SE507526C2 - Steriliseringsmetod för slutna förpackningar - Google Patents

Description

Uu 10 20 25 sd? 526 bestrålningen är, att dessa elektroner inne i en cell slår sönder bindningar i DNA-kedjan.

Ett problem med elektronstràlesterilisering har hela tiden varit, att ozon alltid bildas under bestrálningen av det material som skall steriliseras. Vid sterilisering med denna metod, som huvudsakligen utföres på ej slutna för- packningar i nära anslutning till pàfyllningen av förpack- ningen, har stor möda lagts ned på att omhändertaga denna giftiga gas. Detta kan ernàs genom att förpackningen får gå igenom en sterilluftvärmare, varvid bildat ozon i så hög grad som möjligt inaktiveras och/eller vädras bort. Alter- nativt kan överskottsozon avlägsnas med kväve eller så kan steriliseringsprocessen utföras i vakuum. Samtliga dessa förfaranden är emellertid kostnadskrävande.

Ett ytterligare problem är, att bildat ozon i sin tur kan reagera med förpackningsmaterialet, varvid reaktions- produkterna kan ge en bismak då dessa löses ut från materialet. Alstrat ozon anses sålunda medföra produkt- begränsningar genom att känsliga produkter skulle vara svårare att packa.

Syftet med uppfinningen är att åstadkomma ett sätt av det inledningsvis angivna slaget, vilket sätt medger en mer effektiv sterilisering av slutna förpackningar på ett billigt och enkelt sätt, varvid ovan nämnda problem elimi- neras.

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

För närmare förklaring av uppfinningen hänvisas till bifogade ritning, på vilken FIG 1 visar avdödning av mikroorganismer som logarit- misk reduktion (LGR) lade PET-flaskor innehållande luft efter elektronbestrålning av förseg- (ofyllda rektanglar) eller helium (streckade rektanglar).

Under elektronbestrålning i luft omvandlas syret i denna till ozon. Ozonets olika effekter är emellertid inte W U 20 f' l 507 526 lika väl studerade som de som orsakats av elektronbestrål- ning. Ozon är känt att vara ett starkt oxidationsmedel för organiska substanser, men dess användningsmöjligheter har varit begränsade av höga investerings- och driftskostnader för ozonframställningen. Man anser emellertid, att ozon- molekylerna - i form av aktiverat syre - genom kedjereak- tioner ger upphov till s k fria radikaler, som medför att biomolekyler (DNA, RNA, enzym- och strukturproteiner, omättade fettsyror osv) förändras och fördärvas. Sålunda kan många, kanske alla enzymer i en cell påverkas genom oxidativ förändring av sina katalytiska och allosteriska centra.

Den genom elektronbestràlning aktiverade luften ut- nyttjas enligt uppfinningen genom att förpackningen för- slutes innan elektronbestrålningen påbörjas och genom att bildat ozon i steriliseringssyfte bibehàlles inuti den slutna förpackningen. Sålunda àstadkommes en ozonrik miljö, som under en lämplig och nödvändig tidsperiod får lov att utöva sin effekt så att en tillfredsställande sterilisering erhålles.

Man har emellertid funnit att bildat ozon har halve- ringstider, som är mycket beroende av dess miljö, dvs vilket material som finns i närheten av O3-molekylerna.

Halveringstiden beror på sådana parametrar som luftfuktig- het och temperatur och kan variera från ett tiotal sekunder till flera dagar. En alltför snabb nedbrytning i en sluten förpackning skulle kunna medföra, att den erforderliga steriliseringsdosen [f(tid, koncentration)] blir alltför låg.

Sålunda genomfördes undersökningar med användande av PET-flaskor i syfte att utröna om i en sluten förpackning bildat ozon tillsammans med den ozonalstrande elektron- bestrålningen skulle kunna åstadkomma en effektiv steri- lisering genom att ozonet ges en viss tid att verka.

Sa? 526 Exempel l. Bestämning av halveringstiden för ozon.

För att bestämma nedbrytningen av ozon, som alstrats genom bestràlning av förslutna PET-flaskor, användes en 300 kev elektronstrâle samt en analysapparat Ozomat MP Ozone (Anseros, Tyskland). I 60 st PET-flaskor, som utsattes för ett litet övertryck i syfte att undvika inträngande luft, alstrades ozon med en accelerationsspänning av 300 keV och en dos av 20 kGy. Ozonkoncentrationen i flaskorna följdes därefter under 12,5 h.

