DE2347452A1

DE2347452A1 - Verfahren zum sterilen verpacken eines sterilen materials

Info

Publication number: DE2347452A1
Application number: DE19732347452
Authority: DE
Inventors: Georg Ernstsson; Alfred Fuchs
Original assignee: TETRA PAK INT; Tetra Pak International AB
Current assignee: TETRA PAK INT; Tetra Pak AB
Priority date: 1972-09-22
Filing date: 1973-09-20
Publication date: 1974-04-11
Also published as: CH570304A5; FR2200155B1; FR2200155A1; IT995458B; NL174924B; CA1003318A; AU5978373A; SU568352A3; NL7313075A; JPS4970783A; US3911642A; NL174924C; JPS5319274B2; GB1394147A

Description

MK ΒΤΦΜΜΙΓΪΟίϊΑΪ AB, Jjwtä. 1, .

V-errähi-βη. zum sterilen Verpacken einös sterlLl;ein

iiie Järfindunf; bezieht sich auf ein Vferfaliren zum ¥ei*pacfceil eines stetril%n 'Materials in einer Abfall Fotrj.traascliiires, bei dem ei^ie Bahn eines flexib=Len kün^smaterials in die iläschine eing-eführt und zu Sehlauch, geformt wifd.^ dessen Innenseite dtiarcli K sterilisiert wird-, worauf anschließend der Schläncia mit dem zu verpackenden sterilen Material teilweise ij und dann durcZi Flachpressen des Schlauches entlang v fiältnisnäßig schmaler, in Abständen voneinander quer zxv? Schlauchachse liegender Bereiche zu f/efiilltön und ver* schlosseiien Behältern verarbeitet wird.

jüas Verfahren ^emaß der ISr/'inclung ist bei jenen Äbfüll- und Por*iimaschinen anwendbar, die häufig zum Terpäc&en von lieispielsweise Ilolkefeiprodukten, wie Milch oder Sahne, oder von Frucht saft βία ο-, dgl·« verwendet weröen und mit deiien die Verpackung aus einer Bahn hergestellt wird, die zu einem Schlauch uiii£e-fd-rm-t wird. Die Bahn weist iüi allge- ;^;ieiiien eine Trägerschicht aus Papier tmd eine oder rtrehrere 'iaran an^'ebraclite Scliicht-ea aus Kunststoff auf. Da das verpackte sterile Mateü al in un£;eöffn&ten Verpackungen

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über lange Zeiträume haltbar sein soll, selbst wenn die Verpackung-en nicht bei niedrigen Temperaturen jela^ert werden?, raaß die Balm des Verpackungsmaterials anCerder; eine Schlicht aus einem gegenüber Gasen undurchlässigen Material aiaifveisen, so daß beispielsweise atmosphärischer. Sauerstoff, Wasserdampf o.dg-1, nicht durch das Viandmaterial in. die Verpackung; eindringen können. Diese Mater! al schicht zur Aufrecht erhaltung aseptischer Bedin.-yun.^an in der Verpackung besteht aus einer Metallfolie;, beispielsweise aus Aluminium» Sin Beispiel einer Schichtenanordnung, die •als Verpackungsmaterialbahn zur Verwendung bei einer sogenannten sterilen Verpackung in. Fra^e kommt, besteht, von innen nach außen, aus einer oder melireren Schichten eines heißversiegelfoaren Thermoplaste beispielsweise Polyäthylen* einer Metallfolienschicht, einer Zwischenschicht aus Kunststoff, beispielsweise fo^äthylen, einer Trägerschicht aus einem starreren, häufig fibrösen Material wie Pappe oder Papier, und schließlich einer Schicht aus Kunststoff, beispielsweise Polyäthylen» i)er 3clilauch,.,w.i.rd geforrnt-, indem die Länfjskanten des Verpackungsmaterials., einander überlappend;, zusaninien^efügt werden und die überlappten Teile miteinander versiegelt werden» Zum Schutz - -.-..-der an der Innenseite fies Verpackung Schlauches befindllciien Schnittkante, die einen ungeschützten Faserniaterialte.il aufweist, wird über die Schnittkante ein loser Kunststoffstreifen angeordnet, der an die Fläche des Bahnniaterials ; beiderseits der Schnittkante angeschweißt wird, oder der Kunststoffdeckstreifen für die Schnittkante besteht aus einem Teil der innersten Kunststoffschicht der Bahn, der über die Bahnkante auswärts vorspringt und der" an die . unter diesem Streifen befindliche Oberfläche des Bahn— oder Schlauchmaterials angeschweißt wird.

Eine solche Verpackunfjsmäterialbahn wird in der Verpackuiifrs— machine sterilisiert;, indem sie in ein oder mehrere Bäder

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ein— oder untergetaucht wird, die eine Sterili-sierungs— oder iJesinfektionsflüssigkeit enthalten. Mindestens eines dieser Bilder ist von einer Kammer umgeben, in der ein steriles Milieu aufrechterhalten iiird. In dieser sterilen Kammer wird auch das Formen der Materialbahn zu einem Schlauch durciiQ-eführt. Es hat sich jedoch gezeigt, daß dieses oystein der chemischen Sterili-sierung beim modernen Verpackuiigsbetrieb nicht rationell ist und daß das System außerdem übermäßig kompliziei-te und vor allem teuere SteriIisierungsvorrichtungen in der Verpackungsmaschine erforderlich macht. ^Αϋχ.ί ^ ο

