FI71909B - Foerfarande foer sterilisering av foerpackningsmaterial - Google Patents

Description

1 71909

Menetelmä pakkausmateriaalin steriloimiseksi

Keksinnön kohteena on menetelmä pakkausmateriaalin, varsinkin aihioista esimuotoiltujen nestemäisen täyttöai-5 neen säiliöiden steriloimiseksi patenttivaatimuksen 1 johdannon mukaisin tunnusmerkein.

Erilaisten materiaalien sterilointi tulistetulla höyryllä on jo kauan ollut tunnettua. Tehokas desinfiointi tulistetulla höyryllä steriloimalla on kuitenkin mahdol-10 lista pakkausmateriaalissa, olkoonpa se sitten rainojen, esimerkiksi muovikalvo- tai muovikerrosteisen kartonkirai-nan muodossa tai olipa se jo valmiin säiliön, esimerkiksi kartoniaihioista valmistetun säiliön muodossa, automaattisissa täyttömenetelmissä välttämättömien lyhyiden, muuta-15 mien sekuntien suuruusluokkaa olevien sterilointiaikojen vuoksi, vain käyttämällä noin 125-150°C:n alueelle ulottuvia lämpötiloja. Tämä merkitsee sitä, että sterilointi on suoritettava korotetussa, 2,4 - 5 baarin suuruusluokkaa olevassa paineessa. Mutta tästä kohoavat steriloinnin kus-20 tannukset merkittävästi, koska sterilointilaite, jonka läpi pakkausmateriaali on johdettava, täytyy tiivistää ympäristöä vastaan ja se täytyy suunnitella korkealle paineelle. Lisäksi korkea lämpötila rasittaa materiaalia kohtuuttomasti .

25 Jotta steriloinnille välttämättömiä lämpötiloja voi taisiin alentaa vesihöyryllä tapahtuvassa steriloinnissa, on jo ehdotettu johdannossa mainitun kaltaista menetelmää, jossa vesihöyry hapotetaan (vrt. GB-patenttijulkaisuun 10 83 700). Myös tässä tunnetussa menetelmässä ei steri-30 lointiin tarvittavaa höyryn lämpötilaa voida alentaa noin kuuden sekunnin vaikutusaikaa käytettäessä alle 118°C:seen kyllästettyä höyryä käytettäessä, joten myös siinä täytyy työskennellä noin kahden baarin vesihöyryn ylipaineella.

Edelleen on jo tunnettu pakkausmateriaalin steri-35 lointimenetelmä (CH-patenttijulkaisu 361 636), jonka mukaan noudatetaan kaksivaiheista menettelytapaa, nimittäin 2 71909 että pakkausmateriaalin pinnalle ensin levitetään nestemäistä bakteereja tappavaa ainetta ja sen jälkeen suoritetaan kuumennus. Tämän tunnetun menetelmän mukaan bakteereja tappavina aineina käytetään kuitenkin toisaalta erikoi-5 sen voimakkaasti vaikuttavia kemikaaleja, kuten vetyperoksidia, formaldehydia tai natriumhypokloridia, joissa on se tunnettu haitta, että pakkausmateriaalista on huolellisesti poistettava kaikki mahdolliset jäänteet näistä aineista. Sitä paitsi tämän tunnetun kaksivaiheisen menetelmän puit-10 teissä käsittely voidaan suorittaa muutamassa sekunnissa vain silloin, kun kuumentaminen tapahtuu lämpösäteilyn avulla, jolloin lämpötila steriloitavan materiaaliradan ja lämpösäteilijän välisessä tilassa on vielä 280°C. Toisin tämän tunnetun sterilointimenetelmän puitteissa herää aja-15 tus höyryn käytöstä lämmönkantimena kuumennukseen, mutta kuitenkin yksivaiheisen menettelytavan yhteydessä, jolloin höyryyn samalla sisältyy bakteereja tappava aine, joka höyryn avulla levitetään materiaaliradalle.

Edelleen on jo myös tunnettua käyttää säilönnän yh-20 teydessä tapahtuvaan sterilointiin jotakin orgaanista happoa, esim. muurahaishappoa ja etikkahappoa (vert. "Steri-lisation-Desinfektion-Konservierung-Chemotherapie" K.H. Wallhäusser, Georg Thieme-Verlag, Stuttgart 1967, sivut 158-180). Käsittelyn kesto on tässä tunnetussa steriloin-25 timenetelmässä vähintään 15 minuutin suuruusluokkaa, joten sen soveltaminen muutamassa sekunnissa tapahtuvaan pakkausmateriaalin sterilointiin ei ole suositeltavaa.

