DE19945500C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Entkeimen von Behältern in einer Füllmaschine - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Entkeimen von Behältern in einer FüllmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entkeimen von
für die Abfüllung von insbesondere flüssigen oder
pastösen Nahrungsmitteln vorgesehenen Behältern in einer
durch einen Überdruck an Sterilluft abgedichteten,
sterilen Abfüllkammer einer Füllmaschine, bei dem die
Behälter unmittelbar vor der Abfüllung mit
Wasserstoffperoxid (H2O2) sterilisiert und mit Sterilluft
ausgespült werden und bei dem die Abluft von H2O2 befreit,
gefiltert und erhitzt wird und die so gewonnene
Sterilluft zum Entfernen des H2O2 aus den Behältern dient
sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Vorrichtungen zum keimfreien Verpacken von Nahrungs- oder
Genussmitteln in Verpackungsbehältern sind in vielerlei
Ausführungen bekannt. Zur Verlängerung der Haltbarkeit
werden solche Nahrungsmittel wie beispielsweise Milch
oder Milchprodukte unter aseptischen Bedingungen in ihre
Verpackungsbehälter abgefüllt. Als Behälter kommen häufig
Verbund-Faltschachtelpackungen zum Einsatz.
Eine entsprechende Vorrichtung ist beispielsweise aus der
DE 36 07 322 A1 bekannt. Die bekannte Vorrichtung hat
einen Reinraum mit einer sterilen Atmosphäre, in der
Einrichtungen zum Sterilisieren, Spülen, Abfüllen und
Verschließen der Verpackungsbehälter angeordnet sind.
Unmittelbar vor der Abfüllung erfolgt die Ausspülung der
oben offenen Behälter mit Wasserstoffperoxid (H2O2). H2O2
wird wegen seiner stark bakteriziden Wirkung bevorzugt
als Sterilisiermittel eingesetzt. Darüber hinaus hat
Wasserstoffperoxid den Vorteil, dass seine
Zerfallsprodukte O2 (Sauerstoff) und H2O (Wasser) völlig
ungefährlich sind.
Nach dem Ausspülen der Behälter mit H2O2 werden die
Behälteroberflächen mit Heißluft getrocknet, die als
warme peroxidhaltige Abluft anfällt und aus der
Füllmaschine abgezogen wird. Der eigentliche
Abfüllvorgang und das anschließende Verschließen der
Behälter erfolgt in steriler Umgebung, indem eine Kammer
mit Sterilluft unter Überdruck gehalten wird.
Bei den bekannten Verfahren bzw. Vorrichtungen wird die
für den Abfüllvorgang benötigte Sterilluft durch
Feinstfiltration oder Erhitzen von Luft zu Reinluft
erzeugt. Die beim Spülvorgang anfallende peroxidhaltige
Abluft wird bei dem genannten Verfahren an die Umgebung
abgegeben.
Es ist ferner bereits bekannt, dass zum Ausspülen der
Behälter benutzte Wasserstoffperoxid in seine
Zerfallsprodukte O2 und H2O aufzuspalten und die so
gewonnene heiße Sterilluft wieder der Füllmaschine
zuzuführen, um das Wasserstoffperoxid aus den Behältern
zu entfernen. Ein solches Verfahren ist in der
DE 42 07 896 A1 beschrieben. Nachteilig an diesem
bekannten Verfahren bzw. der entsprechend bekannten
Vorrichtung ist jedoch, dass die zu sterilisierenden
Behälter in einem abgeschlossenen Schleusenraum mit
Wasserstoffperoxid beaufschlagt werden und in diesem
Schleusenraum auch das Ausspülen der Behälter mittels der
gewonnenen heißen Sterilluft erfolgt.
Es ist schnell ersichtlich, dass eine solche Vorrichtung
technisch aufwendig ist, da der Schleusenraum aus einer
stirnseitig durch Scheiben geschlossenen Trommel mit
zylindermantelförmigen Trommelwandungen gebildet ist.
Hierbei ist nicht nur die Abdichtung des Schleusenraumes
technisch aufwendig, sondern auch ein nachgeschalteter
aseptischer Vorraum zwingend notwendig, um die
sterilisierten Behälter keimfrei an die Abfüllstation zu
übergeben.
