PL186801B1 - Sposób sterylizacji zamkniętego pojemnika - Google Patents

Abstract

1. Sposób sterylizacji zamknietego po- jem nika gotowego do napelnienia, w formie zasadniczo plaskiej, jednolitej, pierwszej scianki i niejednolitej drugiej scianki, przy czym strony wewnetrzne scianek sa gladkie, zas pomiedzy pierwsza i druga scianka znajduje sie przestrzen, znamienny tym, ze sterylizuje sie wewnetrzne strony scianek pojemnika i przestrzen (14) przez naswie- tlanie wiazka elektronowa zewnetrznej strony pierwszej scianki (2 A). Fig . 1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób sterylizacji zamkniętego pojemnika, zwłaszcza pojemnika, który jest przygotowany do napełniania.

W przemyśle opakowań dla produktów żywnościowych od dawna istnieje potrzeba opracowania sposobu szybkiej sterylizacji materiału stosowanego na opakowania bez stosowania środków chemicznych. Co więcej, bardzo wygodne byłoby rozwiązanie, w którym można by uniknąć włączania urządzenia do sterylizacji do maszyny napełniającej, to znaczy, gdyby pojemniki mogły być sterylizowane wcześniej, w trakcie obróbki materiału, z którego wykonywany jest pojemnik. Jeżeli przygotowane wstępnie pojemniki mogłyby być dostępne w wielkich ilościach, w różnych miejscach napełniania ich produktami żywnościowymi za pomocą maszyn napełniających, maszyny te mogłyby być tańsze, co obniżyłoby ogólne koszty inwestycji ponieważ środki ostrożności stosowane przy napełnianiu aseptycznym mogłyby być prawdopodobnie zminimalizowane. W dodatku obsługa takich maszyn byłaby tańsza, co samo w sobie stanowi dużą korzyść.

Obecnie, materiały stosowane na opakowania sterylizuje się przez poddawanie ich obróbce parą, parą nasyconą lub nadtlenkiem wodoru. Zależnie od typu materiału na opakowania, wnętrze pojemnika może być sterylizowane nadtlenkiem wodoru w fazie ciekłej lub gazowej, promieniowaniem ultrafioletowym, w razie potrzeby nadtlenkiem wodoru lub promieniowaniem ultrafioletowym w połączeniu z podczerwienią i światłem widzialnym w postaci tak zwanego „światła impulsowego”. Jednak, całkowicie szczelnie zamknięte pojemniki nie mogą być w ten sposób sterylizowane. Przeprowadzono więc ostatnio próby sterylizacji materiałów na opakowania z wykorzystaniem promieniowania beta albo promieniowania gamma do dezaktywacji i/lub zabijania mikroorganizmów i wirusów. Zazwyczaj, preferowane jest promieniowanie beta (naświetlanie wiązką elektronów), ponieważ ten sposób sterylizacji jest mniej ryzykowny, a poza tym wytwarzanie promieniowania beta jest tańsze.

Jednakże, powietrze (tlen) pod wpływem naświetlania strumieniem elektronów zamienia się w ozon. Ozon jest silnym utleniaczem związków organicznych, reaguje więc z kolei z wnętrzem materiału opakowaniowego, przez co uzyskiwany jest niepożądany szczątkowy posmak pochodzący od produktów takich reakcji. Tak więc tworzenie się ozonu ogranicza zakres produktów, które można umieścić w opakowaniu, tzn. występują trudności przy pakowaniu produktów wrażliwych. Takimi produktami są w zasadzie wszystkie produkty zawie186 801 rające wodę; im większa jest ilość wody w produkcie, tym więcej składników tworzących posmak przechodzi z plastykowego materiału opakowania na skutek rozpuszczania. Występowania posmaku szczątkowego w produkcie można by uniknąć stosując na opakowania plastyk lepszej jakości. Jednak materiały o wysokiej odporności na ozon, takie jak na przykład materiały poliuretanowe, są drogie, a co więcej nie zawsze nadają się do stosowania na opakowania dla określonych celów.