JSs besteht daher bisher ein Bedürfnis für ein neues Sterilisierungssystem, und ein solches System, das sich einer einfacheren und billigeren Sterilisierungsvorrichtung bedient, ist auch bereits hergestellt und bei dem in Rede stehenden Verpackungsverfahren angewandt worden. Diese Vorrichtung zum Sterilisieren der Innenseite eines Verpackungsschlaueres ist dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer Einrichtung zur Wännesterilisierung des Schlauches besteht, bei dem ein Heizelement ins Innere des Schlauches oberhalb des Füllgutes eingeführt wird. Das Heizelement kann aus einer elektrischen Strahlungsvorrichtung bestehen, mit deren Hilfe die Innenseite des Schlauches auf eine für deren Sterilisierung erforderliche Temperatur erhitzt wird. Eine Wärmesterilisierung kann jedoch nur erzielt werden, wenn die Schlauchinnenseite bis auf eine Temperatur von ca. 300 C ei-äbätzt..λ?,·. wird. Sine solche Erhitzungstemperatur kann sehr wohl bei modernen Verpackungsmaschinen verwendet werden, die für eine verhältnismäßig hohe Verpackungsleistung ausgelegt sind, was jedoch unter anderem bedeutet, daß die Durchlauf— geschwindigkeit der Verpackungsschläuche verhältnismäßig hoch ist. Auch dann jedoch muß die Außenseite der Schläuche gleichzeitig gekühlt werden, damit keine nachteilige Veränderung des Schlauchmaterials auftritt. Das System

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der Wämiesterilisierung bringt also, obwohl es an sich günstig ist, eine Anzahl von Nachteilen mit sich. Es hat sich nämlich gezeigt, daß die Verpackungsmaschinen während des Betriebes oder unmittelbar nach Beendigung des Verpackungsvorganges nicht stillgesetzt werden können, da der Verpackungsschlauch wegen der Wärmestrahlung des Heizelementes durch Anbrennen beschädigt wird, wobei u.a. mindestens die innere Kunststoffschicht reißt, oder Feuer fängt, und solche Materialveränderungen sind natürlich auch nicht zuletzt vom Standpunkt der Aufrechterhaltung aseptischer Bedingungen unerwünscht, da die Sterilität dabei verlorengeht. Dieses Problem ist wichtig, insbesondere, wenn es sich um Schläuche mit kleinem Durchmesser handelt, denn dann ist der Abstand zwischem dem Heizelement und der Schlauchwand so gering, daß ein Anbrennen bereits einige Sekunden nach Stillsetzen der Schlauchbewegung erfolgt. Es ist bisher nicht möglich, diese Schwierigkeit auf natürliche Weise, nämlich durch Unterbrechen der Stromzufuhr zum Heizelement, zu beseitigen. Hierfür ist das Heizelement thermisch zu träge. Ein weiterer Nachteil, der sich aus der Verwendung hoher Erhitzungstempera-turen für das Sterilisieren des Schlauches ergeben hat, besteht darin, daß die inherente oder in der Faserschicht vorhandene Feuchtigkeit verdampft und der Dampf im Falle einer beiderseitigen Thermoplastbeschichtung der fibrösen Schicht bestrebt ist, durch diese Materialien zu entweichen. Wenn das Verpackungsmaterial eine Metallfolienschicht enthält, entweicht der Dampf an der der Metallfolienschicht gegenüberliegenden Seite der fibrösen Materialschicht, und dies bedeutet, daß der Dampf den besprochenen Kunststoffdeckstreifen zum Platzen bringt, der die fibröse Schnittkante schützen und bedecken soll. In der Praxis hat es sich gezeigt, daß der Dampf häufig durch diesen Kunststoffstreifen nach außen entweicht, wobei Blasen, Löcher und/oder kraterartige Hohlräume gebildet werden. Da sich unterhalb des Streifens immer ein Luftspalt befindet,

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wird dieser xinter dem Streifen vorhandene Hohlraum mit
dem in der Verpackung eingeschlossenen Häte'riäL gefüllt; Die fibröse Schnittkante saugt sich an, und ärer aseptische Zustand geh't verloren, weil entweder die Verpackung nun nicht mehr dicht ist oder die Papier fasern oder Fasern eines ähnlichen Materials aus der fibrösen.T:r^ger schicht sich mit dem Füllet in der Verpackung vermischen.

Eine lieuhe unterschiedlicher Anordnungen ist bereits vorgesclilagen worden, durch die mindestens Verhindert wird, daß die Verpackung oder das "Füllgut infolge Eindringens von Dampf oder Berstens der Deckschicht aus Thermoplast oder des erxrähnten Kunststoffstreifens 'zerstört wird. Also wurden Verfahren -für die './lederherstellung der Deckschichten nach iSntweichen des Dampfes durch diese ent—
wickelt. Was den genannten Eunsijstoffstreifeh betrifft, richten sich sämtliche bisherige Vorschläge darauf, daß die fibröse Schnittkante mit dem Kunststoffmaterial·, beisyielsweise einem Kunststoffstreifen, vollständig einschließend verdeckt wird, wodurch erzielt werden sollte, daß sich unter dem Streifen kein das Fülliru-t absorbierender Luftspalt bildet, sondern der Streifen die Sclinittlcante dicht einschließt. Diese Vorschläge änderten also nichts an dem Verfahren der Anwendim«· der :7ärmesterilisieruiif; von Verpackungsschläuchen, sondern es wurde versucht , das Problem durch Änderung des Verpackungsmaterials zu lösen. Diese Vorschläge haben sich jedoch nicht als befriedig'ende Lösungen der Aufgabe erwiesen, noch haben sie iii tier Industrie Anwendung; gefunden.

Durch das Verfahren ,'/remai? der Erfindung !tonnen hingegen die den Verfahren der yv^rärinesterilisierunp; erwieseneiTnaßen anhaftenden Nachteile dadurch beseitigt werden, daß zum JirliitK'en der Innenseite des Scliiauches mit dem Ziel, diesen ·ζ·χ sterilisieren, im wesentlichen zwei JEQrhitzitngsver— fahren kombiniert: werden.

