FI103495B - Menetelmä pakkausmateriaalin sisäkerroksen steriloimiseksi - Google Patents

Description

103495

Menetelmä pakkausmateriaalin sisäkerroksen steriloimiseksi Tämä keksintö koskee menetelmää steriloitujen tai bakteereja vähentävällä tavalla käsiteltyjen elintarvikkeiden pakkaamiseen tarkoitetun pak-5 kausmateriaalin sisäkerroksen steriloimiseksi, joka sterilointikäsittely toteutetaan valoenergialla, jota syötetään säteilylähteestä lyhyiden, suurienergiaisten sykäysten muodossa.

Tarkemmin sanottuna on keksinnön kohteena patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen menetelmä pakkausmateriaalin sisäkerroksen ste-10 riloimiseksi.

Mainitunlaista menetelmää on kuvattu aiemmin esimerkiksi US-patenttijulkaisussa 4 464 336. On kuitenkin osoittautunut, että sterilointi sy-käyksittäisellä valolla ei ole täysin tehokasta pakkausmateriaalien yhteydessä, joilla on runsas bakteeripeite tai jotka ovat suurten bakteerimäärien kontami-15 noimia, todennäköisesti siitä syystä, että päällä olevat bakteeripesäkkeet "varjostavat" tiettyjä pintakerroksia, jotka sisältävät bakteereja tai mikro-organismipesäkkeitä. Tämän varjostusilmiön seurauksena kaikkia pakkausmateriaalin pinnalla olevia bakteereja tai mikro-organismeja ei saavuteta käsittelyn aikana. Valmistamalla liitteenä olevissa patenttivaatimuksissa esite-20 tyllä tavalla pakkausmateriaali, jonka sisäpinnalla on läpinäkyvä muovipääl-lyste ja sen alla valoa heijastava päällyste, on mahdollista heijastaa takaisin olennaisia osia emittoidusta valosta, joka sitten osuu pakkausmateriaalin pintaan "vastakkaisesta suunnasta" valokäsittelysuuntaan nähden ja vaikuttaa siten myös lähimpänä pintakerrosta oleviin bakteereihin, jotka eivät joudu alt-25 tiiksi sykäyslampusta tulevan valon suorille vaikutuksille. Tämä sekundaarinen valovaikutus ei luonnollisestikaan ole yhtä voimakasta kuin suora valovaiku-tus, sillä valo joutuu ensinnäkin kulkemaan pidemmän matkan, toiseksi kulkemaan kahdesti läpinäkyvän muovipintakerroksen läpi ja kolmanneksi heijastumaan valoa heijastavasta kerroksesta. Käyttämällä mahdollisimman läpinä-30 kyvää muovikerrosta ja mahdollisimman hyvää heijastuskerroksen valonhei-jastuskykyä on käytettävillä valoenergiatasoilla kuitenkin mahdollista saada aikaan heijastunut valoaalto, jonka säteilyenergia on jopa 90 % alkuperäisestä.

Tarkemmin sanottuna on keksinnön mukaiselle menetelmälle tun-35 nusomaista se, mitä on sanottu itsenäisen patenttivaatimuksen 1 tunnusmerk- 2 103495 kiosassa. Keksinnön mukaisen menetelmän edulliset suoritusmuodot ovat epäitsenäisten patenttivaatimusten kohteena.

Keksintöä kuvataan jäljempänä yksityiskohtaisemmin viitaten erityisesti liitteenä olevaan piirustukseen, jossa 5 kuvio 1 on leikkauskuva pakkausmateriaalista, joka on tämän kek sinnön yhteydessä käytettävää tyyppiä; kuvio 2 esittää tapaa, jolla valosykäykset heijastuvat materiaalissa, ja kuvio 3 esittää pakkausputkea, jonka sisälle on sijoitettu sykäyskä-10 sittely-yksikkö.

