DE3029685A1 - Verfahren und vorrichtung zum sterilisieren von behaeltern - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum sterilisieren von behaelternInfo
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Description
3329685
VM 684
28.7.1980 Gl/vo
28.7.1980 Gl/vo
Yerfahren "and Vorrichtung zum Sterilisieren
von Behältern
Die Erfindung geht aus von einem. Yerfahren zum Sterilisieren
von Behältern nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einem beispielsweise durch, die DE-OS 28 39 54-3 bekannt
gewordenen Yerfahren dieser Art wird zum Entkeimen des Behälterinneren
in dieses ein Gemisch aus Wasserdampf und Luft mit einer Temperatur von 250 C eingeblasen. Die dabei
auf die Wand der Behälter übertragene Wärme kann die Temperatur der Wand so erhöhen, daß bei Behältern aus
Kunststoff eine Schädigung auftritt. Man versucht daher mit möglichst kurzer Wärmebehandlungsdauer auszukommen,
was aber die Gefahr eines nicht ausreichenden Grades an Sterilität in sich birgt. Bei einer genügend langen Wärmebehandlung
treten aber bei Behältern, die durch Thermoformen einer Kunststoffolie becherartig geformt sind, in-
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folge der sich, lösenden Rückstellspannungen in den Wänden,
Rückverformungen auf, die die Behälter wegen der Yolumenverkleinerung und des unregelmäßigen Aussehens
unbrauchbar machen. Außerdem kann eine zu hohe Wärmebelastung "bei Behältern aus Mehrschichtmaterial zum DeIaminieren
der Schichten führen. Es ist daher ein Sterilisierverfahren erstrebenswert, "bei dessen Durchführung
auch dünnwandige, durch Streckformen gebildete Behälter, in deren Wänden Rückstellspannungen vorhanden sind, und
Behälter aus Mehrschichtmaterial mit einem hohen Grad an Sterilität keimfrei gemacht werden können.
Um eine Wärmebehandlung bereits geformter Behälter zu vermeiden, ist durch die DE-PS' 23 39 128 auch bekannt
geworden)., die Packstoffbahn vor deren Formung zu Behältern keimfrei zu machen. Der nach diesem Verfahren
erhaltene Sterilitätsgrad ist zwar sehr hoch, es kommt aber immer wieder vor, daß sich beim Formen der Behälter
durch Strecken der Packstoffbahn auf deren Oberfläche Poren öffnen, die eine Unsterilität bewirken
können. Insbesondere kommt dies vor bei Packstoffbahnen aus mineralisch gefüllten oder geschäumten Kunststoffen.
VM 684
Das Sterilisierverfahren für Verpackungsbehälter mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs -vermeidet
die zum Stand der Technik angegebenen Nachteile. Es ist in einfacher Weise durch eine in Anspruch 4- angegebene
Vorrichtung durchführbar, die in Ausgestaltung nach Anspruch 5 oder 6, einen einfachen Aufbau hat und sich vorteilhaft
in eine Verpackungsmaschine integrieren läßt. Bei einer Anordnung nach Anspruch 7 ergeben sich die Vorteile,
daß sich der Sterilraum einer Verpackungsmaschine sehr klein halten läßt, da bei einer solchen Ausgestaltung die
Formeinrichtung außerhalb desselben verbleiben kann. Damit wird auch das Vorsterilisieren der Maschine vor deiren Inbetriebnahme
einfacher und leichter beherrschbar, weil gerade die. kompliziert en Gebilde der Formeinrichtung einer
besonderen Aufmerksamkeit beim Vorsterilisieren bedürfen.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Maschine zum Formen, Sterilisieren, Füllen und Verschließen becherartiger
Behälter vereinfacht im Längsschnitt und Fig. 2 eine Vorrichtung zum Sterilisieren von Behältern in gegenüber der
Fig. 1 weiterer Ausgestaltung im Längsschnitt.
