DE69107407T2 - Verfahren zum Sterilisieren von Verpackungsmaterial. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sterilisieren eines Verpackungsmaterials mittels eines Sterilisationsmittels in flüssiger Form nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Ein solches Verfahren ist aus der US-A-4 680 163 bekannt.
• Die Technologie der aseptischen Verpackung wird schon lange Zeit zur Verpackung von Nahrungsmitteln und ähnlichem, insbesondere von Produkten verwendet, die gegenüber Bakterien und Lagerung empfindlich sind, um dem Produkt eine lange Haltbarkeit zu verleihen, so daß es ohne die Gefahr des Verderbens oder der Verschlechterung ab dem Tag der Verpackung mit erhaltenen Frischeeigenschaften über längere Zeiträume aufbewahrt werden kann. Die Technolgie, die dem Fachmann auf diesem Gebiet wohlbekannt ist, kann beispielsweise davon ausgehen, daß das Produkt und das Verpackungsmaterial jeweils zu dem Zweck einer Sterilisationsbehandlung unterworfen werden, schädliche Mikroorganismen wie insbesondere pathogene Bakterien zu neutralisieren, die in dem Produkt oder dem Verpackungsmaterial vorliegen, und daß das behandelte Produkt danach unter sterilen Bedingungen in dem sterilisierten Verpackungsmaterial eingeschlossen wird, um eine erneute bakterielle Infizierung des sterilisierten Produkts zu vermeiden.
• Aseptische Verpackungen für Milch, Saft und ähnliche flüssige Nahrungsmittel werden nun meistens mit Hilfe moderner rationeller Verpackungsmaschinen des Typs hergestellt, die aus einem Streifen oder einer Bahn aus mit Kunststoff beschichtetem Papier oder Pappematerial Verpackungen unter aseptischen Bedingungen formt, füllt und verschließt. Eine bekannte Verpackungsmaschine stellt beispielsweise aus einem Streifen aseptische Verpackungen für Milch her, wobei der Streifen zum Zwecke der Sterilisation innerhalb einer im wesentlichen vollständig von der Umgebung abgeschirmten Kammer (die als aseptisches Haus bekannt ist) durch ein Bad geführt wird, das 10-35 Gew.% Wasserstoffperoxid enthält. Nach dem Durchgang durch das Bad wird der Streifen zwischen Druckwalzen ausgequetscht, um das überschüssige Sterilisationsmittel von dem Streifen zu entfernen und in das Bad zurückzuleiten, woraufhin der Streifen, ohne mit der Maschinenumgebung in Kontakt zu gelangen, in die Form- und Füllkammer der Maschine geführt wird, die ebenfalls im wesentlichen vollständig von der Umgebung abgeschirmt ist. Der Streifen wird zu einem Schlauch geformt, indem die zwei Längskanten in einer überlappenden Längsverbindung aneinandergefügt werden, wobei gleichzeitig das Verpackungsmaterial in dem geformten Schlauch mittels steriler Heißluft erhitzt wird, um den Rest des begleitenden Sterilisationsmittels zu verdampfen und von dem Verpackungsmaterial wegzutreiben. Der Schlauch wird mit den geeigneten, vorher sterilisierten Inhaltsstoffen, hier mit wärmebehandelter Milch gefüllt, die über eine Füllrohröffnung in den Schlauch eingebracht wird, und in geschlossene, gefüllte Verpackungen getrennt, indem der Schlauch wiederholt quer zur Längsachse des Schlauchs versiegelt wird. Die Verpackungen werden durch Schnitte in die Querversiegelungen getrennt und erhalten dann die gewünschte geometrische Endgestalt, gewöhnlich vom quaderförmigen Typ, ehe die fertigen aseptischen Verpackungen aus der Maschine ausgebracht werden. In der Form- und Füllkammer wird während des gesamten Vorgangs ein Überdruck mit steriler Heißluft aufrechterhalten, um zu verhindern, daß unsterile Umgebungsluft eindringt und die sterilisierten Inhaltsstoffe und das Verpackungsmaterial reinfiziert werden.