Die EP 0 597 356 A2 offenbart eine Vorrichtung zum
Sterilisieren von Behältern für Nahrungsmittel. Nach dem
Besprühen mit Wasserstoffperoxid werden die Behälter mit
Heißluft ausgespült. Zu diesem Zweck wird ein Hohldorn
verwendet, der Düsen aufweist und selbst die Form der
Behälter hat. Dabei ist der Bereich, in dem die Behälter
ausgespült werden, von einer Haube umgeben, mit deren
Hilfe die Abluft abgesaugt wird. Bei dieser Vorrichtung
wird neben der Heißluftzufuhr noch weitere Sterilluft
zugeführt.
Die US 5,534,222 offenbart ein Verfahren zum
Sterilisieren eines Teils einer Füllmaschine. Dazu wird
bei der Sterilluftzufuhr mittels eines Gebläses Luft
durch einen Filter gedrückt, so dass im Inneren der
Füllmaschine eine laminare Sterilluftströmung entsteht,
die senkrecht zur Bewegungsrichtung der Behälter
gerichtet ist. Diese bekannte Vorrichtung weist auch ein
zusätzliches Heißluftversorgungssystem auf, um das
Wasserstoffperoxid aus den Behältern zu spülen.
Die EP 0 361 858 A1, von der die Erfindung ausgeht,
offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abfüllen
von Nahrungsmitteln in steriler Umgebung. Sterilluft
strömt in eine Abfüllkammer um die zu befüllenden
Behälter herum und durch Ausläße aus der Abfüllkammer
heraus, wobei ein Überdruck in der Abfüllkammer herrscht.
Daneben wird zunächst Wasserstoffperoxid zur
Sterilisation auf die Oberfläche der Behälter aufgebracht
und anschließend wird durch weitere Öffnungen Sterilluft
in die Behälter geblasen, um diese auszuspülen und damit
das Wasserstoffperoxid zu entfernen. Beim Ausspülen wird
die dafür verwendete Sterilluft derart geführt, dass kein
überschüssiges Luftvolumen an die Umgebung abgegeben
wird. Vielmehr wird die Sterilluft in einem Kreislauf
geführt, aus dem Wasserstoffperoxid entfernt wird.
Nachteilig an diesem Verfahren ist, dass zum Abdichten
der Abfüllkammer und zum Ausspülen der Behälter getrennte
Vorrichtungen notwendig sind.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das
eingangs genannte und zuvor näher beschriebene Verfahren
und die entsprechende Vorrichtung zum Entkeimen von für
die Abfüllung von Nahrungsmitteln vorgesehenen Behältern
in einer Füllmaschine so auszugestalten und
weiterzubilden, dass die Sterilluftzufuhr zum Ausspülen
der Behälter und zum Abdichten der Kammer einerseits
möglichst einfach ohne hohen konstruktiven Aufwand
ausgestaltet ist und andererseits eine hohe
Verfahrenssicherheit in Hinblick auf die Sterilität der
Behälter gewährleistet ist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt verfahrensgemäß
dadurch, dass die Sterilluft nur oberhalb der
auszuspülenden Behälter mit einer einen Luftvorhang
bildenden, auf die Behälteröffnungen gerichteten
laminaren Strömung in die Abfüllkammer eingeblasen wird,
dass auf der Gegenseite im Boden der Abfüllkammer die
Abluft abgezogen wird und dass die Sterilluftzufuhr und
das Abziehen der Abluft so geregelt sind, dass in der
Abfüllkammer ein Überdruck herrscht.
Vorrichtungsmäßig wird die Lösung der Aufgabe dadurch
erreicht, dass in der Abfüllkammer oberhalb der Behälter
eine Düsenplatte zur Erzeugung der laminaren Strömung
angeordnet ist, dass unterhalb der Düsenplatte und der
Behälter eine Leitung im Boden der Abfüllkammer
angebracht ist, durch die der Ventilator die H2O2-haltige
Abluft aus der Abfüllkammer absaugt, und dass eine
Steuerungseinheit vorgesehen ist, die die
Sterilluftzufuhr und das Abziehen der Abluft so regelt,
dass in der Abfüllkammer ein Überdruck herrscht.
Erfindungsgemäß ist eine Optimierung des Abfüllvorganges
dadurch erreicht worden, dass neben dem Ausspülen der
Behälter mit Wasserstoffperoxid unmittelbar vor der
Abfüllung auch eine Abdichtung der Abfüllkammer erfolgt.