Lopuksi on tunnettua suorittaa pakkausmateriaalin sterilointi kaasumaisen bakteereja tappavan aineen, esim.

30 höyrytilassa olevan suolahapon, ja ilmakehän paineessa olevan vesihöyryn seoksella (US-patenttijulkaisu 3,139,323). Tämänkin tunnetun menetelmän mukaan saavutetaan riittävä sterilointi kuitenkin vain, jos noin 20 sekuntia kestävän sterilointiaineen puhalluksen jälkeen seuraa noin 30 se-35 kunnin odotusaika, joten yhteensä tarvitaan noin 50 sekunnin sterilointiaika. Tämä on kuitenkin liian pitkä aika 3 71909 koneellisesti suoritetulle steriloinnille esim. täyttö- ja pakkausmenetelmän puitteissa. Tosin vaikutusaikaa voidaan alentaa noin 10 sekuntiin esilämmittämänä pakkausmateriaali 60°C:seen, mutta esilämmitys merkitsee ylimääräistä lai-5 tekustannusta.

Keksinnön tehtävänä on sen vuoksi saada aikaan patenttivaatimuksen 1 johdannossa mainitun kaltainen menetelmä, jonka avulla pakkausmateriaali saadaan moitteettomasti steriloiduksi vastaavasti lyhyen käsittelyäjän puitteissa, 10 mutta työskentely voi tapahtua ilmakehän paineessa.

Keksinnön mukaan tämä saadaan aikaan patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkin mukaisella menetelmällä.

Keksinnönmukaisessa menetelmässä käytetään hyväksi sekä orgaanista happoa sterilointiaineena käyttämällä saa-15 tua että sen jälkeen tapahtuvalla höyrykuumennuksella saatua sterilointivaikutusta. Tällöin on yllättäen ilmennyt, että hapon ennalta levitys heikentää pieneliöiden vastustuskykyä sen jälkeen seuraavaa kuumakäsittelyä vastaan, jossa höyry ja happo vaikuttavat osaksi samanaikaisesti, 20 osaksi peräkkäin niin paljon, että voidaan työskennellä normaalipaineisella kyllästetyllä höyryllä.

Happo joko ruiskutetaan tai pölytetään hienojakoisessa muodossa pakkausmateriaalin käsiteltävälle pinnalle, esimerkiksi säiliön sisäseinille, niin että se muodostaa 25 ohuen nestekalvon tälle pinnalle. Mutta mahdollista on myös, että happo tiputetaan tai valetaan pinnalle niin, että muodostuu happokerros. Ajateltavissa on myös molempien toimenpiteiden yhteiskäyttö, esimerkiksi silloin, kun pystyssä olevaan säiliöön samalla pölytetään happoa, niin 30 että sivuseinät samalla kostuvat, mutta lisäksi tiputetaan happoa, niin että steriloinnin kannalta erikoisen ongelmallisiin pohjaan ja sen nurkkiin ja kulmiin muodostuu happo-kerros .

Jotta välitön tulistetulla höyryllä käsittely samal-35 la steriloisi ja poistaisi hapon, on tarkoituksenmukaista käyttää vesihöyryssä haihtuvia happoja, jotka vesihöyry 4 71 909 positaa mukanaan. Erikoisen edullisesti työskennellään hapoilla, joita pakkausmateriaalin myöhemmin vastaanottamat täyttöaineet sisältävät tai jotka ovat näiden happojen lähisukulaisia. Tämä pätee esimerkiksi, kun täyttöaine on 5 maitoa tai hedelmämehuja, maitohappoon ja vastaaviin ravin-toainehappoihin. Täten vältetään sterilointiin käytetyn hapon jäljet, jotka tietyissä olosuhteissa vielä jäävät pakkausmateriaaliin ja haittaavat täyttöainetta vieraina aineina.

10 Menetelmän tehokkuutta voidaan edelleen lisätä si ten, että joko happo lämmitetään ennen steriloitavalle pinnalle levitystä, niin että höyryn sisältämä lämpö aiheuttaa sekä hapon että myös käsiteltävän pinnan hyvin nopean läm-pötilannousun tai että itse pinta kuumennetaan esimerkiksi 15 tulistetulla höyryllä ennen hapon levitystä.

Keksinnön mukaisen menetelmän toisen kehitelmän mukaan voidaan virtaavalla höyryllä tapahtuneen pinnan kuumennuksen perään kytkeä virtaavalla kuumalla ilmalla tapahtuva käsittely.