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Das Verfahren ™emäß der Erfindung 1st dadurch ivekemizeichnet, daO das Erhitzen der Innenseite des Schlauches für dessen Sterilisierunfv einerseits durch //ämi ©strahlung; von einem afärmestrahluns-selernent innerhalb des Sclilauches uml andererseits mit Hilfe eiiies liTa.rnieträ..~ers .in ?οτ!·ι eines in den Schlafen eiiif.ef'tUrrten Gases oder OainpFes voT-;enoi.ι— men wird, wobei diese iirhi t zuji^siiai'.na] in en in Detrie"v las sterilisierende jj>rliitse:i des Inneren des jchlaic'ies bewirken, ohne da:"⁵ dabei eins spezielle KTi L;:n ■· <!es 3c".•.Lauches er.Col jt ,und da^f.' Iia:'.n.'ali:ieii "etroffen werden, die ein bberhitzeri les Öcalauches -lurc'i ΊΙ.β IleäKnedien '«ei ilefcri.eluj— unteriirechuivvevi ν erhindern.

Jas Veri'aiiren vird I=.ι i'ol.^entieu aniiano vier ZeIciiiiun^eii beispieisweise beschrieben.

F±C· 1 ζ ei ^t ini Prinzip und teilweiee in Schnitt ein Abi'rillsystem einer Form- und Verp-ackunf/siiaschine i^: ι Verein mit der Vorrichtung· znii Jtex^ilisd eren des Verpak— km ι^r s s c T11 au c 11 e s un r¹

ΙΓχλ-. 2 zei^rt eine Vnrr"»'¹ c!itu^;i'__ zu, ι ileirii;;en um^/oder Cteri 15 — sieren einei¹ Yerpac'cur ;.;snaterialba in nit HiITe TT.ris— si 7er Iledien otter 7ir':rnitte.l.

Iu i^i·:. 1 isb 11 λ -fc 1 eine Verpackun 'sr-iateru a.lT>a'¹.m bezeieivr-et, die nit Hilfe von iornrin;;en 2, x-^%n':ri.J.n.^sleisten öfter anderer' Jlenente Tort schreitend zu einer·· Verx.Tac'.riin.-.sschlaucIi 'j xvnr&— bogen wird, dessen LSngskantenabschnitte einander "berlapjieri und entlang einer Liin^snalrt miteinander verbunden Λ-.'erdea. Jies geschieht mittels .für diesen Ζτ/ec-c vorgesehener JSinrichtuiifen, die beispielsweise aus einer Aiiäruc'cro&le -'i und einen Heiz element 3 bestehen. j>er so gebildete Verpäc 'am jdschlaucli i.'ird dann dtirch ein in dem Schlauch angeordnetes Fallrohr 7 init rie.'i z^r.i verpackenden FüJ.l -ut ·'·> .^-eCiillt uac*

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iittels Foniunnsele-ienten 9 «je formt und in getrennte Vercun--;vs einheit en "^! dux-ch SchveiOungen unterteilt. ¥ie in

Fi-". 1 gezeigt, wird das Material in den Verpackungsschlauch

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bis zu einer Jlölie eingefüllt, die. höher ist als die Mündung des Fallrohres, was durch Pfeile 11 angedeutet wird. Die Füllhöhe wird dabei mitteis eines Flüssigkeitsstand-Regel-,-refäfles 12 beeinflußt, das beispielsweise einen Schwimmer oder eine sonstige, die Standhöhe der Flüssigkeit steuernde Einrichtung axtfweist und vorzugsweise am unteren Teil des Filiirohres angeordnet sein kann. Der obere Teil des Fiillrohres ist von einem weiteren Rohr 13 umreben, so daß zwischen den beifen Rohren eine Leitung 1 '(· gebildet ist. Diese Leitung, die dazu dient, ein steriles Medium, beispielsweise sterile Luft, zu führen, rmndet, wie durch einen Pfeil 15 veranschavilicht, in einem Abstand oberhalb des Flüssigkeitssi^iegels in einen sogenannten Strahlablenker 16. In dem in größerem Maßstab dargestellten Teil— schnitt des Strahlunilenkers (Fig. 1 ) ist mit größerer Deutlichkeit dargestellt, daß das Sterilisierungsrohr 13 zum Leiten des sterilen Mediums sich bis zum Boden des Sti-ahlumlenlcers 16 erstreckt und mit Öffnungen 17 in der Rohrwand versehen ist, so daß das sterile Medium an die Innenwand dss Schlauches herangeführt wird. Um das Füllrohr herum ist oberhalb des Strahlumlenkers ein Heizelement 18, beispielsweise in Form einer elektrischen Strahlungsheiz— wendel, angeordnet. Das Füllrohr ist in geeigneter ¥eise mittels einer Konsole 20 o.dgl. am Ralinien 19 der Verpackungsmaschine angebracht. Die Bezugszeichen 21, 22, bezeichnen Anschlüsse für weitere Leitungen zur Verbindung nit einer Füllgutquelle, einer Quelle steriler Luft bzw. einer elektrischen Stromquelle. Außerdem ist das Füllrohr von einein koaxialen Mantel 2k umschlossen, der den Verpackungsschlauch 3 umgibt, wenn sich die Verpackungs-. maschiE im Betrieb befindet. Dieser Mantel begrenzt zusammen mit dem Verpackungsschlauch einen Ringspalt oder eine Leitung 25. Die Länge des Mantels ist derart bemessen,