Znany jest sposób naświetlania materiału opakowaniowego zarówno od wewnątrz jak i od zewnątrz, za pomocą wyrzutni elektronowej (przyspieszacza elektronów), zanim opakowanie zostało szczelnie zamknięte. Znane jest także sterylizowanie pojemnika, który jest gotowy do wypełnienia, za pomocą naświetlania wiązką elektronową, w którym opakowanie pod wpływem ruchu obrotowego jest wystawiane na działanie strumienia elektronów wypływającego z okna wymienionej wyrzutni elektronowej. Energia wiązki elektronowej jest dostosowana w taki sposób, że strumień elektronów cały czas przenika tę ściankę pojemnika, która jest zwrócona w stronę wymienionego okna i dosięga do przeciwległej wewnętrznej ścianki pojemnika. Jednak przy tej metodzie sterylizacji pojemników energia wiązki elektronowej musi być cały czas dostosowywana do geometrii pojemnika, a także do grubości materiału opakowaniowego, to znaczy, jeżeli pojemnik nie będzie całkowicie symetryczny, wnętrze pojemnika nie będzie otrzymywać jednakowej dawki promieniowania. Znaczy to, że podczas naświetlania energię trzeba zwiększać albo zmieniać, co z kolei skutkuje większymi kosztami operacji i/lub ogólnie dużym zużyciem energii. Jednocześnie ważne jest, aby nie przekraczać dawki, która może powodować pogorszenie właściwości opakowania przez tak zwany „niedobry posmak”.

Celem wynalazku jest opracowanie ekonomicznego sposobu sterylizacji pojemników, z zastosowaniem naświetlania wiązką elektronową, który umożliwia sterylizację pojemników gotowych do wypełnienia produktem.

Według wynalazku, sposób sterylizacji zamkniętego pojemnika gotowego do napełnienia, w formie zasadniczo płaskiej, jednolitej, pierwszej ścianki i niejednolitej drugiej ścianki, przy czym strony wewnętrzne ścianek są gładkie, zaś pomiędzy pierwszą i drugą ścianką znajduje się przestrzeń, charakteryzuje się tym, że sterylizuje się wewnętrzne strony ścianek pojemnika i przestrzeń międzyściankową przez naświetlanie wiązką elektronową zewnętrznej strony pierwszej ścianki.

Korzystnie, dostosowuje się wiązkę elektronową uzyskując dawkę promieniowania optymalną do zabicia mikroorganizmów w przestrzeni międzyściankowej i na wewnętrznych warstwach pierwszej i drugiej ścianki pojemnika.

Również korzystnie, przestrzeń zmniejsza się do jak najmniejszej objętości, zaś wiązkę elektronową dostosowuje się gramatury materiału, z którego wykonany jest pojemnik.

W innym, korzystnym wariancie stosuje się wiązkę elektronową odpowiadającą napięciu przyspieszającemu od 100 kV do 500 kV.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia schematycznie przekrój poprzeczny przez pojemnik, przeznaczony do sterylizacji sposobem według wynalazku; fig. 2 przedstawia schematycznie wytwarzanie takiego pojemnika; fig. 3 przedstawia schematyczny przekrój przez przyspieszacz elektronów i przez przenośnik z pojemnikami stosowane w sposobie według wynalazku.

Realizacja sposobu według wynalazku może być uzależniona od materiału opakowaniowego, którym może być laminat na opakowania, bazującym na materiale włóknistym lub plastyku, laminowanym z plastyków o różnych typach, w razie potrzeby z warstwami nie przepuszczającymi światła i/lub tlenu w stanie gazowym. Na fig. 1 pokazany jest przykład płaskiego zamkniętego szczelnie pojemnika 1, złożonego z dwóch połówek 2A i 2B opakowania wykonanego z tego samego laminatu do pakowania 2. Od zewnątrz i od wewnątrz, konstrukcja laminatu korzystnie zawiera zewnętrzną warstwę 3 w postaci warstwy polietylenu, który zwykle jest naprasowany na warstwę podstawową 4 w ilości 13 g/m. Warstwa podstawowa może być warstwą podstawową włóknistą, korzystnie może to być papier, albo może być warstwą podstawową plastykową. Od wewnątrz na warstwie podstawowej 4 znajduje się warstwa barierowa 5, na przykład warstwa folii aluminiowej. Na warstwę barierową 5 znaj4