Pakkausmateriaali, jota valaistaan kuviossa 1 ja joka voidaan valmistaa rainan muodossa, koostuu ydinkerroksesta 1, joka on esimerkiksi paperia tai pahvia; ydinkerros voi kuitenkin koostua esimerkiksi vaahdotetusta muovista (paisutetusta polystyreenistä tai polypropeenista). Tämä ydinkerros 15 1 on, ainakin koostuessaan kuitumateriaalista, varustettu ulkopuolisella pääl lysteellä 2, joka on kestomuovia, esimerkiksi polyeteeniä, ja laminaatin sisäpuoli 3 koostuu kestomuovista, jolla on heikko valonabsorbointikyky, ts. korkea läpinäkyvyys, ja olennaisen sileä pinta 10, esimerkiksi polyeteenistä tai polypropeenista. Sisäkerroksen 3 ja ydinkerroksen 1 väliin sijoitetaan valoa 20 heijastava kerros 4, joka voidaan laminoida kiinni ydinkerrokseen 1 sideaine-tai liimakerroksen 5 avulla. Tämän keksinnön yhteydessä olennaisen tärkeitä ovat sisäpuolinen kerros 3 ja valoa heijastava kerros 4, ja siksi niitä käsitellään erikseen.

Kuten edellä mainittiin, sisäpuolinen kerros 3 on hyvin läpinäkyvää, 25 niin ettei se absorboi kerroksen läpi kulkevaa valoa, ja kerroksella täytyy lisäksi olla äärimmäisen hyvä pinnan sileys, osittain bakteeripeitteen vähentämiseksi ja osaksi valon tunkeutumisen mahdollistamiseksi ilman hajaheijas-tuksia tai äärimmäisen voimakasta pinta-absorptiota. Pinnaltaan hyvin sileää materiaalia voidaan saada aikaan venyttämällä suulakepuristettua muovikal-30 voa, esimerkiksi polypropeenikalvoa, jolloin muovikalvo 3 valmistetaan erikseen ja laminoidaan kiinni valoa heijastavaan kerrokseen 4 ohuella kerroksella läpinäkyvää liimaa tai sideainetta, esimerkiksi sulatettua polyeteeniä.

Valoa heijastava kerros 4 voi koostua metallifoliosta, esimerkiksi alumiinifoliosta, jonka kirkkaaksi valssattu pinta käännetään kohden sisäpuo-35 lista kerrosta 3, jotta saadaan aikaan valon voimakas heijastuminen kerroksesta 4. On myös mahdollista käyttää metallifolion, kuten alumiinifolion, sijasta i 3 103495 metalloitua kalvoa, kuten ohutta polyesterikalvoa, joka on metalloitu tyhjiökas-vattamalla alumiinimateriaalikenros polyesterikalvolle tai suoraan sisäpuoliselle kerrokselle 3. Metalloitu polyesterikalvo 4 voidaan laminoida kiinni ydin-kerrokseen 1 ja sisäpuoliseen kerrokseen 3 normaalilla tavalla suulakepuris-5 tamalla liimaa tai sideainetta, esimerkiksi polyeteeniä. Jos sisäpuolinen kerros 3 on valmistettu ennalta ja venytetty sileän pinnan 10 aikaansaamiseksi, on myös mahdollista käyttää suoraan kalvolle 3 tyhjökasvatetun alumiinikerrok-sen muodossa olevaa metallointia, ja tämä tyhjökasvatettu kerros muodostaa tällöin kerroksen, jota merkitään numerolla 4 kuviossa 1. Valmistettaessa la-10 minaattia, jonka on määrä muodostaa pakkausmateriaali, täytyy siten taata, että sisäpuolinen muovimateriaalikerros 3 absorboi mahdollisimman vähän valoa ja valoa heijastavalla kerroksella 4 on mahdollisimman hyvä heijastus-kyky. Sisäpuolisen kerroksen 3 tulee luonnollisesti olla lisäksi kuumasaumat-tavissa, niin että materiaalista voidaan valmistaa tiiviitä pakkauksia, joiden 15 saumat tai liitokset ovat mekaanisesti kestäviä.

Pakkaukset, joita valmistetaan tässä esitetystä pakkausmateriaalista, voivat edullisesti olla tyyppiä, jonka lähtömateriaalina on tasomainen rai-na, josta muodostetaan putki liittämällä rainan reunat toisiinsa, minkä jälkeen pakkauksen aiottu sisältö laitetaan putken sisälle, joka jaetaan pakkausyksi-20 köiksi laakapuristamalla toistuvia poikittaissaumoja suorassa kulmassa putken pituusakseliin nähden, jotka pakkausyksiköt erotetaan putkesta ja muotoillaan taivuttamalla aiotun muotoiseksi pakkaukseksi. Kun pakkauksen aiottu sisältö koostuu esimerkiksi steriloidusta elintarvikkeesta, pakkausmateriaalin sisäpuoli täytyy myös steriloida, sillä muuten steriloitu elintarvike infektoituisi uu-25 delleen joutuessaan kosketukseen pakkausmateriaalin sisäpuolen kanssa.

