EP2129404A1 - Verfahren sowie vorrichtung zum sterilisieren von verpackungsmaterial - Google Patents

Verfahren sowie vorrichtung zum sterilisieren von verpackungsmaterial

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Publication number
EP2129404A1
EP2129404A1 EP08701105A EP08701105A EP2129404A1 EP 2129404 A1 EP2129404 A1 EP 2129404A1 EP 08701105 A EP08701105 A EP 08701105A EP 08701105 A EP08701105 A EP 08701105A EP 2129404 A1 EP2129404 A1 EP 2129404A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
packaging material
ultrasound
ultrasonic
head
treatment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08701105A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Matheyka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KHS GmbH
Original Assignee
KHS GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KHS GmbH filed Critical KHS GmbH
Publication of EP2129404A1 publication Critical patent/EP2129404A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00—Disinfection or sterilisation of materials or objects, in general; Accessories therefor
    • A61L2/02—Disinfection or sterilisation of materials or objects, in general; Accessories therefor using physical processes
    • A61L2/025—Ultrasonic waves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B3/04—Cleaning involving contact with liquid
    • B08B3/10—Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration
    • B08B3/12—Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration by sonic or ultrasonic vibrations
    • B08B3/123—Cleaning travelling work, e.g. webs, articles on a conveyor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
    • B08B7/02—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by distortion, beating, or vibration of the surface to be cleaned
    • B08B7/026—Using sound waves
    • B08B7/028—Using ultrasounds
    • 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
    • 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
    • B65B55/103—Sterilising flat or tubular webs

Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and to a device according to the preamble of claim 15.
  • Et al Also, when bottling beverages, foods or other perishable products in bags, for example, there are increasing demands in practice to extend the shelf life of the packaged product. This is especially true for the so-called aseptic filling (cold or hot filling) of products, in which (filling) is dispensed with a thermal sterilization after the filling process, and u.a. with the benefit of improved product quality, reduced equipment and machinery requirements, reduced reject waste and improved durability.
  • a prerequisite for aseptic bag filling carried out in sterile or clean rooms is u.a. the avoidance of contamination or contamination of the packaging by microorganisms.
  • the packaging material when the packaging material is withdrawn from a supply roll and this is located outside of the sterile or clean room so as not to disturb the sterility of the clean room when replacing a used supply roll by a new supply roll, it is necessary to supply the packaging material during feeding Sterilize in the sterile or cleaning room and thus before feeding to the arranged in this room packaging machine.
  • the irradiation of the packaging material with UV radiation or UV light is cheaper and, with appropriate training and handling of the devices used in principle also harmless. However, only very inadequate sterilization effects or rates can be achieved with the treatment with UV radiation.
  • the object of the invention is to provide a method which allows a highly effective sterilization of packaging material while avoiding peracetic acid, hydrogen peroxide or the like liquid media.
  • the sterilization of the usually sheet-like packaging material by treatment with ultrasound energy specifically by the fact that located on the surface of the packaging material microorganisms by mechanical, but also thermal destruction of their cell walls, by protein coagulation and ultimately by denaturation of their DNA be killed or rendered harmless.
  • the product packaged with the packaging material thus treated for example, the product (in particular, drink or food) filled in bags made from the packaging material is reliably protected against spoiling, i. the quality and durability of the product is significantly improved over previous approaches.
  • the sterilization of the packaging material by ultrasound treatment produces no harmful byproducts and it remains on the sterilized Packaging material also no residues of treatment media, as is the case with known methods using peracetic acid or hydrogen peroxide.
  • the at least one ultrasound system used for the ultrasound treatment is self-cleaning and that the packaging material is not or substantially not changed in its properties by the ultrasound treatment and remains processable. Furthermore, it is possible to use the heating of the packaging material carried out during the ultrasonic treatment for a subsequent thermal processing process.
  • the ultrasound treatment takes place for example with an ultrasonic frequency in the range between 20,000 Hz and 1 GHz, but preferably in the range between 20,000 Hz and 35,000 Hz.
  • one or more ultrasonic units are provided on the movement path of the web-shaped packaging material, which are then operated, for example, simultaneously or else with a time delay or activated to deliver the ultrasound energy to the packaging material, but in the latter case in that there is a temporary overlapping of the activations and thus gaps in the sterilization of the packaging material are effectively avoided.
