DE3515738C1 - Verfahren und Vorrichtung zum Entkeimen von Packstoffmaterial - Google Patents

Description

• Hierdurch stellt sich auch von selbst ein Säureanteil <1 ppm ein, da die Menge der vorhandenen Metallsalze entsprechend gering ist. In dieser geringen Menge sind die genannten Säuren auch durchwegs lebensmitteltypisch.
• Im Rahmen der Ansäurerung des wasserstoffperoxidhaltigen Entkeimungsmittels durch Kationenaustausch läßt sich auch ein bisher nicht zu vermeidender Nachteil vermeiden, der bei dem eingangs an zweiter Stelle geschilderten Verfahren nach dem Stand der Technik, d. h.
• bei dem Verdampfen des Entkeimungsmittels über einer heißen Fläche, aufgetreten ist: Die in dem Entkeimungsmittel enthaltenen Metallsalze bleiben bei der Verdampfung des Entkeimungsmittels auf der erhitzten Fläche oder im Verdampfungsraum zurück und bilden dort einen Niederschlag, der den Wärmeübergang im Laufe der Zeit erheblich behindert und daher, wenn die Verdampfungsfähigkeit der Fläche oder des Verdampfungsraumes nicht beeinträchtigt werden soll, in kurzen Zeitintervallen, z. B. täglich, beseitigt werden muß. Eine derartige Reinigung ist nicht nur umständlich und erfordert einen beträchtlichen Zeitaufwand, sondern führt häufig auch zur Beschädigung von Schikanen an der beheizten Fläche oder im Verdampfungsraum, die für eine Verbesserung des Wärmeüberganges und/oder eine Turbulenz sorgen. Ein solcher Niederschlag kann nun nicht mehr auftreten.
• Die geschilderte Austauschreaktion von Metallionen zu Wasserstoffionen braucht nicht unmittelbar vor der eigentlichen Entkeimungsbehandlung ausgeführt zu werden, sondern kann auch erheblich früher stattfinden.
• So kann Entkeimungsmittel, das bereits der Austauschreaktion unterzogen worden ist, in den Vorratstank eingegeben werden. Zweckmäßig ist es jedoch, die Austauschreaktion mittels eines Kationenaustauschers jeweils unmittelbar vor der Entkeimungsbehandlung durchzuführen. Hierzu ist erfindungsgemäß eine Einrichtung vorgesehen, die - wie bekannt - einen Vorratsbehälter zur Aufnahme eines flüssigen, Wasserstoffperoxid enthaltenden Entkeimungsmittels und eine Düse zum Zerstäuben des Entkeimungsmittels beinhaltet, welche über eine Zuleitung und eine Dosiervorrichtung mit dem Vorratsbehälter in Verbindung steht, wobei -nach der Erfindung - zusätzlich in der Zuleitung ein Kationenaustauscher mit der Fähigkeit zum Austausch von Metallionen im Entkeimungsmittel gegen Wasserstoffionen eingeschaltet ist.
• Der Kationenaustauscher kann in Strömungsrichtung beliebig vor oder hinter der Dosiervorrichtung angeordnet sein. Wie oben bereits geschildert, wird bei einer Verdampfung des zerstäubten Entkeimungsmittels, wozu eine beheizte Fläche oder ein Verdampfungsraum mit beheizter Wand vorgesehen ist, der wesentliche Vorteil einer Freihaltung der Fläche oder der Wand von Metallsalz-Niederschlägen erzielt.
• Da der Metallsalz-Gehalt des handelsüblichen Wasserstoffperoxids, wie oben erwähnt, so gering ist, entsteht auch eine entsprechend geringe Menge an Säure, die jedoch ausreichend ist, um die notwendige Ansäuerung zu bewirken. Der Säuregehalt ist in jedem Fall <1 ppm und kann heruntergehen bis auf OJ1 ppm. Die Säure wird bei dem an die Aufbringung des Entkeimungsmittels auf die Packstofffläche anschließenden Vorgang der Beseitigung durch Erhitzen, z. B. mittels Heißluft, wieder mit verdampft (was insbesondere für die völlig rückstandsfrei verdampfende Salzsäure gilt) oder der Rückstand ist aufgrund der geringen anteiligen Menge so minimal, daß er weit unter den lebensmittelrechtlich vorgeschriebenen Mindestwerten liegt.
• Die für den Kationenaustausch brauchbaren Kationentauscher sind handelsüblicher Art, z. B. vom Lewatit-Typ. Geeignet sind Kationentauscher SP 120 oder SPC 180 der Firma Bayer, Leverkusen, sowie diejenigen Kationentauscher, die in § 173.25 »lON-Exchange Resins« der FDA-Empfehlungen zugelassen sind.
• Der vorstehend angegebene pH-Wert von 2, auf den die Ansäuerung etwa erfolgen soll, kann auch im Sinne einer stärkeren Ansäuerung unterschritten werden. Jedoch ist bei Durchführung der Ansäuerung durch Zugabe von Säure darauf zu achten, daß der Säureanteil in dem wasserstoffperoxidhaltigen Entkeimungsmittel innerhalb der lebensmittelrechtlichen Vorschriften bleibt und vorzugsweise den obengenannten Wert von 1 ppm nicht übersteigt.
• Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens und der dazu verwendeten Einrichtung anhand der Zeichnung näher erläutert.
• Die Zeichnung zeigt schematisch eine Einrichtung zur Entkeimung von Behältern 1. Diese Einrichtung ist Teil einer im übrigen nicht gezeigten Abfüllanlage, in der die Behälter 1 zunächst aus Thermoplast-beschichteten Kartonzuschnitten hergestellt, entkeimt, mit einem Füllgut, z. B. Milch, gefüllt und anschließend verschlossen werden. Anlagen dieser Art sind bekannt (vgl. zum Beispiel die eingangs erwähnte DE-AS 18 15 538) und brauchen daher hier nicht näher erläutert werden.