186 801 dującą się od wewnątrz nałożona jest, od strony wnętrza pojemnika, wewnętrzna warstwa 6, w postaci dwóch warstw naprasowanego polietylenu, albo jako polietylenowa błona rozdmuchana na warstwie barierowej.

Po to, by materiał na opakowania wprowadzić do istniejącego procesu produkcyjnego, jest on przygotowywany w całych zwojach, w postaci cienkiej giętkiej warstwy materiału lub powłoki, jak to zwykle bywa przy produkcji pojemników nieprzepuszczalnych dla cieczy, o sztywnej postaci i wymiarach. Takie pojemniki do pakowania mogą być, na przykład, produkowane tak jak pokazano na fig. 2. Materiał na opakowania jest zaopatrzony w specyficzny wzór linii zagięć 7A, 7B ułatwiających przetworzenie go w pojemniki do pakowania. Linie zagięć ułatwiają zaginanie materiału biegnąc równolegle i prostopadle, poprzecznie do wzdłużnego kierunku materiału. (Dla uproszczenia tylko kilka linii pokazano na rysunku). Za pomocą tych linii zagięć wyznacza się rozgraniczenie powierzchni pojemnika.

W materiale opakowaniowym, będącym w całości laminatem ze wstępnie naniesionymi liniami zagięć, wycina się w odpowiednich miejscach otwory 8, zależnie od przeznaczenia pojemnika, zaś materiał tnie się na kawałki, na odpowiedni założony wymiar, wzdłuż linii 9. W otwory 8 wkłada się elementy 10. Element 10 jest korzystnie wykonany z plastyku i zawiera szyjkę 11 (fig. 1) zaopatrzoną w kołnierz 12, nagwintowaną na zewnątrz (nie pokazano) w taki sposób, że kołnierz 12 ciasno przylega do wnętrza pojemnika, to jest do opakowaniowego laminatu 2B. W związku z tym, szyjka 11 jest zaprojektowana w taki sposób, że otwór 8 jest całkowicie wypełniony. Następnie materiał opakowaniowy zagina się wzdłuż linii zagięcia 7B, a kołnierz 12 spaja się z wewnętrznymi warstwami 6 odpowiadających sobie dwóch połówek pojemnika wykonanych z laminatu opakowaniowego 2, to znaczy również do laminatu 2A. Wewnętrzne warstwy 6 są zupełnie sprasowane ze sobą w taki sposób, że prawie całkowicie się stykają. Trzy pozostałe brzegi podłużne łączy się następnie za pomocą wzdłużnych i poprzecznych spoin 13. Przy takiej konstrukcji pojemnika unika się nieosłoniętych krawędzi cięcia skierowanych do wnętrza pojemnika, oraz kontaktu oderwanych włókien papierowych, jak i z wnętrzem pojemnika w procesie produkcyjnym.

Przy tej procedurze, wielkość odstępu pomiędzy wewnętrznymi warstwami zrównuje się miejscowo z grubością kołnierza 12, która wynosi około 0,5 mm. W ten sposób, pojemnik jest teraz tak płaski, że w przestrzeni 14 utworzonej pomiędzy połówkami pojemnika pozostaje bardzo mało powietrza, albo praktycznie wcale nie ma powietrza. Oznacza to, że tylko niewielka ilość ozonu może powstać i działać na materiał opakowaniowy.

