DE2545105C2

DE2545105C2 - Verfahren zur Entkeimung der Oberflächen von Verpackungsmaterialien

Info

Publication number: DE2545105C2
Application number: DE2545105A
Authority: DE
Inventors: Peter Dr. 7032 Sindelfingen Voegele
Original assignee: Tetra Pak Rausing and Co KG
Current assignee: Tetra Pak GmbH and Co
Priority date: 1975-10-08
Filing date: 1975-10-08
Publication date: 1981-02-12
Also published as: FR2327146A1; FR2327146B1; SE7610790L; SE424300B; DE2545105B1; JPS5251042A; BE847042A; NL7610561A; CH619617A5; IT1068305B; GB1518590A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches \.

Verfahren dieser Art finden beispielsweise bei der aseptischen Abfüllung von Milch, C "!tränken oder der aseptischen Verpackung anderer Lebensmittel Anwendung.

Es ist bekannt, aktives Chlor insbesondere bei Raumtemperatur zur Entkeimung zu verwenden, beispielsweise in Form Aktivchlor enthaltender Lösungen, vorzugsweise Natrium-Hypochlorit· Lösung, wobei praktisch hohe Konzentrationen über 2000 mg/1 an Aktivchlor, d. h. titrierbarem Chlor auf der Oxydationsstufe des Hypochlorits, wegen der Korrosivität des Chlors gegenüber Metallen, wegen der Geruchsbelästigung und geschmacklicher Beeinträchtigung der verpackten Produkte durch zu hohe Rückstände nicht eingesetzt werden können. Chlorhaltige Lösungen mit einem Aktivchlorgehalt bis zu etwa 2000 mg/1 sind bei pH-Werten oberhalb 8 zwar stabil, so daß sie gespeichert werden können, sie setzen jedoch so wenig Aktivchlor pro Zeiteinheit frei, daß die erforderlichen Behandlungszeiten der Verpackungsmaterialien im Hinblick auf die praktischen Verhältnisse zu groß werden. Solche Lösungen sind daher nicht einsetzbar. Auf der anderen Seite ist es ebenfalls bekannt, daß aktivchlorhaltige Lösungen, beispielsweise in Pufferlösungen, in einem pH-Bereich zwischen 5 und 8 ausreichende Mengen an Aktivchlor abgeben und grundsätzlich als Entkeimungslösungen verwendbar sind. Jedoch sind solche Lösungen wegen der raschen Aktivchlorverluste nicht lagerstabil, so daß man an ihren praktischen Einsatz auf dem obengenannten Anwendungsgebiet, nämlich bei der aseptischen Verpackung von Lebensmitteln, bisher noch nicht dachte.

Es ist ferner in der Zellstoffbleicherei bekannt, Chlordioxidlösungen zu verwenden. Dabei wird kurz vor dem Einsatz der Lösung durch Einleiten von gasförmigem Chlor in Natriumchloritlösung Chlordioxid gebildet Es entsteht also durch Zusammenbringen zweier Reaktionspartner eine neue Substanz, nämlich das als Bleichmittel wirksame Chlordioxid. Bei diesem Bleichverfahren, das sich über mehrere Stunden hinziehen kann, spielt nur kurzzeitig verfügbares, bakterizid wirkendes Aktivchlor, wie es aus Natriumhypochlorit entsteht, keine Rolle.
Es ist Aufgabe der Erfindung, das gattungs^emäße

ίο Verfahren so auszugestalten, daß man mit Aktivchlor enthaltenden Lösungen arbeiten kann und aufgrund einfacher Maßnahmen rasch zu einer wirksamen Sterilisation mit praktisch vollkommener Abtötung von Bakteriensporen gelangt

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnende Maßnahme des Patentanspruches 1 gelöst

Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht demnach darin, daß man die erforderliche hochwirksame, jedoch höchst instabile Entkeimungslösung erst unmittelbar vor ihrer Anwendung herstellt und die Entkeimung unmittelbar im Anschluß an die Herstellung der Entkeimungslösung durchführt, solange diese Lösung noch ausreichend Aktivchlor enthält Dabei wird aber im Gegensatz zu dem oben beschriebenen Bleichvorgang keine neue Substanz (Chlordioxid) erzeug/, sondern es wird eine hochkonzentrierte Lösung, die den Wirkstoff Aktivchlor von vornherein schon enthält, verdünnt und in einen pH-Bereich verbracht, in welchem das Aktivchlor seine sporizide Wirkung entfaltet

Die nachstehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der weiteren Erläuterung.