  • the respective ultrasound unit consists for example of an electrically operated generator which generates a mechanical ultrasonic vibration as an electromechanical transducer, from a mechanical resonance unit or an amplifier for vibration amplification and from an ultrasound head or a sonotrode.
  • the packaging material is pulled under mechanical tension through this sonotrode or its sound pressure zone and thus subjected to the killing of existing germs or microorganisms with the ultrasound energy.
  • the packaging material can be guided directly, ie without clearance, but with contact via the sonotrode. It is also possible to carry the packaging material at a distance, ie without touching the sonotrode above the same.
  • the way of leadership of the Packaging material with or without distance from the sonotrode may be chosen according to the parameters present in the particular application.
  • the intensity of the ultrasound treatment can be adapted to the respective requirements, in particular also such that without destroying the packaging material, the desired sterilization rate or the desired Sterilization degree can be achieved.
  • the conduction of the ultrasonic vibrations in air is relatively weak, it may also be necessary to apply moisture or liquid evenly to the packaging material, for example before and / or during the ultrasonic treatment.
  • the application may be e.g. done by condensation.
  • the introduction of the ultrasound energy into the packaging material can be increased in this way many times.
  • the thermal effect of the ultrasound treatment then also causes, for example, accelerated drying of the packaging material moistened for the treatment.
  • Figure 1 is a schematic representation of an apparatus for sterilizing a web-shaped caking material in the form of a packaging film.
  • Figure 2 is a schematic representation of the device of Figure 1 when used with a packaging machine.
  • 3 is a simplified representation of a plan view of the of a stock or
  • FIG. 1, 1 is a web-shaped packaging material in the form of a packaging film (eg shrink film), which is supplied to a clean room 2 and an ultrasound unit 3, at which the packaging material 1 with mechanical ultrasound energy passes, occurs at a lock forming the inlet to the clean room 2 is applied, namely for the sterilization or for killing of present on the packaging material 1 germs or microorganisms.
  • a packaging film eg shrink film
  • the ultrasound unit 3 consists of an ultrasound generator or converter 4 operated, for example, by mains voltage, for generating the mechanical ultrasound oscillation with a frequency, for example in the range between 20,000 and 35,000 Hz, from an amplifier or buster 5 which amplifies the mechanical ultrasound oscillation as well as from an ultrasound head, also sonotrode 6, which forms over the entire web width of the packaging material 1 extending investment or contact surface.
  • an ultrasound generator or converter 4 operated, for example, by mains voltage, for generating the mechanical ultrasound oscillation with a frequency, for example in the range between 20,000 and 35,000 Hz
  • an amplifier or buster 5 which amplifies the mechanical ultrasound oscillation as well as from an ultrasound head
  • sonotrode 6 which forms over the entire web width of the packaging material 1 extending investment or contact surface.
  • the packaging material 1 is guided taut, the sonotrode 6, for example, pressed against the packaging material 1 is applied.
  • the packaging material 1 is pulled over the sonotrode 6 (conveying direction A).
  • the ultrasound unit 3 and the motor Vorabrollung 7 is arranged in the clean room 2, which stands for example with sterile air under laminar flow.
  • the intensity of the ultrasound treatment can be adapted to the respective requirements.
  • the application of the ultrasound treatment influencing or supporting liquid or an ultrasonic treatment influencing or supporting gaseous medium takes place, for example via corresponding nozzles arranged in the conveying direction A in front of the sonotrode 6 and on the contact surface of the sonotrode 6 adjacent side, ie in the Representation of Figure 1 are directed against the underside of the packaging material 1, or via the sonotrode 6 itself.
  • FIG. 2 again shows the device essentially formed by the ultrasound unit 3 for sterilizing the packaging material 1 in conjunction with other components of a system which is shown only partially and very schematically and has a packaging machine in which packaging 1, for example bags, is manufactured from the packaging material 1 aseptic packaging of a product into these packages.
  • FIG. 2 Shown in FIG. 2 is a supply roll 8 arranged outside of the clean room 2, from which the web-shaped packaging material 1 is drawn off (conveying direction A) under tension via the sonotrode 6, which in turn is at the inlet to the clean room 2 or in the latter Lock arranged ultrasonic unit 3.
  • the packaging material After passing through the sonotrode 6 and the motor Vorrollollung the packaging material passes through a formed by a plurality of rolls buffer 9 to the actual, not shown in the figure 2 and housed in the clean room 2 packaging machine.