Tak więc, sposobem według wynalazku otrzymuje się niesterylne, zagięte i całkowicie szczelne pojemniki, do których nie może przenikać powietrze z mikroorganizmami lub ewentualnie wirusami. Jedna połówka pojemnika jest w zasadzie jednolita, podczas gdy druga połówka jest wyposażona w szyjkę 11, która od tej strony wystaje z pojemnika. Jeżeli pojemnik ma być wyposażony w dalsze elementy, umieszcza się je po tej samej stronie co element 10, to znaczy na laminacie opakowania 2B lub w nim. Takimi elementami mogą być uchwyty do trzymania pojemnika, wytłoczony druk i tym podobne.

Na fig. 3 pokazano przykład ilustrujący sposób sterylizacji pojemników według wynalazku. Zamknięte pojemniki 1, wykonane wstępnie jak powyżej, umieszcza się na taśmie przenośnika 15 lub na podobnym urządzeniu, które przemieszcza je jeden po drugim poprzez chroniący przed promieniowaniem tunel 16 pod wyrzutnią elektronową 17, która z kolei naświetla każdy z pojemników od zewnątrz, korzystnie w sposób ciągły przez okno 18, bezpośrednio przez materiał opakowaniowy do przeciwległej strony wnętrza pojemnika. Wyrzutnia elektronowa jest zainstalowana nad jedną połówką pojemnika, a pojemnik ma stronę z szyjką, skierowaną do dołu. W ten sposób sterylizacji dokonuje się od strony jednolitej, płaskiej ścianki materiału opakowaniowego, na całej jej powierzchni. Znaczy to, że można w ten sposób uzyskać absolutnie równo rozłożoną dawkę promieniowania. Dawka promieniowania absorbowana przez różne punkty na laminacie wewnątrz pojemnika będzie w ten sposób taka sama ponieważ pojemnik jest jednorodnie ukształtowany od strony naświetlania. Dawka promieniowania otrzymywana przez każdy pojemnik może w związku z tym być ustawiana za pomocą sterowania parametrami procesu. Tym samym głębokość przenikania może być zoptymalizowana dla różnych typów pojemników.

186 801

Przyspieszanie elektronów w wyrzutni elektronowej jest dopasowane w taki sposób, że na laminaty znajdujące się od wewnątrz jest dostarczana odpowiednia dawka promieniowania. Ta połówka pojemnika, która jest skierowana w kierunku wyrzutni elektronowej jest sterylizowana zarówno z zewnątrz jak i od wewnątrz, podczas gdy druga połówka pojemnika pochłania tylko małą dawkę promieniowania.

Głębokość przenikania dawki promieniowania zależy głównie od jego energii i od masy napromieniowanego materiału. W związku z tym głębokość przenikania jest regulowana w taki sposób, żeby w przestrzeni 14 i na sąsiadujących wewnętrznych warstwach 6 dwóch połówek pojemnika 2A i 2B laminatu opakowaniowego, była osiągana optymalna dawka do zabicia mikroorganizmów. Stosownie do tego, pewne przedawkowanie występuje na górnej połówce materiału opakowaniowego 2A, podczas gdy pod spód laminatu 2B, wyposażony w szyjkę, nie dochodzi prawie żadna dawka, ponieważ energia spada podczas przechodzenia elektronów przez materiał opakowaniowy. Tak więc, ta połówka pojemnika otrzymuje porównywalnie niewielką dawkę promieniowania, nie mającą istotnego wpływu na mechaniczne właściwości połówki pojemnika, która posiada jeden lub więcej elementów przeznaczonych do dalszego stosowania opakowania. Sprzyja to tzw. „integralności opakowania”.

Podczas napromieniowywania energia wyrzutni elektronowej jest dostosowana do gramatury materiału w pojemnikach różnych typów. Gramatura materiału opakowaniowego może być bardzo mała i do niej jest dopasowana określona energia wyrzutni elektronowej. Często spotykana gramatura dla sztywnego materiału opakowaniowego wynosi 250 do 750 g/m². Napięcie przyspieszania wyrzutni elektronowej może się zmieniać od 100 kV do 500 kV w zależności od materiału opakowaniowego. ·

W związku z powyższym można stosować grubszą warstwę podstawową, na przykład papieru, niż zwykle się stosuje. Wynika z tego, że można wykonywać pojemniki o większej objętości, niż przy standardowych procedurach. Korzystnie stosuje się pojemniki o objętości od około 0,51 do około 4,51.