Durch die Rückführung des abgesaugten H2O2/Luft-Gemisches
und die nachgeschaltete Sterillufterzeugung wird der
Energieinhalt der Abluft ausgenutzt, da die Sterilluft
bereits eine erhöhte Temperatur aufweist und so
wirtschaftlich optimal zum Trocknungsvorgang eingesetzt
werden kann. Im Innern der Abfüllkammer sorgt ein
laminarer Strömungsvorhang ("laminar flow") für ein
gleichmäßiges, zuverlässiges Entfernen des
Wasserstoffperoxides aus den kontinuierlich durch den
Abfüllbereich transportierten Behältern.
Dadurch, dass im Innern der Abfüllkammer aufgrund der
zusätzlich zugeführten Sterilluft ein Überdruck entsteht,
ist eine optimale Abdichtung des gesamten Abfüllbereiches
gegen die Umgebung gewährleistet, so dass keine Bakterien
ins Innere des Abfüllbereiches gelangen können. Auf diese
Weise werden die Sicherheit und die Effizienz beim
Sterilisieren der Behälter gewährleistet.
Da ein Austritt von H2O2 aus der Abfüllkammer nicht völlig
ausgeschlossen werden kann, kann in weiterer
Ausgestaltung der Erfindung die aus der Abfüllkammer
heraustretende Abluft abgesaugt werden, wenn dies
wünschenswert ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Abluft
nach dem Austritt aus der Füllmaschine zunächst
gefiltert, wobei die Filterung vorzugsweise mechanisch
erfolgt. Auf diese Weise lassen sich Fremdkörper, wie
beispielsweise durch den Behälterabrieb entstehende
Partikel, zuverlässig aus dem Abluftstrom entfernen. Nach
einer anderen Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird die Sterilluft vor dem Eintritt in die Abfüllkammer
beheizt. Auf diese Weise kann mit einem geringen
zusätzlichen Energieeinsatz die Sterilluft auf ein
Temperaturniveau gebracht werden, das hinsichtlich auf
eine optimale Trocknung der mit Wasserstoffperoxid
ausgespülten Behälter abgestimmt ist.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die
Abluft bzw. Sterilluft im Kreislauf geführt wird. Durch
die Kreislaufführung werden konstante Bedingungen für die
Maschinenluft erzielt, um Temperatur und Feuchte der
Sterilluft unabhängig von äußeren klimatischen
Bedingungen zu halten.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer lediglich ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung
näher erläutert. In der einzigen Figur ist schematisch im
Längsschnitt der Abfüllbereich einer Füllmaschine
dargestellt.
Zum Sterilisieren wird dabei H2O2 Aerosol und sterile
Druckluft durch eine Leitung 1 einer Heizung 2 zugeführt,
wo eine Verdampfung stattfindet und der entstandene unter
Druck stehende H2O2-Dampf durch eine Leitung 3 in das
Innere einer Abfüllkammer 4 zugeführt. Die Abfüllkammer 4
weist eine Einlassöffnung 5 auf, durch die kontinuierlich
eine Transportkette 6 in den Abfüllbereich bewegt wird,
auf der eine Vielzahl hintereinander - und gegebenenfalls
nebeneinander - angeordneter Behälter 7 transportiert
werden. Die Transportrichtung der Transportkette 6 durch
die Abfüllkammer 4 ist mit dem Pfeil 8 angedeutet. Am
anderen Ende der Abfüllkammer 4 ist eine - kleinere -
Auslassöffnung 9 zum Verlassen der auf der Transportkette
6 befindlichen und zwischenzeitlich geschlossenen
Behälter 7 vorgesehen. Da die oben offenen Behälter 7
zunächst noch Keime aufweisen, ist die Anordnung der
Leitung 3 und etwaiger paralleler (dahinter angeordneter)
Leitungen so gewählt, dass der H2O2-Dampf unmittelbar in
die offenen Behälter 7 geblasen wird. Der H2O2-Dampf
kondensiert auf der kälteren Behälterwandung, so dass die
im Wasserstoffperoxid enthaltenen hochaggressiven OH-
Gruppen zuverlässig sämtliche vorhandenen Keime auf der
Behälteroberfläche und der Transportkette 6 abtöten.