  • the removal of the packaging material 1 with the motor Vorabrollung via the sonotrode 6 is carried out continuously.
  • the removal takes place at a speed which, taking into account the ultrasonic energy supplied to the packaging material 1 with the ultrasound unit 3, ensures the desired sterilizing effect or the desired degree of sterilization.
  • the memory 9 e.g. a discontinuous feed movement of the packaging material 1 to the packaging machine.
  • FIG. 3 again shows a plan view of the packaging material 1 withdrawn from the supply roll 8 in the conveying direction A.
  • a total of 6 ultrasonic units 3 are provided in this embodiment, each with a sonotrode 6.
  • the sonotrodes 6, via which the Packaging material in turn is pulled with mechanical tension, are arranged in a grouping for a blanket treatment of the packaging material, in the illustrated embodiment in four transverse to the conveying direction A oriented rows, of which in the conveying direction A first and second row respectively in the middle of the web of the packaging material 1 a sonotrode 6 oriented perpendicular to the conveying direction A and the second and fourth rows each have two sonotrodes 6 oriented perpendicular to the conveying direction A with their longitudinal extent at the edge regions of the web of the packaging material.
  • the grouping is further selected so that the sonotrodes 6 of adjacent rows overlap.
  • the individual ultrasound units 3 are operated, for example, at the same time or else an alternating operation of the ultrasound units 3 takes place in order to avoid, in particular, an overloading of these units and / or the packaging material 1 by an excessive ultrasound energy.
  • the operation of the ultrasound units then takes place in any case so that gaps in the sterilization of the packaging material 1 are avoided.
  • an overlap of the activation of the ultrasound units 3 is given at any time.

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Abstract

Verfahren zum Sterilisieren von Verpackungsmaterial, insbesondere zum Sterilisieren von Folien oder dergleichen flexiblen Hüllstoffen, bei welchem die Beaufschlagung des Verpackungsmaterials mit mechanischer Ultraschall-Energie zur Abtötung von Mikroorganismen durch mechanische Energie und/oder thermische Behandlung erfolgt.

Description

„Verfahren sowie Vorrichtung zum Sterilisieren von Verpackungsmaterial"
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 sowie auf eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff Patentanspruch 15.
U.a. auch beim Abfüllen von Getränken, Lebensmitteln oder anderen beispielsweise leicht verderblichen Produkten in Beutel ergeben sich in der Praxis zunehmend Anforderungen dahingehend, die Haltbarkeit des abgepackten Produktes zu verlängern. Dies gilt in besonderem Maße auch für das sogenannte aseptische Abfüllen (Kalt- oder Warmabfüllen) von Produkten, bei dem (Abfüllen) auf eine thermische Sterilisation nach dem Füllprozess verzichtet wird, und zwar u.a. mit dem Vorteil einer verbesserten Produktqualität, einer Reduzierung des erforderlichen Anlagen- und Maschinenparks, einer Reduzierung von Fertigungsverlusten durch Ausschuss sowie einer verbesserte Haltbarkeit. Vorraussetzung für die in Steril- oder Reinräumen vorgenommene aseptische Beutelabfüllung ist u.a. die Vermeidung von Verschmutzungen bzw. Verkeimungen der Verpackungen durch Mikroorganismen.
Insbesondere dann, wenn das Verpackungsmaterial von einer Vorratsrolle abgezogen wird und diese außerhalb des Steril- oder Reinraumes angeordnet ist, um bei einem Ersetzen einer verbrauchten Vorratsrolle durch eine neue Vorratsrolle die Sterilität des Reinraumes nicht stören zu müssen, ist es erforderlich, das Verpackungsmaterial beim Zuführen in den Steril- oder Reinigungsraum und damit vor dem Zuführen an die in diesem Raum angeordnete Verpackungsmaschine zu Sterilisieren.
