DE69016819T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Sterilisation mit Hilfe von Sterilisiergas. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Sterilisation von Gegenständen, nämlich hauptsächlich Verpackungsmaterial oder daraus hergestellte Packungen für sterilisierte flüssige Nahrungsmittel mittels einer gasförmigen Sterilisation nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
• Ein Verfahren dieses Typs ist in der EP-A-0 310 900 beschrieben. Der nach diesem bekannten Verfahren zu sterilisierende Gegenstand ist eine Bahn, die durch eine Sterilisationskammer vorgeschoben wird, in die das Sterilisationsmittel eingebracht wird und aus der Gase mittels einer Vakuumquelle entfernt werden. Allerdings sind dieses bekannte Verfahren und die Vorrichtung nicht für relativ große Gegenstände geeignet, so nicht große Mengen des Sterilisationgases verlorengehen sollen.
• Darüberhinaus ist eine relativ ähnliche Vorrichtung bekannt (US-A-4 374 087), die zur Sterilisation von Matratzen, Wäschesäcken und ähnlichen Artikeln innerhalb einer relativ großen Kammer verwendet wird, die vollständig mit dem Sterilisationsmittel gefüllt werden muß. Große Mengen von Sterilisationsmittel müssen umgewälzt werden.
• Außerdem ist die Sterilisation von rechteckigen Packungen, z.B. für Milch innerhalb einer Haube bekannt (GB-B-1 148 645), die an einer Platte angeordnet werden soll, die als Träger für die Packung dient. Diese sogenannten Einwegpackungen oder -kartons werden mit Hilfe moderner Hochleistungsverpackungsmaschinen des Typs hergestellt, die entweder aus einer vorgefertigten Bahn oder aus vorgefertigten Rohlingen aus einem laminierten Verpakkungsmaterial, das normalerweise aus kunststoffbeschichtetem Papier besteht, die Packungen formen, füllen sowie versiegeln. Eine Verpackungsmaschine erzeugt aus einer Bahn Packungen, indem die Bahn zunächst zu einem Schlauch umgeformt wird und dann beide Längskanten der Bahn miteinander in einer überlappenden Nahtverbindung vereinigt werden. Der Schlauch wird mit den beabsichtigten Inhaltsstoffen gefüllt und durch wiederholte Querversiegelung des Schlauchs quer zu seiner Längsachse in einzelne polsterförmige Packungseinheiten geteilt, woraufhin die Pakkungseinheiten durch Einschnitte in die Querversiegelungszonen voneinander getrennt werden und die gewünschte endgültige, normalerweise quaderförmige geometrische Ausgestaltung erhalten, indem die doppelwandigen dreieckigen Eckklappen der Packungseinheiten nach innen gefaltet und dauerhaft mit der Außenseite der Packung versiegelt werden.
• Eine andere Maschine aus dem Stand der Technik erzeugt aus flachgelegten schlauchförmigen Rohlingen Verpackungen, indem sie unter Anheben zu einer geöffneten schlauchförmigen Form einer nach dem anderen aus einem neben der Maschine angeordneten Magazin auf ein sich bewegendes Förderband geführt werden, das die angehobenen Rohlinge zu der ersten eigentlichen Verarbeitungsstation der Maschine oder der Bodenformstation befördert. Die Bodenformstation umfaßt ein oder mehrere intermittierend drehbare Dornräder mit radialen Dornen, an denen die vorgeschobenen Rohlinge durch eine Anzahl von Form- und Versiegelungsstationen transportiert werden, um den Rohlingen eine geeignete Bodenversiegelung zu verleihen. Die Rohlinge werden von dem Dornrad durch eine Füllstation und eine Station zur Bildung des Oberteils transportiert, in der die Rohlinge eine geeignete flüssigkeitsdichte obere Versiegelung erhalten.
