SE507282C2 - Sätt att sterilisera fyllfärdiga förpackningar samt användning av en elektronkanon vid sättet - Google Patents

Description

20 25 30 507 282 C 2 begränsas emellertid av strålningens penetrationsförmága och tillgängligheten till lämplig strålkälla. A Att elektroner har en steriliserande verkan är känt sedan länge. Elektronbestràlning är en mycket välkänd steriliseringsmetod och mekanismen bakom avdödningen är grundligt studerad. Elektroners penetrationsförmåga genom ett förpackningsmaterial är emellertid relativt låg, men beror naturligtvis på energin hos strålningen.

Elektronkanoner har utvecklats vad beträffar förpackningar av livsmedel i syfte att från utsidan sterilisera relativt tunna livsmedelsförpackningar, och steriliseringsmetoden har under många år varit tilltänkt för ytterligare användning inom förpackningsindustrin.

Ett problem med denna typ av sterilisering har emellertid än så länge varit utrustningens stora volym; elektronkanoner med stor kapacitet tar ett utrymme av upp till 1-5 m3. för att kunna vara kommersiellt gångbar; kostnaden kan Vidare har utrustningen varit alltför dyrbar uppgå till 5 miljoner SEK per enhet. Detta har medfört att kommersiella steriliseringsutrustningar, som bygger på elektronkanoner, ej har kunnat tillverkas.

Ett ytterligare problem med existerande elektronkanoner är att de arbetar vid en högspânning av ca 150 kV och uppåt. Eftersom röntgenstrålning genereras som en sekundäreffekt då elektronkanoner är i bruk, måste för skydd av personalen ett blyskydd användas, som skall vara väl inkapslat. Det skulle därför vara en stor fördel att kunna slippa blyinnehállande utrustning vid livsmedelstillverkning, såsom t ex i ett mejeri.

Det vore således önskvärt om nuvarande, ovan nämnda problem vid sterilisering av fyllfärdiga förpackningar kunde undanröjas. Samtidigt föreligger ett behov av en snabb steriliseringsmetod, i vilken steriliseringssteget minskar cykeltiden för steriliseringsprocessen. 10 15 20 25 30 (fl xD '"\'| PJ (Û IQ Syftet med uppfinningen är att åstadkomma ett sätt av det inledningsvis angivna slaget, vilket sätt medger sterilisering av fyllfärdiga förpackningar på ett snabbt, billigt och enkelt sätt.

I detta syfte har sättet enligt uppfinningen erhållit de kännetecken, som framgår av patentkravet 1.

För närmare förklaring av uppfinningen hänvisas till bifogade ritning, pä vilken FIG 1 schematiskt visar ett tvärsnitt genom en förpackning som steriliseras enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen, och FIG 2 schematiskt visar ett tvärsnitt genom en förpackning som steriliseras enligt en alternativ utföringsform av uppfinningen.

Sättet enligt uppfinningen möjliggörs genom att en billig och liten elektronkanon nu finns tillgänglig. En sådan elektronkanon beskrives i den amerikanska patentskriften US-A-5_gIg_;§lL Denna elektronkanon är utformad som ett rör, vilket är ca 4 cm i diameter och ca 15 cm lång.

I FIG 1 visas schematiskt en dylik elektronkanon 1 nedsänkt i en förpackning 2 som skall steriliseras enligt uppfinningen. Med förpackning menas i detta sammanhang en fyllfârdig förpackning i form av t ex en skäl, kapsel, hylsa eller tub, och förpackningen är företrädesvis avsedd att användas för livsmedel.

I ena änden av elektronkanonen 1 är ett fönster 3 anordnat, vilket för närvarande är utformat som en smal spalt. Genom fönstret lämnar elektroner kanonen i ett elektronflöde 4 i och för sterilisering genom besträlning enligt uppfinningen. Alternativt kan flera fönster anordnas pà utsidan av den som tub utformade elektronkanonen för att fördela bestrálningen så mycket som möjligt.

Förpackningen 2 är anordnad på en platta 5, företrädesvis genom fastsugning, varvid plattan 5 kan 507 282 4 10 15 20 25 30 35 roteras samt föras upp och ned. Dessa rörelser behöver inte vara linjära, utan följer företrädesvis en specifik cykel, så att en jämn styrning av elektronflödet 4 erhålles. Det är även möjligt att på liknande sätt ändra elektronkanonens 1 läge, men eftersom denna är försedd med högspänningsinkopplingar 6, är detta mindre föredraget.