Tässä kuvatussa tapauksessa pakkausmateriaalin sisäpuolen sterilointi 10 tapahtuu sillä tavalla, että pakkausmateriaali muotoillaan putkeksi 7 yhdistämällä pakkausmateriaalin pitkittäisreunat toisiinsa tiiviillä ja kestävällä saumalla tai liitoksella. Tämä tehdään saattamalla päällekkäin asetetut muovi-30 kerrokset sulamaan ja sulautumaan yhteen sauman tai liitoksen alueella käyttämällä lämpöä ja painetta ja stabiloimalla ne sitten jäähdyttämällä. Mainitunlainen putki 7 voidaan muodostaa jatkuvatoimisesti purkamalla tasomaista materiaalirainaa varastorullalta sillä tavalla, että raina tulee asteittain taivutetuksi putken muotoon reunavyöhykkeiden yhdistämistä ja yhteenliittä-35 mistä varten. Putken 7 sisäpuolen steriloimista varten putki on sijoitettu kuvion 3 valaisemalla tavalla samankeskisesti valosykäyspurkausyksikön 6 ympärille,

A

103495 jonka pitkittäissuunta on putken 7 akselin suuntainen. Tässä suoritusmuodossa valosykäyspurkausyksikkö 6 esitetään lieriömäisenä lamppuna, mutta se voi koostua myös useista sinänsä tunnettua tyyppiä olevista lampuista tai va-losykäysputkista, jotka on sijoitettu rinnakkain tai peräkkäin. Valoa emittoiva 5 sykäysyksikkö 6 on paikallaan, kun taas putki 7 liikkuu kuviossa näkyvän nuolen suunnassa valosykäysyksikköön 6 nähden. Valosykäysyksikkö 6 kytketään virtalähteeseen, joka syöttää valosykäysyksikön sykäyksittäistä emissiota ohjaavia pulsseja taajuudella 1-10, edullisesti 2 -6 s'1 pulssin keston ollessa 20-2 000 ps. Pulssin kesto samoin kuin pulssitaajuus voivat vaihdella 10 huomattavasti kokoonpanon mallin ja käsiteltävän kohteen mukaan, ja edellä esitettyjä arvoja tulee pitää vain tyypillisinä arvoalueina. Pakkausmateriaalin sisäpintakerrokseen osuvaa valoannosta voidaan säädellä valosykäysputkeen 6 syötettävän jännitteen avulla, ja sen tulisi tyydyttävän bakteerientuhoamis-vaikutuksen saavuttamiseksi olla 2-10J/cm2. Jos putki 7 liikkuu suhteessa 15 valosykäysyksikköön 6 suhteellisen pienellä nopeudella, sama alue tulee valotetuksi ja käsitellyksi useita kertoja sykäystaajuudesta riippuen. Putken 7 suhteellisen nopeuden valosykäysyksikköön 6 nähden ja emittoitujen valosy-käysten taajuuden lisäksi myös valosykäysyksikön 6 pituus ja sykäysten intensiteetti vaikuttavat lopullisen vaikutuksen tasoon. Jos putki 7 liikkuu nope-20 ämmin suhteessa valosykäysyksikköön, on siten mahdollista saavuttaa riittävä bakteereja tuhoava vaikutus joko pidentämällä valosykäysyksikköä 6 tai suurentamalla emittoitujen valosykäysten taajuutta tai intensiteettiä valosykäysyksikön lamppujen lukumäärän suurentamisen lisäksi.

Kuten kuviosta 2 käy ilmi, sisäpuolisen kerroksen 3 pintaan 10 vai-25 kuttavat osaksi suorat valosykäykset, joita merkitään viivoilla 8, ja osittain epäsuorat eli heijastuneet valosykäykset, joita merkitään viivoilla 9. Tämä merkitsee, että emittoidut valosykäykset vaikuttavat joka puolelta sisäpuolisen muovikerroksen 3 pinnalla 10 oleviin bakteeri- ja mikro-organismipesäkkeisiin 11 ja saavutetaan parantunut bakteerientuhoamistulos.

