EP0045389B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Sterilisieren von Behältern - Google Patents

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EP0045389B1
EP0045389B1 EP81105326A EP81105326A EP0045389B1 EP 0045389 B1 EP0045389 B1 EP 0045389B1 EP 81105326 A EP81105326 A EP 81105326A EP 81105326 A EP81105326 A EP 81105326A EP 0045389 B1 EP0045389 B1 EP 0045389B1
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containers
wall
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die
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Dieter Liede
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B55/00—Preserving, protecting or purifying packages or package contents in association with packaging
    • B65B55/02—Sterilising, e.g. of complete packages
    • B65B55/04—Sterilising wrappers or receptacles prior to, or during, packaging
    • B65B55/10—Sterilising wrappers or receptacles prior to, or during, packaging by liquids or gases

Definitions

  • the invention is based on a method for sterilizing a packaging material formed from a thermoplastic plastic sheet by stretching according to the preamble of claim 1.
  • a sterilization method known, for example, from FR-A-1192697
  • a packaging material in the form of a tube is sterilized, from which only after the sterilization treatment, the container is completely formed.
  • the packaging material used to form the packaging tube has a paper web on which a plastic layer adheres. Due to the carrier function of the paper layer, this packaging material or packaging tube remains stable during the thermal sterilization treatment. Even if the packaging tube is only formed from a plastic film, there is no risk of deformation as long as the treatment temperature is below the softening point of the plastic in question.
  • DE-A-2839543 discloses a method for sterilizing cup-like packaging containers formed by stretching a thermoplastic plastic sheet with a mixture of water vapor and air at a temperature of 250 ° C.
  • the heat transferred to the wall of the container can increase the temperature of the wall so that damage occurs in plastic containers.
  • An attempt is therefore made to get by with the shortest possible heat treatment time, but this entails the risk of an insufficient degree of sterility.
  • With a sufficiently long heat treatment however, in the case of packaging materials shaped like cups by thermoforming of a plastic film, reshaping occurs due to the release of the restoring tension in the walls, which render the containers unusable because of the reduction in volume and the irregular appearance.
  • the invention has for its object to make from a thermoplastic sheet by stretching packaging, as specified in the preamble of claim 1 and known from FR-A-1 192697, in the walls of which reset voltages are present with a high degree of sterility to make them sterile.
  • This object is achieved according to the invention in that, in the case of a finished, shaped packaging material designed as a cup-shaped container, the outside of the container is held in a form-fitting manner during the heat treatment of the inside of the container with a cooled, solid body which is adapted to the shape of the container.
  • the sterilization process for shaped packaging with the characterizing features of the main claim avoids the disadvantages stated in the prior art. It can be carried out in a simple manner by means of a device specified in claim 3, which in a configuration according to claim 4 or 5 has a simple structure and can advantageously be integrated into a packaging machine.
  • FIG. 1 shows a machine for shaping, sterilizing, filling and closing cup-like containers in simplified longitudinal section
  • FIG. 2 shows a device for sterilizing containers in a further configuration compared to FIG. 1 in longitudinal section.
  • thermoplastic material for example polypropylene, polyvinyl chloride
  • containers 3 are drawn by stretching by thermoforming.
  • the containers 3, which have a frustoconical shape, are then sterilized on the inside, filled thereon, sealed with a cover film 4 and finally punched out of the web 1.
  • a packaging machine for performing these processing operations at successive stations to which the web 1 is fed step by step with a conveyor device (not shown) has a heating device 11 for plasticizing a section of the web 1, a molding device 12 with a die 13 for two containers 3, one Sterilizing device 14, a filling device 15 and a sealing device 16.
  • the sterilizing device 14, the filling device 15, the sealing device 16 and a cover film sterilizing device 17 are accommodated in a chamber 18, in which a sterile atmosphere with a little overpressure is maintained.
  • the sterilizing device 14 the other devices belong to the machine ne to the state of the art, which is why it is unnecessary to describe them here in more detail.
  • the sterilizing device 14 which is set up to sanitize the already cup-shaped containers 3, has a lower part 20 with two cavities 21, the shape of which corresponds to the outer shape of the containers 3, so that a container inserted therein lies with its outer wall against the wall of the cavities 21 .
