SE523511C2 - Förfarande och anordning för sterilisering av ett förpackningsmaterial med hjälp av ett steriliseringsmedel i flytande form - Google Patents

Description

25 30 35 o . . ~ -u . . a . n n» Därefter leds remsan, utan att komma i kontakt med den miljö som omger maskinen, till maskinens formnings- och fyllningskammare, vilken också är väsentligen helt stängd mot den omgivande miljön. I formnings- och fyllningskammaren uppvärms 'förpackningsmaterialet med varm steril luft för att rester av steriliseringsmedlet ska föràngas och drivas av fràn förpackningsmaterialet samtidigt som remsan formas till ett rör genom att de bàda längsgående kanterna förseglas mot varandra i. en fylls med det värmebehandlad längsgàende överlappningsfog. Röret avsedda redan steriliserade innehàllet, mjölk eller liknande, sonl kommer in. i röret 'via ett pàfyllningsrör som mynnar i röret, och indelas i slutna, fyllda förpackningar genom upprepade tvärgàende förseglingar av röret vinkelrätt mot dess längdaxel. fràn snitt i de tvärgàende förseglingarna och ges därefter Förpackningarna separeras varandra genom den önskade slutliga geometriska formen, vanligen parallellepipedisk, innan den färdiga aseptiska förpackningen lämnar maskinen. Under hela denna process upprätthålls ett formnings- och fyllningskammaren, steril varm luft i för att förhindra att övertryck av osteril luft fràn omgivningen. när och aterinfekterar det innehàllet materialet. steriliserade och förpacknings- En förutsättning för att uppnà god sterilisering av förpackningsmaterialet enligt ovan beskrivna metod sterili- är att hela remsan, sedan den passerat genom seringsbadet, täcks av en sammanhängande film av steriliseringsmedel för att säkerställa att samtliga delar av förpackningsmaterialet verkligen sterili- serats. Denna film bör vidare vara tunn och jämntjock, för att underlätta och effektivisera den efterföljande och föràngningen. av steriliseringsmedlet i formnings- fyllningskammaren. Det har i praktiken visat sig svàrt att uppfylla dessa bada villkor, och det händer inte sällan att steriliseringsmedlet föreligger som en film med ojämn tjocklek över remsans ytan, vilket inte bara l0 15 20 25 30 35 523 511 ---- -- . - Q » .- u n u - s. - » » u - n» _ 3 _ ger en ojämn och oförutsägbar steriliseringseffekt utan ocksa försvàrar föràngningen.

En annan nackdel med den beskrivna metoden och med andra kända metoder som bygger pà att remsan dras genom ett bad med det sä kallade kantsugningsfenomenet, att exponerat fibröst material i de längsgående skurna kanterna har steriliseringsmedel är som innebär en tendens att suga 'upp det flytande steriliserings- medlet, som hàlls kvar i remsans fiberskikt. Eftersom de inàtpekande skurna kanterna i den färdiga förpackningen alltid är väl skyddade finns ingen risk kontakt men att medföljande steriliseringsmedel kommer i innehållet i att orsakar en med och påverkar förpackningen, risken stor den vätskan lokalt förpackningens stabilitet och en deformation, istället är uppsugna àtminstone försämring av samtidigt som fenomenet naturligtvis medför en onödig förlust av steriliseringsmedel.

Ett annat problem uppträder vid denna sterili- seringsmetod när den tillämpas pà förpackningsmaterial som har förmonterade öppningsanordningar. Den förmonterade öppningsanordningen fungerar som en skovel eller ett öskar som transporterar avsevärda mängder av ur badet. steriliseringsmedlet ut Med den form pà öppningsanordningarna som är vanlig kan ovanstàende pressvalsar inte förhindra att detta fenomen uppträder.

