Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Sterilisierung von Beutelverpackungen

[0001] Die Erfindung betrifft eine Sterilisierungsvorrichtung für Verpackungsbeutel, die eine Eingangsschleuse, eine Formgebungseinheit, eine Befülleinheit, eine Ausgangs- schleuse und ein oder mehrere geeignete Förder- und/oder Transportelemente aufweist, wobei die Eingangsschleuse eine UV-Bestrahlungsvorrichtung umfasst oder im Wesentlichen aus dieser UV-Bestrahlungsvorrichtung gebildet wird, und diese UV- Bestrahlungsvorrichtung gepulste Strahlung mit hoher Leistung emittiert. Weiterhin umfasst die Erfindung eine Verfahren unter Verwendung dieser Sterilisierungsvorrichtung. [0002] In der Lebensmittel- und Getränkeindustrie sind Sterilisierungsvorrichtung und Sterilisierungsverfahren weithin bekannt. Die Technologie für feste, starre Behälter, Flaschen oder dergleichen, die einen monolithischen Körper darstellen, der mittels Blas- und/oder Tiefziehverfahren hergestellt wurde, ist sehr ausgereift. Die Oberflächen sind glatt und im Wesentlichen ohne schwer zugängliche Rillen, Falten oder dergleichen. [0003] Bei flexiblen Beutelverpachungen hingegen besteht produktionsbedingt eine weniger glatte, mit übergängen und Hinterscheidungen versehene Oberfläche. Zur Formgebung der Beutel müssen Knickkanten, Klebeflächen, Falzbereiche in Kauf genommen werden, durch welche enge und für Reinigungs- oder Sterilisierungsflüssigkeiten schwer zugängliche Rillen, Falten, Kanten und/oder dergleichen entstehen. [0004] Für viele Flüssigkeiten und Produkte, die handelsüblich in flexible Beutel gefüllt werden, ist eine thermische Behandlung des gefüllten Beutels nicht gewünscht, da Qualitätseinbußen am Produkt die Folge einer thermischen Behandlung sind. Daher besteht ein großes Interesse an kaltaseptischen Abfüllungen. Neben bekannten Reinigungsschritten im Wasser, Dampf oder sterilisierenden Flüssigkeiten, ist im Bereich der indus- triellen Abfüllmaschinen für Getränke, ist die Sterilisierung mit H ₂ O ₂ sehr verbreitet.

WO 05/120960 A1 offenbart ein derartiges aseptisches Form-, Füll- und Schließverfahren.

[0005] Auch wenn dieses System im Prinzip zuverlässig arbeitet, so ist der Benet- zungsgrad der zu sterilisierenden Oberfläche in möglichst kurzer Zeit limitiert und eine Erhöhung der Durchlaufgeschwindigkeit bei noch geringeren Keimzahlen ist mit derartigen System nicht oder nur mit unvertretbar hohem Aufwand erreichbar.

[0006] Es ist weiterhin bekannt, das Folienmaterial, welches zur Herstellung dieser Beutel verwendet wird, vor der Verarbeitung zu sterilisieren und die Fertigung der Beutel als solche in einem Reinraum durchzuführen. Bereits in der GB 1 , 166,010 A aus dem Jahre 1968 wird vorgeschlagen, das Folienmaterial in einem ersten Schritt über eine Nassrei-

nigungsstation zur führen, in welcher die Folie vorgereinigt wird. Nachfolgend die so gereinigte Folie an einer UV-Lichtquelle vorbeizuführen, um die gewünschte Keimabtötung zu erreichen.

[0007] Vergleichbare Lösungen werden in DE 40 07 714 A1 , DE 42 09 838 A1 , DE 196 26 705 A1 oder WO 99/21593 A1 beschrieben, wobei hier die Vorreinigung im ersten Schritt auch mittels eines geeigneten Flüssigkeitsbades vorgenommen wird. Stromabwärts zu diesem ersten Behandlungsschritt wir die Folie in einem Schacht nach oben geführt, damit die Flüssigkeit ablaufen kann, wobei vor der UV-Lampe geeignete Abstreifer der andere Trocknungsvorrichtungen angeordnet sind. Diese nasse, teils me- chanische Reinigungsstufe ist erforderlich, um in diesem ersten Schritt bereits eine nennenswerte Keimentfernung zu realisieren, da die alleinige UV-Bestrahlung gerade bei hohen Laufgeschwindigkeiten des Bandmaterials nicht ausreichend ist.