Auf der Zeichnung ist schematisch die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei der Entkeimung eines streifenförmigen, polyäthylenbeschichteten Verpackungsmaterials zur Herstellung von Milchbehältnissen dargestellt

40. In einem Vorratsgefäß 1 mit einem Fassungsvermögen von etwa 1501 ist als Pufferlösung ein wäßriges Lösungsgemisch aus Na₂HPO₄ und KH₂PO₄ enthalten. Der pH-Wert ist 5, die Temperatur der Pufferlösung wird bei 50⁰C gehalten, und ihre Konzentration beträgt

03 Mol/l. Ferner enthält die Pufferlösung 0,1 VoI.-% Alkylbenzolsulfonat als Netzmittelzusatz. Vom Vorratsgefäß 1 führt eine Leitung 2 zu einer oder mehreren Sprühdüsen 3, aus denen die Pufferlösung auf das in Richtung des Pfeiles 4 mit einer Geschwindigkeit von

0,25m/sec vorlaufende, polyäthylenbeschichtete Verpackungsmaterial 5 mit einer Bahnbreite von 33 cm aufgesprüht wird. Die Sprühmenge beträgt 4g/sec. Unmittelbar vor der Aufsprühung wird in die Pufferlösung aus einem weiteren Vorratsgefäß 6 über eine Leitung 7 ein Aktivchlor-Konzentrat injiziert Im dargestellten Beispiel ist dieses Konzentrat eine wäßrige Natriumhypochlorit*Lösung mit etwa 10% Aktivchlor-Gehalt Die Injizierung des Konzentrats in die Pufferlösung erfolgt im Volumverhältnis 1 :300, so daß beim Aufsprühen eine Konzentration von etwa 300 mg/1 Aktivehlof und ein pH-Wert bei etwa 5 erreicht wird. Das Konzentrat im Gefäß 6 hat einen pH-Wert von 12.

Die Sprühmenge ist so bemessen, daß eine vollständi-

ge Benetzung der Oberfläche des Verpackungsmaterials erfolgt. Die Haftmenge der hier verwendeten, netzmittelhaltigen Lösungen auf einer mit Polyäthylen beschichteten Folie beträgt etwa 04 g/100 cm². Da sich die

Bahn des Verpackungsmaterials mit einer Geschwindigkeit von 0,25 m/sec unterhalb der Sprühdosen vorwärtsbewegt, ergibt sich hieraus bei einer Bahnbreite von etwa 33 cm die oben angegebene Sprühmenge von etwa 4 g/sec,

Eine ausreichend sichere Abtötung von Bakteriensporen ist nach etwa 15 Sekunden gewährleistet, was einer Vorlaufstrecke des Verpackungsmaterials 5 von etwa 4 m entspricht Beim Aufsprühen und während ' ihrer Einwirkung hat die benutzte Lösung immer noch

eine Temperatur vou etwa 5O⁰C, die durch die Temperatur der Pufferlösung im Vorratsgefäß t bestimmt ist

Nach 4 m Vorlaufstrecke wird die Bahn des Verpackungsmaterials 5 zwischen zwei Abquetschroi len 8, 9 hindurchgeführt die praktisch die gesamte Entkeimungslösung abscheiden. Die auf dem Verpakkungsmaterial noch .mitverschleppte Restmenge ist so ν gering, daß sich beim Herstellen einer 1-Liter-Packung

i. aus dem entkeimten Verpackungsmaterial in dieser

Ql Packung nur noch eine Rückstandsmenge von etwa

~ 0,1 g Entkeimungslösung befindet Dies bedeutet, daS in

der z. B. mit Milch gefüllten Packung etwa 0,03 mg/1 , t Kochsalz (entstanden aus dem Verfall des Aktivchlors)

>^c und 7mgfl Phosphat (aus der Puffer- oder Trägerlö-

sung) verbleiben. Diese Rückstände sind als belanglos anzusehen, wenn man berücksichtigt, daß Trinkwasser mit 03 mg/1 Aktivchlor behandelt wird und Phosphate als Lebensmittelzusätze zugelassen sind.

Nach dem Verlassen der Quetschwalzen 8,9 gelangt das Verpackungsmaterial 5 in einen nur schematisch angedeuteten Abfüllbereich 10, in dem das Verpakkungsmaterial zum Behälter geformt und dieser alsdann befüllt wird. Der Abfüllbereich 10 ist vorzugsweise von einem aseptischen Gehäuse umschlossen, durch welches Sterilluft in laminarer Strömung unter leichtem Oberdruck geführt wird. Das Fassungsvermögen des Gefäßes 6 beträgt etwa 2 L

Die Vorteile des geschilderten Verfahrens bestehen in folgendem: Es erfolgt eine ausreichend sichere Abtötung von Bakteriensporen durch niedrige Konzentrationen des Entkeimungsmittels; die ausreichende sichere Abtötung von Bakteriensporen vollzieht sich bei relativ niedrigen Temperaturen; es werden lebensmittelrechtlich bedenkliche Rückstände im abgefüllten Produkt vermieden, und die Handhabung der Entkeimungslösung ist gefahrlos.

