DE19945500C2 - Method and device for sterilizing containers in a filling machine - Google Patents
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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.The invention relates to a method for sterilizing containers intended for the filling of, in particular, liquid or pasty foods in a sterile filling chamber of a filling machine which is sealed by an overpressure of sterile air, in which the containers are sterilized with hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) immediately before filling and are flushed out with sterile air and in which the exhaust air is freed of H 2 O 2 , filtered and heated and the sterile air thus obtained is used to remove the H 2 O 2 from the containers and a device for carrying out the method.
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.Devices for the aseptic packaging of food or There are many luxury goods in packaging containers Executions known. To extend the shelf life such foods as milk or dairy products under aseptic conditions in their Bottled packaging container. Often come as containers Composite folding box packs for use.
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.A corresponding device is known for example from DE 36 07 322 A1. The known device has a clean room with a sterile atmosphere in which devices for sterilizing, rinsing, filling and closing the packaging containers are arranged. Immediately before filling, the containers open at the top are flushed out with hydrogen peroxide (H 2 O 2 ). H 2 O 2 is preferred as a sterilizing agent because of its strong bactericidal effect. In addition, hydrogen peroxide has the advantage that its decay products O 2 (oxygen) and H 2 O (water) are completely harmless.
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.After the containers have been rinsed out with H 2 O 2 , the container surfaces are dried with hot air, which is obtained as warm, peroxide-containing exhaust air and is removed from the filling machine. The actual filling process and the subsequent closing of the containers takes place in a sterile environment by holding a chamber with sterile air under excess pressure.
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.In the known methods and devices sterile air required for the filling process Fine filtration or heating air to clean air generated. The peroxide-containing product that occurs during the rinsing process Exhaust air is released into the environment in the process mentioned issued.
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. It is also already known that hydrogen peroxide used for rinsing out the containers is broken down into its decay products O 2 and H 2 O and the hot sterile air thus obtained is fed back to the filling machine in order to remove the hydrogen peroxide from the containers. Such a method is described in DE 42 07 896 A1. A disadvantage of this known method or the correspondingly known device, however, is that the containers to be sterilized are charged with hydrogen peroxide in a closed lock space and the containers are also rinsed out in this lock space by means of the hot sterile air obtained.
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.It is quickly apparent that such a device is technically complex, since the lock room from one with a drum closed on the front by discs cylinder-shaped drum walls is formed. This is not just the sealing of the lock area technically complex, but also a downstream one aseptic antechamber absolutely necessary to the sterilized containers to the filling station to hand over.
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.EP 0 597 356 A2 discloses a device for Sterilizing containers for food. After this The containers are sprayed with hydrogen peroxide Hot air rinsed out. For this purpose, a hollow mandrel used, which has nozzles and even the shape of the Has container. This is the area in which the container be rinsed out, surrounded by a hood, with the Help the exhaust air is extracted. With this device In addition to the hot air supply, there is also additional sterile air fed.
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.US 5,534,222 discloses a method for Sterilize part of a filling machine. This will for sterile air supply using a blower air pressed through a filter so that inside the Filling machine creates a laminar sterile air flow, the perpendicular to the direction of movement of the container is directed. This known device also has additional hot air supply system to ensure that Flush hydrogen peroxide from the containers.
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.EP 0 361 858 A1, from which the invention is based, discloses a method and apparatus for filling of food in a sterile environment. sterile air flows into a filling chamber around the to be filled Containers around and through outlets from the filling chamber out, there is an overpressure in the filling chamber. In addition, hydrogen peroxide is first used Sterilization applied to the surface of the container and then sterile air becomes through further openings blown into the containers to rinse them out and so to remove the hydrogen peroxide. When rinsing out the sterile air used for this is managed so that no excess air volume is released to the environment becomes. Rather, the sterile air is in a cycle out, from which hydrogen peroxide is removed. The disadvantage of this method is that for sealing the filling chamber and for rinsing the containers separately Devices are necessary.
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.The invention is therefore based on the object initially mentioned and previously described methods and the corresponding device for sterilizing for the filling of food containers to design in a filling machine and to further train that the sterile air supply for flushing out the container and to seal the chamber on the one hand as simply as possible without high design effort is designed and on the other hand a high Process reliability with regard to the sterility of the Container is guaranteed.
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.This problem is solved according to the method in that the sterile air is only above the Rinsable container with an air curtain forming, directed to the container openings laminar flow is blown into the filling chamber, that on the opposite side in the bottom of the filling chamber Exhaust air is withdrawn and that the sterile air supply and the extraction of the exhaust air is regulated so that in the Filling chamber there is an overpressure.
