbar, daß die bei 15 in das System angesaugte Frischluft zunächst einem Kompressor 16 und einem unmit­ telbar darauf folgenden Lufterhitzer 17 zugeleitet wird, von dem aus sie als sterile Heißluft über die Leitung 18 der Druckzone 3 z. B. über die Trockenstation 11 zugeführt wird.

Mit 9 ist schematisch ein Wasseranschluß an der Hubeinheit 8 be­ zeichnet, durch den überhitztes Wasser mit einer Temperatur von 140 Grad C in den zu sterilisierenden Behälter und an dessen Außenseite geleitet wird. Vorzugsweise ist an der Hubeinheit 8 eine über den Behälter absenkbare Haube befestigt, unter der der Füllvorgang mit dem Wasser erfolgt.

Durch taktweises Weiterbewegen der Behälter 6 über das Förderband 7 bei hochgefahrener Hubeinheit 8 wird der Behälter in die Entleersta­ tion 10 weitertransportiert, wo das Wasser aus dem Behälter 6 ausge­ saugt wird. Selbstverständlich kann bei entsprechender mechanischer Einrichtung an dieser Stelle der Behälter auch umgedreht werden, so daß das Wasser herauslaufen kann.

In der nachfolgenden Trockenstation 11 wird die - wie vorstehend beschrieben - erzeugte Heißluft unter Druck eingeblasen, um den Be­ hälter 6 zu trocken. Dabei erhöht sich der Druck in der Druckkammer im vorliegenden Beispiel auf 5 bar, auf den auch das Druckhalteventil 20 eingestellt ist. Erhöht sich der Druck in der Druckzone 3, so wird über ein Überdruckventil Luft abgelassen und durch die Rückluftlei­ tung 21 zu der Ansaugleitung 15 zurückgeführt.

Der auf 5 bar eingestellte Druck innerhalb der Druckzone 3 erhöht die Verdampfungstempertur des in die Füllstation 9 eingeleiteten Wassers, so daß dieses eine Tempertur von 140 Grad C aufweisen kann, ohne zu verdampfen. Überschüssiges Wasser kann bei 22 aus der Druckzone ab­ geführt werden.

Das Füllen der Behälter 6 mit heißem Abfüllgut erfolgt in der Station 12, wobei ggfs. stückige Bestandteile vorher in den Behäter 6 einge­ bracht werden können. Wenn das Befüllen mit heißem Abfüllgut und das anschließende Verschließen des Behälters bei 14 in ein und derselben Druckzone erfolgt, kann der hierbei entstehende, relativ hohe Innen­ druck der Behälter beim anschließenden Abkühlen abgebaut werden. Zu­ sätzlich können einen Druckausgleich gestattende, entsprechend aus­ gebildete Behälter oder Behälterverschlüsse Verwendung finden.

Soll kaltes Abfüllgut eingefüllt werden, so ist es zweckmäßig, das Abfüllen und Verschließen der Behälter in einer Zone vorzunehmen, die einen niedrigeren Druck als die Zone aufweist, in der das Sterili­ sieren der Behälter stattfindet. Zu diesem Zweck ist, wie in Fig. 3 dargestellt, eine Behandlungszone 3 a mit einem Druck von beispiels­ weise 5 bar vorgesehen, an die sich eine Behandlungszone 3 b an­ schließt, in der ein wesentlich kleinerer Druck von beispielsweise 1 bar aufrechterhalten ist. Die beiden Druckzonen 3 a und 3 b sind mit einer ebensolchen Drehschleuse D verbunden, wie sie im Einlaufteil und Auslaufteil der Anlage mit 4 und 5 bezeichnet sind. Der Transport der Behälter 6 erfolgt in gleicher Weise wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 über Förderbänder 7. Auch die Anlagenteile, soweit sie sich entsprechen, sind in Fig. 3 gleich bezeichnet. Der Druckzone 3 b ist eine der Druckzone 3 a identische Anlage zur Erzeugung der Heiß­ luft vorgeschaltet, mit dem Unterschied, daß auf einem niedrigeren Druckniveau gefahren wird, das bei 20 einstellbar ist. Die Heißluft wird in die Druckzone 3 b unmittelbar bei 23 eingeleitet.

Eine Variante einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemä­ ßen Verfahrens ist in Fig. 5 und 6 ebenfalls vereinfacht dargestellt. Sich entsprechende Teile sind gleich beziffert. Die Anlage unter­ scheidet sich von der Anlage nach Fig. 1 dadurch, daß die Dreh­ schleuse in einem zylindrischen Behälter vorgesehen ist, den die zu befüllenden Behälter 6 karusellartig durchlaufen, wobei nacheinander die Stationen Füllen mit Wasser 9 Absaugen 10, Trocknen 11, Füllen mit Abfüllgut 12 und Verschließen 14 passiert werden.

Die Ausführung einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsge­ mäßen Verfahrens ist nicht auf die gezeigten Beispiele beschränkt, die nur das Prinzip wiedergeben sollen.

Claims (9)

1. Verfahren zum sterilen Verpacken von sterilen fließfähigen Nah­ rungs- Genuß- oder Arzneimitteln (= Abfüllgut) in Behältnisse wie Flaschen, Dosen, thermostabile Kartons oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet, daß die vor dem Befüllen mit Abfüllgut steril gemachten und bis zum Befüllen in einer unter Überdruck gegenüber dem Atmosphä­ rendruck stehenden, sterilen Atmosphäre gehaltenen Behältnisse unter einem Umgebungsdruck (= Befüllungsdruck) befüllt werden, der größer ist als der Verflüchtigungsdruck der im Abfüllgut zu erhaltenen flüchtigsten Komponente bei der höchsten Temperatur, welcher das Abfüllgut beim Befüllen eines Behältnisses ausge­ setzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umgebungsdruck beim Befüllen 1 bis 4 bar höher ist als der Dampfdruck des Abfüllgutes bei der höchsten Temperatur, welcher das Abfüllgut beim Befüllen eines Behältnisses ausge­ setzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Behältnisse einzeln nacheinander in einem Takt sterili­ siert werden, der gleich dem Befüllungstakt ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Behältnisse zum Sterilisieren jeweils mit heißem Wasser beaufschlagt werden, dessen Temperatur größer ist als die Sie­ detemperatur, wobei der Umgebungsdruck größer ist als der der Wassertemperatur entsprechende Dampfdruck.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Behältnisse zum Sterilisieren jeweils mit dem heißen Wasser befüllt und an ihrer Außenseite besprüht bzw. überflutet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Wasser entleerten Behältnisse vor dem Befüllen mit Abfüllgut durch Beaufschlagung mit steriler Heißluft ge­ trocknet werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Sterilisieren, Entleeren und Trocknen der Behältnisse in einer gemeinsamen Druckzone durchgeführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Heißabfüllung von Abfüllgut auch das Befüllen der Behältnisse mit Abfüllgut und das Verschließen in der sterilen Druckzone erfolgt.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Kaltabfüllung von Abfüllgut das Befüllen der Be­ hältnisse mit Abfüllgut und das Verschließen in einer der (er­ sten) Druckzone nachgeordneten zweiten Druckzone erfolgt, in welcher der Druck kleiner ist als in der ersten Druckzone.