Då elektronkanonen föres ned i förpackningen sätts den på, och då kanonen drages upp, stängs den av. Det gäller härvid att en så jämn dos av elektroner som möjligt erhålles på förpackningens insida så att lika mycket energi avsåttes överallt. Företrädesvis styres elektronstràlen 4 med hjälp av avlänkningsplattor 7, mellan vilka ett kraftfält (t ex ett magnetfält eller ett elektriskt fält) alstras, varvid en homogen bestrålning erhålles åt alla håll då kanonen nedföres symmetriskt i förpackningen.

Strålen kan således förflyttas, t ex magnetiskt, till vilken punkt som helst i förpackningen. Härvid krävs inte något speciellt kraftigt magnetfält för avböjning av elektronerna eftersom dessa är lågenergetiska. I och med att nämnda elektronkanon arbetar inom intervallet 40-80 kV, rör sig elektronerna ganska långsamt. Vid rotation av plattan 5 anordnas företrädesvis två avlänkningsplattor 7 mittemot varandra på var sin sida av elektronstràlen 4. Med ytterligare två avlänkningsplattor mittemot varandra kan elektronstràlen fås att svepa över hela förpackningens insida, och rotationen av plattan 5 kan därmed uteslutas.

Elektronstrålen kan ytterligare styras genom att variera elektronernas acceleration, varigenom en ändrad intensitet och energi erhålles hos strålen. Härigenom ernàs att strålen når olika långt i den enskilda förpackningen och dessutom att samma utrustning kan användas för olika förpackningstyper.

En styrning av elektronstràlen kan även åstadkommas genom att ytterligare fönster anordnas på utsidan av elektronkanonen på så sätt, att såväl förpackningens väggar 10 U 20 25 30 35 m c: ~4 ra C |~ a som dess botten samtidigt kan bestrálas med elektroner från elektronkanonen.

Sterilisering medelst elektronbestrálning har dessutom den fördelen, att elektronerna tränger in en liten bit i det bestràlade materialet, dvs en viss djupverkan erhålles. förpackningsmaterial sällan har en absolut slät yta.

Detta är av fördel eftersom använda Enligt uppfinningen aktiveras således elektronkanonen och hela kanonen föres ned i förpackningen i och för sterilisering av dess insida, varefter kanonen uttages ur förpackningen och deaktiveras. Genom denna utformning av steriliseringssteget erhålles en snabb steriliseringsmetod med en minskad cykeltid. Jämfört med sterilisering med vâteperoxid eller liknande är steriliseringsperioden avsevärt kortare, dvs under 1 sekund, och restmängdsproblemet undvikes. Den korta steriliseringstiden i kombination med den använda elektronkanonens arbetsspânning medför att avsevärt mindre energi krävs för steriliseringen, vilket drastiskt minskar steriliseringskostnaderna_ Enligt uppfinningen kan dessutom vid sidan av elektronkanonen 1 ett eller flera rör 8 vara anordnade, genom vilket/vilka en gasström 9 kan tillföras förpackningen i syfte att påverka steriliseringsprocessen.

Om t ex helium tillsättes, exempelvis i form av korta jetstrálar, erhålles en räckvidd av elektronerna som är ca 5 ggr längre än den som erhálles utan gastillsats. Små portioner av denna gas inskickas således till sådana platser, hörn och liknande, som är svåråtkomliga för sterilisering. Därmed erhålles på dessa platser en högre steriliseringsgrad av elektronstrálen.

Genom att i stället eller samtidigt via ett annat rör t ex tillsätta rent syre kan singulärt syre skapas, varvid steriliseringseffekten drastiskt ökar genom att extremt reaktiva superoxidradikaler bildas, som har en avdödande 10 15 20 25 30 507 282 s effekt i biologiskt material. Effekten av steriliseringen kan således ökas genom att luften ersättes med rent syre (eller någon annan gasblandning) i det område där elektronstrálen träffar förpackningsytan. Sådana fria radikaler genereras vid kollision mellan gasmolekyler och elektroner från elektronkanonen.

Eftersom vissa förpackningsmaterial då de bestrålas med elektroner ger upphov till smakproblem i livsmedel, kan enligt uppfinningen en ytterligare steriliseringseffekt erhålles genom bestrálning med hjälp av en elektronstràle, och denna utföringsform av uppfinningen visas i FIG 2.

Härvid är elektronkanonen 1 anordnad så, att en elektronstrálen 10 ej är riktad direkt mot förpackningen 2 för att undvika att fyllgodset senare kommer att försämras.

I stället tillsättes en gasströmmen 11 förpackningen 2 tvärs elektronstrálen 10, företrädesvis vinkelrätt mot denna, via ett rör 12 som mynnar mellan elektronstrálen och förpackningsöppningen. Gasströmmen ll utgöres här av en lättjoniseringsbar gas, vilken företrädesvis är syre.