  • the lower part 20 preferably has the same shape as the die 13 of the shaping device 12. It is attached to a rod 22 so that it can be raised and lowered for loading and unloading.
  • the lower part 20 is crossed by a plurality of channels 35 (only one shown) which are connected to a coolant inlet 36 and a coolant outlet 37.
  • a plurality of suction bores 33 open in the cavities 21 of the lower part 20 and are connected to a suction line via collecting bores 34.
  • the head piece 23 With the interposition of the film web 1 with the molded-in containers 3, it lies in the working position from below against a stationary head piece 23, which forms a closure for the containers 3 used in the cavities 21 of the lower part 20.
  • the head piece 23 has on its underside a recess 24 leaving a head space and two openings 25 directed into the cavities 21, to which a line 27 leading to a valve 26 is connected.
  • Connection lines 28, 29, 30 also lead to the valve 26, which lead to a steam generator 28, a sterile air source 29 and a suction pump 30.
  • projections for example cones, projecting into the cavities 21 can be arranged on the top plate 23.
  • the wall of the containers 3 When the containers are treated with steam in the overpressure region, the wall of the containers 3 is pressed firmly against the wall of the cavities 21, so that the wall of the containers 3 is cooled well.
  • the wall of the container 3 When using superheated steam at atmospheric pressure, the wall of the container 3 is drawn to the cavity wall by negative pressure, which is generated by suction of the air through the suction bores 33 and the collecting bores 34.
  • valve 26 switches off the steam supply line and opens the supply line 29 for sterile air at a pressure which is slightly above the pressure prevails in chamber 18.
  • the sterile air creates the necessary pressure compensation for lowering the lower part and rinses out the steamed container 3.
  • the containers 3 are briefly evacuated before venting.
  • the valve 26 connects the line 27 to the suction line 30 after the vaporization and before the ventilation. Both the evacuation and the flushing with sterile air dry the condensate water from the container wall.
  • the containers can be subjected to the treatment described above several times in succession in order to achieve a very high degree of sterility, for which purpose several stations in the machine in the direction of travel of web 1 are equipped with the sterilization devices described or similar.
  • a cooling device can also be used which directs cooling air or cooling water against the outside of the containers in a fine distribution by means of nozzles, while the inside is steamed. This configuration also has a simple structure with a good effect.

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Description

  • Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Sterilisieren eines aus einer thermoplastischen Kunststoffbahn durch Verstrecken geformten Packmittels nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Bei einem, beispielsweise durch die FR-A-1192697 bekannten Sterilisierverfahren wird ein Packmittel in Form eines Schlauches sterilisiert, aus dem erst nach der Sterilisierbehandlung Behälter fertig geformt werden. Der zum Formen des Packstoffschlauches verwendete Packstoff hat als Gerüst eine Papierbahn, auf der eine Kunststoffschicht haftet. Durch die Trägerfunktion der Papierschicht bleibt dieser Packstoff bzw. Packstoffschlauch während der thermischen Sterilisierbehandlung stabil. Selbst wenn der Packstoffschlauch nur aus einer Kunststoffolie geformt wird, ist die Gefahr einer Verformung nicht gegeben, solange die Behandlungstemperatur unter dem Erweichungspunkt des betreffenden Kunststoffes liegt.
  • Ferner ist durch DE-A-2839543 ein Verfahren zum Sterilisieren von durch Verstrecken einer thermoplastischen Kunststoffbahn geformten, becherartigen Verpackungsbehältern mit einem Gemisch aus Wasserdampf und Luft mit einer Temperatur von 250°C bekannt. Die dabei auf die Wand der Behälter übertragene Wärme kann die Temperatur der Wand so erhöhen, dass bei Behältern aus Kunststoff eine Schädigung auftritt. Man versucht daher mit möglichst kurzer Wärmebehandlungsdauer auszukommen, was aber die Gefahr eines nicht ausreichenden Grades an Sterilität in sich birgt. Bei einer genügend langen Wärmebehandlung treten aber bei durch Thermoformen einer Kunststoffolie becherartig geformten Packmitteln infolge der sich lösenden Rückstellspannungen in den Wänden Rückformungen auf, welche die Behälter wegen der Volumenverkleinerung und unregelmässigen Aussehens unbrauchbar machen.