Um die Verminderung der Bakteriensporenzahl nach Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, d. h. nach der Einwirkung dir Aktivchlor enthaltenden Lösungen (Natriumhypochlorit—NaOCl) zu ermitteln, verfährt man folgendermaßen: Sporen von Bakterien (mit Gartenerde als Trägermaterial) und/oder Sporen von Schimmelpilzen (mit Seesand als Trägermaterial) werden in trockenem»Zustand mit der aus Trägerlösung und Aktivchlor-Konzentrat gebildeten Entkeimungslösung übergössen. Nach 15 see Einwirkung wird ein Teil der so gebildeten Suspension in Natriumthiosulfatlösung Überführt um die Entkeimungslösung zu inaktivieren. Die Zahl der überlebenden Sporen oder Keime wird nach der Kochschen Plattenmethode ermittelt Diese Zahl wird zur Zahl der bei einer Wasserkontrolle überlebenden Keime in Beziehung gesetzt, wobei im Verlauf der Wasserkontrolle die Bakterien zur Abtötung vegetativer Keime 10 Minuten lang auf 80° C erhitzt werden. Aus den beiden Keimzahlen ergibt sich anhand nachstehender Formel die sogenannte dezimale Abtötungsrate R, die ein V/aß für die Wirksamkeit der vorgenommenen Entkeimung ist Abtötungsraten R von 3—4, d, h. eine Verringerung der Sporenzahl um etwa 4 Zehnerpotenzen werden als ausreichend angesehen.

R = log

Keimzahl nach Wasserkontrolle
Keimzahl nach Desinfektion

Die nachstehende Tabelle 1 gibt zwei Beispiele für R-Werte, bezogen auf Erdsporen, wie sie sich durch das erfindungsgemäße Verfahren erzielen lassen.

Tabelle 1

Aktivchlor-Konzentration

pH-Wert
der Entkeimungslösung

Temp,
°C

Ä-Wert
(Erdsporen)

150 mg/1 5,2 25 4,2

150 mg/1 5,2 50 6,1

1100 mg/1 8,0 60 3,9

Die Aktivchlor-Konzentration wurde durch Titration mit Natriumthiosulfat ermittelt «rad als mg/1 CI (M=35,5) angegeben.

Bei dem in der dritten Zeile der Tabelle 1 angegebenen Versuch (pH-Wert 8,0; Temperatur 60° C) ergab sich ein auf Aspergillus niger bezogener Ä-Wert von 4,0. R-Werte, wie sie sich bei Anwendung des Verfahrens bei Temperaturen bis zu 6O⁰C erzielen lassen, erreicht man bei Desinfektion mit 30%iger Wasserstoffperoxydlcsung erst unter gleichzeitiger Erhitzung auf etwa 90° C.

Die Tabelle 1 bezieht sich auf Natriumhypochlorid als Aktivchlor-Konzentrat, welches einem Phosphatpuffer als Trägerlösung zugegeben wurde. In der nachstehenden Tabelle 2 ist die Reduktion der Bakteriensporenzahl (Erdsporen) nach Einwirkung von Natriumdichlorisocyanurat angegeben. Als Trägerlösung diente der oben angegebene Phosphatpuffer, die Behandlungszeit betrug 15 see

Tabelle 2

Aktwchlor-Konzentration

pH-Wert
der Entkeimungslösung

Temp,
"C

Ä-Wert
(Erdsporen)

150 mg/1 5,2 25 3,6

Die Verminderung der Bakteriensporanzahl ist bei Verwendung von Natriumdichlorisocyanat etwas geringer, führt jedoch immer noch zu brauchbaren R-Werten, d.h. zu einer Verminderung um etwa 4 Zehnerpotenzen.

Tabelle 3 gibt Aufschluß über den zeitabhängigen Aktivchlor-Verlust in Lösungen von Natriumhypochlorit Der Aktivchlorgehalt wurde durch Titration mit Natriumthiosulfat nach verschiedenen Zeiten, ausgehend von einer Lösung mit etwa 250 mg/1 an AJctivchlor bestimmt

Tabelle 3

pH-Wert

Aktivchlor-Verlust

Zeit

60 see
90 see
180 see
480 see

Bei Untersuchung von Natriumdichlorisocyanurat als Aktivchlor-Konzentrat ereeben sich für entSDrechende

5	500/0
5,5	50%
6	50%
7	40%

Verluste an Aktivchlor längere Zeiten. Man erkennt jedenfalls aus den angegebenen Zeiten, daß die verwendeten Entkeimungslösungen lange genug stabil bleiben, um eine wirksame Entkeimung der Oberflächen von Verpackungsmaterialien zu ermöglichen.