I denna utföringsform utnyttjas elektronstrálen som en jongenerator, dvs elektronerna slås bort från atomerna i den använda gasblandningen, exempelvis luft, varvid aktiva joner bildas. Dessa aktiva joner har i sig en steriliserande verkan på materialet. På samma sätt som beskrivits för elektroner ovan, kan även i denna utföringsform av uppfinningen jonerna avböjas i ett magnetfält.

I en annan utföringsform av uppfinningen utformas förpackningen från ett banformigt förpackningsmaterial, vars tilltänkta insida steriliseras på ett motsvarande sätt som angivits ovan. Härvid anordnas flera stycken elektronkanoner pá rad ovanför en plan förpackningsbana, och banan bestrålas företrädesvis kontinuerligt. 10 15 20 25 \1 u-r co ~<| |~a k O n o En eller flera elektronkanoner kan även anordnas på utsidan av en förpackning. Detta är tillämpligt för såväl en plan bana som en fyllfårdig förpackning.

Steriliseringsmetoden enligt uppfinningen utföres lämpligen i en för sterilisering avsedd sterilkammare, företrädesvis vid övertryck, men även normalt tryck kan användas.

En ytterligare fördel erhålles vid strålningssterilisering enligt uppfinningen. Genom att elektroner från elektronkanonen hela tiden uppbromsas av materia, kommer röntgenstrálning att genereras som en sekundäreffekt. Dessa röntgenstràlar har lång räckvidd, och genom deras effekt kommer ytor på existerande utrustning i sterilkammaren att steriliseras. Om sterilkammaren är utformad symmetriskt, kommer denna att kontinuerligt bestrálas genom nämnda sekundära strålning. Härvid elimineras ett extra problem, vilket består i att sterilkammaren skall hållas ren, och detta medför att kostnaderna för steriliseringen kan reduceras ytterligare.

Dock medför den lägre högspånningen jämfört med andra kanoner, vilken ligger inom intervallet 40-80 kV, att röntgenstrâlningen blir så làgenergetisk att blyskydd och liknande kan reduceras. Vid lägre arbetsspänning kan rostfritt stål vara tillräckligt för att skydda personalen.

Claims (12)

10 15 20 25 30 35 507 282 PATENTKRÄV

1. Sätt att sterilisera insidan av en fyllfårdig förpackning (2) eller ett ark- eller banformigt förpack- ningsmaterial för en förpackning, k ä n n e t e c k n a t av att en steriliseringseffekt erhålles genom bestrâlning med hjälp av en elektronstrále (4, 10) samt en gasström (9, 11) som kommer i kontakt med densamma.

2. Sätt enligt krav 1, av att gasströmmen (9) tillsättes förpackningen (2) inter- k ä n n e t e c k n a t mittent.

3. Sätt enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k- n a t av att gasströmmen (9, 11) utgöres av en lättjoni- serbar gas.

4. Sätt enligt något av kraven 1 till 3, k ä n n e- t e c k n a t av att gasströmmen (9, 11) utgöres av syrgas i syfte att åstadkomma singulärt syre.

5. Sätt enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k- n a t av att gasströmmen (9) utgöres av helium i syfte att öka elektronstràlens (4) räckvidd.

6. Sätt enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t av att gasströmmen (11) tillsättes förpackningen (2) huvudsak- ligen vinkelrätt mot elektronstrålen (10).

7. Sätt enligt krav 1, att avlänkningsplattor (7) är anordnade mittemot varandra k ä n n e t e c k n a t av på var sin sida av elektronstrålen (4).

8. Sätt enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a t av att avlänkningsplattorna (7) utgöres av magneter.

9. Användning av en elektronkanon (1) vid sterili- sering av en fyllfärdig förpackning (2) genom att en steri- liseringseffekt ástadkommes på insidan av förpackningen medelst den från elektronkanonen emitterade elektronstràlen (4, 10) samt en gasström (9, 11) som kommer i kontakt med densamma.

10. Användning enligt krav 9, k ä n n e t e c k - n a d av att elektronkanonen (19) är utformad som ett rör. 10 (fl (D *Q IQ LO IJ

11. ll. Användning enligt krav 9 eller 10, k ä n n e - t e c k n a d av att steriliseringseffekten erhålles genom att elektronstrálen (4) fås att svepa över hela förpack- ningens (2) insida.

12. Användning enligt krav 9 eller 10, k ä n n e - t e c k n a d att förpackningens (2) insida huvudsakligen tvärs elektron- strálen (10) lättjoniserbar gas. av att steriliseringseffekten erhålles genom tillsättes gasströmmen (ll) i form av en