• Zum Transport der Behälter 1 ist eine schematisch angedeutete Transportvorrichtung 2 in Form einer Zellenkette od. dgl. vorgesehen, in der die Behälter 1 formschlüssig und standsicher gehalten sind. Die Transportvorrichtung 2 fördert die Behälter 1 taktweise in Pfeilrichtung; die Taktzeit beträgt beispielsweise 1,2 Sekunden. Am Eingang in die Einrichtung durchlaufen die Behälter 1 eine Entkeimungsstation 3, an die sich eine Trocknungsstation 4 anschließt, die aus insgesamt sieben Einzelstationen mit jeweils einer Taktzeit besteht.
• In der Entkeimungsstation 3 ist über der Bewegungsbahn der Behälter 1 eine kombinierte Zerstäuber-Verdampfer-Blas-Vorrichtung 5 montiert, die vorzugsweise der in der DE-OS 32 35 476 beschriebenen Gestaltung entspricht. Die Vorrichtung 5 steht über eine Leitung 6 mit einem Vorratsbehälter 7 für ein flüssiges Entkeimungsmittel, im Beispielsfall eine 35%ige wäßrige Wasserstoffperoxid-Lösung in Verbindung. In die Leitung 6 ist eine Dosier- und Zumeßvorrichtung 8 eingeschaltet, durch die der Vorrichtung 5 das Entkeimungsmittel in genau bemessener Weise zugeführt wird. Die Vorrichtung 5 ist weiterhin über eine Leitung 10 mit einer rein schematisch angedeuteten Druckluftquelle 11, z. B. einem Kompressor, verbunden. Die Zufuhr der Druckluft wird durch eine ebenfalls nur schematisch angedeutete Steuervorrichtung 12 überwacht und gesteuert.
• Über eine Leitung 13 wird erhitzte sterile Luft einem Heißluftverteiler 14 der Trockenstation 4 zugeführt.
• Von dem Heißluftverteiler 14 stehen Blasdüsen 15 nach unten ab und sind so angeordnet, daß sie in jeder der sieben Einzelstationen der Trockenstation 4 Heißluft einer bestimmten Temperatur (z. B. von 80"C) und Menge in die Behälter 1 einblasen können. Die sterile Luft wird einem Luftsammelbehälter 17 entnommen und in einem Erhitzer 16 erhitzt.
• Wie aus der Zeichnung weiterhin hervorgeht, ist zwischen der Dosier- und Meßvorrichtung 8 und dem Vorratsbehälter 7 eine Patrone 20 austauschbar eingeschaltet, die einen Kationenaustauscher enthält. Das Material des Kationenaustauschers 20 ist in der Lage, Metallionen in der Wasserstoffperoxid-Lösung gegen Wasserstoffionen auszutauschen, so daß die der Vorrichtung 5 zugeführte Entkeimungsmittellösung von Metallsalzen weitgehend frei ist, an deren Stelle die den Salzen entsprechenden Säuren getreten sind Es ist daher möglich, stromab von dem Kationenaustauscher 20, z. B. in der Dosier- und Meßvorrichtung 8, eine Kontrolle der Wirksamkeit des Kationenaustauschers anhand einer Messung des pH-Wertes der Entkeimungsmittellösung durchzuführen.
• Die Anordnung des Kationenaustauschers 20 im Verlauf der Zuführung der Wasserstoffperoxid-Lösung zu den Behältern 1 ist nicht kritisch. So ist es möglich, von vornherein in dem Vorratsbehälter 7 Wasserstoffperoxid-haltige Lösung als Entkeimungsmittel zu halten, die zuvor schon einer Austauschreaktion in dem genannten Sinn unterzogen worden ist. Anstelle einer Patrone, die den Kationenaustauscher 20 für den Einmal-Gebrauch enthält, kann auch ein regenerierbarer Kationenaustauscher vorgesehen sein, der in üblicher Weise durch eine Reaktion in umgekehrter Richtung von den aufgenommenen Metallionen wieder befreit wird.
• Es versteht sich, daß das erfindungsgemäße Verfahren und die Einrichtung zur Durchführung desselben nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt sind. So zeigen sich die Vorteile der Verwendung von durch den Kationenaustausch in einem bestimmten Ausmaß angesäuertem Wasserstoffperoxid auch bei dessen bloßer Zerstäubung, beispielsweise mittels Druckluft, zu einem feinen Nebel, der sich auf den zu entkeimenden Flächen ohne dazwischengeschaltete Verdampfung niederschlägt. Auch ist das Verfahren nicht auf die Entkeimungsbehandlung von taktweise geförderten Behältern beschränkt, sondern in gleicher Weise anwendbar auf beispielsweise kontinuierlich durchlaufendes Packstoffmaterial in Form einer Packstoffbahn, die erst anschließend an den Entkeimungsvorgang steril zu Behältern geformt wird. Jedoch erweist sich der eigentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens aufgrund der beträchtlichen Steigerung der keimtötenden Wirkung des Wasserstoffperoxids bei der taktweisen Entkeimung als besonders durchschlagend, weil hierbei entweder die Taktzeiten verkürzt oder die Anzahl der für die Entkeimung notwendigen Einzelstationen (z. B. der Einzelstationen in der Trokkenstation 4) verringert werden kann. Auch könnte die Menge an Wasserstoffperoxid, die je Entkeimungsvorgang eingesetzt wird, verringert werden.
• In dem strichpunktiert eingezeichneten Rahmen ist die Anordnung schematisch angedeutet, die im Fall einer Impfung des Entkeimungsmittelstromes in der Leitung 6 durch eine Säure anstelle des Kationenaustauschers 20 eingesetzt wird. Diese Anordnung sieht eine Einspritz- oder Impfdüse 21 vor, die durch eine Dosierpumpe 22 beaufschlagt ist. Die notwendige Säure ist in einem Vorratsbehälter 23 enthalten. Die Dosierpumpe 22 ist, ohne daß dies näher gezeigt ist, im Maschinentakt der Gesamteinrichtung gesteuert.