• Eine Vorbedingung zum Erreichen einer guten Sterilisation des Verpackungsmaterials bei dem oben beschriebenen bekannten Verfahren liegt darin, daß der ganze Streifen nach dem Durchlauf durch das Sterilisationsbad mit einem kohärenten Film aus dem Sterilisationsmittel überdeckt ist, um zu gewährleisten, daß alle Teile des Verpackungsmaterials wirksam sterilisiert sind. Der Film sollte außerdem bevorzugt dünn und von gleichmäßiger Dicke sein, um das nachfolgende Austreiben des Sterilisationsmittels in der Form- und Füllkammer zu vereinfachen und wirksamer zu gestalten. Es hat sich gezeigt, daß diese beiden Bedingungen in der Praxis schwer zu erfüllen sind, und es kommt gar nicht so selten vor, daß das Sterilisationsmittel über die Streifenoberfläche eine unregelmäßige Filmverteilung mit abwechselnden dickeren und dünneren Filmzonen aufweist, was nicht nur zu einem ungleichmäßigen, unvoraussagbaren Sterilisationseffekt führt, sondern auch den Trocknungsvorgang während des Erhitzens schwierger gestaltet. Manchmal kommt es auch vor, daß entlang bestimmter Bereiche überhaupt kein Sterilisationsmittel vorliegt, während andere Bereiche des Streifens inselartige Konzentrationen des Sterilisationsmittels zeigen, womit es noch unmöglicher wird, den beabsichtigten, gleichmäßig guten Sterilisationseffekt über den ganzen Streifen zu erreichen. Ein weiterer Nachteil bei dem oben beschriebenen und weiteren Verfahren, die ein Bad mit einem Sterilisationsmittel verwenden, durch das der Streifen geführt wird, liegt in dem sogenannten Kantensaugphänomen, das es mit sich bringt, daß das freigelegte faserige Material in den Längsschnittkanten leicht das Sterilisationsmittel in flüssiger Form absorbiert, das in die faserige Schicht des Streifens gesaugt und dort zurückgehalten wird und schließlich das Verpackungsmaterial bis zu den fertigen Verpakkungen begleitet. Da die nach innen gewandten Schnittkanten in der fertigen Verpackung stets gut geschützt sind, tritt nicht die Gefahr auf, daß das begleitende Sterilisationsmittel mit den Inhaltsstoffen der Verpackung in Kontakt tritt und sie beeinträchtigt, sondern es besteht im Gegenteil die große Gefahr, daß die absorbierte Flüssigkeit wenigstens lokal eine Verschlechterung bei der Steifigkeit und Formstabilität der Verpackung verursacht, wobei gleichzeitig natürlich ein unnötiger Verlust an Sterilisationsmittel einhergeht.
• Deshalb ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Hinweise für eine neue Art der Sterilisation von Verpackungsmaterial mit Hilfe eines Sterilisationsmittels in flüssiger Form zu geben, ohne daß sich dann Probleme des oben beschriebenen Typs ergeben.
• Diese Aufgabe ist dadurch erreicht, daß ein Verfahren des aus der US-A-4 680 163 bekannten Typs nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 angepaßt ist.