Bekannt ist das Sterilisieren von Verpackungsmaterial mit Peressigsäure, mit Wasserstoffperoxyd (H2O2) oder aber mit UV-Strahlung. Diese bekannten Verfahren haben erhebliche Nachteile. So sind Verfahren, die Peressigsäure oder Wasserstoffperoxyd verwenden kostenintensiv und auch zeitaufwendig, und zwar allein schon deswegen, weil jeweils eine für die Sterilisation notwendige Aktivierungszeit eingehalten werden muss. Mit diesen Verfahren sind daher, sofern eine wirksame Sterilisation erreicht werden soll, nur sehr geringe Leistungen bzw. Durchsätze möglich. Nachteilig ist auch, dass die bei diesen Verfahren verwendeten Medien Peressigsäure oder Wasserstoffperoxyd gesundheitliche Gefahren für das Bedienungspersonal bedingen und dass in der Regel gewisse Restmengen der verwendeten Medien am Verpackungsmaterial verbleiben.
Die Bestrahlung des Verpackungsmaterials mit UV-Strahlung oder UV-Licht ist kostengünstiger und bei entsprechender Ausbildung und Handhabung der verwendeten Vorrichtungen grundsätzlich auch ungefährlich. Allerdings lassen sich mit der Behandlung mit UV-Strahlung nur sehr unzureichende Sterilisationseffekte bzw. -raten erzielen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren aufzuzeigen, welches unter Vermeidung von Peressigsäure, Wasserstoffperoxyd oder dergleichen flüssigen Medien eine hochwirksame Sterilisation von Verpackungsmaterial ermöglicht.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet. Eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens ist Gegenstand des Patentanspruchs 14.
Bei der Erfindung erfolgt die Sterilisation des in der Regel bahnförmigen Verpackungsmaterials durch Behandlung mit Ultraschall-Energie, und zwar speziell dadurch, dass auf der Oberfläche des Verpackungsmaterials befindliche Mikroorganismen durch mechanische, aber auch thermische Zerstörung ihrer Zellwände, durch Eiweiskoagulation und letztlich durch Denaturierung ihrer DNA abgetötet bzw. unschädlich gemacht werden.
Das mit dem so behandelten Verpackungsmaterial verpackte Produkt, beispielsweise das in aus dem Verpackungsmaterial hergestellten Beuteln abgefüllte Produkt (insbesondere auch Getränk oder Lebensmittel) ist zuverlässig vor Verderben geschützt, d.h. die Qualität und Haltbarkeit des Produktes ist gegenüber bisherigen Vorgehensweisen deutlich verbessert.
Bei der Sterilisation des Verpackungsmaterials durch Ultraschall-Behandlung entstehen keine schädlichen Nebenprodukte und es verbleiben auf dem sterilisierten Verpackungsmaterial auch keine Reste von Behandlungsmedien, wie dies bei bekannten Verfahren unter Verwendung von Peressigsäure oder Wasserstoffperoxyd der Fall ist.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass das für die Ultraschall-Behandlung verwendete wenigstens eine Ultraschall-System selbstreinigend ist und dass das Verpackungsmaterial in seinen Eigenschaften durch die Ultraschall-Behandlung nicht oder im Wesentlichen nicht verändert wird und verarbeitungsfähig bleibt. Weiterhin besteht die Möglichkeit, die bei der Ultraschall- Behandlung erfolgte Erwärmung des Verpackungsmaterials für einen nachfolgenden thermischen Verarbeitungsprozess zu nutzen. Die Ultraschall-Behandlung erfolgt beispielsweise mit einer Ultraschall-Frequenz im Bereich zwischen 20 000 Hz und 1 GHz, vorzugsweise aber im Bereich zwischen 20 000 Hz und 35 000 Hz.
Für die Ultraschall-Behandlung sind an der Bewegungsbahn des bahnförmigen Verpackungsmaterials eine oder aber auch mehrere Ultraschall-Einheiten vorgesehen, die dann beispielsweise zeitgleich oder aber auch zeitversetzt betrieben bzw. zur Abgabe der Ultraschall-Energie an das Verpackungsmaterial aktiviert werden, im letzteren Fall aber derart, dass es zu einer zeitweisen Überlappung der Aktivierungen kommt und so Lücken in der Sterilisation des Verpackungsmaterials wirksam vermieden sind.