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.In terms of the device, the solution to the object is achieved in that a nozzle plate for generating the laminar flow is arranged in the filling chamber above the container, and a line is attached below the nozzle plate and the container in the bottom of the filling chamber, through which the fan releases the H 2 O Extracting 2- containing exhaust air from the filling chamber, and that a control unit is provided which regulates the sterile air supply and the extraction of the exhaust air in such a way that there is an overpressure in the filling chamber.
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.According to the invention, an optimization of the filling process has been achieved in that, in addition to flushing out the containers with hydrogen peroxide, the filling chamber is also sealed immediately before filling. By recycling the extracted H 2 O 2 / air mixture and the subsequent sterile air generation, the energy content of the exhaust air is used, since the sterile air is already at an elevated temperature and can therefore be used economically for the drying process. In the interior of the filling chamber, a laminar flow curtain ("laminar flow") ensures a uniform, reliable removal of the hydrogen peroxide from the containers continuously transported through the filling area.
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.The fact that inside the filling chamber due to the an excess pressure is created in addition to the sterile air supplied, is an optimal sealing of the entire filling area ensures against the environment, so no bacteria can get inside the filling area. To this The safety and efficiency of the Sterilization of the containers ensured.
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.Since an escape of H 2 O 2 from the filling chamber cannot be completely ruled out, in a further embodiment of the invention the exhaust air emerging from the filling chamber can be extracted if this is desirable.
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.In a further embodiment of the invention, the exhaust air after leaving the filling machine initially filtered, the filtering preferably mechanical he follows. In this way, foreign bodies such as for example arising from the container abrasion Remove particles reliably from the exhaust air flow. To another embodiment of the method according to the invention becomes the sterile air before entering the filling chamber heated. This way, with a small additional energy use the sterile air on Temperature level that are brought up to optimal drying of with hydrogen peroxide rinsed container is matched.
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.Another embodiment of the invention provides that the Exhaust air or sterile air is circulated. By the circulation will be constant conditions for the Machine air achieves the temperature and humidity of the Sterile air regardless of external climatic To keep conditions.
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.The invention is based on a preferred exemplary embodiment drawing explained in more detail. In the single figure is schematically in Longitudinal section of the filling area of a filling machine shown.
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.For sterilization, H 2 O 2 aerosol and sterile compressed air are fed through a line 1 to a heater 2 , where evaporation takes place and the resulting pressurized H 2 O 2 vapor is fed through a line 3 into the interior of a filling chamber 4 . The filling chamber 4 has an inlet opening 5 through which a transport chain 6 is continuously moved into the filling area, on which a large number of containers 7 arranged one behind the other - and optionally next to one another - are transported. The direction of transport of the transport chain 6 through the filling chamber 4 is indicated by the arrow 8 . At the other end of the filling chamber 4 , a - smaller - outlet opening 9 is provided for leaving the containers 7 which are located on the transport chain 6 and are now closed. Since the open-topped containers 7 initially still have germs, the arrangement of the line 3 and any parallel (arranged behind) lines is selected such that the H 2 O 2 vapor is blown directly into the open containers 7 . The H 2 O 2 vapor condenses on the colder container wall, so that the highly aggressive OH groups contained in the hydrogen peroxide reliably kill all the germs present on the container surface and the transport chain 6 .
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.The lower region of the filling chamber 4 opens into a line 10 , through which the H 2 O 2 exhaust air is drawn off, is fed to a filter unit 11 and a catalyst unit 12 , where the hydrogen peroxide is split into its components O 2 and H 2 O. The sterile air thus obtained is fed via a fan 13 and a line 14 to a further filter 15 which is arranged in the upper region of the filling chamber 4 . After the filter 15 , the possibly additionally heated sterile air is fed to a nozzle plate 16 , in which a multiplicity of parallel nozzles ensure that the cleaned sterile air inside the filling chamber 4 forms an air curtain made of sterile air of laminar flow, which reliably removes the hydrogen peroxide the containers 7 located in the interior of the filling chamber 4 .
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.The volume of air supplied through the nozzle plate 16 of the filling chamber 4, sterile air is chosen so that in the interior of the filling chamber 4, an overpressure, so that through the inlet opening 5 and the outlet opening can escape 9 surplus air, as with non-illustrated arrows schematically illustrated is. In this way, the sterile air used not only ensures reliable drying of the containers 7 but also a secure seal of the filling chamber 4 against the ingress of germs.
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.The cleaned and dried containers 7 are then filled with the product 19 to be filled via a filling valve 18 , which is only shown schematically, and the containers 7 are then closed within the filling chamber 4 by a closing unit (not shown ) and leave the filling chamber 4 through the outlet opening 9 .
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