• Indem zunächst die Oberflächenladungen an dem Verpackungsmaterial entfernt werden und dann das Sterilisationsmittel in fein verteilter, elektrostatisch aufgeladener Form aufgebracht wird, hat es sich gezeigt, daß das fein verteilte Sterilisationsmittel nicht nur einfach auf dem Verpackungsmaterial aufgenommen wird, sondern auch ohne Behinderung durch hemmende elektrostatische Abstoßungskräfte leicht zusammenwächst und einen homogenen Film bildet, der das Verpackungsmaterial mit dem gleichen gut voraussagbaren Sterilisationseffekt vollständig überdeckt. Ein weiterer Vorteil, der sich durch das Verfahren nach der Erfindung erreichen läßt, liegt darin, daß der aufgebrachte Film sehr dünn, aber von gleichmäßiger Dicke gemacht werden kann, wodurch das nachfolgende Erhitzen des Streifens zum Austreiben des Sterilisationsmittels beträchtlich vereinfacht wird. Darüberhinaus wird das Problem mit dem Kantensaugen vollständig umgangen, da die Schnittkanten des Streifens nicht mit dem Sterilisationsmittel in Kontakt gelangen müssen.
• Weitere vorteilhafte und praktische Ausführungsformen des Verfahrens nach der Erfindung erhielten darüberhinaus die in den Unteransprüchen erwähnten Merkmale.
• Die Erfindung wird im folgenden im einzelnen unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, die schematisch den Vorgang der Durchführung des Verfahrens nach einer bevorzugten Form der Erfindung erläutert.
• In der Zeichnung ist mit der allgemeinen Bezugsziffer 1 bezeichnet ein sogenanntes aseptisches Gehäuse gezeigt, das in einer Verpackungsmaschine des oben beschriebenen Typs vor der (nicht gezeigten) Form- und Füllkammer liegt. Das aseptische Haus 1 weist eine Entladungsstation 2, eine Sterilisationskammer 3 sowie eine Trockenkammer 4 auf, durch die ein Streifen 5 aus kunststoffbeschichtetem Papier oder Pappematerial zur Sterilisierung des Verpackungsmaterials geführt werden soll, ehe es in der darauffolgenden Form- und Füllkammer zu fertigen aseptischen Verpackungen geformt wird.
• Die Entladungsstation 2 enthält zwei oder mehr Ionisatorelektroden 6, die paarweise an beiden Seiten des Streifens 5 angeordnet sind und zentral in einem Bereich 8 liegen, der durch einen halbkreisförmigen geerdeten Schirm 7 begrenzt ist. Die in jedem solchen Paar von Schirmen einander zugewandten Schirme 7 weisen offene Seiten auf, die so zueinander gedreht sind, daß ein enger Spalt oder ein Durchgang gebildet wird, durch den der Streifen5 geführt werden soll, um elektrostatische Oberflächenladungen zu entfernen, die an beiden Seiten des Streifens entstehen.
• Die Sterilisationskammer 3 ist durch ein Gehäuse 9 mit einem Einlaß 10 und einem Auslaß 11 für den Streifen 5 begrenzt. In Laufrichtung des Streifens durch die Kammer 3 liegen an entgegengesetzten Seiten in der Mitte einander zugewandte Spritzoder Sprüheinrichtungen 12 wie z.B. Sprühpistolen, die so angeordnet sind, daß sie einen Strahl aus fein verteiltem Sterilisationsmittel so auf die beiden Seiten des durchlaufenden Streifens sprühen, daß der Streifen über seine gesamte Breite getroffen und durch die Düsen benetzt wird. Zwischen den jeweiligen Einrichtungen 12 liegt eine Hochspannungselektrode 13, die zum elektrostatischen Aufladen des fein verteilten Sterilisationsmittels vor dem Kontakt mit dem Streifen angeordnet ist. Die Hochspannungselektrode 13 ist zwar vor der Einrichtung 12 als getrennte Einheit gezeigt, aber dem Fachmann ist klar, daß die Elektrode 13 in die Einrichtung 12 eingebaut sein oder einen Teil davon bilden kann.