• Aus Gründen der Vertriebslogistik ist es oft von Vorteil, ein flüssiges Nahrungsmittel zu sterilisieren, um die Lagerbeständigkeit des Nahrungsmittels zu verlängern und dadurch die Grundvoraussetzungen dafür zu schaffen, daß die Nahrungsmittel rationell vertrieben werden können und dabei die Frischeeigenschaften selbst dann erhalten bleiben, wenn der Vertrieb über lange Transportentf ernungen durchgeführt würde und/oder auf andere Weise zeitaufwendig wäre. Natürlich ist es wichtig, sicherzustellen, daß der Kontakt des sterilisierten Nahrungsmittels mit Bakterien und die erneute Infizierung damit verhindert wird, um nicht die beabsichtigte hervorragende Lagerbeständigkeit des Nahrungsmittels aufgrund der Sterilisation sowie die damit eng verbundenen Vorteile für die Vertriebslogistik zu gefährden. Nach der Technologie aus dem Stand der Technik wird für eine solche aseptische Behandlung des sterilisierten Nahrungsmittels dadurch gesorgt, daß das Verpackungsmaterial oder die daraus hergestellten, füllbereiten Packungen sterilisert werden und der Füllvorgang selbst in einer sterilen Atmosphäre durchgeführt wird.
• Eine Bahn aus Verpackungsmaterial wird beispielsweise dadurch sterilisiert, daß die Bahn durch ein Bad geführt wird, das eine Wasserstoffperoxidlösung enthält, die dadurch mit dem Verpakkungsmaterial in Kontakt gebracht wird und darauf einwirkt. Dieses Sterilisationsverfahren aus dem Stand der Technik funktioniert zufriedenstellend bei Bahnen mit ebenen, glatten Oberflächen, aber es war immer schwierig, eine wirksame Sterilisierung von Bahnen mit Oberflächenunregelmäßigkeiten, z.B. sogenannten Aufreißstreifen zu erreichen, die entfernbar über fertig vorgesehenen Gießöffnungen versiegelt sind, die oft an diesem Typ einer Materialbahn vorhanden sind. Die Sterilisationsschwierigkeiten liegen wenigstens teilweise daran, daß sich die Bahn über eine viel zu kurze Zeit mit dem Sterilisationsmittel in Kontakt befindet, um in unzugängliche Bahnbereiche an solchen Oberflächenunregelmäßigkeiten einzudringen und dort wirksam zu werden. Ein weiteres Problem, das auf die Tatsache zurückzuführen ist, daß die Sterilisation in der flüssigen Phase durchgeführt wird, und das bei der Sterilisation von Verpakkungsmaterialien mit einer oder mehreren Faserschichten besonders deutlich wird, liegt in der Schwierigkeit, eine sogenannte Kantenassimilation des Sterilisationsmittels in den freigelegten Faserbereichen des Materials zu vermeiden, beispielsweise entlang der beidne Längsschnittkanten der Bahn aus Verpackungsmaterial, die leicht Feuchtigkeit absorbieren.
• Die Verwendung von Wasser-/Wasserstoffperoxiddampf als gasförmigem Sterilisationsmittel ist bekannt, wobei der Dampf in einer im wesentlichen geschlossenen Sterilisationskammer mit einer erhitzten Verpackungsmaterialbahn in Kontakt gebracht wird. Ein Sterilisationsverfahren für bahnförmige Packungen kann die oben erörterten Probleme vermeiden, aber eine Grundvoraussetzung zum Erhalt eines guten Sterilisationseffekts entlang aller Bahnbereiche einschließlich der unzugänglichen Räume des oben beschriebenen Typs liegt dain, daß dem Gas bezüglich der Verpackungsmaterialbahn eine hohe Strömungsrate verliehen wird, um einen Kontakt zu gewährleisten, der unter dem Gesichtspunkt der Sterilisierung zwischen dem Sterilisierungsgas und der Verpakkungsmaterialbahn wirksam ist. Das Gassterilisationsverfahren aus dem Stand der Technik ist hauptsächlich für ebene Materialbahnen geeignet, während es sich in der Praxis als für die Sterilisation von intermittierend vorgeschobenen Gegenständen, z.B. aus vorgefertigten Packungsrohlingen schwer verwendbar erwies.
• Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Artikel einfach zu sterilisieren, die wesentlich größer als dünne Bahnen sind, ohne daß ein wesentlicher Verlust an Sterilisationsmitteln entsteht, wobei dies auf relativ einfache Weise unter Vermeidung der oben erwähnten Probleme und Nachteile stattfinden soll.
• Die Erfindung ist bezüglich des Verfahrens in Anspruch 1 und bezüglich der Vorrichtung in Anspruch 3 gekennzeichnet. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung, die auch in der folgenden Beschreibung und mittels der Zeichnungen beschrieben sind.
• Fig. 1, 2 und 3 veranschaulichen schematisch eine Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung zu verschiedenen Zeitpunkten während eines Sterilisationszyklus nach der Erfindung.
• Wie oben angedeutet, läßt sich das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung auf praktisch jeden beliebigen Typ eines Gegenstandes anwenden, der mittels eines gasförmigen Sterilisationsmittels sterilisiert werden soll; da sich das Verfahren als besonders gut verwendbar bei der Sterilisation von Verpackungen erwiesen hat, wird die vorliegende Erfindung alleine aus diesem Grund unter spezieller Bezugnahme auf eine solche vorteilhafte physikalische Anwendung beschrieben und veranschaulicht.
• Die in Fig. 1-3 veranschaulichte Vorrichtung, der allgemein die Bezugsziffer 1 verliehen wurde, weist ein im wesentlichen vollständig geschlossenes äußeres Kammergehäuse 2 mit einer Einlaßöffnung 3 und einer Auslaßöffnung 4 für ein Förderband 5 auf, auf dem die Gegenstände wie Packungen 6, die sterilisiert werden sollen, zur Beförderung durch die von dem Gehäuse 2 gebildete Kammer 2' angeordnet sind. Innerhalb der Kammer 2' ist eine Haube 7 vorgesehen, die zur vertikalen Verschiebung über dem Förderband 5 angeordnet ist und ein Haubenoberteil 8 sowie vertikale Haubenwände 9 aufweist, die nach unten durch eine Abdichtung 10 begrenzt sind, die um die Unterkante der Haubenwände angeordnet ist. Zentral innerhalb der Haube 7 sind ein oder mehrerer vertikale Rohre 11 angeordnet, die in einem geringen Abstand über der Unterkante der Haubenwände 9 abgeben und idealerweise durch äußere Anschlüsse 12-15 mit einer äußeren Vakuumquelle 16, bzw. einer Quelle 17 für Sterilisationsgas, einem Rückführungstank 18 für Sterilisationsgas und einer Quelle 19 für sterile Luft verbunden sind.
• Die Vorrichtung 1 arbeitet wie folgt. Die Packungen 6 werden mit Hilfe des Förderbandes 5 durch die Einlaßöffnung 3 in die äußere Kammer 2' an die in Fig. 1 näher veranschaulichte Position transportiert. Das Förderband 5 hält momentan an, und die Sterilisationshaube 7, die idealerweise gerade über der Packung 6 angeordnet ist, wird so gesenkt, daß die um die Unterkante der Haubenwände 9 angeordnete Abdichtung 10 dichtend gegen das Förderband 5 in Anlage gelangt, das nun als Boden der Haube 7 dient, wobei die Packung vollständig in der durch das Haubenoberteil 8, die Haubenwände 9 und das Förderband 5 gebildeten Sterilisationskammer 7' eingeschlossen ist, wie dies in Fig. 2 veranschaulicht ist. Das Rohr 11, das zentral unmittelbar über dem Boden der Packung 6 in diese abgibt, wird über den Anschluß 12 zur Evakuierung und zum Abbau der Grenzschicht von Luft entlang der zur Sterilisation vorgesehenen Flächen der Packung 6 mit der äußeren Vakuumquelle 16 in Verbindung gebracht, indem der Umgebungsdruck der eingeschlossenen Packung 6 reduziert wird. Bei einem vorbestimmten reduzierten Umgebungsdruck wird die Verbindung mit der Vakuumquelle 16 unterbrochen. Das Rohr 11 wird über den Anschluß 13 mit der Quelle 17 für Sterilisationsgas in Verbindung gebracht, und die evakuierte Sterilisationskammer 7' wird mit Sterilisationsgas gefüllt, das für Sterilisationszwecke unter dem reduzierten Umgebungsdruck mit der Packung 6 in Kontakt gebracht wird. Danach wird der Anschluß 13 geschlossen, und das Rohr 11 wird über den Anschluß 14 zur Evakuierung von verbrauchtem Sterilisationsgas aus der Sterilisationskammer 7' mit dem Tank 18 in Verbindung gebracht. Nach dieser Evakuierung wird die Verbindung mit dem Evakuierungstank 18 unterbrochen, und das Rohr 11 wird über den Anschluß 15 schließlich in Verbindung mit der Quelle 19 für sterile Luft gebracht. Nach dem Druckausgleich in der Sterilisationskammer wird die Haube 7 wie in Fig. 3 gezeigt angehoben, und das Förderband 5 wird gestartet und transportiert die sterilisierte Packung 6 zu einer (nicht gezeigten) nachfolgenden Station zum Füllen mit sterilisierter Nahrung und zum Versiegeln unter aseptischen Bedingungen, wobei gleichzeitig eine folgende Packung in die Kammer 2 befördert wird und der Sterilisationszyklus wiederholt wird.
