DE4209838A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Sterilisieren einer Verpackungsmaterialbahn - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sterilisieren einer Ver­ packungsmaterialbahn nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem beispielsweise durch die EP-A-1 42 758 bekannt gewordenen Verfahren dieser Art wird die Vorreinigung der Verpackungsmaterial­ bahn in einem Wasserbad mit Ultraschallwellen durchgeführt. Bei dieser Reinigung wird ein Teil der Keime von der Oberfläche des Ver­ packungsmaterials gelost und entfernt, so daß bei der nachfolgenden Uv-(Ultraviolett-)Bestrahlung eine verminderte Keimbelastung vor­ liegt. Dieses bekannte Verfahren erbringt eine im Durchschnitt recht gute Entkeimungsrate. Untersuchungen haben jedoch ergeben, daß immer wieder eine nicht ausreichende Sterilität der Verpackungsmaterial­ bahn vorkommt. Ferner ist durch die EP-A-4 46 455 ein nach dem Prin­ zip einer Vorreinigung mit Wasser und einer Nachbehandlung mit UV-Bestrahlung arbeitendes Sterilisierverfahren bekannt geworden, bei dem die vorausgehende Reinigung in Anwesenheit von Wasser mit Bürsten durchgeführt wird, deren Borstenspitzen die Packstoffbahn bestreichen. Bei diesem bekannten Verfahren wird eine effektive Rei­ nigung erzielt, wenn die Borstenspitzen die Packstoffbahn unter einem ganz bestimmten Winkel bestreichen, d. h. der Abstand der Bürsten zur Packstoffbahn hat einen maßgebenden Einfluß auf die Reinigungswirkung. Da die Bürsten aber während des Betriebs ver­ schleißen, sind laufende Kontrollen des Abstands und Nachjustie­ rungen erforderlich.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Entkeimungsverfahren für Ver­ packungsmaterialbahnen zu schaffen, das verschleißfrei und ohne Nachjustierung arbeitet.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichen des Anspruchs 1 ange­ geben.

Versuche haben gezeigt, daß nach diesem Verfahren behandelte Ver­ packungsmaterialbahnen mit hoher Sterilitätsrate entkeimt werden können, so daß sie anschließend zum Verpacken steriler Güter einge­ setzt werden können. Die besonders effektive Sterilisierwirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist so zu erklären, daß der unter hohem Druck auf die Oberfläche des Verpackungsmaterials auftreffende Wasserstrahl auf der Bahn haftende Staubkörnchen und Ansammlungen von Mikroorganismen wegreißt und wegspült, so daß die verhältnis­ mäßig wenigen auf der Bahn verbleibenden Keime der nachfolgenden UV-Bestrahlung ungeschützt ausgesetzt sind. Aus diesem Grund wird durch die Kombination einer Naßreinigung mit Wasserstrahlen und einer anschließenden UV-Bestrahlung eine sehr hohe Sterilisierwir­ kung erzielt.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich.

Eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens hat wenigstens eine der UV-Strahlungsquelle vorgeschaltete, in einem bestimmten Winkel zur Förderrichtung der zugeführten Verpackungs­ materialbahn gerichtete Hochdruckdüse für Wasser. Sehr wirkungsvoll ist die Anordnung der Düse in einem bestimmten spitzen Winkel gegen die Laufrichtung der Verpackungsmaterialbahn.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens und eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens werden im folgenden näher beschrieben und anhand einer Zeichnung erläutert, die die Vor­ richtung vereinfacht im Querschnitt zeigt.