20 Keksinnön mukaista menetelmää voidaan käyttää luon tevasti sekä jatkuvasti juoksevan rainamaisen pakkausmateriaalin että myös jo valmiiksi saatettujen säiliöiden, esimerkiksi kartonkiaihioista valmistettujen taivesäiliöiden käsittelyyn. Viimeksi mainituille on jo edellä mainittu 25 yhdistetty käsittely tarkoituksenmukainen, jossa happo levitetään ruiskuttamalla tai pölyttämällä suuttimien avulla ohueksi happokalvoksi seinille, mutta samalla kehitetään tiputtamalla säiliön pohjalle ohut happokerros, joka tarttuu säiliön sisällä oleviin nurkkiin ja leikkaussärmiin.

30 Tämän jälkeen puhalletaan sisään kuumaa höyryä, joka höy-rystää sekä happokalvon että myös säiliön pohjalla olevan happokerroksen ja aiheuttaa lämmönsiirron johdosta seinien ja pohjan kuumakäsittelyn.

Mutta menetelmä voidaan toteuttaa myös sillä taval-35 la, että vain mainittu happokerros muodostetaan tiputtamalla säiliön pohjalle kerros, josta haihtuvasta haposta 5 71 90 9 sisään virtaava kuuma höyry rikastuu ja aiheuttaa sivuseiniä sivutessaan vielä riittävän steriloinnin. Tässä menettelytavassa on tarkoituksenmukaista huolehtia sopivalla laitteella, esimerkiksi uppoputkella siitä, että kuuma 5 höyry puhalletaan välittömästi säiliön pohjalla olevaan happokerrokseen, niin että höyry haposta rikastuneena ja pakosta säiliöstä ulos virratessaan pyyhkii sivuseiniä.

Hapon ruiskutus voi tapahtua tavanomaisilla sumutus-suuttimilla, jotka toimivat paineilmalla tai kuumalla pai-10 nehöyryllä ja jotka kehittävät hienoa sumua ja siitä johtuvan, mainitun yhtäläisen kostutuskalvon steriloitaville pinnoille. Höyryllä pölytettäessä pölytysaine ottaa samalla tehtäväkseen osan sterilointimenetelmän toiminnasta. Happo on tällöin osittain höyrymäisenä. Edullisesti käy-15 tettyjä orgaanisia happoja ovat muurahaishappo, etikkahap-po, omenahappo, sitruunahappo, maitohappo ja askorbiini-happo.

Keksintöä selitetään jäljempänä oheistetussa piirustuksessa täysin kaaviollisesti esitetyn suoritusmuoto-20 esimerkin avulla.

Piirustus esittää kaaviollisesti kuvattuna esimerkiksi maidon pakkaussäiliön kuljetusmatkaa täyttölaitteen sisällä. Täyttölaitetta ei ole esitetty lähemmin, koska se voi olla hapon tai tulistetun ja kuuman höyryn syöttölait-25 teiden jäljempänä kuvattua järjestystä lukuun ottamatta tunnettua lajia. Sama pätee myös säiliöitä liikuttavaan kuljetuslaitteeseen, joka on esimerkiksi kennoketju ja sen kuljetusmatkan järjestelyyn sterilointi-ilmavyöhykkeen sisällä, jollainen aseptisessa täytössä tavallisesti on.

30 Säiliöt 1, jotka ovat esimerkiksi taitettuja, muo villa kerrostetusta kartongista tehtyjä säiliöitä, siirretään kuljetuslaitteella 2, esimerkiksi kennoketjulla, tahdissa vasemmalta oikealle, niin että ne asettuvat peräkkäin piirustuksessa näkyviin asemiin. Tahtiaika on esimer-35 kiksi 1-2 sekuntia. Säiliön 1 tilavuus on litra.

Esilämmitysasemalla I puhalletaan sillä olevaan säi- 6 71 909 liöön 1 lämpötilaltaan noin 200°C:sta kuumaa ilmaa. Täten esilämmitetään säiliön sisäpinnat noin 50-70°C:n lämpötilaan. Lähinnä seuraavalla hapon ruiskutusasemalla II kehitetään paineilmalla toimivalla sumutussuuttimella 3 säi-5 liön sisälle happosumu, joka muodostaa sisäseinille, säiliön pohja mukaan luettuna, hienon, suurin piirtein yhtäjaksoisen laskeutuman, niin että seinillä ja pohjalla on happokalvo. Happona käytetään 90-%:ista maitohappoa ja sisään ruiskutettu määrä on ilmoitetulla säiliön 1 tila-10 vuudella 0,5 ml.