30 Energiaemissioiden seurauksena putken sisäkerros 10 kuumenee jonkinasteisesti - ei kuitenkaan siinä määrin, että tämä lämpövaikutus pystyisi yksinään saamaan aikaan sterilointia. Mitä edellä on mainittu tämän keksinnön soveltamisesta pakkausten muodostamiseen lähtien putkesta 7 on tarkoitettu vain valaisemaan yhtä erityisen edullista sovellutusaluetta. Niinpä tä-35 män keksinnön ajatuksen mukaisesti on mahdollista soveltaa tätä menetelmää pystyssä olevien pakkausaihioiden tai säiliöiden lisäksi, joiden sisäpinta ste- i 5 103495 riloidaan aihioihin sijoitettujen valosykäyspurkausyksiköiden 6 avulla, myös tasomaisiin pakkausmateriaalirainoihin tai -levyihin, joista muodostetaan pakkauksia muilla keinoilla kuin muuttamalla ne putkeksi. Kuten tässä kuvauksessa on mainittu, valoa heijastava kerros 4 voi koostua joko kirkkaasta valssa-5 tusta metallifoliosta, edullisesti alumiinifoliosta, tai niin kutsutusta metal-loidusta pinnasta, joka saadaan normaalisti aikaan kerrostamalla tyhjöhöy-rystettyä metallia, esimerkiksi alumiinia, sileälle kaivolle, esimerkiksi muovikalvolle. Tällainen tyhjökasvatettu pintakerros on äärimmäisen ohut, sillä pintakerroksen paksuus on vain muutamia molekyylejä, mutta se voi silti saada 10 aikaan äärimmäisen hyvän valon heijastumisen, jos pinta, jolle metallikerros kasvatetaan, on riittävän sileä. Lasia tai lasimaisia piimateriaaleja voidaan tyhjökerrostaa samalla tavalla substraatille, ja tällainen tyhjökasvatettu lasiker-ros tarjoaa hyvän kaasusulun, toisin kuin tyhjökasvatettu metallikerros. Tämän keksinnön mukaisesti on siten mahdollista valmistaa pakkausmateriaali, jolla 15 on hyvät kaasusulkuominaisuudet ja joka on myös ympäristön kannalta turvallinen, sillä se koostuu periaatteessa vain yhdestä materiaalista. Tällainen materiaali voi koostua "vaahdotettua" eli paisutettua polypropeenia olevasta ydinkerroksesta, joka on laminoitu yhteen läpinäkyvän polypropeenikalvon kanssa, jolla on tyhjökasvatettu metallista (alumiinista) koostuva heijastava 20 kerros ja kaasutiivis tyhjökasvatettu lasikerros. Tyhjökasvatetut kerrokset voidaan joko sijoittaa päällekkäin tai sisällyttää laminaattiin yhtenä erityisellä la-minaattikalvolla olevana päällysteenä. Laminaattiin sisällytettävät kalvot voidaan laminoida yhdessä suulakepuristetun polypropeenin avulla sinänsä tunnetulla tavalla. Kuvatun laminaatin luontaisena etuna (sen lisäksi, että saa-25 daan aikaan tehokas sterilointi sykäyksittäisellä valolla) on, että materiaali koostuu jopa 100-%:isesti yhdestä muovimateriaalista, tässä tapauksessa polypropeenista. Tämä merkitsee suuria etuja, kun materiaalia on määrä kierrättää uudelleen käytettäväksi, sillä se on sangen yksinkertaisesti sulatettavissa kokonaan. Materiaali sisältää tietenkin tyhjökasvatetun metal I (kerroksen 30 ja - jos se on tehty kaasutiiviiksi - tyhjökasvatetun lasikerroksen, mutta kuten edellä mainittiin, nämä kerrokset ovat äärimmäisen ohuita (vain muutamia ängströmejä), joten ne eivät kontaminoi merkitsevästi sulatettua muovimateriaalia sulatuksen kautta tehtävän kierrätyksen yhteydessä. On osoittautunut, että sterilointikäsittely, jossa käytetään sykäyksittäistä valokäsittelyä, on ää-35 rimmäisen tehokas eikä lisäksi aiheuta sivuvaikutuksia jäännöstuotteiden muodossa, kuten tapahtuu usein kemiallisen steriloinnin yhteydessä. Käyttä- 103495 6 mällä tämän keksinnön mukaista menetelmää on mahdollista steriloida pakkausmateriaali, jolla on voimakas bakteerikuormitus.