Der untere Bereich der Abfüllkammer 4 mündet in eine
Leitung 10, durch die die H2O2-Abluft abgezogen wird,
einer Filtereinheit 11 und einer Katalysatoreinheit 12
zugeführt wird, wo eine Aufspaltung des
Wasserstoffperoxids in seine Komponenten O2 und H2O
erfolgt. Die so gewonnene Sterilluft wird über einen
Ventilator 13 und eine Leitung 14 einem weiteren Filter
15 zugeführt, der im oberen Bereich der Abfüllkammer 4
angeordnet ist. Hinter dem Filter 15 wird die
gegebenenfalls noch zusätzlich erwärmte Sterilluft einer
Düsenplatte 16 zugeführt, in der eine Vielzahl paralleler
Düsen dafür sorgen, dass die gereinigte Sterilluft im
Innern der Abfüllkammer 4 einen Luftvorhang aus
Sterilluft laminarer Strömung bildet, welcher für ein
zuverlässiges Entfernen des Wasserstoffperoxids aus den
im Innern der Abfüllkammer 4 befindlichen Behältern 7
sorgt.
Das Luftvolumen der durch die Düsenplatte 16 der
Abfüllkammer 4 zugeführten Sterilluft ist dabei so
gewählt, dass im Innern der Abfüllkammer 4 ein Überdruck
herrscht, so dass durch die Einlassöffnung 5 und die
Auslassöffnung 9 überschüssige Luft entweichen kann, wie
mit nicht näher dargestellten Pfeilen andeutungsweise
dargestellt ist. Auf diese Weise sorgt die eingesetzte
Sterilluft nicht nur für ein zuverlässiges Trocknen der
Behälter 7 sondern auch für eine sichere Abdichtung der
Abfüllkammer 4 gegen eindringende Keime.
Die gereinigten und getrockneten Behälter 7 werden dann
über ein nur schematisch dargestelltes Füllventil 18 mit
dem zu befüllenden Produkt 19 befüllt und die Behälter 7
anschließend von einer nicht dargestellten
Verschließeinheit noch innerhalb der Abfüllkammer 4
verschlossen und verlassen die Abfüllkammer 4 durch die
Auslassöffnung 9.
Claims (7)
1. Verfahren zum Entkeimen von für die Abfüllung von
insbesondere flüssigen oder pastösen Nahrungsmitteln
vorgesehenen Behältern (7) in einer durch einen
Überdruck an Sterilluft abgedichteten, sterilen
Abfüllkammer (4) einer Füllmaschine, bei dem die
Behälter (7) unmittelbar vor der Abfüllung mit
Wasserstoffperoxid (H2O2) sterilisiert und mit
Sterilluft ausgespült werden und bei dem die Abluft
von H2O2 befreit, gefiltert und erhitzt wird und die
so gewonnene Sterilluft zum Entfernen des H2O2 aus den
Behältern (7) dient,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Sterilluft nur oberhalb der auszuspülenden
Behälter (7) mit einer einen Luftvorhang (17)
bildenden, auf die Behälteröffnungen gerichteten
laminaren Strömung in die Abfüllkammer (4)
eingeblasen wird, dass auf der Gegenseite im Boden
der Abfüllkammer (4) die Abluft abgezogen wird und
dass die Sterilluftzufuhr und das Abziehen der Abluft
so geregelt sind, dass in der Abfüllkammer (4) ein
Überdruck herrscht.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abluft durch eine Katalysatoreinheit (12) strömt,
der das in der Abluft enthaltene H2O2 zu H2O und O2 zersetzt.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abluft zuvor gefiltert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
aus der Abfüllkammer (4) entweichendes H2O2 abgesaugt
und der Abluft zugeführt wird.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einer Abfüllkammer
(4), die jeweils eine Einlass- und eine
Auslassöffnung (5, 9) für die transportierten
Behälter (7) aufweist, und mit einem Kreislaufsystem,
in dem ein Ventilator (13), ein Filter (11), eine
Einheit (12) zum Entfernen des H2O2 aus der Abluft und
ein Erhitzer angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
in der Abfüllkammer (4) oberhalb der Behälter (7)
eine Düsenplatte (16) zur Erzeugung der laminaren
Strömung angeordnet ist, dass unterhalb der
Düsenplatte (16) und der Behälter (7) eine Leitung
(10) im Boden der Abfüllkammer (4) angebracht ist,
durch die der Ventilator (13) die H2O2-haltige Abluft
aus der Abfüllkammer (4) absaugt, und dass eine
Steuerungseinheit vorgesehen ist, die die
Sterilluftzufuhr und das Abziehen der Abluft so
regelt, dass in der Abfüllkammer (4) ein Überdruck
herrscht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
in dem Kreislaufsystem vor dem Ventilator (13) eine
Filtereinheit (11) und eine Katalysatoreinheit (12)
zur Zersetzung des H2O2 in H2O und O2 angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen dem Ventilator (13) und der Düsenplatte (16)
ein weiterer Filter (15) angeordnet ist.
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