Wewnętrznie sterylne i szczelnie zamknięte pojemniki można wytwarzać tak, aby można je było później rozesłać do różnych miejsc na świecie w celu napełnienia ich za pomocą maszyn napełniających, w których pojemniki są otwierane, wypełniane i szczelnie zamykane.

W maszynie napełniającej sterylizuje się szyjkę 11 przy użyciu odpowiedniego do tego celu środka chemicznego, korzystnie nadtlenku wodoru, lub promieniowania ultrafioletowego, albo ich kombinacji. Pozostały po tym nadtlenek wodoru - jeżeli występuje - jest odparowywany przy suszeniu, a pojemnik jest otwierany poprzez wycięcie w kołnierzu 12, wykonane za pomocą operacji dziurkowania przez szyjkę 11. Ponieważ ten znajdujący się w środku kawałek kołnierza jest spojony po przeciwnej stronie ze ścianką wewnątrz pojemnika, nie opadnie on do produktu wypełniającego, ale pozostanie na pojemniku.

Operację dziurkowania można korzystnie przeprowadzić podłączając rurkę wypełniającą do szyjki 11; przestrzeń 14 w pojemniku staje się wtedy dostępna, a pojemnik zostaje wypełniony odpowiednim aseptycznym lub sterylnym produktem. Materiał wypełniający, o którym mowa powyżej jest na ogół produktem płynnym, takim jak mleko, sok owocowy lub herbata, ale może także zawierać cząstki stałe. Wskutek napełniania pojemnik się sam formuje pod wpływem ciśnienia napełniania, a dzięki wcześniej naniesionym liniom gięcia, formuje się w taki sposób, że jego dno przybiera korzystny kształt zasadniczo prostokątny z zasadniczo równoległymi ściankami bocznymi. Jednakże, możliwe są oczywiście też inne kształty.

Z powodu płaskiej konstrukcji pojemnika, a tym samym małej przestrzeni 14 w pojemniku, ozon nie tworzy się w ogóle, albo tworzy się go bardzo mało, by mógł powodować szczątkowy posmak w napełnianym produktem pojemniku. W czasie napełniania nie jest potrzebna wentylacja pojemnika powietrzem. Obniża to znacznie ryzyko skażenia.

Ponieważ napełniane pojemniki są już wysterylizowane, unika się stosowania tak zwanej „komory aseptycznej”, do której pojemniki wchodziły za pośrednictwem śluzy i która musiała być całkowicie sterylna. Skutek tego jest taki, że można wykorzystać maszyny o prostszej konstrukcji, co z kolei obniża koszty inwestycyjne.

186 801

186 801

186 801

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób sterylizacji zamkniętego pojemnika gotowego do napełnienia, w formie zasadniczo płaskiej, jednolitej, pierwszej ścianki i niejednolitej drugiej ścianki, przy czym strony wewnętrzne ścianek są gładkie, zaś pomiędzy pierwszą i drugą ścianką znajduje się przestrzeń, znamienny tym, że sterylizuje się wewnętrzne strony ścianek pojemnika i przestrzeń (14) przez naświetlanie wiązką elektronową zewnętrznej strony pierwszej ścianki (2 A).
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dostosowuje się wiązkę elektronową uzyskując dawkę promieniowania optymalną do zabicia mikroorganizmów w przestrzeni (14) i na wewnętrznych warstwach (6) pierwszej i drugiej ścianki pojemnika.
3. 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że przestrzeń (14) zmniejsza się do jak najmniejszej objętości.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wiązkę elektronową dostosowuje się gramatury materiału, z którego wykonany jest pojemnik (1).
5. 5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że stosuje się wiązkę elektronową odpowiadającą napięciu przyspieszającemu od 100 kV do 500 kV.