Vid denna elektronstràlebehandling uppmättes halve- ringstiden till ca 5 h. Halveringstiden bedömdes vara till- räckligt lång för att en steriliseringseffekt skulle kunna erhållas hos mikroorganismer, som redan skadats genom elektronbestràlning.

Exempel 2. Undersökning av förekomst av bismak efter ozonbehandling.

För att klarlägga om smakproblem erhålles i PET- flaskor om 350 ml, bestrálning, och för att undersöka huruvida exponering för i vilka ozon inducerats genom elektron- ozon under läng tid har någon sådan effekt, utfördes en försöksserie med användande av en elektronkanon med en energinivà av 300 keV. Flaskorna erhöll härvid kraftiga överdoser, dvs dubbelt så mycket som den för sterilisering erforderliga storleken. Doserna bestämdes medelst en Far West Radiachromic avläsningsappartur (Far West Techno- CA, USA).

Flaskor med i luft alstrad ozon jämfördes med logies, flaskor, som elektronbestrålats i en inert atmosfär.

Sålunda testades förseglade PET-flaskor om 350 ml medelst fyra olika behandlingar: 1. Flaskorna innehöll luft och bestrålades med en medeldos av 25 kGy; 2. Flaskorna innehöll luft och bestrålades med en medeldos av 40 kGy; 15 * 2 507 526 3. Flaskorna innehöll kvävgas och bestràlades med en medeldos av 25 kGy; 4. Flaskorna innehöll luft och bestrálades ej utan behandlades som ett referensprov.

Efter bestrålningen fick flaskorna vila i ca 1 dygn, varefter de öppnades och fylldes med filtrerat vatten.

Efter ytterligare 9 dygns inkubering vid rumstemperatur utfördes sensorisk analys för att kvantifiera bismaken, varvid denna av en smakpanel graderades från noll (ingen till 3 Samtliga behandlade flaskor bedömdes ha en accep- bismak) (kraftig bismak). tabelt liten bismak. Inga signifikanta skillnader kunde således hänföras till skillnad i dosnivà eller till olika atmosfär i flaskorna.

Exempel 3. Undersökning av avdödningseffekten vid ozonbehandling.

I denna försöksserie undersöktes effekten av ozon i elektronbestrålade PET-flaskor med avseende på antalet avdödade mikroorganismer. Som testorganismer användes Bacillus pumilus ATCC 27242 och Bacillus subtilis NCA 7252.

Effektiviteten vid avdödning av dessa organismer bestämdes som logaritmisk reduktion, vilken definieras som antalet organismer i ett referensprov minus antalet överlevande organismer.

PET-flaskor ympades med endera testorganismen och exponerades för en elektronkanon (10 MeV, Risö National Laboratories) i doser av 7 resp 9 kGy, varefter de fylldes med 50 ml odlingsbuljong för resp organism. Flaskorna inkuberades och analyserades därefter med avseende pà om tillväxt förekom i flaskorna eller ej. Resultatet i jämförelse med referensprov evaluerades statistiskt på sedvanligt sätt (baserat pà metodiken med ”Most Probable Number”), vilket är välkänt för fackmannen.

SU? 526 FIG 1 visar den logaritmiska reduktionen av B. pumilus och B. subtilis i helium och luft (30 % relativ fuktighet) mikroorganismerna. vid strälningsdoser av 7 resp 9 kGy för de bägge Vid bestrålning av PET-flaskor, som innehöll reaktiv eller ej reaktiv atmosfär, dvs luft resp helium, erhölls en signifikant skillnad i logaritmiska reduktionen efter elektronbestrålning. Sålunda var den logaritmisk reduktionen 25 % högre för Bacillus subtilis och 20 % högre för Bacillus pumilus vid besträlning i luft jämfört med en atmosfär av helium. Härvid kunde fastställas, att i förpackningarna alstrat ozon drastiskt inverkade på minskningen av antalet mikroorganismer.

Genom att enligt uppfinningen de två steriliserings- metoderna elektronbestrålning och ozonbehandling utnyttjas såväl samtidigt som sekventiellt erhålles inte bara en additiv effekt utan även en synergistisk effekt, vilket är överraskande. Dessutom tyder andra försök på att även en kompletterande effekt erhålles genom att strålningsresi- stenta organismer inte samtidigt är ozonresistenta och omvänt.