[0008] Es ist leicht nachzuvollziehen, dass diese nasse, mechanische Behandlung der Folien aufwendig ist und eine gegebenenfalls unvollständige Entfernung von Flüssig- keitsresten und Trocknung ebenfalls eine Produktverschlechterung darstellt.

[0009] Die Aufgabe der Erfindung ist es somit, die Verfahren und eine Vorrichtung zu offenbaren, die die vorstehend genannten Mängel nicht aufweist und einen hohe Durchlaufleistung des Folienmaterials ermöglich.

[0010] Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Sterilisierungsvorrichtung für Verpackungsbeutel gelöst, die als wesentliche Bausegmente eine Eingangsschleuse, eine Formgebungseinheit, eine Befülleinheit, eine Ausgangsschleuse und ein oder mehrere geeignete Förder- und/oder Transportelemente umfasst. Die Eingangsschleuse umfasst dabei eine UV-Bestrahlungsvorrichtung oder die Eingangsschleuse wird im Wesentlichen aus dieser UV-Bestrahlungsvorrichtung gebildet. Die UV- Bestrahlungsvorrichtung ist geeignet, gepulste Strahlung mit hoher oder sehr hoher Leistung zu emittiert.

[001 1] In einer bevorzugten Ausführungsform weist die UV-Bestrahlungsvorrichtung eine Strahlungsleistung von 10 bis 50 kWatt/cm ² . Ideale Strahlungsleistungen liegen im Bereich von 15 bis 25 kWatt/cm ² aufweist. Vorteil dieser gepulsten Strahlung ist die ex- trem hohe Abtötungsrate hinsichtlich Keimen, Bakterien und Viren. Die Dauer des

Strahlungsimpulses liegt im Bereich von 100 μSekunden bis 500 μSekungen und beträgt idealerweise 250 μSekunden bis 350 μSekungen. Durch diesen gepulsten Eintrag wird eine überhitzen und eine gegebenenfalls nachfolgende Materialschädigung der Folie vermieden.

[0012] Durch die Kombination von photothermischen und photochemischen Reaktionen kommt es zu einem sehr starken Druck- und Temperaturanstieg auf Zellhüllen , wobei der UV-Anteil der Strahlung die Zerstörung der DANN-Bausteine bewirkt, was zur Abtötung von Bakterien, Pilzsporen und Viren führt, wie in der DE 196 13 357 A1 beschrie- ben ist. Es wird ohne einen nassen Reinigungsschritt und ohne den Einsatz zusätzlicher keimabtötender Substanzen eine Keimreduktion von log 3 bis log 5 erreicht.

[0013] Die Sterilisierungsvorrichtung kann dahingehend weitergestaltet werden, dass Gaseinlässe an dieser vorgesehen sind, welche in den der Eingangsschleuse angrenzenden Innenraum führen. Mittels dieser Gaszuführung kann in dem Innenraum ein ü- berdruck erzeugt und das Eindringen von pathogenen Keimen, Sporen, etc. sicher unterbunden beziehungsweise auf ein zulässiges Maß eingeschränkt werden.

[0014] Ein Verbesserung besteht darin, dass die Eingangsschleuse mit einer Gasleitung verbunden und an der Eingangsschleuse mindestens ein Gasauslass angeordnet ist, mittels welchem im bestimmungsgemäßen Betrieb ein zur Laufrichtung der Folie entge- gen gesetzter Gasstrom erzeugt werden kann. Dieser Gasstrom, der parallel und entgegengesetzt zur Förderrichtung der Folie durch die Schleuse strömt, hat neben der Sperrwirkung auch einen kühlenden Effekt für die Folie im UV-Strahlungsbereich.

[0015] Die Sterilisierungsvorrichtung kann dahingehend ausgestaltet werden, dass vor der Eingangsschleuse ein Rollenreservoir angeordnet ist, welches mit der Eingangssei- te der Sterilisierungsvorrichtung fest oder lösbar verbunden ist. Mittels geeigneter Füh- rungs- oder Förderelementen kann die Folie im Betrieb von dem Rollenreservoir in die Eingangsschleuse geleitet werden.