I EP 484 730 Al presenteras ett förfarande för sterilisering av ett förpackningsmaterial med hjälp av ett steriliseringsmedel i flytande form. Förpacknings- materialet urladdas för att elektrostatisk uppladdning pà materialytan ska elimineras. Därefter vätes förpackningsmaterialet med steriliseringsmedlet, som anbringas i form av en finfördelad, elektrostatiskt laddad dimma pà de ytor av förpackningsmaterialet som ska steriliseras. Förpackningsmaterialet med sterili- seringsmedlet, som flutit samman till en tunn film, värms _slutligen för att steriliseringsmedlet ska föràngas fràn det färdigsteriliserade förpacknings- materialet. EP 484 730 Al betraktas för närvarande som 10 15 20 25 30 35 a n o u o: 523 511 u < a ; u. . . » ø n .- _ 4 _ det teknik närmast uppfinningen. exempel på känd _som ligger Även denna metod har vissa nackdelar; det är svårt att urladda förpackningsmaterialet ordentligt, eftersom elektrostatisk laddning förpackningsmaterialet stora mängder induceras när passerar över styrvalsar, formvalsar osv. Vidare åstadkommer inte dimman med steriliseringsmedel en jämntjock film på förpacknings- materialet.

KORTFATTAD REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Föreliggande uppfinning till att erbjuda ett förfarande och en anordning för sterili- syftar därför sering av ett förpackningsmaterial med hjälp av ett steriliseringsmedel i flytande form, varvid sterili- seringsmedlet appliceras på ett enhetligt och kontrollerat sätt, förpackningen inte utsätts för kantsugningsfenomenet och steriliseringsmedlet utnyttjas utan stora förluster till följd av användning av förmonterade öppningsanordningar.

Detta och andra syften som kommer att framgå av nedanstående beskrivning uppnås med ett förfarande som innefattar följande steg: att ta fram ett förpacknings- material som ska steriliseras; att ta franl en källa till steriliseringsmedel i flytande form; att tvinga det flytande steriliseringsmedlet genom ett nmnstycke som åstadkommer en stråle i riktning mot förpacknings- materialet; att utsätta strålen av flytande sterili- seringsmedel för en styrd periodisk störning som gör att strålen av flytande steriliseringsmedel bildar en enhetlig förflytta förpackningsmaterialet i relation till nämnda munstycke väsentligen att ström av droppar med styrd, storlek och styrd droppfrekvens; eller vice versa; varigenom. nämnda ström av droppar bildar en beläggning av steriliseringsmedel med styrd tjocklek och täckning' på förpackningsmaterialet; samt att förpackningsmaterialet. förånga filmen av steriliseringsmedel på Denna metod har vid jämförelse bland annat med ovan beskrivna kända metoder fördelarna 10 15 20 25 30 35 523 511 u a n . .u _ 5 _ att steriliseringsmedel (t ex väteperoxid) anbringas pà ett kontrollerat sätt, vad beträffar filmens tjocklek/massa, temperatur och placering.

Vid en granskning av den metod som presenteras i EP 484 730 Al har det visat sig att även om dropparna i dimman till att börja med förefaller jämnt fördelade och. metoden att sprida dropparna över en större yta till en kunna medföra en viss början förefaller redundans, sä visar det sig att dropparna i dimman inte alls sprids jämnt. Följden av detta är att den film som dimman ger upphov till i bästa fall har ojämn tjocklek, men värre är att filmen i inte ens är heltäckande, Det är känt att en stràle bildas när en 'vätska manga fall trots att detta är önskvärt. tvingas passera genom ett munstycke. När stràlen lämnar munstycket uppkommer slumpmässiga störningar i strálens yta. Dessa störningar, tillsammans med en inbyggd tendens att minimera ytspänningarna i den fritt strömmande strálen och därmed minimera ytenergin, gör att stràlen delas upp i droppar. Denna naturliga mekanism skapar en slumpmässig fördelning av droppstorlekar och droppbildningsfrekvenser. Vidare uppkommer en slumpmässig fördelning av dropparnas rörelseriktning. De slumpmässiga egenskaperna hos denna metod enligt känd teknik gör att steriliseringsmedlet maste tillföras i sä stor mängd att man kan vara säker pà att även de delar av förpackningsmaterialet som utsätts för den minsta mängden av steriliseringsmedlet fàr tillräcklig mängd steriliseringsmedel.