Die jeweilige Ultraschall-Einheit besteht z.B. aus einem elektrisch betriebenen Generator, der als elektromechanischer Wandler eine mechanische Ultraschall- Schwingung erzeugt, aus einer mechanischen Resonanzeinheit bzw. einem Verstärker zur Schwingungsverstärkung und aus einem Ultraschallkopf bzw. einer Sonotrode. Für die Ultraschall-Behandlung wird das Verpackungsmaterial unter mechanischer Spannung über diese Sonotrode bzw. deren Schalldruckzone gezogen und somit zum Abtöten vorhandener Keime oder Mikroorganismen mit der Ultraschall-Energie beaufschlagt. Dabei kann das Verpackungsmaterial direkt, also ohne Abstand, aber mit Berührung über die Sonotrode geführt werden. Ebenfalls ist es möglich, das Verpackungsmaterial mit Abstand, also ohne Berührung der Sonotrode über selbige zu führen. Die Art und Weise der Führung des Verpackungsmaterials mit oder ohne Abstand von der Sonotrode kann je nach den, im jeweiligen Anwendungsfall vorliegenden Parametern gewählt werden.
Durch Änderung der mechanischen Spannung des Verpackungsmaterials, des Anstellwinkels der Sonotrode, aber auch durch die Wahl der Sonotrodengeomethe kann die Intensität der Ultraschall-Behandlung den jeweiligen Erfordernissen angepasst werden, insbesondere auch derart, dass ohne eine Zerstörung des Verpackungsmaterials die angestrebte Sterilisationsrate bzw. der angestrebte Sterilisationsgrad erreicht werden.
Da die Leitung der Ultraschall-Schwingungen in Luft nur relativ schwach ist, kann es auch notwendig sein, Feuchtigkeit oder Flüssigkeit gleichmäßig auf das Verpackungsmaterial aufzubringen, und zwar beispielsweise vor und/oder während der Ultraschallbehandlung. Das Aufbringen kann dabei z.B. durch Aufkondensieren erfolgen. Die Einleitung der Ultraschall-Energie in das Verpackungsmaterial kann auf diese Weise um ein Vielfaches erhöht werden. Die thermische Wirkung der Ultraschall-Behandlung bewirkt dann beispielsweise auch ein beschleunigtes Trocknen des für die Behandlung befeuchteten Verpackungsmaterials.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Vorrichtung zum Sterilisieren eines bahnförmigen Verbackungsmaterials in Form einer Verpackungsfolie; Fig. 2 in schematischer Darstellung die Vorrichtung der Figur 1 bei Verwendung mit einer Verpackungsmaschine; Fig. 3 in vereinfachter Darstellung eine Draufsicht auf das von einer Vorrats- bzw.
Folienrolle abgezogene Verpackungsmaterial zusammen mit einem
Ultraschallsystem mit mehreren Ultraschalleinheiten. In der Figur 1 ist 1 ein bahnförmiges Verpackungsmaterial in Form einer Verpackungsfolie (z.B. Schrumpffolie), die einem Reinraum 2 zugeführt wird und hierbei an einer den Einlass zum Reinraum 2 bildenden Schleuse eine Ultraschalleinheit 3 passiert, an der das Verpackungsmaterial 1 mit mechanischer Ultraschall-Energie beaufschlagt wird, und zwar zur Sterilisation bzw. zur Abtötung von auf dem Verpackungsmaterial 1 vorhandenen Keimen oder Mikroorganismen. Die Ultraschalleinheit 3 besteht bei der dargestellten Ausführungsform aus einem beispielsweise mit Netzspannung betriebenen Ultraschallerzeuger oder Konverter 4 zur Erzeugung der mechanischen Ultraschall-Schwingung mit einer Frequenz beispielsweise im Bereich zwischen 20 000 und 35 000 Hz, aus einem die mechanische Ultraschallschwingung verstärkenden Verstärker bzw. Buster 5 sowie aus einem Ultraschallkopf, auch Sonotrode 6, die eine sich über die gesamte Bahnbreite des Verpackungsmaterials 1 erstreckende Anlage- oder Kontaktfläche bildet. Über diese ist das Verpackungsmaterial 1 gespannt geführt, wobei die Sonotrode 6 beispielsweise gegen das Verpackungsmaterial 1 angepresst anliegt.
Durch eine motorische Vorabrollung 7 wird das Verpackungsmaterial 1 über die Sonotrode 6 gezogen (Förderrichtung A). Ebenso wie die Ultraschalleinheit 3 ist auch die motorische Vorabrollung 7 im Reinraum 2 angeordnet, welcher beispielsweise mit Sterilluft unter Laminarflow steht.
Durch Änderung der mechanischen Spannung des Verpackungsmaterials 1 und/oder durch Änderung des Anstellwinkels der Sonotrode 6 und/oder durch Wahl der Geometrie der Sonotrode und/oder durch Aufbringen von Flüssigkeit auf das Verpackungsmaterial 1 vor dem Passieren und/oder während des Passierens der Sonotrode 6 kann die Intensität der Ultraschall-Behandlung den jeweiligen Erfordernissen angepasst werden. Das Aufbringen der die Ultraschall-Behandlung beeinflussenden oder unterstützenden Flüssigkeit oder eines die Ultraschall- Behandlung beeinflussenden oder unterstützenden gasförmigen Mediums erfolgt z.B. über entsprechende Düsen, die in Förderrichtung A vor der Sonotrode 6 angeordnet und auf die Kontaktfläche der Sonotrode 6 anliegende Seite, d.h. bei der Darstellung der Figur 1 gegen die Unterseite des Verpackungsmaterials 1 gerichtet sind, oder aber über die Sonotrode 6 selbst. Die Figur 2 zeigt nochmals die im Wesentlichen von der Ultraschalleinheit 3 gebildete Vorrichtung zum Sterilisieren des Verpackungsmaterials 1 in Verbindung mit weiteren Komponenten einer nur teilweise und sehr schematisch dargestellten, eine Verpackungsmaschine aufweisenden Anlage, in der aus dem Verpackungsmaterial 1 Verpackungen, beispielsweise Beutel gefertigt und das aseptische Verpacken eines Produktes in diese Verpackungen erfolgt.
Dargestellt ist in der Figur 2 eine außerhalb des Reinraums 2 angeordnete Vorratsrolle 8, von der über verschiedene Umlenkrollen das bahnförmige Verpackungsmaterial 1 abgezogen wird (Förderrichtung A) und zwar unter Spannung über die Sonotrode 6 der wiederum am Einlass zum Reinraum 2 bzw. in der dortigen Schleuse angeordneten Ultraschalleinheit 3.
Nach dem Passieren der Sonotrode 6 und der motorischen Vorabrollung gelangt das Verpackungsmaterial über ein von mehreren Walzen gebildetes Puffer 9 an die eigentliche, in der Figur 2 nicht dargestellte und im Reinraum 2 untergebrachte Verpackungsmaschine.
Bevorzugt erfolgt das Abziehen des Verpackungsmaterials 1 mit der motorischen Vorabrollung über die Sonotrode 6 kontinuierlich. Das Abziehen erfolgt mit einer Geschwindigkeit, die unter Berücksichtigung der, mit der Ultraschalleinheit 3 dem Verpackungsmaterial 1 zugeführten Ultraschall-Energie die angestrebte sterilisierende Wirkung bzw. den angestrebten Sterilisationsgrad sicherstellt. Nach dem Speicher 9 erfolgt z.B. eine diskontinuierliche Vorschubbewegung des Verpackungsmaterials 1 an die Verpackungsmaschine.
Figur 3 zeigt nochmals eine Draufsicht auf das, von der Vorratsrolle 8 in Förderrichtung A, abgezogene Verpackungsmaterial 1. Zum Sterilisieren dieses Materials sind bei dieser Ausführungsform insgesamt 6 Ultraschalleinheiten 3 vorgesehen, und zwar mit jeweils einer Sonotrode 6. Die Sonotroden 6, über die das Verpackungsmaterial wiederum mit mechanischer Spannung gezogen wird, sind in einer Gruppierung für eine flächendeckende Behandlung des Verpackungsmaterials angeordnet, und zwar bei der dargestellten Ausführungsform in vier quer zur Förderrichtung A orientierten Reihen, von denen die in Förderrichtung A erste und zweite Reihe jeweils in der Bahnmitte des Verpackungsmaterials 1 eine mit ihrer Längserstreckung senkrecht zur Förderrichtung A orientierte Sonotrode 6 und die zweite sowie vierte Reihe jeweils zwei mit ihrer Längserstreckung senkrecht zur Förderrichtung A orientierte Sonotroden 6 an den Randbereichen der Bahn des Verpackungsmaterials aufweisen. Die Gruppierung ist weiterhin so gewählt, dass sich die Sonotroden 6 benachbarter Reihen überlappen. Die einzelnen Ultraschalleinheiten 3 werden beispielsweise zeitgleich betrieben oder aber es erfolgt ein wechselweiser Betrieb der Ultraschalleinheiten 3, um insbesondere auch eine Überlastung dieser Einheiten und/oder des Verpackungsmaterials 1 durch eine zu hohe Ultraschallenergie zu vermeiden. Der Betrieb der Ultraschalleinheiten erfolgt dann aber auf jeden Fall so, dass Lücken in der Sterilisation des Verpackungsmaterials 1 vermieden sind. Vorzugsweise ist zu jedem Zeitpunkt einer Überlappung der Aktivierung der Ultraschalleinheiten 3 gegeben.
Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen möglich sind, ohne dass der die Erfindung tragende Gedanke verlassen wird.
Bezugszeichenliste
1 Verpackungsmaterial bzw. Folie
2 Reinraum
3 Ultraschalleinheit
4 Konverter bzw. Ultraschallschwingungserzeuger
5 Verstärker bzw. Buster
6 Sonotrode
7 motorische Abrollung
8 Vorratsspule
9 Puffer
A Förderrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Sterilisieren von Verpackungsmaterial, insbesondere zum Sterilisieren von Folien oder dergleichen flexiblen Hüllstoffen, gekennzeichnet durch die Beaufschlagung des Verpackungsmaterials (1 ) mit mechanischer Ultraschall-Energie zur Abtötung von Mikroorganismen durch mechanische und/oder thermische Energieeinwirkung.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Verpackungsmaterial (1 ) unter mechanischer Spannung über wenigstens einen Ultraschallkopf (6) zumindest einer Ultraschalleinheit (3) bewegt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallkopf (6) wenigstens einen leistenartigen, sich quer zur Bahn des bandförmigen Verpackungsmaterials (1 ) erstreckenden Kontaktbereich für das Verpackungsmaterial bildet.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verpackungsmaterial kontinuierlich über den Ultraschallkopf (6) bewegt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Intensität der Ultraschallbehandlung durch Änderung des Einwirkwinkels der Ultraschall-Schwingungen oder -energie auf das Verpackungsmaterial (1 ) und/oder durch die Wahl der Geometrie des wenigstens einen Ultraschalkopfes (6) und/oder durch die Anpresskraft des Verpackungsmaterials gegen den wenigstens einen Ultraschallkopf (6) veränderbar sind.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anstellwinkel des Ultraschallkopfes (6) einstellbar ist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Verpackungsmaterial (1 ) vor und/oder während der Ultraschall-Behandlung ein diese Behandlung unterstützendes Medium aufgebracht wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium eine Flüssigkeit und/oder ein Gas ist.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das die Ultraschall-Behandlung unterstützende Medium eine die Übertragung der Ultraschall-Energie von dem wenigstens einen Ultraschallkopf (6) auf das Verpackungsmaterial (1 ) verbesserndes Medium ist.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die Ultraschall-Behandlung unterstützende Medium über den wenigstens einen Ultraschallkopf (6) auf das Verpackungsmaterial (1 ) aufgebracht wird.
1 1. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschall-Behandlung durch mehrere Ultraschallköpfe (6) oder Ultraschalleinheiten (3) erfolgt, und zwar zeitgleich oder zeitlich versetzt.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallbehandlung mit einer Frequenz im Bereich zwischen etwa 20 000 und 1 GHz erfolgt.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallbehandlung mit einer Frequenz im Bereich zwischen etwa 20 000 und 35 000 Hz erfolgt.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallenergie in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit gesteuert wird, mit der das Verpackungsmaterial (1 ) den wenigstens einen Ultraschallkopf (6) passiert.
15. Vorrichtung zum Sterilisieren von Verpackungsmaterial (1 ), insbesondere von Folien oder dergleichen flexiblen Hüllstoffen, gekennzeichnet durch wenigstens ein Ultraschallsystem mit mindestens einer Ultraschalleinheit (3) mit einem Ultraschallkopf (6), über den das bahnförmige Verpackungsmaterial (1 ) geführt ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Ultraschallkopf (6) zumindest eine quer zur Bahn des Verpackungsmaterials (1 ) verlaufende leistenartige Anlagefläche für das Verpackungsmaterial (1 ) bildet.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannung, mit der das Verpackungsmaterial (1 ) gegen den Ultraschallkopf (6) bzw. dessen Kontaktbereich anliegt, einstellbar ist.
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