[0016] Von der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zum Sterilisieren von Verpackungsbeuteln umfasst, bei welchem die Sterilisierungsvorrichtung in einer der vorste- hend genannten Ausführungsvarianten eingesetzt ist. Dabei wird in einem a) ersten Schritt Folienmaterial von einer Rolle oder sonstigen Reservoir in die Eingangsschleuse geleitet, nachfolgend b) die Folie im Bereich der Eingangsschleuse mindestens einseitig und idealerweise umseitig gepulsten UV-Strahlen ausgesetzt, anschließend c) die Folie zu Verpackungsbeuteln geformt, dann d) diese leeren Verpackungsbeutel gefüllt und verschlossen und im letzten Schritt e) die gefüllten Verpackungsbeutel aus der Sterilisierungsvorrichtung mittels geeigneter Transportmittel gehoben oder gefördert.

[0017] Das erfindungsgemäße Verfahren zum Sterilisieren von Verpackungsbeuteln kann verbessert werden, wenn der Innendruck in der Sterilisierungsvorrichtung höher ist als der Umgebungsdruck und somit durch die Schleuse vom innen nach außen ein Gasstrom geleitet wird. Idealerweise wird in das Innere der Sterilisierungsvorrichtung oder mindestens in Strömungsrichtung an den Ausgang der Eingangsschleuse ein Gasstrom geleitet, wobei das Gas Reinraumqualität aufweist. Dieses Gas wird idealerweise im Betrieb über Filterelemente oder Membranmodule vor der Einleitung in den Innenraum der Sterilisierungseinrichtung gereinigt.

[0018] Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sterilisierungsvorrichtung ist in Fig.1 als skizzenhafte Schnittzeichnung dargestellt,

Fig.2 zeigt als Detailansicht die Eingangsschleuse mit der dort angeordnete UV-Bestrahlungsvorrichtung .

[0019] In Fig.1 ist an der Eingangsseite der Sterilisierungsvorrichtung 1 eine Vorlagevorrichtung 2 angeordnet, auf der die Folienrolle 3, auch Reservoirrolle genannt, einge- hängt ist. Diese Folienrolle 3 wird im laufenden Verfahren im Wesentlichen kontinuierlich gedreht. Die Folie 4 wird über eine Stanzstation 5 geleitet, wo erforderliche Stabili- tätsstanzungen vorgenommen werden können. Anschließen läuft die Folie 4 in das Bestrahlungssegment 6, das als wesentliche Elemente die Eingangsschleuse 7 und die UV-Bestrahlungsvorrichtung 8, so wie im gezeigten Beispiel eine Formatausgleichs- schwinge 9 und geeignete Umlenkungselemente 10 in Form von Rollen oder Walzen, umfasst.

[0020] An das Bestrahlungssegment 6 schließt sich das Beutelherstellsegment 1 1 an, in welchem mit geeigneten Mitteln, wie beispielsweise einer FaIt- und Formmaschine 12, die leeren Verpackungsbeutel gefertigt werden. Die leeren Verpackungsbeutel werden in das Befüllungssegment 13 überführt und dort gefüllt, verschlossen und verlassen die Sterilisierungsvorrichtung 1 über eine nicht dargestellte Schleuse. In der dargestellten Vorrichtung erstreckt sich über die gesamte Länge der Sterilisierungsvorrichtung 1 eine Lüftungsdecke 14. Diese Lüftungsdecke 14 umfasst ein filterndes Material und dient dazu, eine laminare, turbulenzfreie Strömung zu erzeugen, wobei die Strömungsrichtung durch die senkrecht nach unten zeigenden Pfeile 15 symbolisch angedeutet wird. Die Gasauslässe sind nicht dargestellt.

[0021] Fig. 2 zeigt im Detail die Vorlagevorrichtung 2, die Stanzstation 5 und das Bestrahlungssegment 6 mit der Eingangsschleuse 7 und der UV- Bestrahlungsvorrichtung 8. Deutlich zu erkennen ist, das die Folie 4 im Bereich der UV- Bestrahlungsvorrichtung 8 von beiden Seiten ausgehend von der Strahlungsquelle 16

bestrahlt wird. Dabei symbolisieren die fächerartigen Linen die UV-Strahlen 17. Es ist weiterhin auch zu erkennen, dass der horizontale Durchführungskanal 18 das Portal ins Innere der Sterilisierungsvorrichtung 1 darstellt.