Sen jälkeen seuraava sterilointiasema III käsittää esimerkissä kolme tahtiasemaa, joissa säiliön sisään puhalletaan vastaavilla höyryjohdoilla 4 kyllästettyä, ilmakehän paineista höyryä, ts. siis maksimilämpötilaltaan 15 100°C:sta höyryä. Tällöin lämpiävät säiliön seinissä oleva happokalvo sekä itse säiliön seinät sopivaan lämpötilaan. Niissä olevat pieneliöt tappaa osaksi kuuman hapon vaikutus ja osaksi seuraava höyrykäsittely. Tietyllä, tässä tapauksessa muutettavalla, kuljetusketjun asemien II ja III 20 lukumäärän valinnalla voidaan hapon ja höyryn vaikutusta muuttaa.

Sterilointiasemaa III seuraa jälkikäsittelyasema IV, jossa jälleen puhalletaan sopivilla suuttimilla 5 sisään kuumaa ilmaa, jonka lämpötila on 200°C. Jälkikäsitte-25 lyasema IV käsittää esimerkiksi kaksi tahtipaikkaa, niin että kaikki happo- ja vesihöyryjäännökset poistuvat säiliön sisältä.

Täyttöasemalla V säiliö 1 täytetään täyttöaineella, esimerkiksi maidolla ja säiliön yläpää suljetaan hermeetti-30 sesti sinetointiasemalla VI.

Höyrymäärä, joka johdetaan sterilointiasemalla III, on mitoitettu niin, että säiliön sisältämä ilma työntyy suurin piirtein täydellisesti ulos. Säiliön 1 pitoajasta sterilointiasemalla III johtuu, että höyryn vaikutusaika 35 on noin kuusi sekuntia. Yleensä on 3-10 sekunnin vaikutusaika sopiva.

7 71 909 Jälkikäsittelyasemalla IV, jossa puhalletaan kuumaa ilmaa säiliön sisään, pitää säiliön seinäpintojen vapautua kaikista happo- ja höyrylauhdejäijistä. Koska kuitenkin silloin, kun täyttöaine on maitoa, käytetään maitohappoa, 5 siis osaksi täyttöaineen sukulaishappoa, ei siitä aiheudu vahinkoa, jos asemalla III tapahtuvan steriloinnin jälkeen säiliön sisälle jää mahdollisesti vähäisiä maitohappojälkiä. Nämä jäljet ovat liian vähäisiä aiheuttaakseen koagu-loitumista tai maidon pH-muutoksen.

10 Kuten mainittiin, kondensoidaan maitohapon väkevyys 90-prosenttiseksi. Yleensä pätee se, että käytetään mahdollisimman suuriprosenttista happoa, jotta esikäsittely-vaihe asemalla II muodostuisi tehokkaaksi.

Vaikka sitä ei olekaan esitetty suoritusmuotoesi-15 merkissä, voidaan ajatella, että kuljetuslaitetta sopivasti muotoilemalla säiliöt voitaisiin ohjata asemille II, III ja VI niin, että niiden avoin sivu on alaspäin. Tällöin mahdolliset pisaramaiset happokeräytymät ja lauhteet juoksevat ja tippuvat painovoiman vaikutuksesta alaspäin. Tällä 20 tavalla voidaan myös vesihöyryssä haihtumattomat hapot poistaa käsittelyn jälkeen, koska höyrylauhde huuhtoo ne alas ja pois.

Keksinnön mukaisen menetelmän tehokkuuden osoittamiseksi esitetään oheistetussa taulukossa koesarjan tulos, 25 koesarjan, jossa edellä kuvatun esimerkin mukaisella järjestelyllä maitotäytös suoritettiin aseptisesti erilaisissa olosuhteissa. Kukin yksittäinen koe-erä suoritettiin noin 500 pakkauksella, joiden suuruus oli yksi litra. Steriliteetin tutkimus tapahtui pH-arvon avulla 11 vuorokaut-30 ta huoneen lämmössä kestäneen varastoimisajän jälkeen.

Koe-erässä A, joka on nollakoe, maito pantiin käsittelemättömiin pakkauksiin sillä tuloksella, että 25 % pakkauksista oli epästeriilejä. Kun pakkaukset käsiteltiin vain kuumalla ilmalla (300°C, 8 s), kuten koe-erä B 35 tai vain höyryllä (8 s), kuten koe-erä C, oli epästeriili osa 14 ja 7 %.

