CH655071A5

CH655071A5 - Verfahren zum entkeimen von verpackungsmaterial.

Info

Publication number: CH655071A5
Application number: CH5761/81A
Authority: CH
Inventors: Karl-Theo Witter; Ulrich Dr Stroele; Peter Dr Friedrich
Original assignee: Linnich Papier & Kunststoff
Priority date: 1980-10-01
Filing date: 1981-09-07
Publication date: 1986-03-27
Also published as: JPH024460B2; AU7560681A; DK152348C; FR2491032A1; GR75005B; DK389281A; IL63961A0; GB2084467B; ES8302580A1; IT1138674B; FI813001L; AU551421B2; ATA417081A; FI71909B; NO813314L; AT376127B; NO155282B; GB2084467A; FR2491032B1; ZA816813B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entkeimen von Verpackungsmaterial, insbesondere von aus Zuschnitten vorgeformten Behältern für flüssiges Füllgut, bei dem die zu entkeimende Fläche des Verpackungsmaterials mit heissem Dampf und Säure beaufschlagt wird.

Die Sterilisierung von Material der verschiedensten Art mittels Heissdampf ist seit langem bekannt. Eine wirksame Keimtötung mittels Heissdampf-Sterilisierung lässt sich jedoch bei Verpackungsmaterial, sei es in Form von Bahnen, z. B. aus Kunststoffolie oder aus Kunststoffbeschichtetem Karton, sei es in Form bereits fertiger Behälter, z. B. hergestellt aus Kartonzuschnitten, innerhalb der für die automatischen Abfüllverfahren notwendig kurzen Sterilisierungszei-ten in der Grössenordnung von wenigen Sekunden nur bei Anwendung von Temperaturen im Bereich von etwa 125 bis 150°C erreichen. Das bedeutet, dass das Sterilisieren unter erhöhtem Druck in der Grössenordnung von 2,4 bis 5 bar vorgenommen werden muss. Hierdurch erhöht sich aber der für die Sterilisierung notwendige Aufwand beträchtlich, da die Sterilisierungseinrichtung, durch die das Verpackungsmaterial hindurchgeführt werden muss, gegenüber der Umgebung abgedichtet und auf den erhöhten Druck ausgelegt sein muss. Ausserdem wird das Material durch die hohen Temperaturen übermässig beansprucht.

Um die für die Entkeimung notwendigen Temperaturen bei der Sterilisierung mittels Wasserdampf zu senken, ist deshalb auch bereits ein Verfahren der eingangs genannten Art vorgeschlagen worden, bei dem der Wasserdampf ange-s säuert wird (vgl. GB-PS 1 083 700). Auch bei diesem bekannten Verfahren lässt sich jedoch bei einer Einwirkungszeit von etwa sechs Sekunden die für die Entkeimung notwendige Temperatur des Dampfes nicht unter 188 °C bei Anwendung von gesättigtem Dampf drücken, so dass auch io hierbei mit einem Wasserdampf-Überdruck von etwa 2 bar gearbeitet werden muss.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das eine einwandfreie Entkeimung des Verpackungsmaterials mittels Sattdampf 15 ohne Anwendung von erhöhtem Druck erlaubt.

Erfindungsgemäss wird das dadurch erreicht, dass auf die zu entkeimende Fläche des Verpackungsmaterials zunächst Säure aufgebracht wird und anschliessend die mit Säure benetzte Fläche bei Atmosphärendruck mit strömen-20 dem Dampf behandelt wird.

Bei dem erfindungsgemässen Verfahren wird somit der Entkeimungseffekt sowohl durch die Säure als auch durch die Erhitzung mittels Dampf ausgenützt. Dabei hat sich überraschend gezeigt, dass durch das vorherige Aufbringen 25 der Säure die Keime in ihrer Resistenz gegen die anschliessende Hitzebehandlung, in der Dampf und Säure, teils gleichzeitig, teils nacheinander wirken, soweit geschwächt werden, dass mit Sattdampf von Normaldruck gearbeitet werden kann.

30 Die Säure wird entweder in feinverteilter Form auf die zu behandelnde Fläche des Verpackungsmaterials, z.B. auf die Innenwände eines Behälters aufgesprüht oder aufgestäubt, so dass sie auf dieser Fläche einen dünnen Flüssigkeitsfilm bildet. Es ist aber auch möglich, die Säure auf die Fläche 35 aufzutropfen oder aufzugiessen, so dass eine Säureschicht gebildet wird. Die gemeinsame Anwendung beider Massnahmen ist ebenfalls denkbar, z.B. in dem Fall, dass in einen stehenden Behälter die Säure zugleich eingestäubt wird, so dass die seitlichen Wände hierdurch benetzt werden, ausserdem 40 aber Säure eingetropft wird, so dass sich auf dem bezüglich der Sterilisierung besonders problematischen Boden mit seinen Ecken und Winkeln eine Säureschicht bildet.