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In eine von einer Vorratsrolle 2 ablaufende Bahn 1 aus
thermoplastischem Kunststoff, "beispielsweise Polypropylen,
Polyvinylchlorid werden durch Thermoformen Behälter 3 durch Strecken gezogen. Die Behälter 3, die eine kegelstumpfförmige
Gestalt haben, werden anschließend auf ihrer Innenseite sterilisiert, darauf gefüllt, mit einer Deckfolie
4 verschlossen und schließlich aus der Bahn 1 ausgestanzt.
Eine Verpackungsmaschine zum Durchführen dieser .Bearbeitungsvorgänge
an aufeinanderfolgenden Stationen, denen die Bahn 1 mit einer nicht dargestellten Fördereinrichtung
schrittweise zugeführt wird, hat eine Heizeinrichtung 11 zum Plastifizieren jeweils eines Abschnitts der
Bahn 1, eine Formeinrichtung 12 mit einer Matrize 13 für
jeweils zwei Behälter 3> eine Sterilisiervorrichtung 14,
eine Fülleinrichtung 15 und eine Siegeleinrichtung 16.
Die Sterilisiervorrichtung 14, die Fülleinrichtung 15?
die Siege!einrichtung 16 und eine Deckfoliensterilisiervorrichtung
17 sind in einer Kammer 18 untergebracht, in der eine sterile Atmosphäre mit etwas Überdruck aufrecht erhalten
wird. Mit Ausnahme der Steriliservorrichtung 14
gehören die übrigen Einrichtungen der Maschine zum Stand der Technik, weshalb es sich erübrigt, diese hier näher
z-u beschreiben.
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Die Sterilisiervorrichtung 14, die zum Keimfreimachen der bereits becherartig geformten Behälter 3 eingerichtet ist,
hat ein Unterteil 20 mit zwei Höhlungen 21, deren Form der Außenform der Behälter 3 entspricht, so daß ein darin eingesetzter
Behälter mit seiner Außenwand an der Wand der Höhlungen 21 anliegt. Das Unterteil 20 hat vorzugsweise die
gleiche Gestalt wie die Matrize 13 der Formeinrichtung 12. Es ist zum Be- und Entladen heb- und senkbar an einer
Stange 22 befestigt. Das Unterteil 20. ist "von mehreren Kanälen 35 (nur einer dargestellt) durchzogen, die an
einen Kühlmittelzulauf 36 und einen Kühlmittelablauf 37 angeschlossen
sind. Ferner münden in den Höhlungen 21 des · Unterteils 20 mehrere Saugbohrungen 33, die über Sammel-
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bohrungen 34 mit einer Saugleitung verbunden sind. Unter Zwischenlage der Folienbahn 1 mit den eingeformten Behältern 3 liegt es in Arbeitsstellung von unten' gegen ein ortsfestes Kopfstück 23 an, das einen Abschluß für die in den Höhlungen 21 des Unterteils 20 eingesetzten Behälter 3 bildet. Das Kopfstück 23 hat auf seiner Unterseite eine einen Kopfraum freilassende Aussparung 24 und zwei in die Höhlungen 21 gerichtete Öffnungen 25, an die eine zu einem Ventil 26 führende Leitung 27 angeschlossen ist. Zu dem Ventil 26 führen ferner Anschlußleitungen 28, 29, 30,die zu einem Dampfgenerator 28, einer Sterilluftquelle 29 und einer Saugpumpe 30 führen. Zum Verkleinern des Dampfverbrauchs können an der Kopfplatte 23 in die Höhlungen 21 ragende Ansätze, beispielsweise Kegel angeordnet sein.