• Die Trockenkammer 4 ist durch ein Gehäuse 14 mit einem Einlaß und Auslaß 15 bzw. 16 für den Streifen 5 sowie mit Einlässen 17a und 17b für sterile Heißluft begrenzt, die nach dem Durchströmen der Trockenkammer 4 den Streifen durch den Auslaß 16 aus der Kammer begleitet. Die Trockenkammer 4 ist mit Hilfe zweier schief angeordneter Schirme oder Platten 18 in zwei Teilkammern, eine untere 4a und eine obere 4b unterteilt, die auf gleicher Höhe einander gegenüberliegen. Die Schirme oder Platten 18 bilden dazwischen einen engen Durchgang 19 für den Streifen 5 und sterile Luft, die durch den unteren Einlaß 17a in die Teilkammer 4a zugeführt wird, durch sie gelenkt und auf eine hohe Strömungsrate in wirksamen Kontakt mit dem Streifen 5 gebracht wird.
• Bei der Sterilisation mit Hilfe der gezeigten Vorrichtung 1 wird erfindungsgemäß wie folgt vorgegangen. Der Streifen 5 wird von einer nicht gezeigten Zufuhrwalze abgerollt und durch den Spalt zwischen den halbkreisförmigen Schirmen 7 geführt, die an jeder Seite des Streifens liegen, wobei gleichzeitig die Elektroden 6 zur Ionisierung der Luft in den abgegrenzten Räumen 8 aktiviert werden, die zu dem Streifen hin offen sind. Die damit ionisierte, elektrisch leitende Luft wird dadurch die elektrostatischen Oberflächenladungen neutralisieren oder entladen, die an beiden Seiten des Streifens auftreten, womit der Streifen nach dem Durchlauf zwischen den Ionisatorelektroden 6 praktisch vollständig entladen ist und ein elektrisches Potential zeigt, das dem Erdpotential entspricht (0 Potential). Der entladene Streifen wird durch den Einlaß 10 in die Sterilisationskammer 3 geführt und läuft zwischen den zwei gegenüberliegenden, einander zugewandten Sprüh- oder Spritzeinrichtungen 12 durch, die beim Durchlauf des Streifens ein fein verteiltes Sterilisatinsmittel gegen beide Seiten des Streifens sprühen, das mit Hilfe der Hochspannungselektroden 13 elektrostatisch aufgeladen ist. Das geladene, fein verteilte Sterilisationsmittel wird an dem entladenen Streifen absorbiert und wächst ohne Behinderung durch elektrostatische Abstoßungskräfte zusammen, um einen homogenen Film zu bilden, der beide Seiten des Streifens vollständig überdeckt. Der Streifen wird über den Auslaß 11 über den Einlaß 15 in die Trockenkammer geführt, wobei gleichzeitig durch den Einlaß 17a in die untere Teilkammer 4a Heißluft zugeführt wird, um das Sterilisationsmittel von dem Streifen wegzutreiben. Der Streifen wird ferner durch den Spalt 19 in die obere Teilkammer 4b geführt, wobei gleichzeitig zusätzliche sterile Heißluft zum endgültigen Trocknen des Streifens durch den Einlaß 17b eingebracht wird. Nach dem Durchlauf durch die Kammer 4 wird der sterilisierte getrocknete Streifen 5 zusammen mit der Luft durch den Auslaß 16 am oberen Ende der Kammer und weiter über eine Umlenkwalze 20 in die Form- und Füllstation der Maschine zum Formen zu fertigen aseptischen Verpackungen geführt.
• Damit wird es durch das Verfahren nach der Erfindung möglich, durch Verwendung eines Sterilisationsmittels in flüssiger Form einen guten Sterilisationseffekt zu erreichen, ohne daß dann Probleme des Typs wie bei der oben beschriebenen bekannten Technologie auftreten. Ein beträchtlicher Vorteil liegt darin, daß es mit dem Verfahren nach der Erfindung möglich wird, die Menge oder Dicke des auf den Streifen aufgebrachten Flüssigkeitsfilms genau zu regulieren, und es hat sich insbesondere als möglich erwiesen, das Sterilisationsmittel in flüssiger Form als sehr dünnen, aber kohärenten Film mit gleichmäßiger Dicke aufzubringen, wodurch die nachfolgende Erhitzung beträchtlich verbessert und wirksamer gestaltet wird, die dadurch reguliert und optimiert werden kann.
• Die Erfindung wurde zwar unter speziellem Bezug auf die gezeigte Ausführungsform beschrieben; es ist aber zu beachten, daß dem Fachmann selbstverständlich naheliegende Änderungen offenstehen, ohne daß er das erfindungsgemäße Konzept nach der Definition durch die folgenden Unteransprüche verläßt. Die Erhitzung zum Austreiben des Films aus Sterilisationsmittel von dem Streifen kann beispielsweise auf eine Weise durchgeführt werden, die sich von der speziell beschriebenen unterscheidet, z.B. mit Hilfe von Infrarot, Mikrowellen, HF (Hochfrequenz) usw., falls sich dies aus irgendwelchen Gründen vorteilhafter als die Verwendung von heißer steriler Luft erweist. Das Austreiben des Sterilisationsmittels wird durch die Regulierung der Erhitzung, unabhängig ob mit Heißluft oder auf andere Weise, in Abhängigkeit von der Temperatur oder dem Feuchtigkeitsgehalt optimiert, der in der Nähe des Verpackungsmaterials zu finden ist, was weiter zur Verbesserung der ökonomischen Durchführung des Verfahrens beiträgt, ohne daß der gute Sterilisationseffekt verlorengeht oder sich verschlechtert.

Claims (6)

1. Verfahren zur Sterilisation von Verpackungsmaterials durch Aufbringen eines Sterilisationsmittels in fein verteilter Form auf die Oberfläche des Verpackungsmaterials innerhalb einer Sterilisationskammer (3) unter Verwendung elektrischer Ladungen zum Aufladen des Sterilisationsmittels und Trocknen des sterilisierten Verpackungsmaterials in einer Trockenstation (1) zum Verflüchtigen des Sterilisationsmittels von der Oberfläche des Verpackungsmaterials durch Erhitzung des Verpackungsmaterials, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bahn oder ein Streifen (5) aus dem Verpackungsmaterial zunächst in einer Entladungsstation (2) von jeglichen elektrostatischen Oberflächenladungen neutralisiert oder entladen wird, ehe der Streifen (5) in die Sterilisationskammer (3) eintritt, daß die Entladung und Sterilisation gleichzeitig an beiden Seiten des Streifens (5) durchgeführt wird, wobei ein homogener Dünnfilm aus dem Sterilisationsmittel an beiden Seiten gebildet wird, und daß die Erhitzung in der Trocknungsstation in Abhängigkeit von der Temperatur oder dem Feuchtigkeitsgehalt reguliert wird, der in der Nähe der Bahn oder des Streifens (5) zu finden ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen mit Hilfe einer oder mehrerer Ionisatorelektroden (6) entladen wird, an denen das Verpackungsmaterial vorbeigeführt, bzw. zwischen denen es hindurchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen auf ein elektrisches Potential entladen wird, das dem Erdpotential (0 Potential) entspricht.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sterilisationsmittel in flüssiger Form mit Hilfe einer oder mehrerer Spritz- oder Sprüheinrichtungen (12), z.B. Sprühkanonen, auf das Verpackungsmaterial gespritzt oder gesprüht wird, die an beiden Seiten des Verpackungsmaterials sitzen und einen Strahl des fein verteilten Sterilisationsmittels an einer Hochspannungselektrode (13) vorbeilenken, die zwischen der Einrichtung (12) und dem Streifen (5) sitzt und mit deren Hilfe das Sterilisationsmittel elektrisch geladen wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen mittels Infrarot, Mikrowellen, HF oder mit Hilfe von Heißluft erhitzt wird, die mit dem Streifen in Kontakt gebracht wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sterilisationsmittel in flüssiger Form aus einer 10 - 35 %igen Lösung aus Wasserstoffperoxid besteht.