Utan att på något sätt vara bunden av någon speciell teori eller verkningsmekanism skulle de erhållna effekterna vid sterilisering enligt uppfinningen kunna bero på följande. Vid sterilisering med exempelvis 25 kJ per kg motsvarar detta att under steriliseringsprocessen ca 10 elektroner passerar genom en mikroorganism, varav enbart en liten del kommer att åstadkomma en direkt letal effekt i form av DNA-destruktion. Samtliga elektroner passerar emellertid igenom cellmembranet och ger därvid membran- skador, som försvagar organismen och som medför att sanno- likheten ökar för att vid elektronbestrålning alstrat ozon lättare skall kunna tränga in i cellen. Väl inne i cellen kan ozonet utöva sin additiva effekt. En kompletterande effekt kan förklaras av att de bägge steriliseringsmeto- 10 15 20 f- 507 526 derna verkar på olika sätt, och effekten blir synergistisk genom att ozonet destruerar enzymer, och då framför allt genom att enzymatiska reparationsmekanismer av DNA sättes ur spel.

Elektroners penetrationsförmàga genom ett förpack- ningsmaterial är i de flesta fall relativt låg, men beror naturligtvis på energin hos strålningen. Genom uppfinningen påverkas inte den erforderlig energinivån vid elektronbe- strålningen av att förpackningen lokalt har en stor gods- tjocklek, energinivåer utnyttjas, som är mindre än 300 keV, vilket såsom t ex halsen hos en flaska. Därigenom kan medför att kommersiellt tillgänglig utrustning kan an- vändas.

En betydelsefull fördel med metoden enligt upp- finningen är, att den använda, ofyllda förpackningen är tillverkad sluten och tät. Således sker såväl alstring som nedbrytning av den giftiga gasen inne i en redan färdig- förseglad förpackning. Då förpackningen utsättes för elektronbestrålning sker en viss sterilisering och sam- tidigt bildas ozon. Innan förpackningen fylles får ozonet verka under så lång tid, att dess inverkan tillsammans med elektronstràlningens initiala effekt ger en tillräcklig sterilisering av förpackningen. Eftersom det tar lång tid att reparera skadorna vid elektronbestrålning, kan det vara nödvändigt att utnyttja en lång lagringstid med ozon i för- packningen.

Förpackningen kan efter elektronstrålebehandlingen, men under det att steriliseringsprocessen fortfarande pågår, transporteras till pàfyllningsstället, där förpack- ningen i steril miljö fylles och åter förseglas. Om tiden mellan sterilisering och fyllning av förpackningen görs tillräckligt lång, kommer ozonkoncentrationen att avtaga.

Därmed minskar olägenheten att vid fyllning av förpack- ningen hantera en giftig gas. Det finns således möjlighet UI 10 15 sffw 526 att låta nedbrytningen gà sä lángt, att ozonhalten är ofarlig då förpackningen öppnas i fyllaren.

Ozonhalten kan emellertid även enligt uppfinningen regleras genom modifiering av atmosfären inuti förpack- ningen. Exempelvis kan mängden alstrat ozon i förpackningen ökas genom att mer syre tillsättes till förpackningen innan den förslutes. Dessutom kan ozonets nedbrytningshastighet minskas genom att temperaturen i förpackningen sänks. Pà motsvarande sätt erhålles vid en temperaturhöjning en ökad nedbrytningshastighet. Sålunda kan ev kvarvarande restmängder av ozon i en förpackning elimineras genom uppvärmning av förpackningen omedelbart före fyllningen.

Nedbrytningshastigheten kan även ökas genom att luftfuktigheten höjs i förpackningen. Genom en kontroll av luftfuktigheten i förpackningen kontrolleras även vatten- aktiviteten, vilken i sin tur påverkar mikroorganismernas avdödningshastighet under steriliseringsprocessen.

Claims (7)

W U 20 25 507 526 PATENTKRAV

1. Sätt att sterilisera en förpackning, k ä n n e - t e c k n a t av stegen att förpackningen förslutes, att förpackningen utsättes för elektronbestràlning, varvid ozon alstras inuti förpackningen, och att alstrat ozon i steriliseringssyfte bibehálles i den slutna förpackningen.

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att förpackningen lagras efter elektronbestràlningen men före fyllning.

3. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att vid elektronbestràlningen utnyttjas energinivåer, som är lägre än 300 keV.

4. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att mängden ozon inne i förpackningen regleras genom modifiering av dess atmosfär.

5. Sätt enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a t av att atmosfären modifieras genom ändring av syremängden i förpackningen.

6. Sätt enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a t av att atmosfären modifieras genom ändring av luftfuktigheten i förpackningen.

7. Sätt enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a t av att atmosfären modifieras genom ändring av temperaturen i förpackningen.