Damit die anschliessende Heissdampfbehandlung zugleich der Entkeimung und der Entfernung der Säure dient, 45 ist es zweckmässig, wasserdampfflüchtige Säuren zu verwenden, die durch den Wasserdampf leicht ausgetragen werden. Mit besonderem Vorteil wird mit Säuren gearbeitet, die in dem später vom Verpackungsmaterial aufzunehmenden Füllgut entweder enthalten oder mit solchen Säuren artver-50 wandt sind. Dies gilt z.B. bei dem Füllgut Milch oder bei Fruchtsäften für Milchsäure und ähnliche Genussäuren. Hierdurch wird vermieden, dass Spuren der zur Entkeimung benützten Säure, die unter Umständen am Verpackungsmaterial noch verbleiben, das Füllgut als artfremde Stoffe be-55 einträchtigen.

Die Wirksamkeit des Verfahrens lässt sich weiterhin dadurch steigern, dass entweder die Säure vor dem Aufbringen auf die zu entkeimende Fläche erwärmt wird, so dass die dem Dampf innewohnende Wärme zu einer sehr raschen so Temperatursteigerung sowohl der Säure als auch der zu behandelnden Fläche führt, oder die Fläche selbst, z.B. mittels Heissluft, vor dem Aufbringen der Säure aufgeheizt wird.

Nach einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens kann dem Erhitzen der Fläche mit strömen-65 dem Dampf eine Behandlung mit strömender Heissluft nachgeschaltet werden.

Das erfindungsgemässe Verfahren lässt sich zwanglos sowohl auf kontinuierlich durchlaufendes bahnförmiges Ver-

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packungsmaterial als auch auf bereits fertiggestellte Behälter, z. B. aus Kartonzuschnitten gefertigte Faltbehälter, anwenden. Bei letzteren ist die vorstehend bereits erwähnte kombinierte Behandlung zweckmässig, bei der Säure durch Einsprühen oder Einstäuben mittels Düsen als dünner Film auf die Wände aufgebracht wird, zugleich aber durch Eintropfen auf dem Behälterboden eine dünne Säureschicht erzeugt wird, durch welche im Behälterinneren liegende Ecken und Schnittkanten erfasst werden. Anschliessend wird der heisse Dampf eingeblasen, der sowohl den Säurefilm an den Seitenwänden als auch die Säureschicht auf dem Boden des Behälters zum Verdunsten bringt und infolge des Wärmeüberganges eine Heissbehandlung der Wände und des Bodens bewirkt.

Das Verfahren kann aber auch in der Weise ausgeführt werden, dass nur durch Eintropfen auf dem Boden des Behälters die erwähnte Säureschicht erzeugt wird, woraufhin der einströmende heisse Dampf sich mit der verdunstenden Säure anreichert und bei seinem Überstreichen der Seitenwände eine noch ausreichende Entkeimung bewirkt. Bei dieser Verfahrensweise ist es zweckmässig, durch eine entsprechende Einrichtung, z.B. durch ein Tauchrohr, dafür zu sorgen, dass der heisse Dampf unmittelbar auf die am Boden des Behälters stehende Säureschicht aufgeblasen wird, so dass er sich mit Säure anreichert und gezwungenermassen beim Ausströmen aus dem Behälter die Seitenwände überstreicht.

Das Einsprühen der Säure kann mittels herkömmlicher Zerstäubungsdüsen erfolgen, die mit Druckluft oder mit heissem Dampf unter Druck arbeiten und durch die ein feiner Nebel und als Folge davon der erwähnte gleichmässige Benetzungsfilm auf den zu entkeimenden Flächen erzeugt wird. Bei Zerstäubung mit Dampf übernimmt das Zerstäubungsmedium zugleich einen Teil der Funktion des Entkeimungsverfahrens. Die Säure liegt dabei teilweise dampfförmig vor. Als Säure sind insbesondere organische Säuren aus der Gruppe Ameisensäure, Essigsäure, Apfelsäure, Zitronensäure, Milchsäure und Ascorbinsäure ins Auge gefasst. Jedoch sind auch anorganische Säuren, z.B. Salzsäure, nicht ausgeschlossen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der beiliegenden Zeichnung rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung eine Förderstrecke für Verpackungsbehälter innerhalb einer Abfülleinrichtung, z. B. für Milch. Die Abfülleinrichtung ist nicht näher dargestellt, da sie mit Ausnahme der nachfolgend geschilderten Reihenfolge von Zuführvorrichtungen für Säure bzw. Heissdampf und Heissluft von bekannter Art sein kann. Das gilt auch für die Fördereinrichtung zur Bewegung der Behälter, die beispielsweise eine Zellenkette ist und für die Anordnung dieser Förderstrecke innerhalb einer Sterilluftzone, wie sie bei aseptischer Abfüllung üblich ist.