Med överskuggas den slumpmässiga uppdelningen av stràlen av störningarna, vilket Källan till störningar är ofta en piezoelektrisk kristall, förfarandet enligt föreliggande uppfinning de styrda, periodiska ger de fördelar som nämndes ovan. externa men kan utgöras av någon annan anordning som sätter munstycket i vibration. Elektrisk stimuleringsström till kristallen ger upphov till mekaniska vibrationer som överförs till stràlen. Frekvensen hos stimulerings- štrömmen påverkar droppstorleken och skillnaden nællan 10 15 20 25 30 35 523 511 a n. ~ - | - nu a . _ 5 _ dropparna, medan dess amplitud_ påverkar avståndet mellan munstycket och den punkt där strålen delas upp i droppar.

Droppstorleken beror inte bara på stimulerings- strömmens frekvens utan också på nmnstyckets form och vätskans egenskaper. form Munstyckets påverkar strömningsförhållandena, trycket osv i. munstycket. En lämplig formgivning kan bidra till ett bättre flöde.

Det är också viktigt att beakta 'vätskans viskositet; eftersom: vätskans 'viskositet sjunker* med temperaturen uppnår man högre strålhastigheter med högre temperatur i vätskan.

En annan skillnad är att dessa styrda störningar att erhålla en en tänkt linje, gör det möjligt ström av droppar väsentligen längs istället för den slumpmässiga fördelning av dropparnas rörelseriktning som den äldre metoden ger. Därmed kan man på ett kontrollerat sätt få olika mängder steriliseringsmedel på olika delar av förpackningsmaterialet. Detta kan ett sådant fall att förpackningsmaterialet har försetts med förmonterade exempelvis vara av intresse i öppningsanordningar.

I en utföringsform av uppfinningen ges dropparna en elektrisk laddning, varefter deflektionselektroder påverkar de önskade eller de oönskade dropparnas rörelseriktning. De oönskade dropparna samlas i någon anordning för dränering och återförs lämpligen till källan till steriliseringsmedel eller till munstycket.

Förpackningsmaterialet kan matas fram från rullar, vara försedd med eller förmonterade öppningsanordningar eller ej, det färdigställda förpackningar i någon annan form. kan utgöras av mer eller mindre ämnen, eller vara halvfärdiga Ovanstående syften uppnås också med ett förfarande där ovan angivna steg att tvinga och utsätta sker i samma steg; genom att det flytande steriliseringsmedlet tvingas genom ett munstycke där det bildar en ström av droppar med styrd, väsentligen enhetlig storlek och styrd droppfrekvens, i riktning mot förpacknings- 10 15 20 25 30 35 n - . | a' 523 511 . . . . .- O cOI l . - . . . . »- _ 7 _ materialet; genonl att vätskan. i _nämnda källa utsätts för en styrd störning för att àstadkomma varje enskild droppe. Fördelarna med metoden som sàdan är desamma som med den metod som beskrivits ovan. det att steriliseringsmedel pa Denna aspekt pà uppfinningen gör möjligt applicera olika mängder olika delar av förpackningsmaterialet, eftersom dropparna bara önskas. ett àstadkommes när sà Strömmen av droppar kan alltsa flöde, varaktighet och volym motsvarar volymen hos ett visst utgöras av intermittent vars antal droppar.

Steriliseringsmedlet pà förpackningsmaterialet föràngas företrädesvis genom att värme tillförs till steriliseringsmedlet pà förpackningsmaterialet.

Mnnstycket anordnas företrädesvis i en matris med flera nmnstycken, vilken nmtris förflyttas i relation till förpackningsmaterialet eller vice versa, fram och àter* mellan en första och en andra position. Onx man önskar erhålla en sammanhängande film och redundansen ska vara total för den händelse ett enstaka munstycke fallerar, sà bör avstàndet mellan den första och den andra positionen vara minst lika med avstàndet mellan tvà intilliggande munstycken, mätt i en riktning som är vinkelrät mot förpackningsmaterialets matningsriktning. ocksà kombination med förflyttningen av matrisen, Redundansen kan uppnàs, separat eller i genom att flera nmnstycken anordnas i rad i den relativa förflyttningsriktningen hos förpackningsmaterialet i relation till munstycksmatrisen. Den exakta placeringen och antalet munstycken i matrisen, liksom matrisens förflyttning, mäste naturligtvis anpassas och optimeras för det enskilda fallet. Bland annat maste man ta hänsyn till respektive munstyckes driftsäkerhet, behovet av att erhàlla en sammanhängande film eller ej, förpackningsmaterialets matningshastighet osv. Beroende pà de olika värdena pá dessa och andra parametrar kan det i vissa fall vara fördelaktigt att använda flera mer eller mindre stationära munstycken, medan det i andra fall kan vara fördelaktigt att använda färre 10 15 20 25 30 35 - Q ø Q . n ø u n » n. 525 511 ;.:=;::~=..= o n e ~ u -. _8_ munstycken och istället förflytta matrisen med munstycken.

I en föredragen utföringsform kompletteras steriliseringen av förpackningsmaterialet med sterili- seringsmedel genonx att man inför ett steg där förpackningsmaterialet utsätts för strålning, företrädesvis UV~stràlning. Den kompletterande strálningssteriliseringen gör det möjligt att minska mängden steriliseringsmedel vilket förstärker de fördelar som nämnts tidigare.

Syftena med uppfinningen uppnàs också med en anordning enligt de självständiga patentkraven gällande en anordning. De fördelar som uppnås har diskuterats i samband med förfarandet.

Föredragna utföringsformer presenteras i underkraven.

KORTFATTAD RITNINGSBESKRIVNING Uppfinningen kommer nedan att beskrivas närmare, under hänvisning till bifogade schematiska ritnings- figurer, vilka visar ett exempel pà en för närvarande föredragen utföringsform av uppfinningen.

Figuren l visar fràn sidan en anordning där det kontinuerliga förfarandet tillämpas; fràn förfarandet med tillförsel vid behov tillämpas; och figuren 2 visar sidan en anordning där figuren 3 är en vy uppifràn av en matris med munstycken.

NÄRMARE REDoGöRELsE FÖR FÖREDRAGNA UTFöRINGsFoRMER Det finns i huvudsak tvà olika tekniska lösningar pa att àstadkomma ovan beskrivna ström av droppar med styrd, väsentligen enhetlig storlek och styrd droppfrekvens, nämligen den kontinuerliga metoden respektive metoden med tillförsel vid behov.

Anordningarna för dessa innefattar i bàda fallen en källa 11, ett munstycke 12, 22, lösningar 21 till steriliseringsmedel, samt organ 13, 23 för att trycksätta steriliseringsmedlet. 10 15 20 25 30 35 523 511 _ 9 _ kontinuerliga_ tvingar ett flytande steriliseringsmedel genom ett munstycke 12 sä stràle l4a bildas, Stràlen utsätts Enligt den metoden trycksättningsorganet 13, exempelvis ett membran, att en riktad mot förpacknings- materialet. för en styrd, periodisk störning som gör att flödet av flytande steriliserings- medel bildar en ström 14 av droppar med styrd, väsentligen enhetlig storlek och styrd. droppfrekvens.

Källan 15 till störningen är vanligen en piezoelektrisk kristall naturligtvis kan andra organ som àstadkommer liknande som vibrerar med hög frekvens, men vibrationer användas. Steriliseringsmedlet urladdas normalt fràn elektriska laddningar genom att anslutas till jord.

Om vissa delar av förpackningsmaterialet av nagot skäl eller i steriliseringsmedlet alls, fràn förpackningsmaterialet kan detta uppnàs med hjälp av en teknik laddas elektriskt uppladdningselektroder 16 och där inte ska förses med en mängd som skiljer sig resten av där dropparna med antingen önskade eller oönskade droppar, beroende jpà valet av teknisk styrs med hjälp av deflektionselektroder 17.

Med lösning, De oönskade dropparna àterförs via en dränering 18. den kontinuerliga tekniken är sàlunda detta sista steg med styrning av placeringen av dropparna och deras placeringsfrekvens beroende av att dropparna kan laddas upp elektriskt. data för den kontinuerliga metoden: 50 000 till 150 000 droppstorlek 100 -400 um (i vissa fall ner till 10 - 15 um).

Vid förfarandet med tillförsel Typiska frekvens hos stimuleringssignalen: Hz (i vissa fall upp till 1 MHz); av droppar vid behov, den sä kallade pulsmetoden, tvingas det flytande steriliseringsmedlet genom ett nmnstycke 22 sà att en bildas, väsentligen enhetlig storlek och styrd droppfrekvens, ström 24 av droppar vilka har styrd, och vilka rör sig i riktning mot ett förpacknings- genom att vätskan i. nämnda källa utsätts I den material 1, för en styrd störning närhelst en droppe önskas. 10 15 20 25 30 35 q u u. , , _ _ '_ _- _--_ -~-: ..._ n.. .. .... . . o n n . . . , , _ . . ° n v ~ n. n. nu u. . . ~ o n a .- ' l -~~ . . - . n . . - . - É. ' ' ° ' " ' ' ' 0 n. v. .- u ' » . u ; » .n _10- behovsstyrda metoden genereras alltsa droppar eller intermittenta stràlar' med en 'volynl son1 motsvarar ett fatal droppar endast när sa önskas. I den sà kallade termiska eller bubbelmetoden är källan 23 till stimuleringssignal en resistor (ett resistivt värmeelement) som vid elektrisk stimulering värmer vätskan och därigenom tvingar vätskan att utvidgas. En bubbla av ànga bildas, orsakar tvingar nwtsvarande vätskemängd att tränga ut och den tryckvàg som detta Även den behovsstyrda metoden kan piezoelektrisk kristall 23. I elektrod 23 källa genom munstycket. andra till utnyttja en lösningar kan en utgöra stimuleringssignalen.

Vid tekniken med pulsstyrd tryckfärgsapplicering behövs ingen styrning av dropparna, varför denna teknik normalt inte utnyttjar nagon elektrisk uppladdning av vätskan för att styra droppströmmen över tid. Typiska data frekvensen hos för pulsstyrd droppgenerering: stimuleringskällan: 500 till 12 000 Hz; droppstorlek ca 30 - 500 um.

Munstycket 12, 22 anordnas företrädesvis i en matris 30 med flera munstycken, vilken matris 30 förflyttas i relation till förpackningsmaterialet l eller vice versa, fram och äter mellan en första position A och en andra position B.

Här kan pàpekas att åtskilliga modifikationer av de beskrivna föredragna utföringsformerna kan göras inom den räckvidd som uppfinningen har enligt patentkraven.

Exempelvis kan steriliseringsmedlet utgöras av väteperoxid eller nagot annat steriliseringsmedel.

Företrädesvis används en lösning av väteperoxid i vatten. med fràn. nägra fà viktprocent upp till ca 40 viktprocent väteperoxid. V också ett vibrerande membran eller annan liknande anordning som Stimuleringskällan kan utgöras av kan överföra en 'vibration till det flytande sterili- seringsmedlet eller till munstycket.

Claims (13)

10 15 20 25 30 35 523 511 n o ø - ~ o n u o n n. I n _ ll _ PATENTKRAV: _

1. Förfarande för sterilisering av ett förpackningsmaterial (1) med hjälp av ett sterili- seringsmedel i .flytande form innefattande följande steg: att ta fram ett förpackningsmaterial (1) som ska steriliseras; att ta fram en källa (ll) till steriliseringsmedel i flytande form; att tvinga det flytande steriliseringsmedlet genom ett nmnstycke (12) som àstadkommer en stràle (l4a) i riktning mot förpackningsmaterialet; att utsätta stràlen (l4a) av flytande sterili- störning i form av (l4a) av (14) av storlek och seringsmedel för en styrd periodisk mekaniska vibrationer som gör att stràlen flytande steriliseringsmedel bildar en ström droppar med styrd, väsentligen enhetlig styrd droppfrekvens; att förflytta förpackningsmaterialet (1) i relation till nämnda nmnstycke (12) (14) av steriliseringsmedel eller vice versa, varvid nämnda ström droppar bildar en beläggning (2) av med styrd tjocklek materialet att förpackningsmaterialet (1). och förpacknings- (1): förànga styrd täckningsgrad pà samt filmen av steriliseringsmedel pà

2. Förfarande enligt kravet 1, där dropparna har en elektrisk laddning och deflektionselektroder (17) pàverkar de önskade eller de oönskade dropparnas rörelseriktning.