Tätä keksintöä ei pitäisi ymmärtää edellä kuvattuun ja piirustuksessa esitettyyn rajoittuvaksi, vaan on ajateltavissa monia muunnoksia, jotka eivät 5 poikkea liitteenä olevien patenttivaatimusten hengestä eivätkä ole niiden suoja-alan ulkopuolella.

Edellä kuvatuissa keksinnön suoritusmuodoissa heijastava kerros 4 on metallikerros tai tyhjökasvatettu kerros. On kuitenkin mahdollista saada aikaan hyvä heijastuminen jopa käyttämällä heijastavana pintana valkoista palo periä.

i

Claims (8)

103495

1. Menetelmä pakkausmateriaalin sisäkerroksen (3) steriloimiseksi, joka pakkausmateriaali on valmistettu rainan muodossa käsittäen ainakin 5 ydinkerroksen (1) ja sisäkerroksen (3), joka sterilointi suoritetaan valoenergian avulla, jota syötetään säteilylähteestä (6) korkeaenergisten sykäysten muodossa ja joka törmää sisäkerroksen (3) pintaan, tunnettu siitä, että varustetaan pakkausmateriaali sisäkerroksella (3), joka valitaan läpinäkyvien kestomuovien joukosta ja joka on tarpeeksi läpinäkyvä päästäkseen läpi tör-10 määvän valoenergian, järjestetään valoa heijastavaa materiaalia (4) oleva valoa heijastava kerros, joka sijoitetaan ydinkerroksen (1) ja sisäkerroksen (3) väliin ja joka on tarpeeksi heijastava heijastaakseen läpi päästetyn valoenergian, ja ohjataan korkeaenergiset pulssit sisäkerrokselle (3), jolloin sisäkerros (3) päästää läpi korkeaenergiset pulssit ja valoa heijastava kerros (4) heijas-15 taa ne siten, että ne törmäävät uudelleen sisäkerroksen (3) pintaan niin, että sisäkerroksen (3) pinnalla olevat bakteerit ja mikro-organismit tuhoutuvat sisäkerroksen (3) pinnan molemmilta puolilta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään hyvin läpinäkyvää sisäkerrosta (3) ja hyvän valonheijastusky- 20 vyn omaavaa valoa heijastavaa kerrosta (4) niin, että sellainen säteilyenergia, joka osuu sisäkerroksen (3) pintaan ja jolla on energia, joka on suurempi kuin 2 joulea/cm2 pääsee läpi ja heijastuu niin, että saadaan aikaan heijastunut valoaalto, jonka energia on jopa 90% alkuperäisestä energiasta.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu 25 siitä, että pakkausmateriaali valmistetaan laminoimalla useita toisiinsa sidottuja laminaattikerroksia, jolloin sisäkerros (3) läpinäkyvästä kestomuovista la-minoidaan kiinni valoa heijastavasta materiaalista koostuvaan kerrokseen (4).

4. Jonkin aikaisemman patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valoa heijastava kerros muodostetaan (4) tyhjökasvat- 30 tamalla suoraan sisäkerrokseen (3).

5. Jonkin aikaisemman patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että varustetaan valoa heijastava kerros (4), joka koostuu lasikalvosta tai tyhjökasvatetusta lasikalvosta, valoa heijastavalla, tyhjökas-vatetulla metallikerroksella. 103495

6. Jonkin aikaisemman patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että muotoillaan pakkausmateriaali putkeksi (7) ja sijoitetaan putki (7) samankeskisesti valonlähteen (6) ympärille.

7. Jonkin aikaisemman patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, 5 tunnettu siitä, että putkea (7) liikutetaan suhteessa valonlähteeseen (6) jatkuvassa prosessissa.

8. Jonkin aikaisemman patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pulssitetaan valon lähettämistä valonlähteestä (6) taajuuksilla 1-10 pulssia sekunnissa, edullisesti 2-6 pulssia sekunnissa, puls- 10 sin keston ollessa 20 - 2000 ps. i 103495 g