  • Um eine Wärmebehandlung bereits geformter Behälter zu vermeiden, ist durch die DE-C-2339128 bekanntgeworden, die Packstoffbahn vor deren Formung zu Behältern keimfrei zu machen. Der nach diesem Verfahren erhaltene Sterilitätsgrad ist zwar sehr hoch, es kommt aber immer wieder vor, dass sich beim Formen der Behälter durch Strecken der Packstoffbahn auf deren Oberfläche Poren öffnen, die eine Unsterilität bewirken können. Insbesondere kommt dies vor bei Packstoffbahnen aus mineralisch gefüllten oder geschäumten Kunststoffen.
    • Aufgabe und Lösung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aus einer thermoplastischen Kunststoffbahn durch Verstrecken geformte Packmittel, wie im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben und durch die FR-A-1 192697 bekannt, in deren Wänden Rückstellspannungen vorhanden sind mit einem hohen Grad an Sterilität keimfrei zu machen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass bei einem als becherförmigen Behälter ausgebildeten, fertig geformten Packmittel während der Wärmebehandlung der Innenseite des Behälters dessen Aussenseite mit einem gekühlten, festen Körper der der Gestalt des Behälters angepasst ist, formschlüssig in Anlage gehalten wird.
    • Vorteile der Erfindung
  • Das Sterilisierverfahren für geformte Packmittel mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs vermeidet die zum Stand der Technik angegebenen Nachteile. Es ist in einfacher Weise durch eine in Anspruch 3 angegebene Vorrichtung durchführbar, die in Ausgestaltung nach Anspruch 4 oder 5 einen einfachen Aufbau hat und sich vorteilhaft in eine Verpackungsmaschine integrieren lässt.
  • Dabei ergeben sich die Vorteile, dass sich der Steril raum einer Verpackungsmaschine sehr klein halten lässt, da bei einer solchen Ausgestaltung die Formeinrichtung ausserhalb desselben verbleiben kann. Damit wird auch das Vorsterilisieren der Maschine vor deren Inbetriebnahme einfacher und leichter beherrschbar, weil gerade die komplizierten Gebilde der Formeinrichtung einer besonderen Aufmerksamkeit beim Vorsterilisieren bedürfen.
    • Zeichnung
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Maschine zum Formen, Sterilisieren, Füllen und Verschliessen becherartiger Behälter vereinfacht im Längsschnitt und Fig. 2 eine Vorrichtung zum Sterilisieren von Behältern in gegenüber der Fig. 1 weiterer Ausgestaltung im Längsschnitt.
    • Beschreibung des Ausführungsbeispiels
  • In eine von einer Vorratsrolle 2 ablaufende Bahn 1 aus thermoplastischem Kunststoff, beispielsweise Polypropylen, Polyvinylchlorid werden durch Thermoformen Behälter 3 durch Strekken gezogen. Die Behälter 3, die eine kegelstumpfförmige Gestalt haben, werden anschliessend auf ihrer Innenseite sterilisiert, darauf gefüllt, mit einer Deckfolie 4 verschlossen und schliesslich aus der Bahn 1 ausgestanzt.
  • Eine Verpackungsmaschine zum Durchführen dieser Bearbeitungsvorgänge an aufeinanderfolgenden Stationen, denen die Bahn 1 mit einer nicht dargestellten Fördereinrichtung schrittweise zugeführt wird, hat eine Heizeinrichtung 11 zum Plastifizieren jeweils eines Abschnitts der Bahn 1, eine Formeinrichtung 12 mit einer Matrize 13 für jeweils zwei Behälter 3, eine Sterilisiervorrichtung 14, eine Fülleinrichtung 15 und eine Siegeleinrichtung 16. Die Sterilisiervorrichtung 14, die Fülleinrichtung 15, die Siegeleinrichtung 16 und eine Deckfoliensterilisiervorrichtung 17 sind in einer Kammer 18 untergebracht, in der eine sterile Atmosphäre mit etwas Überdruck aufrecht erhalten wird. Mit Ausnahme der Sterilisiervorrichtung 14 gehören die übrigen Einrichtungen der Maschine zum Stand der Technik, weshalb es sich erübrigt, diese hier näher zu beschreiben.
  • Die Sterilisiervorrichtung 14, die zum Keimfreimachen der bereits becherartig geformten Behälter 3 eingerichtet ist, hat ein Unterteil 20 mit zwei Höhlungen 21, deren Form der Aussenform der Behälter 3 entspricht, so dass ein darin eingesetzter Behälter mit seiner Aussenwand an der Wand der Höhlungen 21 anliegt. Das Unterteil 20 hat vorzugsweise die gleiche Gestalt wie die Matrize 13 der Formeinrichtung 12. Es ist zum Be- und Entladen heb- und senkbar an einer Stange 22 befestigt. Das Unterteil 20 ist von mehreren Kanälen 35 (nur einer dargestellt) durchzogen, die an einen Kühlmittelzulauf 36 und einen Kühlmittelablauf 37 angeschlossen sind. Ferner münden in den Höhlungen 21 des Unterteils 20 mehrere Saugbohrungen 33, die über Sammelbohrungen 34 mit einer Saugleitung verbunden sind. Unter Zwischenlage der Folienbahn 1 mit den eingeformten Behältern 3 liegt es in Arbeitsstellung von unten gegen ein ortsfestes Kopfstück 23 an, das einen Abschluss für die in den Höhlungen 21 des Unterteils 20 eingesetzten Behälter 3 bildet. Das Kopfstück 23 hat auf seiner Unterseite eine einen Kopfraum freilassende Aussparung 24 und zwei in die Höhlungen 21 gerichtete Öffnungen 25, an die eine zu einem Ventil 26 führende Leitung 27 angeschlossen ist. Zu dem Ventil 26 führen ferner Anschlussleitungen 28, 29, 30, die zu einem Dampfgenerator 28, einer SterilluftqueJle 29 und einer Saugpumpe 30 führen. Zum Verkleinern des Dampfverbrauchs können an der Kopfplatte 23 in die Höhlungen 21 ragende Ansätze, beispielsweise Kegel angeordnet sein.
  • Das auf der beschriebenen Sterilisiervorrichtung 14 durchgeführte Sterilisierverfahren läuft wie folgt ab:
    • Bei abgesenktem Unterteil 20 wird die Bahn 1 um einen Förderschritt vorgezogen, so dass jeweils zwei zuvor geformte Behälter 3 in die Sterilkammer 18 und zwischen das Kopfstück 23 und das Unterteil 20 gezogen werden. Nach Heben des Unterteils 20, wobei die eingeführten Behälter 3 formschlüssig in die Höhlungen 21 eintauchen und ihre Öffnung vom Kopfstück 23 dicht abgeschlossen wird, verbindet das Ventil 26 die Zufuhrleitung 27 mit dem Dampferzeuger, so dass Wasserdampf ins Innere der eingeschlossenen Behälter 3 strömt. Vorzugsweise wird Sattdampf mit einer Temperatur von 150°C und einem Druck von 5 bar verwendet, so dass eine Haltezeit von 0,7 sec zum Sterilisieren ausreicht. Da das Unterteil 20 an einen Kühlmittelkreislauf angeschlossen ist und die Wand seiner Höhlungen 21 die eingesetzten Becher 3 berührt, wird durch den die Innenwand der Behälter 3 beaufschlagenden Dampf deren Innenseite auf Sterilisiertemperatur erhöht, die so hoch ist, dass die Festigkeit des Kunststoffs absinkt, durch das Kühlen der Aussenseite das Temperaturgefälle in der Wand der Behälter 3 aber so gross ist, dass die Wand die zur Formhaltung nötige Festigkeit behält. Es können sich dabei die beim Thermoformen der Behälter durch Verstrekken der Bahn erzeugten und beim Rückkühlen eingefrorenen Rückstellspannungen nicht lösen, die eine unerwünschte Verformung der Behälter 3 herbeiführen könnten.
  • Beim Behandeln der Behälter mit Dampf im Überdruckbereich wird die Wand der Behälter 3 satt an die Wand der Höhlungen 21 angepresst, so dass eine gute Kühlung der Wand der Behälter 3 stattfindet. Bei Verwendung von überhitztem Dampf mit atmosphärischem Druck wird die Wand der Behälter 3 durch Unterdruck an die Höhlungswand gezogen, der durch Absaugen der Luft durch die Saugbohrungen 33 und die Sammelbohrungen 34 erzeugt wird.
  • Nach der zum Sterilisieren erforderlichen Einwirkungsdauer des Dampfes, die bei Verwendung von Sattdampf kürzer ist als bei Verwendung von überhitztem Dampf, schaltet das Ventil 26 die Dampfzuleitung ab und öffnet die Zufuhrleitung 29 für sterile Luft mit einem Druck, der etwas über dem Druck liegt, der in der Kammer 18 herrscht. Die sterile Luft schafft zum Absenken des Unterteils den nötigen Druckausgleich und spült die bedampften Behälter 3 aus.
  • Falls beim Bedampfen auf der Innenwand der Behälter 3 gebildetes Kondensatwasser vor dem .Befüllen der Behälter 3 entfernt werden muss, werden die Behälter 3 vor dem Belüften kurzzeitig evakuiert. Dazu verbindet das Ventil 26 nach dem Bedampfen und vor dem Belüften die Leitung 27 mit der Saugleitung 30. Sowohl das Evakuieren als auch das Spülen mit Sterilluft trocknen das Kondensatwasser von der Behälterwand ab.
  • Ergänzend wird bemerkt, dass die Behälter zum Erreichen eines sehr hohen Sterilitätsgrades mehrere Male hintereinander der oben beschriebenen Behandlung unterzogen werden können, wozu in der Maschine in Laufrichtung der Bahn 1 mehrere Stationen mit der oben beschriebenen oder ähnlichen Sterilisiervorrichtungen bestückt sind.
  • Ferner ist es für Behälter, die mit einem Etikett versehen werden, denkbar, dass jeweils vor dem Heben des Unterteils 20 zum Aufnehmen eines Behälters in die Höhlung 21 ein Etikett eingebracht wird, dessen wärmeaktive Beschichtung bei der Wärmebehandlung das Etikett mit der Aussenseite des Behälters verklebt.
  • Anstelle des gekühlten Unterteils 20, das durch Kontakt einen guten Wärmeübergang zu der Wand der Behälter schafft, kann auch eine Kühleinrichtung verwendet werden, die durch Düsen Kühlluft oder Kühlwasser gegen die Aussenseite der Behälter in feiner Verteilung lenkt, während die Innenseite bedampft wird. Auch diese Ausgestaltung hat einen einfachen Aufbau bei guter Wirkung.

Claims (5)

1. Verfahren zum Sterilisieren eines aus einer thermoplastischen Kunststoffbahn durch Verstrecken geformten Packmittels, bei dem die Innenseite des Packmittels mit einem gas- oder dampfförmigen Wärmeträger und gleichzeitig die Aussenseite mit einem Kühlmittel beaufschlagt werden, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem als becherförmigen Behälter (3) ausgebildeten, fertig geformten Packmittel während der Wärmebehandlung der Innenseite des Behälters dessen Aussenseite mit einem gekühlten, festen Körper (20), der der Gestalt des Behälters angepasst ist, formschlüssig in Anlage gehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand des Behälters (3) durch Unterdruck gegen den gekühlten Körper (20) gezogen wird.
3. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit einer Einrichtung zum Einführen eines gas- oder dampfförmigen Wärmeträgers in das Behälterinnere, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Wärmeträger-Einführeinrichtung (23) der Aussenseite des Behälters (3) der feste, gekühlte Körper (20) mit einer der Aussenkontur des Behälters (3) angepassten, becherförmigen Höhlung (21) zugeordnet ist, dessen Wandung mit der Aussenseite des Behälters in Berührung gebracht wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem gekühlten Körper (20) in der Höhlung (21) mündende Saugbohrungen (33) angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie in einer Kammer (18) mit steriler Atmosphäre angeordnet ist, in welcher Kammer ferner Einrichtungen zum Füllen (15) und Verschliessen (16) angeordnet sind.
EP81105326A 1980-08-06 1981-07-09 Verfahren und Vorrichtung zum Sterilisieren von Behältern Expired EP0045389B1 (de)

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