Claims (10)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum Entkeimen von Packstoffmaterial, insbesondere von Faltbehältern, bei dem ein Wasserstoffperoxid enthaltendes flüssiges Entkeimungsmittel in feinstverteilter Form auf die zu entkeimende Fläche des Packstoffmaterials aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Entkeimungsmittel vor dem Aufbringen auf das Packstoffmaterial angesäuert wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Entkeimungsmittel eine Säure, z. B. Salzsäure, zugegeben wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Entkeimungsmittel vor dem Aufbringen auf das Packstoffmaterial einer Kationen-Austauschreaktion unterzogen wird, bei der Metallionen im Entkeimungsmittel gegen Wasserstoffionen ausgetauscht werden.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Entkeimungsmittel unmittelbar vor dem Aufbringen durch einen Kationenaustauscher geleitet wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Kationenaustausch das Entkeimungsmittel in an sich bekannter Weise verdampft und auf der zu entkeimenden Fläche des Packstoffmaterials zur Kondensation gebracht wird.
6. 6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit einem Vorratsbehälter zur Aufnahme eines flüssigen, Wasserstoffperoxid enthaltenden Entkeimungsmittels und mit einer Düse zum Zerstäuben des Entkeimungsmittels, die über eine Zuleitung und eine Dosiervorrichtung mit dem Vorratsbehälter in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuleitung eine Düse zum Impfen des Entkeimungsmittelstromes mit einer Säure eingeschaltet ist.
7. 7. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 3 bis 5, mit einem Vorratsbehälter zur Aufnahme eines flüssigen, Wasserstoffperoxid enthaltenden Entkeimungsmittels und mit einer Düse zum Zerstäuben des Entkeimungsmittels, die über eine Zuleitung und eine Dosiervorrichtung mit dem Vorratsbehälter in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuleitung ein Kationenaustauscher (20) mit der Fähigkeit zum Austausch von Metallionen in dem Entkeimungsmittel gegen Wasserstoffionen eingeschaltet ist.
8. 8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kationenaustauscher stromauf von der Dosiervorrichtung (8) eingeschaltet ist.
9. 9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäuberdüse Teil einer Vorrichtung (5) ist, die einen Verdampfungsraum mit beheizter Wandung aufweist, in welchen die Zerstäuberdüse mündet.
10. 10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kationenaustauscher (20) in einer austauschbaren Patrone aufgenommen ist.

    Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entkeimen von Packstoffmaterial, insbesondere von taktweise ge- förderten Faltbehältern, bei dem ein Wasserstoffperoxid enthaltendes flüssiges Entkeimungsmittel in feinstverteilter Form auf die zu entkeimende Fläche des Packstoffmaterials aufgebracht wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

    Bei bekannten Verfahren der vorstehend angegebenen Art wird ein flüssiges Entkeimungsmittel, das Wasserstoffperoxid enthält, in der Regel eine wäßrige Lösung mit einem Gehalt an Wasserstoffperoxid von 20-35 Gew.-%, über dem zu entkeimenden Packstoffmaterial zu einem feinen Nebel zerstäubt, der sich dann in Form feinster Tröpfchen auf den zu entkeimenden Flächen niederschlägt (vgl. DE-AS 18 15 538) oder über einer heißen Fläche zerstäubt und dadurch verdampft, wobei der entstehende Dampf bei seinem Kontakt mit der kühleren Fläche des Packstoffmaterials darauf kondensiert (vgl. DE-OS 32 35 476). In beiden Fällen wird durch nachfolgende Zuführung von Heißluft das feinverteilte Wasserstoffperoxid wieder verdampft und dadurch beseitigt, nachdem es seine keimtötende Wirkung entfaltet hat. Die keimtötende Wirkung beruht auf dem bei dem Zerfall des Wasserstoffperoxids entstehenden naszierenden Sauerstoff und tritt somit im wesentlichen in dem Zeitraum ein, in welchem durch die Wärmezufuhr das Wasserstoffperoxid zum Zerfall gebracht wird.

    Es wurde nun überraschend gefunden, daß sich die keimtötende Wirkung des Wasserstoffperoxids ganz beträchtlich erhöht, wenn nach dem erfindungsgemäßen Verfahren das wasserstoffperoxidhaltige Entkeimungsmittel - vorzugsweise auf einen pH-Wert von etwa 2 - angesäuertwird.

    Durch die Ansäuerung des Wasserstoffperoxids auf den genannten pH-Wert steigt, wie sich gezeigt hat, die Wirksamkeit des Wasserstoffperoxids um bis zu zwei Zehnerpotenzen bei der Keimtötung, so daß als Folge davon die für die Keimtötung benötigte Menge an Wasserstoffperoxid und/oder die benötigte Zeit verringert werden kann.

    Zur Ansäuerung können alle Säuren herangezogen werden, die eine Ansäuerung bis zu einem pH-Wert von etwa 2 durch eine so geringe Zugabemenge ermöglichen, daß der Säureanteil II 1 ppm ist. Hierzu sind Salzsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure u. dgl. brauchbar, wobei Salzsäure bevorzugt ist, weil sie völlig rückstandsfrei verdampft. Es sind aber auch solche Säuren einsetzbar, die in Lebensmitteln bereits vorhanden sind, z. B. Zitronensäure.

    Mit besonderem Vorzug erfolgt die Ansäuerung des Wasserstoffperoxids jedoch im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch, daß das wasserstoffperoxidhaltige Entkeimungsmittel vor dem Aufbringen auf das Packstoffmaterial einer Kationen-Austauschreaktion unterzogen wird, bei der Metallionen im Entkeimungsmittel gegen Wasserstoffionen ausgetauscht werden. Hierbei geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, daß in dem für die eingangs geschilderten Verfahren verwendeten handelsüblichen Wasserstoffperoxid -und ggf. auch in dem zur Lösung verwendeten Wasser - Metallsalze in geringen Mengen enthalten sind, die durch den Kationenaustausch zu den entsprechenden Säuren, z. B. Salzsäure, Schwefelsäure und Phosphorsäure, umgewandelt werden und dadurch das Entkeimungsmittel in dem obengenannten Ausmaß ansäuern.