Das anhand der Zeichnung beschriebene Verfahren wurde auch mit den nachstehend genannten Aktivchlor-Konzentraten erfolgreich durchgeführt:

Natriumhypochlorit, Calciumhypochlorit,
chloriertes Trinatriumphosphat, Chlordioxyd,
Natrium-p-Toluolsulfochloramid.
p-ToluolsuIfon-sulfochloramid,
Natrium-benzol-sulfochloramid,
N-Chloro-succinimid,
U-Dichlor-S^-dimethylhydantoin,
Trichlorisocyanursäure und deren Salze,
Dichlorisocyanursäure und deren Salze,
Trichlormelamin, Dichlorglycoluril,
alle diese Substanzen vorzugsweise in
konzentrierter wäßriger Lösung.

Die vorgenannten Substanzen wurden in Konzentrationen zwischen 100% und 1% angewandt, entsprechend einem Aktivchlorgehalt zwischen 900 g/l und 0,2 g/l. Vorzugsweise lag der Aktivchlorgehalt im Bereich von etwa 100 g/l. In jedem Fall ergaben sich brauchbare Ergebnisse.

Außer Pufferlösungen, wie sie anhand der Zeichnung erläutert wurden, und die sich dadurch auszeichnen, daß sich ihr pH-Wert bei Zusatz von Säuren und Basen nur unwesentlich ändert, eignen sich als Pufferlösungen für das Aktivchlor-Konzentrat auch verdünnte Säuren wie Salzsäure, Phosphorsäure, Zitronensäure, Milchsäure, Äpfelsäure und Essigsäure. Als Pufferlösungen kommen außerdem in Frage Gemische der genannten Säuren mit ihren Salzen.

S Als Netzmittel kommt außer dem genannten Alkylbenzolsulfonat noch Alpha-Alkyl-Omega-Hydroxy-Polyoxyäthylen in Frage.

Das Volumverhältnis von Aktivchlorlösung zu Trägerlösung kann im Bereich von 1 :50 bis 1 :1000,

ίο vorzugsweise zwischen 1:100 und 1:500 liegen. Besonders günstig ist es, wenn die erst kurz vor ihrer Anwendung hergestellten Entkeimungslösungen eine Konzentration von etwa 100 bis 300 mg/1 Aktivchlor und einen pH-Wert von 5 bis 6 haben. Als Temperaturen für die Entkeimungslösung erwiesen sich Werte zwischen 20 und 50 als besonders vorteilhaft.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Verfahren wird die Entkeimungslösung durch Aufsprühen auf das

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Ul.33l.ll

könnte das Verpackungsmaterial 5 auch ein aus der Entkeimungslösung gebildetes Tauchbad durchlaufen, welches von den jeweils aus den Gefäßen 1 und 6 zugeführten und kurz zuvor zusammengemischten Lösungen zum Zwecke der ständigen Regenerierung kontinuierlich durchflossen ist. Die Aufbringung der Entkeimungslösung kann auch durch Aufdampfen erfolgen oder durch Aufbringung in Form eines Aerosol?, wobei man im letzteren Fall wegen der geringen Tröpfchengrößen einen besonders dünnen

v> Film aus Entkeimungslösung auf dem Verpackungsmaterial erzielen kann und hierdurch Entkeimungslösung spart. Die Restmenge an Entkeimungslösung läßt sich durch ein »Luftmesser« (kräftige Bestrahlung mit Sterilluft) weiter verringern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Entkeimung der Oberfläche von mit bestimmter Geschwindigkeit vorlaufenden Bahnen aus Verpackungsmaterial, insbesondere aus Kunststoff oder mit Kunststoffbeschichtung, durch kontinuierliches Aufbringen von Entkeimungslösung mit einer niedrigen Aktivchlor-Konzentration unter 2000mg/1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Entkeimungslösung erst unmittelbar vor ihrem Aufbringen auf die zu entkeimende Oberfläche durch kontinuierliches Einbringen einer hochkonzentrierten Aktivchlor-Lösung mit einem pH-Wert oberhalb 8 in einem Verhältnis zwischen 1 :50 und 1 :1000 in eine bei einem pH-Wert von etwa 5 bis 8 und unterhalb 70° C gehaltene Pufferlösung herstellt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die hochkonzentrierte Aktivchlor-LösuEg in einem Verhältnis zwischen 1:100 und 1 :500 in die Pufferlösung oder verdünnte Säure einbringt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den pH-Wert der Entkeimungslösung zwischen etwa 5 und 6 hält