8 71909

Koe-erässä D käsiteltiin pakkaukset 0,3 ml:11a happoa ja kuumalla ilmalla (300°C, 8 s). Tällöin oli havaittavissa vähäinen vaikutus muurahaishappoa käytettäessä, mutta ei etikka- ja maitohappoa käytettäessä.

5 Koe-erässä E, joka vastaa keksinnön mukaista mene telmää, tapahtui pakkausten käsittely hapolla ja höyryllä (0,3 tai 1 ml happoa + 8 s:n höyryvaikutus), jolloin 0,3 ml happoa ruiskutettiin (E^, E^, E^) tai 1 ml happoa tiputettiin (E2, E^, Eg). Tällöin saatiin selvä sterilointi-10 vaikutus, neljässä tapauksessa kuudesta saavutettiin erittäin hyvä steriliteettiosa. Keksinnön mukaisen menetelmän etu on selvä.

li 9 71 909 en :3 o -r-> rH 0)

3 rH

X -H CN

en -H - >i p lti ^ r- tNor^ o o (N o o o

•P CU CM rH «H

rH X

•P CO

-p :3 P d

(U (U

-P

CO df>

r—li—If—I f—If—If—If—It—If—I

ε ε ε ε ε ε ε ε ε γογογο γοογοογοο k. Κ ^ W W *» V ^ k

OOO O rH O fH O r—I

Π3 3

f—I rH

f0 rH 1¾ rH 3

H O M O rH

f—l di f—I CO dl rH <0

(0 (0 O Ή CO O rH

ε X dj Ή X dl rH

m rHtncoo r-.cn co o i—I ·Ρ ·Ρ X d CO Ή X d f-H (OCOCOrHCO CO cö co co ä ä x :i«h £ λ; x

ε rH 0^0 rH co ro X O

rH rH P *H -P rH ε P ·Ρ X

H CO 3 X -P rH 3 I -P I -p

ε 3 O) O P -rl 3 (1) CO

co :co 3 —- ε ε >ι ε = = ει rH fH 3 :c0 CO :0 C0 co f-H i—I f—ICOrHCO X*—13 I rH I 3 -

3 pH <—IrHrHrH f—|f—I rH rH

>1 έΡ + >1 rH <U rH + 3 rH CD rH| rH03>i Pcucncu ε Q> en Φ 0)03:0 u >1 id h i» 3 3 en ·ρ en

X M x X rH :0 -P ·· -P H 3 -P · -P

X 3 rH X ·· CAP ·· rH Λί ·· oT ·· •HrHCCO dPIrtPO e» I o¥>

CO rH -H -P d'P I O I d-P I O I

:3 033 3 <D o o o 30)0 o o X 2 > > co h m ffi—'cx) t-P o :3

P

0) t—i cm ro rHCMro^rinuo iCfflUQ QQQW MWWWWW 0)

O

* 3 ε

rH

•P

I + I + I

3 3 «

P

>ι I I H- I +

O :0 PCX p* "p 3 X

3 3 0 XX d ω x d i i i + -ίο 3 3

X > X

Claims (9)

71 909

1. Menetelmä pakkausmateriaalin, varsinkin aihioista esimuotoiltujen nestemäisen täyttöaineen säiliöiden 5 steriloimiseksi, jonka menetelmän mukaan pakkausmateriaalin steriloitavaan pintaan useiden sekuntien ajan syös-tään kuumaa vesihöyryä ja jotakin orgaanista happoa, tunnettu siitä, että pakkausmateriaalin steriloitavalle pinnalle ensin levitetään happo ja hapolla kostu-10 tettu pinta sen jälkeen lämmitetään virtaavalla höyryllä ilmakehän paineessa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että happo ruiskutetaan tai pölytetään pinnalle.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että happo tiputetaan tai valetaan pinnalle.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että happona käytetään ve- 20 sihöyryssä haihtuvaa happoa.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että happona käytetään täyttöaineen sisältämää happoa tai sen lähisukuista happoa.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen mene-25 telmä, tunnettu siitä, että käytetään jotakin ryhmästä muurahaishappo, etikkahappo, omenahappo, sitruuna-happo, maitohappo, askorbiinihappo valittua happoa.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pinta lämmitetään en- 30 nen hapon levitystä.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että happo lämmitetään ennen pinnalle levitystä.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukainen mene-35 telmä, tunnettu siitä, että pinta virtaavalla höyryllä tapahtuvan kuumennuksen jälkeen jälkikäsitellään virtaavalla kuumalla ilmalla. 71 909