Die Behälter 1, die beispielsweise gefaltete Behälter aus kunststoffbeschichtetem Karton sind, werden durch die Fördervorrichtung 2, beispielsweise eine Zellenkette, taktweise von links nach rechts bewegt, so dass sie nacheinander die in der Zeichnung ersichtlichen Positionen einnehmen. Die Taktzeit beträgt beispielsweise eine bis zwei Sekunden. Das Fassungsvermögen der Behälter 1 ist ein Liter.

In einer Vorwärmstation I wird Heissluft mit einer Temperatur von etwa 200 °C in das Innere des dort befindlichen Behälters 1 eingeblasen. Hierdurch werden die Innenflächen des Behälters auf eine Temperatur von etwa 50 bis 70 C vorerwärmt. In der nächstfolgenden Säuresprühstation II wird mittels einer mit Druckluft arbeitenden Zerstäuberdüse 3 ein Säurenebel im Behälterinneren erzeugt, der auf den Innenwänden einschliesslich dem Behälterboden einen feinen und weitgehend kontinuierlichen Niederschlag ergibt, so dass die Wände und der Boden einen Säurefilm tragen. Als Säure wird 90%-ige Milchsäure verwendet; die eingesprühte Menge beträgt bei dem angegebenen Fassungsinhalt der Behälter 1 0,5 ml.

Die anschliessende Entkeimungsstation III umfasst im Beispiel drei Taktpositionen, in denen durch entsprechende Dampfleitungen 4 gesättigter Dampf bei Atmosphärendruck, d.h. also mit einer Temperatur von maximal 100 °C, eingeblasen wird. Hierdurch werden der auf den Behälterwänden befindliche Säurefilm sowie die Behälterwand-flächen selbst auf die entsprechende Temperatur aufgeheizt. Vorhandene Keime werden abgetötet, teils durch Einwirken der heissen Säure teils durch die nachfolgende Dampfbehandlung. Durch Wahl einer bestimmten, ggf. veränderbaren Anzahl von Stationen II und III an der Transportkette kann die Einwirkungszeit von Säure und Dampf variiert werden.

Der Entkeimungsstation III folgt eine Nachbehandlungsstation IV, in der wiederum durch entsprechende Düsen 5 Heissluft mit einer Temperatur von 200 °C eingeblasen wird. Die Nachbehandlungsstation IV umfasst im Beispiel zwei Taktpositionen, so dass alle Reste von Säure und Wasserdampf aus dem Behälterinneren entfernt werden.

In der Füllstation V wird der Behälter 1 mit Füllgut, z.B. Milch, gefüllt; in der Versiegelstation VI wird das obere Behälterende hermetisch verschlossen.

Die Dampfmenge, die in der Entkeimungsstation III zugeführt wird, ist so bemessen, dass in dem Behälter enthaltene Luft weitgehend vollständig verdrängt wird. Infolge der Verweildauer des Behälters 1 in der Entkeimungsstation III beträgt die Einwirkungszeit des Dampfes etwa sechs Sekunden. Im allgemeinen ist eine Einwirkungsdauer von drei bis zehn Sekunden angezeigt.

In der Nachbehandlungsstation IV, in der Heissluft in das Behälterinnere eingeblasen wird, sollen die Wandflächen des Behälters von jeglichen Säure- und Dampfkondensat-Spuren befreit werden. Da jedoch Milchsäure für das Füllgut Milch verwendet wird, also eine mit einem Teil des Füllgutes artverwandte Säure, ist es unschädlich, wenn evtl. nach der Entkeimung in der Station III geringe Spuren an Milchsäure im Behälterinneren verbleiben. Diese Spuren sind zu gering, als dass sie eine Koagulation oder pH-Veränderung der Milch hervorrufen könnten.

Wie erwähnt, wird die Milchsäure in einer Konzentration von 90% eingesetzt. Es gilt allgemein, dass möglichst hochprozentige Säure verwendet wird, um den Vorbehandlungsschritt in der Station II wirksam zu gestalten.

Ohne dass dies im Ausführungsbeispiel gezeigt wäre, ist es denkbar, die Behälter durch entsprechende Gestaltung der Fördervorrichtung 2 in den Stationen II, III und VI so zu führen, dass ihre offene Seite nach unten zeigt. Hierdurch werden evtl. tropfenförmige Ansammlungen von Säure und Kondensat unter Schwerkrafteinfluss nach unten laufen und vom Behälter abtropfen. Auf diese Weise lassen sich auch nicht wasserdampfflüchtige Säuren nach der Behandlung entfernen, da sie durch das Dampf-Kondensat nach unten weggespült werden.

Um die Wirksamkeit des erfindungsgemässen Verfahrens zu demonstrieren, wird in der beiliegenden Tabelle das Ergebnis einer Versuchsreihe dargestellt, bei der in einer dem vorher beschriebenen Beispiel ähnlichen Anordnung Milch unter verschiedenen Bedingungen aseptisch abgefüllt wurde. Jeder einzelne Ansatz wurde mit ca. 500 Packungen in 11-Grösse durchgeführt. Die Prüfung auf Sterilität erfolgte anhand des pH-Wertes nach einer Lagerzeit von 11 Tagen bei Zimmertemperatur.

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In Ansatz A, der als Null-Probe dient, wurde die Milch in unbehandelte Packungen abgefüllt mit dem Ergebnis, dass 25% der Packungen unsteril waren. Wurden die Packungen nur mit Heissluft (300 C, 8 sec) wie in Ansatz B oder nur mit Dampf (8 sec) wie in Ansatz C behandelt, so lag die Un-sterilitätsrate bei 14 bzw. 7%.

In Ansatz D wurden die Packungen mit 0,3 ml Säure und mit Heissluft (300 °C, 8 sec) behandelt; dabei liess sich eine geringe Wirkung im Falle der Ameisensäure, nicht aber bei Essig- und Milchsäure beobachten.

Beim Ansatz E, der dem erfindungsgemässen Verfahren entspricht, erfolgte eine Behandlung der Verpackungen mit Säure und Dampf (0,3 bzw. 1 ml Säure + 8 sec Dampfeinwirkung), wobei 0,3 ml Säure eingesprüht (E,, E3, Es) oder s 1 ml Säure eingetropft (E2, E4, Eö) wurden. Dabei erhielt man deutliche Entkeimungseffekte; in vier von sechs Fällen wurde eine sehr gute Sterilitätsrate erzielt. Der Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens ist offenkundig.

Versuchsschema Ansatz Behandlung Sterilbefund Einwirkung von

Säure Dampf Heissluft % unsteril

- - - A Nullprobe 25

- - + B nur mit Heissluft 14

- + - C nur mit Dampf 7 + — + D mit Säure + Heissluft

(ohne Dampf)

Dj 80% Ameisensäure 0,3 ml 2

D2 100% Essigsäure 0,3 ml 10

D3 90% Milchsäure 0,3 ml 7

+ + - E mit Säure + Dampf

(ohne Heissluft)

Ex 80% Ameisensäure 0,3 ml 0

E2 80% Ameisensäure 1,0 ml 0

E3 100% Essigsäure 0,3 ml 2

E4 100% Essigsäure 1.0 ml 0

E5 90% Milchsäure 0,3 ml 0,2

Ee 90% Milchsäure 1,0 ml 0

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Verfahren zum Entkeimen von Verpackungsmaterial, insbesondere von aus Zuschnitten vorgeformten Behältern für flüssiges Füllgut, bei dem die zu entkeimende Fläche des Verpackungsmaterials mit heissem Dampf und Säure beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass auf die zu entkeimende Fläche des Verpackungsmaterials zunächst Säure aufgebracht wird und anschliessend die mit Säure benetzte Fläche bei Atmosphärendruck mit strömendem Dampf behandelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Säure auf die Fläche aufgesprüht oder aufgestäubt wird, so dass sie auf der Fläche einen dünnen Film bildet.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Säure auf die Fläche aufgetropft oder aufgegossen wird, so dass sie auf der Fläche eine Schicht bildet.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Säure eine wasserdampfflüchtige Säure verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Säure eine im Füllgut enthaltene Säure oder eine mit dieser artverwandte Säure verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Säure aus der Gruppe Ameisensäure, Essigsäure, Apfelsäure, Zitronensäure, Milchsäure, Ascorbinsäure verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche vor dem Aufbringen der Säure erwärmt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Säure vor dem Aufbringen auf die Fläche erwärmt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Erhitzen der Fläche mit strömendem Dampf die Fläche mit strömender Heissluft nachbehandelt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Säure auf die Fläche mittels Druckluft oder mittels unter Druck stehendem heissem Dampf aufgesprüht oder aufgestäubt wird.