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daß er mindestens das um das Füllrohr herum^elegte Heizelement 18 umgibt. In den Rin_t ^r>;kana3. 25 zwischen dem Verpackungsschlauch, und dem Mantel mündet eine Eintrittsleitung 26 für die Zulieferung: eines gas- oder dampfförmigen Wärmeträgers zu der Leitung. Üblicherweise mündet jedoch diese Eintrittsleitung in eine Verteilerringleitung, die den Mantel 24 umgibt, jedoch mit der .Ringleitung 25 in direkter Verbindung steht. Der Mantel wiederum endet in dem Rohr, wie durch, die Pfeile 27 angedeutet. Oberhalb des Mantels ist eine ringförmige Rohrleitung 28 angeordnet, die über ihren Umfang verteilte und gegen den Verpackungsschlauch 3 gerichtete, düsenartige Öffnungen 29 aufweist, durch die gelegentlich die Außenseite des Schlauches mit einem wärmeabsorbierenden Medium unter Druck besprüht oder bespritzt werden kann. Die Rohrleitung 28 ist vorzugsweise am oberen Ende des Mantels 24 mittels eini
ähnlichen Elementes angeordnet.

30 Ende des Mantels 24 mittels einer Verstrebung oder eines

Mit Hilfe der Vorrichtung 31 (Fig. 2) wird ein Befeuchten, ein Benetzen und/oder eine chemische Vorbehandlung der Verpackungsmaterialbahn 1 durchgeführt. Indem mindestens diejenige Seite des Bahnmaterials befeuchtet wird, die später die Innenseite des Schlauches bilden und einer erheblichen Wärmeeinwirkung ausgesetzt werden soll, werden schädliche Spannungen in der Kunststoffmaterialschicht gemildert, und die Gefahr des Reißens wird vermindet, da solche Spannungen durch das Erhitzen und Verdampfen der an und in dem Verpackungsmaterial vorhandenen Feuchtigkeit ausgeglichen werden. Gleichzeitig wird wegen der Erhitzung und des Verdampf ens der Feuchtigkeit an der Innenseite des Verpackungsschlauches ein mehr oder weniger dichtes Dampfkissen gebildet, das der Kunststoffschicht atmosphärischen Sauerstoff fernhält und in—folgedessen die Oberflächenoxydation verhindert. Außerdem kann erwähnt werden, daß die Sterilisierungswirkung der tf ärmebehandlung erhöht wird, da Bakterien

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und Sporen gegenüber feuchter Warme weniger resistent sind. Es ist günstig, der Befeuchtungsflüssigkeit ein Benetzungsmittel zuzusetzen, damit an der einen Seite des in Rede stehenden Materials ein möglichst gleichmäßig verteilter Feuchtigkeitäfilm verteilt wird. Es kann auch zweck· mäßig sein, eine chemische Vorbehandlung der Verpackungs— materialbahn vorzunehmen, insbesondere, wenn das Verpackungsmaterial einer Wärmesterilisierung unterworfen werden soll, damit es durch; diese Maßnahme ermöglicht wird, die vorhandenen Bakterien unter Anwendung einer niedrigerem Temperatur vollständig unschädlich zu machen»

Fig. 2 zeigt dementsprechend, wie die Verpackutigsiaaterial— bahn 1 mit Hilfe von Führungswalzen 32 und einer Führungswalze 33 durch eine Wanne 34 geführt wird, die eine für die Materiälbalm geeignete Behandlungsflüssigkeit 35 enthält. Die Behandlungsflüssigkeit kann beispielsweise aus v/asser zum Befeuchten der Materialbahn bestehen, das ein geeignetes Benetzungsmittel und /oder beispielsweise eine 1 5V***ige Wasserstoffperoxydlösung zum Waschen der Material— baiin und zum Desäktivieren vorhandener Bakterien enthalten kann. Die so behandelte Materialbahn 1 wird anschließend zu einem das Füllrohr 7 in der Verpackungsmaschine umgebenden Verpackungsschlauch 3 umgeformt. Dieses Befeuchten und/oder Benetzen kann auch innerhalb des von der Ver— packungsmasäiine gebildeten Verpackungs Schlauches 3 erfolgen* Zu diesem Zweck ist innerhalb des Schlauches eine ilohrleitung mit Kreisquerschnitt angeordnet, die das Füllrohr um/;;ibt und in geeigneter Veise an diesem befestigt ist. Dieser Rohrleitung wird eine Behandlungsflüssigkeit unter Druck zuTeführt, die durch in der Rohrleitung vorhandene, düsenformige Öffnungen gef:en die Innenwand des Schlauches gespritzt wird. Unter der Rohrleitung ist eine Rinne zui:i Auffangen etwaiger sich bildender Tropfen vorgesehen, so daß diese keinen Zugang zu dem dem Verpackungs-

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schlauch zugeführt en Füllfjut haben.

Wenn die beschriebene Vorrichtung in Betrieb ^enoronen wird, wird zunächst in den von dem Mantel 2.h uraschlossenea =ia.»iri erhitzte, bakterienfreie Luft eingeführt. Gleichzeitig wird ein Teil dieser Luft durch die Zuleitungen 21 und 2ii und durch das Püllr-ohr 7 und die diese koaxial umgebende Leitung; - ^h für die Zufuhr steriler Luft in Betrieb hindurch."«führt. Diese Maßnahmen dienen einer einleitenden Sterili—sierun,'-der Vorrichtung, wobei insbesondere einerseits die Innenseite des Füllrohres 7 und die Einlaßleitunken 21 und 22 sterilisiert und andererseits die Teile innerhalb des Mantels 2.h sowie die Außenseite der offenen unteren Teile d.es Füllrohres 7 und des Standhöhenregeleleinentes 12 mit Heißluft bespült werden.