• Da die Sterilisation der Gegenstände 6, also der Packungen bei dem beschriebenen Beispiel, bei reduziertem Umgebungsdruck durchgeführt wird, läßt sich eine wirksame Sterilisation selbst bei niedrigen Gasströmungsraten erreichen, was beinhaltet, daß die Sterilisation bei dem Verfahren nach der Erfindung unter beträchtlich sanfteren Sterilisationsbedingungen für die Gegenstände 6 durchgeführt werden kann, als dies bei der Gasphasensterilisation aus dem Stand der Technik der Fall ist, bei der das Sterilisationsgas mit einer hohen Rate in Kontakt mit den Gegenständen 6 strömen muß, um unter dem Gesichtspunkt der Sterilisierung einen wirksamen Kontakt zwischen dem Gas und den Gegenständen 6 zu gewährleisten.

Claims (7)

1. Verfahren zur Sterilisation von Gegenständen (6) mittels eines gasförmigen Sterilisationsmittels, wobei die Grenzschicht von Umgebungsluft angrenzend an die Flächen der zur Sterilisation vorgesehenen Gegenstände das gasförmige Sterilisationsmittel unter Verwendung einer Vakuumquelle mit den Gegenständen in Kontakt bringt, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenstände (6) auf einem Förderband (5) angeordnet werden, daß das Förderband (5) in eine Behandlungszone (2') bewegt wird, daß eine Haube (7) vertikal über dem Förderband (5) verschoben und in eine abgesenkte Position gesenkt wird, um dichtend gegen das als Kammer dienende Förderband (5) zur Bildung einer evakuierbaren Sterilisationskammer (7') in Anlage zu gelangen, die den Gegenstand (6) vollständig umgibt und über einen äußeren Anschluß (13) an eine Quelle (17) für das gasförmige Sterilisationsmittel angeschlossen werden kann, nachdem die Kammer (7') durch die Vakuumquelle (16) unter reduzierten Druck gebracht ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gasförmige Sterilisationsmittel veranlaßt wird, mit einer niedrigen Strömungsrate in Kontakt mit dem Gegenstand (6) zu fließen.

3. Vorrichtung zur Sterilisation von Gegenständen (6) durch das Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 mit einer Vakuumquelle (16), die an den Raum in der Nachbarschaft eines durch eine Sterilisationskammer (7') bewegbaren Bandes (5) anschließbar ist, in der das Sterilistationsmittel die Gegenstände (6) sterilisieren kann, dadurch gekennzeichnet, daß eine Haube (7) vertikal über einem Förderband (5) für die Gegenstände (6) verschiebbar ist, wobei die Haube (7) in der abgesenkten Position so angeordnet ist, daß sie dichtend gegen das als Kammerboden dienende Förderband (5) in Anlage gelangt, um die Sterilisationskammer (7') zu bilden, die die Gegenstände (6) vollständig umgibt, und über einen äußeren Anschluß (13) an eine Quelle (17) für das gasförmige Sterilisationsmittel anschließbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Anschluß (13) für das gasförmige Sterilisationsmittel über ein oder mehrere vertikale, zentral in der Kammer (7') angeordnete Einlaßrohre (11) an die Sterilisationskammer (7') anschließbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Haube (7) innerhalb eines äußeren, im wesentlichen vollständig geschlossenen Kammergehäuses (2) mit einer Einlaßöffnung (3) und einer Auslaßöffnung (4) für die auf dem Förderband (5) vorgeschobenen Packungen (6) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßrohr (11) über einen äußeren Anschluß (14) an einen Wiederverwertungstank (18) für das gasförmige Sterilisationsmittel anschließbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßrohr (11) über einen äußeren Anschluß (15) an eine Quelle (19) für sterile Luft anschließbar ist.