Eine Verpackungsmaterialbahn 1, die zum Herstellen von Behältern zum Verpacken steriler Güter verarbeitet wird, wird von einer Vorrats­ rolle kontinuierlich abgezogen und im Zickzack um drei Rollen 11, 12, 13 in einer Auffangwanne 14 sowie daran anschließend über eine bestimmte Strecke senkrecht nach oben und dann über eine Umlenkrolle 15 zu einer nicht dargestellten Verpackungsmaschine geführt. Ober­ halb der Umlenkrolle 12 ist in einem bestimmten Abstand eine Flach­ strahl- oder Breitschlitzdüse 17 angeordnet, deren Spritzebene gegen die Umlenkrolle 12 gerichtet ist. Der flächige Flachstrahl 2 ist auf die um die Umlenkwalze 12 laufende Verpackungsmaterialbahn 1 so aus­ gerichtet, daß er an der Auftrefflinie 3 in einem Winkel von etwa 45 Grad zur Tangente der Auftrefflinie entgegen der Förderrichtung der Verpackungsmaterialbahn 1 geneigt ist. Die Breitschlitzdüse 17 kann auch von 20 bis 90 Grad ausgerichtet sein oder sogar in einem Win­ kelbereich in Laufrichtung der Verpackungsmaterialbahn 1 liegen. Der aus der Breitschlitzdüse 17 aus tretende Flachstrahl 2 ist vorzugs­ weise steriles Wasser, das mit hoher Geschwindigkeit linienförmig auf der Verpackungsmaterialbahn 1 quer auftrifft, so daß an deren Oberfläche haftende Staubkörnchen, Keime oder Anhäufungen von Mikro­ organismen unter der Wirkung des mit hoher Geschwindigkeit dort auf­ treffenden Wassers weggerissen und fortgespült werden. Um dem Strahl 2 eine hohe Auftreffgeschwindigkeit zu verleihen, wird das Steril­ wasser der Düse 17 mit hohem Druck beispielsweise 20 bis 150 bar zugeführt. Die Transportgeschwindigkeit der Verpackungsmaterial­ bahn 1 wird in einem Bereich von 1 bis 10 Meter pro Minute gewählt.

Das Spritzwasser wird in der Wanne 14 aufgefangen und im Umlauf nach Passieren eines Filters der Breitschlitzdüse 17 wieder zugeführt. Die gereinigte Materialbahn 1 wird auf der Strecke zwischen der Um­ lenkwalze 13 und der Umlenkwalze 15 zunächst zwischen zwei Breit­ schlitzdüsen 17, 18 für Trocknungsluft hindurch und darauf mit seiner gereinigten Seite an einem UV-Strahler vorbeigeführt, wo sie mit UV-Licht bestrahlt wird. Der UV-Strahler 20 ist vorzugsweise vom C-Typ mit einer Leistung im Bereich von 100 bis 400 Milliwattse­ kunden/cm², vorzugsweise 250 mws/cm². Die Bestrahlungszeit be­ trägt etwa 1 bis 10 Sekunden.

Bei Versuchen hat es sich gezeigt, daß bei einer Hochdruck-Wasser­ reinigung mit einer Flachstrahldüse der Reinigungseffekt zunimmt, je höher der Wasserdruck und je geringer die Fördergeschwindigkeit der Verpackungsmaterialbahn 1 sind. Dabei beträgt die Keimreduktion 1,4 bis 4 Zehnerpotenzen. Eine Temperaturerhöhung des Wassers bringt nur eine geringe Verbesserung der Reinigung. Ein Zusatz von Reinigungs­ mitteln steigert den Effekt deutlich bis zu 5 Zehnerpotenzen.

Bei der, wie oben beschrieben, vorgereinigten und anschließend einer UVC-Bestrahlung ausgesetzten Verpackungsmaterialbahn 1 wird bei einer ursprünglichen Verkeimung mit Bakterium subtilis von etwa 10² bis 10⁴ schließlich ein Verkeimungsniveau von Null erreicht; selbst bei einer Ausgangskonzentration von fast 10⁷Keimen/Plätt­ chen ist die Endkeimzahl noch fast Null. Anstelle einer Breit­ schlitz- bzw. Flachstrahldüse 17 ist auch die Verwendung einer ro­ tierenden Punktstrahldüse angebracht. Versuche mit einer rotierenden Punktstrahldüse erbrachten bei gleichen Voraussetzungen gleichwer­ tige Ergebnisse wie mit einer Flachstrahldüse.

Rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen zeigten, daß bei einer Be­ handlung einer Verpackungsmaterialbahn mit unter hohem Druck aufge­ spritztem Wasserstrahl, Zellagglomerate abgelöst wurden, so daß dann nur noch einzelne, ungedeckte Keime verblieben, die von der UVC-Strahlung leicht erreicht wurden. Offensichtlich ist die Wahr­ scheinlichkeit einer Ablösung von Keimen desto größer, je größer die Agglomerate sind. Es zeigte sich auch, daß bei einer Verkeimung von mit Staub vermischten Bac.subt.-Sporen bei gleichen Bedingungen die Reinigungswirkung beider Wasserstrahlarten als auch der Kombina­ tionseffekt aus Reinigung und UV-Bestrahlung hervorragend sind.