Nachdem die Flächen sämtlicher Teile, die sich später innerhalb des VerpackungsSchlauches 3 befinden sollen, mit Sicherheit sterilisiert sind, wird die Längsnahtschweifvorrichtung 'l·, 5 angeschaltet, und die VerpackungsmateriaLbahn 1 wird in fjeeiivneter Vieise eingeführt und innerhalb des Mantels 2.Ί geführt, bis die Mantelfläche des Schlauches von dem Forriiun^selement 9 erfaßt und durch deren Bewegung vorj'ezo^en wird, wodurch die mit Überlappung üb ere inander .¹^e le ^t en seitlichesi Län^r;slcanten der Materialbalui zur Bildung einer Längsnaht zusan: ien."eschweißt werden. Anschließend befindet sich der Verpackun^s-schlauch 3 nur an seinem oberen ISncle nit der umgebenden Luft in leitender Verbindung.

Nach dem beschriebenen einleitenden Sterilisieren und nach Herstellung einiger leerer oder nur mit steriler Luft .gefüllter Verpackungsbehälter wird flurcH die jöintritcsleitiin^; 21 und das hüllrohr 7 aiastelle steriler Luft steriles iT»ll— gut eingeleitet. ;Jas Fülifat, beispielsweise sterile ililcli, wird in den Schlauch bis zu der von. dem Standliöb.enref.-elelei'ient

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12 best!.-ϊΐ it en iOnil;utstan<l^:iöhe 10 eingefüllt.

,Jas Ver-)«T.c^::ea selbst erfol.t unber AuiVrechterhaltu:!.-: asi>etiscSier ^ed.xiif.-un/jen beim Füllen und Verpackan des sterilen Füllortes in folgender vieise. Nachdem die Verpackungsma— terialbahn 1 das Bad mit der Behandlungsflüssigkeit 33 durchlauf e3i hat und überschüssige Flüssigkeit .abgeflossen ist oder in anderer Vfeise, beispielsweise durch Hindurchführen der He.terialbahn zwischen zwei Gui und walzen 3'^, die an der I.aterialbarm nur einen dünnen FiIn der Behandlung- * flüssigkeit zurücklassen, beseitigt wurde, beginnt das Umbiegen der Tlaterialbahn in die Schlauchform, beispielsweise iuit Hilfe von Fort'ringen 2. Bevor jedoch die Materialbahn ihre Schlauchform erhält, werden die Bahnlängskajiten mittels sogenannter Kantentroclcner cetrockent, die zugleich FtUiriui/j;sleisten für das Umbiegen der Bahn bilden könsien. Wenn. die 3alinkanten einander überlappen, weixlen sie zur Bildiui^ eines Schla-uches 3 mittels Läncsverbintlunpselementen k_t 3 zusammengeschweißt oder in anderer ieise miteinander verbunden, wobei der über die eine Bahnkante hinaus vorspringende Ivunststoffstreifen an dem unter diesem liegenden Schlauchmaterial angeschweißt wird.

Der so gebildete Verpackungsschlauch 3 wird dann in den Mantel Zh eingeführt und wandert durch diesen hindurch, während in den zwischen dem Verpackungsschlauch und dem Mantel gebildeten Kanal 25 sterile Luft eingeführt wird. Die Außenseite des Schlauches wird bei dem Verfahren getrocknet, und mögliche Reste der Behandlungsflüssiglceit, die beispielsweise aus iJasserstoffperoxyd und einem Benetzungsmittel bestehen kann, werden zum Verdampfen gebracht_? wobei gleichzeitig die zugelieferte sterile Luft eine Barriere gegen jegliches Eindringen der umgebenden Atmosphäre in die Leitung bildet. :)er wichtigste Grund für die Anordnung des Mantels Zk besteht jedoch darin, daß das Kühlsystem sterilisiert werden kann,

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bevor die Haschine in Betrieb gesetzt wird und der eigentliche Verpackungsvorjjanrj beginnt, so daß während des Verpackungsverfahrens um den Verpackungsschlauch 3 herum eine sterile Atmosphäre aufrechterhalten werden kann.

Der Verpackungsschlauch 3 umgibt seinerseits das Heizwendelelernent 18, das derart angeordnet ist, daß es die Innenseite des Schlauches erhitzt und, im Verein mit einem gas- oder dampfförmigen Wärmeträger, der dem Innenraum des Verpackungsschlauches zugeführt wird, sterilisiert. Um zu verhindern, daß der Verpackungsschlauch während des Sterilisierens durch Erhitzen, bei dem zum sichereren Desaktivieren oder Zer-.

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stören stehender Bakterien der Schlauch möglicherweise bis auf 300 C erhitzt werden muß, beschädigt wird, wird ein Heizelement verwendet, das eine geringere Heizleistung abgibt als jene zur Verwendung bei den bekannten Verfahren. Beim V_erfahren gemäß der Erfindung wird daher der Verpackungsschlauch unter einer verminderten Schlaucherhitzungswirkung sterilisiert, die für das Schlauchmaterial unschädlich ist, und die geringere Hitzewirkung wird durch die dem Inneren des Schlauches zugeführte Luft ausgeglichen. Die Heizluft besteht aus einer bakterienfreien, auf eine Temperatur von ca. 280 C erhitzten Luft. Es ist zwar bekannt, daß erhitzte sterile Luft zum Sterilisieren von Verpackungsschläuchen verwendet werden kann, wobei jedoch die sterile Luft natürlich dem Schlauch bei der Temperatur von bis zu 300 C zugeführt werden muß, damit gewährleistet ist, daß der Schlauch tatsächlich sterilisiert wird. B_ei dem hier besprochenen Verfahren gemäß der Erfindung wird sterile Luft in die Sterilluftleitung 22 bei einer Temperatur von ca. 200 C eingeführt und wird durch die außerhalb des Füllrohres angeordnete Leitung 14 zur Mündung 15 dieser Leitung gefü-.hrt, wo die austretende sterile Luft eine Temperatur von 130 C hat. Der Verpackungsschlauch wird also mit Heißluft erheblich niedrigerer Temperatur, als sonst bei Verwendung von

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Heißluft als Sterilisierungsmittel üblich, behandelt. Die gemäß der Erfindung verwendete Heißluft ist also ebenfalls das Material des Verpackungs s chlaic hes unschädlich, zumindest solange der Schlauch weitertransportiert wird.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, wird die dem Innenraum des Verpackungsschlauches zugelieferte sterile Luft entgegen der Transportrichtung des Schlauches gerichtet, und dies geschieht mittels eines sogenannten Strahlumlenkers 16. Dieser ermöglicht eine erhöhte Wirkung der Heißluftbehandlung unter gleichzeitiger Vermeidung einer schädlichen Überhitzung des unterhalb des Strahlumlenkers befindlichen Füllgutes. Außerdem wird auf diese Weise ein Eindringen der umgebenden Atmosphäre·in den Verpackungsschlauch durch dessen oberes offenes Ende durch die aufwärtsstromende sterile Luft verhindert.

Das zu verpackende sterile Füllgut, beispielsweise in nicht eingehend beschriebener Weise sterilisierte Luft, wird dem Verpackungsschlauch 3 durch das Füllrohr 7 zugeführt. Die Füllgutzufuhr wird mittels des Standhöhnregelelements 12 in solcher Weise geregelt, daß der Flüssigkeitsstand 10 des Füllgutes innerhalb des Schlauches im wesentlichen konstantgehalten wird. Das dem sfcerilen Verpackungsschlauch in dieser Weise zugeführte sterile Füllgut 6 wird durch Unterteilen des Schlauches und Zusammenpressen desselben entlang verhältnismäßig schmaler, in Abständen voneinander quer zur Schlauchachse liegender Bereiche mit Hilfe von Formungs— und Schließelementen 9 in Einzelbehälter 8 verpackt. Die Verpackungsbehälter 8 werden auf diese Weise vollständig mit Füllgut 6 gefüllt, da das Unterteilen des Verpackungsschlauches unterhalb der Standhöhe des Füllgutes 10 erfolgt. Durch das Formen des Verpackungs Schlauches wird die S-^andhöhe des Füllgutes in dem Schlauch verändert. Die nun verschlossenen Einzelbehälter 8 werden durch einen Schnitt im Bereich der Schweißzone vom Verpackungsschlauch 3 abgetrennt,

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Die Verpackungsbehälter xjerden dann zum Verpacken in Transportbiiälter o.dgl. weiterbefördert.

Wenn nun während des Betriebes Störungen auftreten, so daß eine Produktionsunterbrechung erforderlich wird, werden spezielle Maßnahmen getroffen, um zu verhindern, daß beispielsweise der Verpackungsschlauch und das Füllgut durch das Heizmittel zerstört werden oder die aseptischen Bedingungen in dem sterilen Raum und in dem Füllgut verlorengehen. Obwohl das Heizelement 18 innerhalb des Verpackungsschlauches 3 eine kleinere Heizleistung abgibt, während dem Inneren des Schlauches gleichzeitig das gasförmige oder dampfförmige Wärmeträgermedium unter erheblich niedrigerer Temperatur, als bei herkömmlichen Sterilisierun.^r;sverfahren üblich, zugeführt wird, müssen dennoch weitere Maßnahmen getroffen werden, um u.a. zu verhindern, daß das Material des Verpackungsschlauches überhitzt wird, was u.a. zu Veränderungen in dem Kunststoff der verschiedenen Materialschichten des VerpackungsSchlauches oder zu einem Verkohlen oder sogar Entflammen des VerpackungsSchlauches führen könnte.

Derartige weitere Maßnahmen bestehen darin, daß die Wärmest rahlungs wirkung des Heizelementes 18 vermindert oder gänzlich ausgeschaltet wird, was unter anderem zur Folge hat, daß der Verpackungsschlauch geschont wird. Die bisher bekannten Heizelemente sind jedoch thermisch zu träge, um mit Sicherheit jegliche Gefahr einer schädlichen Einwirkung durch Wärmestrahlung zu beseitigen, und es sind daher zusätzliche Maßnahmen erforderlich.

Beim Verfahren gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Außenseite des Verpackungsschlauches gekühlt wird, indem gleichzeitig mit der Verminderung der Wärrnestrahlungsvirkung des Heizelementes 18 ein flüssiges Kühlmittel, zweckmäßigerweise Wasser, auf die Außenseite mindestens desjenigen Teiles des VerpackungsSchlauches aufgeträufelt oder aufgespritzt

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wird, der sich innerlialb des Mantels 2h befindet bzw. von diesei'i umgeben ist. Das Wasser wird auf den Schlauch. Mittels der ringfLSr-ii gen Rohrleitung 28, die sich oberhalb des Mantels 2-ί befindet, und durch deren düsenartige üff nun—

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gen 2? avifgespritzt. Außerdem wird der gas- oder dampfförmige Wärmeträger, der in der Eintrittsleitung 22 herangeführt wird, beispielsweise sterile Luft, durch Hindurchlei— ten «lurch einen Wasserkühler, ein "Wasserbad oder eine sonstige geeignete Einrichtung gekühlt. Im Verlauf dieses Vorganges wird die sterile Luft von der Eintrittstemperatur im Betrieb von ca. 200 C in der das Füllrohr umgebenden Leitung 1k auf ca. 70 C gekühlt. Die gekühlte sterile Luft wird, wie unter Betriebsbedingungen, mittels des Strahluralenkers 16 in die .•.licivfcuu. c ;^Te_;"en das offene Ende des Verpac.'.cungs schlauch.es ^relenki?. Auf diese /eise wir"·¹, eine Barriere gegen das Ein— dringen von bakterien aus der umgehenden Atmosphäre gebildet, wiilirend gleiciizeitig ein weiteres Erhitzen des I^nenraunes ■'es Verpackivn-;3 Schlauches durch die sterile Luft .unterbrochen w±v<~..

ßei Unterbrechun.'-· des Betriebes wird auch der in der iiinlaßleitung 2ö geleitete gas- oder dampfförmige Wärmeträger gekühlt, so daß er der zwischen dein Verpackungsschlauch und den Hantel gebildeten ringförmigen Leitung 23 nit niedrigerer Temperatur als in Betrieb zugeführt wird.

Die Maßnahmen, die bei einer Betriebsunterbrechung getroffesa werden, wie die Verbinderi-ing der ^Tiiirmestrahlung, die Zufuhr von gekühlter steriler Luft, das Aufsprühen von Wasser air" die Außenfläche- des Schlauches us-w. sind natür3.ich mittels zu diesem Zweck in der JOrm- und Verpackungsmaschine vorgesehener Einrichtungen automatisch steuerbar, Eine weitere HaCnahne, die bei Betriebsunterbrechungen automatisch gesteuert ist^Bsteiit darin, daß beim Stillsetzen der Maschine der Gehweißimpuls in dem Form- und Schweißelement 9i der

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nicht suendegeführt ist, durch einen so-

r,ena.i~<- ten. Srjerrinpuls gesteuert wird. Das Form— und Schweiß— el en ent voist nämlich dünne Sciweißstreifen aus Metall auf, die an einen Träger in dem eigentlichen Schweißbacken ruhen. Jiese Streifen, werden auf eine sehr hohe Temperatur erhitzt, wenn der Verpackung schlauch geschweißt wird, und der Streifen in der ochweiRzoue bringt die äußere Kunststoffschicht f'.es Verpackungs schlaucli.es zuri Schmelzen. Beim Stillsetzen der lias chine hei'tet sich der Metallstreifen liegen des zwischen den Verpackungsschlauch und dem Streifen klebengebliebenen geschmolzenen oder halb geschmolzenen Kunststoffes an den Verpackungsschlauch an, und dies hat zur Folge, daß beim »iederanlassen der Maschine nach dem Stillstand der lose Streifen aus seiner Stellung gezogen und ausgerissen wird. Diese Schwierigkeit wird durch den sogenannten Sperrimpuls beseitigt, der ein Stillsetzen der Maschine vor Beendigung eines Schweißimpulses verhindert. Ein nicht zuendegeführter ochweißimpuls ist in der Tat nicht in der Lage, die Kunststoffschicht an der Außenseite des Verpaclcungs-schlauches zun Schnelzen zu bringen, so daß der Schweißstreifen sich nicht an den Verpackungsschlauch anzuheften vermag, wenn die Maschine nach einem Stillstand wieder in Betrieb genommen wird.

Bei einem Beispiel von Verpackungen von sterilen Füllgütern wird die Innenseite des Verpackungsschlauohes durch Wärmestrahlungswirkung eines in dem Schlauch angeordneten Heizelementes sterilisiert. Die Innenseite der Schlauchwand wurde auf eine Sterilisierungstemperatur von 300 C erhitzt, !fahrend gleichzeitig gegen die Außenseite des Schlauches eine Kühlflüssigkeit gelenkt wurde. Eine Anzahl der geformten und gefüllten Verpackungen von dem Schlauch zeigte nach einer Zeitspanne der Lagerung Leckage durch die fibröse Schnittkante. Eine eingehendere Prüfung der Verpackungen zeigte, daß der an der Innenseite der Verpackung angeordnete Streifen zum Verdecken der fibrösen Schnittkante Löcher aufwies,

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die durch in der fibrösen Schicht vorhandenes s/asser verursacht worden waren, das bei Umwandlung in Dampf suri Platzen des Streifens geführt hatte. Außerdem zeigte die innere Kunststoffschicht der Verpackung Risse, «fegen dieser Unzulänglichkeiten konnte die Sterilität des verpackten Füllgutes in der Verpackung nicht aufrechterhalten werden. Außerdem zeigt· sich, daß der Verpackungsschlauch verkohlte, wenn die Maschine stillgesetzt wurde, und zwar ohne Rücksicht darauf, daß beim Stillsetzen der Maschine auch das Heizelement ausgeschaltet wurde. Dies bedeutete, daß die aseptischen Bedingungen verlorengingen. Unter Verwendung dieses Systems war es nicht möglich, den aseptischen Zustand im Füllbereich mit der erforderlichen Sicherheit aufrechtzuerhalten.

In einem anderen Fall einer Verpackung wurde die Innenseite des VerpackungsSchlauches einerseits durch Wärmestrahlung eines in dem Schlauch angeordneten Heizelementes und andererseits mit Hilfe eines dem Innenraum des Schlauches zugelie— ferten gas-oder dampfförmigen tfärmeträgers sterilisiert. Der gas- oder dampfförmige Wäremeträger bestand im einen Fall aus sterilisierter Luft, die auf eine Temperatur von 280 C erhitzt worden war. Die sterile Luft wurde dem Verpaclungssystem mit einer Eingangstemperatur von ca. 200 C zugeliefert, wobei die sterile Luft mittels eines sogenannten Strahlumlenkers in die der Bewegungsrichtung des Schlauches entgegengesetzte Richtung tungelenkt wurde und dadurch zur Berührung mit der Innenseite des Schlauches gebracht wurde, wobei die Austrittstemperatur der sterilen Luft 130 C betrug. Hier war es möglich, eine erheblich geringere Wärmestrahlungsleistung des Heizelementes zur Erzielung einer Sterilisierung des Innenraumes des Schlauches zu verwenden. Im Verlauf des Verpackungsvorganges wird der Verpaitungsschlauch nicht ei.« gens gekühlt» Nach Lagerung der gefüllten Verpackungen mit sterilem Füllgut während einer

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Zeitspanne wurde die Verpackung einer Prüfung unterzogen, bei der keine Leckage durch die fibröse Schnittkante noch anderwärts entdeckt werden konnte. Eine eingehendere Prüfung zeigte, daß der in der Verpackung angeordnete Kunststoffstreifen zum Verdecken der Schnittkante unbeschädigt war und keine Rissbildung oder Neigung zur Rißbildung in der inneren Kunststoffschicht festfestellt werden konnte. Gelegentlich einer unbeabsichtigten Betriebsunterbrechung wurde die Ifärmestrahlungswirkung vermindert und die dem Innenraum des Schlauches zugeführte erhitzte sterile Luft, deren Eingangstemperatur ca. 2OO C betragen hatte, wurde auf eine Eingangstemperatur von ca. 7° ^c gekühlt. Während des Stillstandes wurde auf die Außenseite des Verpackungs— Schlauches als Kühlmittel Wasser zur Wirkung gebracht. Nach der Betriebsunterbrechung zeigte sich, daß der Verpackungsschlauch keine schädlichen Veränderungen erlitten hatte. Ss war also möglich, die aseptischen Bedingungen während der Betriebsunterbrechung aufrechtzuerhaltenj und eine sofortige Wiederaufnahme der Produktion wurde ermöglicht. Es hat sich gezeigt, daß durch Anwendung dieses Verfahrens das verpackte Füll^-ut ohne Be-eint rächt igung der Sterilität desselben während längerer Zeiträume aufbewahrt werden konnten.

Abwandlungen des beschriebenen Verfahrens sind ohne Abweichen vom JSrfindungsgedanken möglich. So können zum Vor— sterilisieren der Verpackungsmaterialbahn verschiedene Verfahrensschritte und Mittel sowie auch andere gas—förmige Wärmeträger als sterilisierte Luft verwendet werden, Es braucht auch in Zukunft bei einer Betriebsunterbrechung nicht mehr erforderlich zu sein, das in dem Verpackungsschlauch anreordnete Heizelement abzuschalten oder seine Heizleistung zu verringern, denn es kann als wahrscheinlich gelten, daß künfti;; auch die Möglichkeit bestehen wird, Heizelemente Iierzustellen, die thermisch nicht so träge

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sind wie die zur Zeit verwendeten. Die Srfinditnp; ist daiaer nicht auf die beispielsweise beschriebenen Einzelheiten beschränkt.

Pat entansprüche

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Claims

Patentansprüche

1. ]Verfahren zum sterilen Verpacken eines sterilen Füll-

gutes in einer Füll- und Formmaschine, bei dem eine Bahn aus flexiblem Verpackungsmaterial in die Maschine eingeführt und zu einem Schlauch geformt wird, dessen Innenseite durch Erhitzen sterilisiert wird, worauf anschließend der Schlauch mit dem zu verpackenden sterilen Füllgut teilweise gefüllt und dann zu gefüllten und verschlossenen Behältern geformt wird, indem der Schlauch entlang von in Abständen voneinander liegenden verhältnismäßig schmalen,quer zur Schlauchachse verlaufenden Zonen plattgepreßt wird, dadurch gekenn* zeichnet, daß das Erhitzen der Innenseite des Schlauches für die Sterilisierung einerseits durch Wärmestrahlung von einem innerhalb des Schlauches angeordneten Strahlungsheizelement und andererseits mit Hilfe eines Wärmeträgers in Form eines dem. Imienraum des Schlauches zugeführten Gases oder Dampfes vorgenommen wird, wobei diese Heizmittel im Betrieb die Sterili— sierung durch Erhitzen der Innenseite des Schlauches ohne besondere Kühlung des Schlauches bewirken, während Maßnahmen zur Verhinderung einer etwaigen Überhitzung des Schlauches durch das Heizmittel bei Betriebsunterbrechungen getroffen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Innenraum des Schlauches zugeführte gas- oder dampfförmige Wär«»metrfiger veranlaßt wird, in der der Bewegung des Schlauches entgegengesetzten Richtung zu strömen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gas- oder dampfförmige Wärmeträger im Falle einer Betriebsunterbrechung gekühlt und somit dem

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Innenraum des Schlauches mit niedrigerer Temperatur als im Betrieb zugeführt wird.

k. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet;, daß die Ii arme Strahlungswirkung des Strahlung'selenentes im F_alle einer Betriebsunterbrechung vermindert oder vollständig ausgeschaltet wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseite des Schlauches im Falle einer Betriebsunterbrechung mit einen wärmeabsorbierenden Mittel zur Berührung gebracht wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 5» dadurch ge-

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kennzeichnet, daß die Verpackungsmaterial /"exner Behandlung mit einem chemischen Mittel unterzogen wird, das vorhandene Bakterien angreift, und daß diese Behandlung vor der Sterilisierung· durch Erhitzen, und zwar mindestens an derjenigen ,"Seite des Materials, die später die Behälterinnenseite bilden soll, vorgenommen wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseite des Schlauches während des Sterilisier ens der Innenseite des Schlai.iclies durch Erhitzen mit einem gasförmigen oder dampfförmigen Wärmeträger zur Berührung gebracht wird.

8. Verfahren nach Anspruch J₁ dadurch gekennzeichnet, daC der gas— oder dampfförmige Wärmeträger bei Betriebsunterbrechungen gekühlt und somit eier Außenseite des Schlauches mit niederigerer Temperatur als im Betrieb zugeführt wird.

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