3. Förfarande för sterilisering av ett förpackningsmaterial (1) med hjälp av ett sterili- seringsmedel i flytande form, innefattande följande steg: att ta fram ett förpackningsmaterial (1) som ska steriliseras; 2 att ta fram en källa (21) till steriliseringsmedel i flytande form; lO 15 20 25 30 35 Q n u u .u u 525 511 _ 12 _ att tvinga det flytande steriliseringsmedlet genom (22) (24) vilka har styrd, väsentligen enhetlig storlek ett munstycke sa att en ström bildas, och styrd droppfrekvens, av droppar och vilka rör sig i riktning mot förpackningsmaterialet, genom att vätskan i nämnda källa (21) utsätts för en styrd störning (23) i form av en tryckvàg närhelst en droppe önskas; att förflytta förpackningsmaterialet (1) i relation till nämnda munstycke (22) eller vice versa, varvid nämnda ström (24) av droppar bildar en beläggning (2) av steriliseringsmedel med styrd tjocklek och styrd täckningsgrad pà förpacknings- materialet (1); samt att förànga filmen av steriliseringsmedel genom till förpackningsmaterialet (l). att tillföra värme (3) steriliseringsmedlet pá l - 3, filmen av steriliseringsmedel föràngas genom tillförsel

4. Förfarande enligt nägot av> kraven där av värme (3) till steriliseringsmedlet pà förpacknings- materialet.

5. Förfarande enligt nàgot av' kraven l - 4, där (14; 24) sammanhängande film (2). strömmen av droppar bildar en väsentligen

6. Förfarande enligt nagot av' kraven 1 - 5, där munstycket (l2; 22) anordnas i en matris (30) med flera nmnstycken (l2; 22), vilken natris (30) förflyttas i relation till förpackningsmaterialet (l) eller vice versa, fram och äter mellan en första position (A) och en andra position (B).

7. Förfarande enligt nagot av kraven l - 6, där steriliseringen av förpackningsmaterialet (l) med steriliseringsmedel kompletteras med ett steg där förpackningsmaterialet utsätts för strålning (4), företrädesvis UV-strålning.

8. Anordning för sterilisering av ett förpackningsmaterial med, hjälp av ett steriliserings- medel i flytande form, innefattande en källa (ll) till steriliseringsmedel i flytande form; ett munstycke (12) genom vilket det flytande steriliseringsmedlet tvingas 10 15 20 25 30 35 Q ø - - .- 525 511 _ 13 _ för att àstadkomma en stràle (l4a) i riktning mot förpackningsmaterialet; ett 'vibrerande organ (15) som utsätter stràlen (l4a) med flytande steriliseringsmedel för en styrd periodisk störning; samt ett förflyttningsorgan (5) som flyttar förpacknings- materialet (l) i relation till nämnda munstycke (12) eller vice versa.

9. Anordning enligt kravet 8, innefattande uppladdningselektroder (16) som laddar dropparna elektriskt, samt deflektionselektroder (17) som páverkar rörelseriktningen hos de önskade eller hos de oönskade dropparna.

10. Anordning för sterilisering av ett förpackningsmaterial (l) med hjälp av ett sterili- seringsmedel i flytande form, innefattande en källa (21) till steriliseringsmedel i flytande form; ett vibrationsorgan (23) som utsätter vätskan i nämnda källa (21) för en styrd störning' närhelst en droppe önskas; ett nmnstycke (22) genom vilket det flytande steriliseringsmedlet tvingas för att åstadkomma en ström (24) av droppar som rör sig mot förpacknings- materialet (l); samt ett förflyttningsorgan (5) som flyttar förpackningsmaterialet (1) i relation till nämnda munstycke (22) eller vice versa.

11. ll. Anordning enligt nagot av kraven 8 - 10, innefattande värmningsorgan (3) som föràngar filmen av steriliseringsmedel genom att tillföra värme till steriliseringsmedlet pà förpackningsmaterialet (1).

12. Anordning enligt nagot av kraven 8 - ll, (30) kan förflyttas i en nmtris (30) förpackningsmaterialet (1) där nmnstycket anordnats i (22), relation till med flera munstycken vilken matris eller vice versa, fram och äter mellan en första position (A) och en andra position (B).

13. Anordning enligt nàgot av kraven 8 - 12, källa till förpackningsmaterialet för stràlning, innefattande en stràlning som utsätter företrädesvis UV- stràlning.