Bei der Behandlung von Schimmelpilzsporen zeigten Versuche, daß bei der Reinigung mit einer Flachstrahldüse und mit einer rotierenden Punktstrahldüse Sporen von Aspergillus Niger ähnliche Entkeimungs­ verhältnisse erzielt wurden wie bei Bac.sub.-Sporen. Hinsichtlich der Keimfreiheit wird dennoch wegen der Bestrahlungsresistenz von A. niger nicht das gleich gute Ergebnis der Reinigungs-/Bestrah­ lungs-Behandlung erreicht. Wird jedoch in diesem Fall statt kaltem heißes Wasser mit einer Temperatur von etwa 70 Grad C mit einem Reinigungsmittelzusatz verwendet, so steigt die Reinigungswirkung sprunghaft an. Als Folge wird in Kombination mit der UV-Bestrahlung ein ausgezeichnetes Ergebnis erzielt. Durch eine weitere Erhöhung der Temperatur des Spritzwassers läßt sich der Abtötungseffekt noch wesentlich vergrößern.

Zum Erzielen einer maximalen Sicherheit des Abtötungseffekts ist eine Ausführungsform des Sterilisierverfahrens vorzuziehen, bei der mit erwärmtem Wasser mit Reinigungsmittelzusatz die Wasserstrahl­ reinigung durchgeführt, danach mit reinem Sterilwasser nachgespült, ferner mit Sterilluft aus einer Rakel getrocknet und anschließend mit UV bestrahlt wird. Diese Maßnahmen können in Kombination an der Verpackungsmaterialbahn ein- oder beidseitig angewandt werden.

Claims (11)

1. Verfahren zum Sterilisieren einer Verpackungsmaterialbahn, bei dem die Bahn zunächst einer Reinigung in Anwesenheit von Wasser, darauf einer Trocknung mit einem sterilen Gas und schließlich einer Bestrahlung mit UV-Strahlen unterzogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die vorausgehende Reinigung mit einem unter hohem Druck auf die Oberfläche der Verpackungsmaterialbahn aufgespritzten Wasserstrahl durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserstrahl mit einem Druck im Bereich von 20 bis 200 bar aufge­ spritzt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Wasserstrahl in einem Winkelbereich von 20 bis 90 Grad, vorzugsweise 45 Grad, entgegen der Laufrichtung der Ver­ packungsmaterialbahn auf die kontinuierlich geforderte Verpackungs­ materialbahn gerichtet ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Wasserstrahl als flächiger Strahl (2) mit Linienberüh­ rung ausgebildet ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Wasserstrahl als Punktstrahl ausgebildet ist und durch Rotation die Verpackungsmaterialbahn flächig bestreicht.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß der Wasserstrahl (2) im bogenförmigen Umlenkbereich einer Führungswalze (12) auf die Verpackungsmaterialbahn gespritzt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß der Wasserstrahl aus erwärmtem Wasser mit einer Temperatur von 40 bis 90 Grad, vorzugsweise 70 Grad Celcius gebildet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß dem Wasser des Wasserstrahls ein Reinigungsmittel beige­ mischt wird.

9. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der An­ sprüche 1 bis 8, mit einer Ultraviolett-Lichtquelle, vor der die Verpackungsmaterialbahn vorbeigeführt wird und mit einer vorgeschal­ teten Naßreinigungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Naß­ reinigungseinrichtung aus einer Hochdruck-Spritzdüse (17) besteht, mit der ein Wasserstrahl (2) mit hoher Geschwindigkeit gegen die kontinuierlich vorbeigeführte Verpackungsmaterialbahn (1) gespritzt wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruck-Spritzdüse als Flachstrahldüse (17) oder als rotierende Punktstrahldüse ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruck-Spritzdüse (17) unter einem Winkel von 20 bis 90 Grad entgegen der Laufrichtung der Verpackungsmaterialbahn (1) zu dieser ausgerichtet ist.