bohrungen 34 mit einer Saugleitung verbunden sind. Unter Zwischenlage der Folienbahn 1 mit den eingeformten Behältern 3 liegt es in Arbeitsstellung von unten' gegen ein ortsfestes Kopfstück 23 an, das einen Abschluß für die in den Höhlungen 21 des Unterteils 20 eingesetzten Behälter 3 bildet. Das Kopfstück 23 hat auf seiner Unterseite eine einen Kopfraum freilassende Aussparung 24 und zwei in die Höhlungen 21 gerichtete Öffnungen 25, an die eine zu einem Ventil 26 führende Leitung 27 angeschlossen ist. Zu dem Ventil 26 führen ferner Anschlußleitungen 28, 29, 30,die zu einem Dampfgenerator 28, einer Sterilluftquelle 29 und einer Saugpumpe 30 führen. Zum Verkleinern des Dampfverbrauchs können an der Kopfplatte 23 in die Höhlungen 21 ragende Ansätze, beispielsweise Kegel angeordnet sein.
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Das auf der beschriebenen Sterilisiervorrichtung 14 durchgeführte Sterilisierverfahren läuft wie folgt ab:
Bei abgesenktem Unterteil 20 wird die Bahn 1 um einen Förderschritt vorgezogen, so daß jeweils zwei zuvor geformte
Behälter 3 in die Sterilkammer 18 und zwischen das Kopfstück 23 und das Unterteil 20 gezogen werden.
Nach Heben des Unterteils 20, wobei die eingeführten Behälter 3 formschlüssig in die Höhlungen 21 eintauchen
und ihre öffnung vom Kopfstück 23 dicht abgeschlossen wird, verbindet das Ventil 26 die Zufuhrleitung 27 mit
dem Dampferzeuger, so daß Wasserdampf ins Innere der eingeschlossenen Behälter 3 strömt.· Vorzugsweise wird
Sattdampf mit einer Temperatur von 1500C und einem Druck
von'5 bar verwendet, so daß eine Haltezeit von 0,7 see
zum Sterilisieren ausreicht. Da das Unterteil 20 an einen Kühlmittelkreislauf angeschlossen ist und die Wand
seiner Höhlungen 21 die eingesetzten Becher 3 berührt, wird durch den die Innenwand der Behälter 3 beaufschlagenden
Dampf deren Innenseite auf Sterilisiertemperatur erhöht, die so hoch ist, daß die Festigkeit des Kunststoffs absinkt,
durch das Kühlen der Außenseite das Temperaturgefälle in der Wand der Behälter 3 aber so groß ist, daß
die Wand die zur Formhaltung nötige Festigkeit behält. Es können sich dabei die beim Thermoformen'der Behälter
durch Verstrecken der Bahn erzeugten und beim Rückkühlen
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eingefrorenen Rückstellspannungen nicht lösen, die eine unerwünschte Verformung der Behälter.3 herbeiführen
könnten.
Beim Behandeln der Behälter mit Dampf im Überdruckbereich
wird die Vand der Behälter 3 satt an die Wand der Höhlungen 21 angepreßt, so daß eine gute Kühlung
der Wand der Behälter 3 stattfindet. Bei Verwendung von überhitztem Dampf mit atmosphärischem Druck wird
die Wand der Behälter 3 durch unterdrück an die Höhlungswand
gezogen, der durch Absaugen der Luft durch die Saugbohrungen 33 und die Sammelbohrungen 34- erzeugt
wird.
Nach der zum Sterilisieren erforderlichen Einwirkungsdauer
des Dampfes, die bei Verwendung von Sattdampf kürzer ist als bei Verwendung von überhitztem Dampf,
schaltet das Ventil 26 die Dampfzuleitung ab und öffnet die Zufuhrleitung 29 für sterile Luft mit einem
Druck,der etwas über dem Druck liegt, der in der Kammer 18 herrscht. Die sterile Luft schafft zum Absenken
des Unterteils den nötigen Druckausgleich und spült die bedampften Behälter 3 aus.
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Falls beim Bedampfen auf der Innenwand der Behälter 3
gebildetes Kondensatwasser vor dem Befüllen der Behälter 3 entfernt werden muß, werden die Behälter 3 "vor
dem Belüften kurzzeitig evakuiert. Dazu verbindet das Ventil 26 nach dem Bedampfen und vor dem Belüften die
Leitung 27 mit der Saugleitung 30. Sowohl das Evakuieren als auch das Spülen mit Sterilluft trocknen das
Kondensatwasser von der Behälterwand ab.
Ergänzend wird bemerkt, daß die Behälter zum Erreichen
eines sehr hohen Sterilitätsgrades mehrere Male hintereinander der oben beschriebenen Behandlung unterzogen
werden können, wozu in der Maschine in Laufrichtung der Bahn 1 mehrere Stationen mit der oben beschriebenen oder
ähnlichen Sterilisiervorrichtungen bestückt sind.
Ferner ist es für Behälter, die mit einem Etikett versehen werden, denkbar, daß jeweils vor dem Heben des
Unterteils 20 zum Aufnehmen eines Behälters in die Höhlung
21 ein Etikett eingebracht wird, dessen wärmeaktive Beschichtung bei der Wärmebehandlung das Etikett mit der
Außenseite des Behälters verklebt.
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Anstelle des gekühlten Unterteils 20, das durch Kontakt
einen guten Wärmeübergang zu der Wand der Behälter schafft, kann auch eine Kühleinrichtung verwendet werden,
die durch Düsen Kühlluft oder Kühlwasser gegen die Außenseite der Behälter in feiner Verteilung lenkt,
während die Innenseite bedampft wird. Auch diese Ausgestaltung hat einen einfachen Aufbau bei guter Wirkung.
Claims (1)
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28.7.1980 Gl/voRobert Bosch GmbH, 7000 Stuttgart 1Ansprücheί 1.J Verfahren zum Sterilisieren von Verpackungsbehältern, insbesondere durch Verstrecken einer Packstoffbahn geformte Becher, durch Einführen eines gas- oder dampfförmigen Wärmeträgers in das Behälterinnere, dadurch gekennzeichnet, daß während der Wärmebehandlung des Inneren des Behälters (3) dessen Außenseite gekühlt wird.2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseite des Behälters (3) mit einem gekühlten Körper (20, 21) in Berührung gebracht wird.3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet j daß die Wand des Behälters (3) durch Unterdruck gegen den gekühlten Körper gezogen wird.M-. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseite des Behälters (3) mit einem Kühlfluid beaufschlagt wird.- 2 - VM 684-5- Vorrichining zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-4· mit einer Einrichtung zum Einführen eines gas- oder dampfförmigen Wärmeträgers in das Behälterinnere, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Wärmeträger-Einführeinrichtung (23) der Außenseite des Behälters (3) eine Kühleinrichtung (20, 21) zugeordnet ist.6. Vorrichtung nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung einen Kühlkörper (20) mit einer der Außenkontur des Behälters (3) angepaßten Höhlung (21) aufweist, deren Wandung mit der Außenseite des Behälters in Berührung gebracht wird.7- Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kühlkörper (20) in der Höhlung (21) mündende Saugbohrungen (33) angeordnet sind.8. Vorrichtung nach Anspruch 55 dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung Düsen aufweist, durch die ein Kühlfluid gegen die Außenseite des Behälters geblasen oder gespritzt wird.- 3 - VM 684-9. Vorrichtung nach, einem der Ansprüche 5-8, dadurch gekennzeichnet-, daß sie in einer Verpackungsmaschine, in der aus einer verstreckbaren Packstoffbahn Behälter geformt, gefüllt und verschlossen werden, einer Stre-ckformeinrichtung (12) in Laufrichtung der Bahn (1) nachgeordnet ist.10. Vorrichtung nach Ansprch 9? gekennzeichnet durch einen Kühlkörper (20), dessen Höhlung (21) der Höhlung der Streckformeinrichtung (12) ent- . spricht.11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einer Kammer (18) mit steriler Atmosphäre angeordnet ist, in welcher Kammer ferner Einrichtungen zum Füllen und Verschließen angeordnet sind.
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |