DE3207426A1

DE3207426A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung, sterilisation und befuellung von behaeltern

Info

Publication number: DE3207426A1
Application number: DE19823207426
Authority: DE
Inventors: Wilfried Ing.(grad.) 6303 Hungen Gokorsch; Rainer Ing.(grad.) 6476 Hirzenhain Grusdt; Gunter 6479 Ranstadt Kurth; Manfred Ing.(grad.) 6479 Ranstadt Schreiter; Kurt Ing.(grad.) 6475 Glauburg Walter
Original assignee: Hassia Verpackungsmaschinen GmbH
Current assignee: Hassia Verpackungsmaschinen GmbH
Priority date: 1982-03-02
Filing date: 1982-03-02
Publication date: 1983-09-15
Also published as: US4543770A; DE3207426C2

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herateilung, Sterilisation und Befüllung von Behältern

UiG Litin'dung ar.iriiit ein Viert anren gcmäD ÖberhegrÜf des AnBpruchea 1 und bezieht eich ferner auf eine Vorrichtung zu dessen Durchführung.

Nach der US-PS 39 72 153 bzuj. DE-OS 25 17 GkS, auf die das eingangs genannte Verfahren Bezug, nimmt, ist es bekannt, aus einer Folie auszuformende Becher mittels Dampfverformung herzuatellen, wobei das Folienband über eine entsprechende Form läuft und durch den υοπ

oben aufgegebenen Dampf in die form hinein verformt wird. Dies geschieht in einem geschlossenen, ebenfalls mit Dampf gefülltem Raum, wobei Becher- und Deckfolien besondere Schleusen passieren müssen, um überhaupt in den Raum keimsicher eingeführt werden zu können und den Raum geschlossen zu halten. Die Schleusen sind dabei mit sterilisierender Flüssigkeit gefüllt (bspu. Peroxyd), d.h. die eigentliche

Sterilisation der Folien erfolgt in den Schleusen durch die Flüssigkeit-, während die Dampfatmosphäre

Vf)V 4 ?fi ' ■

-film Grunde nur nach dazu dient, den eigentlichen Sterilisationsgrad aufrechtzuerhalten. Die für dieses Verfahren erforderliche Vorrichtung ist sehr aufwendig und weicht beträchtlich von normalen Tiefziehverpakkungsmaschinen ab.

Abgesehen von mittlerweile laut gewordenen gesundheitlichen Bedenken - man befürchtet karzinogene Auetdii feurigen iJöb Peiu*ydis - wtufl liiefbei fü.t ei»«e restlose Entfernung des Peroxyds Sorge getragen werden, was nicht immer vollständig zu gewährleisten ist.

Der weitere einschlägige Stand der Technik wird durch folgende Druckschriften repräsentiert: DE-DS 28 29 5^3, 196** 862, 29 19 ol5; US-PS 2918 77o, 27 36 15o.

Ausgehend davon, daß Heißdampf einerseits allein schon für eine Sterilisation genügt und andererseits die Anwendung sterilisierender Flüssigkeiten aus dem oben genannten Grund tunlichst zu vermeiden ist und ferner herkömmliche Tiefzieh-Maschinen möglichst tiiplily gpHiltictl MtM(IeM qrj|..|en_f die η I J ρ 'ifei.liinan TiIr das Tiefziehen, Füllen und Abdeckein enthalten, war zunächst zu erwarten, daß ein Ausformen der Becher

mittels Heißdampf im Sinne der eingangs genannten US-PS 39 72 153 ohne die sterilisierenden Follenelnführungsschleusen für eine Sterilisation ausreichen müßte, bilder Erwarten zeigt sich jedoch, daß dies nicht der Fall ist, d.h., derartig hergestellte und gefüllte Behälter bzui. Becher zeigten bezüglich der noch vorhandenen Heimzahlen unbefriedigende Ergebnisse.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde und zuar ausgehend vom Verfahren nach der US-PS 3972 153 ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit dem folgende Forderungen insgesamt erfüllbar sind;

Becherherstellung und Sterilisation an der fortlaufenden Folie ohne Gefahr einer Folienzerstörung; Sterilisation in Form vermischungsfreier Spülung !SäteBtiR! RiE^ öS? TilfSilfoitilfBiRURi ftitttli llRli sterilen, unter Druck stehenden Mediums, um zu erreichen, daß in kurzer Zeit eine vollständige bzw. weitgehend vollständige Keimabtötung gewährleistet ist, die sich auf alle Bereiche des ausgeformten Bechers erstreckt und schließlich Befüllen und Abdeckein der Behälter in steriler Umgebung.

Diese Aufgabe ist mit einem Verfahren der eingangs genannten Art nach der Erfindung durch das im Hennzeichen dee Anspruches 1 Erfaßte gelöst.

V/orteilhafte Weiterbildungen hinsichtlich des Verfahrens ergeben sich nach den UnteraneprDchen.

Als Folienband kommen sowohl Kunststoffolien als auch Metallfolien (ggf. auch im Kaschurverband) in Frage und zwar soweit sich diese tiefziehen und durch Druckbeaufechlagung verformen lassen.

Die in Farm von Bechern in die Folie einzuformenden Behälter können natürlich sowohl nur in einer Reihe hintereinander, aber Buch in mehreren Reihen nebeneinander vorgesehen werden.

Das mit dem erfindungsgemSBen Verfahren erreichbare und bezüglich der Sterilisation befriedigende Ergebnis hat seinen Grund darin, daß durch die geziel-

fcs t:' trSiTiungö'Uhruug riss ster i tlsi niendeu ' ¹^rIiπ»··ξ auch der Bodenbereich des ausgeformten bzw. auszuformenden Bechers ständig durchspült wird, was nicht der Fall ist, wenn einfach des sterilisierende Medium von oben innerhalb eines Formwerkzeuges auf die zu verformende FnI ie aufgegeben wird, wie das beim Verfahren nach der US-PS 39 72 153 geschieht.

Vermutlich bleibt offenbar, da bei diesem bekannten V/erfahren keine Strömung stattfindet, der im Bodenbereich befindliche Teil dea sterilisierenden Mediums dort mehr ader weniger Bitzen, so daß überlebende Heime in diesem Bereich in dem ausgeformten Becher verbleiben.

Überraschenderweise ist dies durch die erfindungsgemä-

Π'"^;' i^r: b ε r ε p.\ ·■ r :■ π Γ β π h e η Ίο.τ ϊ"^:~ h r ρ γ ' ■ r: h " * 11 ν : · s r v- i r ti <?. η ■;"·:., it)i^!r :..-fi ι ?·!. ii! auiici: π 1 .Ui-pt! !,cl.t I L Lr· . ρ ι irt.i w.linu

Die MaBgabe "spätestens nach dessen Endausfortnung" hat dabei folgende Bedeutung:

Je nach Eigenschaften der verwendeten Folie kann nach mechanischer Vorstreckung entweder direkt mit dem

sterilisierenden Medium die Endausformung erfolgen, oder es kann auch die Endausformung zunächst bspu. mit steriler Luft vorgenommen und dann erst das sterilisierende Medium unter Druck eingeführt werden.

Für beide Teile ist jedoch wesentlich, daß nicht einfach das gebildete Bechervolumen mit dem sterilisierenden Medium gefüllt und sich dann gewissermaßen selbst überlassen wird, sondern daß die Ableitung des bzw. der Medien zentral aus dem Bodenbereich des gebildeten r.-=t -iü μ?fa! &l \\:)ύ ii-;2f tea :;5ch SQ£i.h U^ucair F-,;..

werkzeug und daß zudem keine Vermischung zwischen dem

- Io -

im Becher bereits befindlichen und den nachströmenden Medienteilen erfolgen kann.

Bevorzugt uiird das Verfahren in Kombination der Ansprüche 1 bis 3 durchgeführt und die Vorrichtung im Sinne der Ansprüche 7 und 8 ausgebildet und zuar aus folgendem Grund:

Als kritieche Stelle hat eich nömlich der ständige auf jprj zu α eh end f.¹ öf fnunceriT (J ,?.■;} :-r.?hfi'¹ Oi '!■" i.'nfi

H^--Il '-!'" -U Π' "'.'■ ι ' ι liirfiS¹ ' ' ' '. r .' ' Unterteil der eigentlichen Tiefziehform erwiesen, d.h.,

in diesem Bereich könnten sich immer nach Keime ansetzen, welche SchließfIMcheii aber beim Verschluß der Tiefziehform einer Bedampfung bzw. Sterilisation nicht mehr zugänglich sind.

Erfolgt nun aber die Vorwärmung (selbstverständlich kann noch eine weitere Voruärmzanp bekannter Form yarcjEEChaltet seIii) mittel? sterilisierendem Mpdiura,

so läuft die Folie schon sterilisiert und ohne daß sie zwischendurch wieder der Atmosphäre ausgesetzt werden muß, in die Tiefziehstation ein,d.h. es sind auch die Bereiche sterilisiert,die zwischen den SchlieBflochen von Ober- und Unterteil zu liegen

kommen.

- li -

Das erfindungsgemäße Verfahren ist praktisch mit einer weitgehend herkömmlichen Tief ziehmaschine durchführbar und abgesehen van der Notwendigkeit, hinter der Tiefziehstatian für einen keimfreien Raum zum Füllen und Abdeckein der Becher zu sargen, daB das bzu. die Verformungs- bzu. Sterilisatlansmedien tatsächlich aus dem pecherbereich dss ausgeformten Bachers zentral

abgeführt werden können.

Nach der Erfindung ist demgemäß für die Durchführung des Verfahrens die Vorrichtung im Sinne des Vorrichtungshauptanspruchea ausgebildet.Diesbezüglich vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich nach den Vorrichtungsunter anaprüchen.

Vorteilhaft ist also hierbei der Vorstreckstempel for die Falienverformung zur Auebildung dea Ableltungs-

konalGs fUr die Uerf'armunga- bzu. Steri licatianEmedien ausgenutzt, der je nach erfolgter VorBtreckbewegung an der oberen Grenze des Bodenbereiches stehen bleibt, wobei die Einmündung zum Ableitungskanal in dem Moment

von der zunächst noch abdeckenden Folie freigelegt wird, ωεηη die Endausformung der Folie beginnt. Selbstverständlich muß dieaer Ableltungakanal an geeigneter Stelle mit einem Ventil bzu. Drosselstel-Ie versehen sein, um den notwendigen Endausfarmungsdruck für die Folie erreichen zu können.

Soweit es sich dabei um ein Schaltventil handelt, öffnet sich dieses, sobald die Endausformung erreicht ist.

Bei einer einfachen Drossel sind die Zufuhrmengen bzw. Drucke so abzustimmen, daß die Endausformung erreicht wird.

Das erfindungegemäße Verfahren und die Vorrichtung zu seiner Durchführung werden nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Auaföhrungabeispielen näher erläutert.

Eo zeigen schematisch

Fig. 1 eine Seitenansicht der Gesamtvorrichtung;

Fig. 2 einen Schnitt durch die Tiefziehstation tuShrend der Vorstreckphase;

Fig. 3 im Schnitt ein weiteres Teil der Vorrichtung;

Fig. k im Schnitt die Tiefziehstation während der

Sterlliaationsphase und Fig. 5 im Schnitt eine besondere Auaführungsform dea Falienwärm bereichea der Vorrichtung.

Wie aus Fig. 1 erkennbar, lSuft daa Folienband 1 von einer Vorratsrolle 23 über eine Umlenkrolle 2U zunächst durch die VoruSrmatation 3, deren Heizfläche 3¹ im Takt dea Folienvorachubea gegeneinander und gegen das Folienband gefahren werden.

In der Tiefziehatation U werden die Behälter bzw. Becher I¹ in die Folie 1 eingeformt. Das mit den eingeformten Bechern I¹ versehene Band läuft im Schütze eines Steriltunnels 12,der unter leichtem überdruck der Über den Sterillufteinlaß 17 zugeführten Sterilluft steht, unter die Füllstation 5, wo mittels der FQllpumpe 16 die Becher I¹ gefüllt werden. Danach wird vom Band, immer noch im Schütze dea Steriltunnela 12, die Abdeckelstation 6 passiert, wo von der Vorratsrolle 25 aus über eine Umlenkrolle 26 unter Passage einer Sterilmittelspülkammer 19 (Fig. 3) und mit Hilfe einer weiteren Umlenkrolle 27 die Deckfolie 2 aufgebracht und die gefüllten Becher I¹ keimfrei verschlossen werden.

Die Elemente zur anschließenden Vereinzelung der gefüllten und verschlossenen Becher 1· sind nicht dargestellt. Ebenso ist auf die Darstellung des ganzen Vorrichtungsgeatellea, der taktweise arbeitenden Förder-und Hubmechanik, der Sterilmittelleitungen in ihrer Gesamtanordnung, des Sterildampferzeugers u. dgl. Einzelheiten verzichtet.

Nach Passage der HeizflMchen 3' gelangt der vorgewärmte Folienbandabschnltt, wie erwähnt,in die Tiefziehstation U, die gemSB Fig. 2,3 aus einem auf und ab beweglichen, mit Temperierkanälen 28 und Ausblaskanälen 29 (für die beim Ausformen verdrängte Luft) versehenen Unterteil 8 mit einer oder mehreren Formeintiefungen 7 besteht,dem ein stationäres Oberteil 9 zugeordnet ist.

Dieses Oberteil 9, das im gezeigten Beispiel einen sogenannten Vorstreckstempel Ii* aufweist, ist mit Zu- und AbleitungBanschlössen Io, la¹, 11 für Preßluft und/oder Dampf versehen. Alle drei Anschlüsse lo, la',11 weisen Steuerventile 13,13',13" auf, die von einer gemeinsamen Nockenwelle 32 mit Antrieb 33 und Stellnocken 3k im Sinne des Verfahrens betätigt werden.

Die Steuerung kann natürlich auch auf elektrischem Wege entsprechend programmiert erfolgen.

Der Voratreckstempel 1*», der mit einem Ableitungskanal IU¹ versehen 1st, nimmt in der nöchsten Phase etbia die Stellung gemäß Fig. 2 ein, wobei das erwörmte Folienband 1 unter Dehnung (die Randbereiche sind zwischen Ober- und Unterteil 9,8 festgehalten), wie dargestellt, mitgenommen wird. In diesem Moment wird die sterile und ggf. vorgewärmte Preßluft oder das sterilisierende Medium (Heißdampf) direkt durch den ZuleitungaanschluB Io bzu. lo' zugeführt, uiobei die vorgestreckte Folie gegen die Wand der Eintiefung des Unterteiles 8 tiefgezogen wird, wobei die Ventile 13 und 13" geschlossen bleiben.

Unmittelbar nach Abschluß dee Tiefziehvorganges werden das Ventil 13 geschlossen und die Ventile 13', 13" geöffnet, wobei die öffnung des Ventlles 13" ggf. etwas verzögert erfolgen kann. üJie aus Fig. k erkennbar, ergibt sich nun in der Tiefziehform eine zwangsgeführte Strömung im Sinne der Pfeile, d.h., das sterilisierende Medium strömt im Oberteil 9 ein, muß den Ringspalt zwischen Voratreckstempel !*♦ und Becherinnenwand nach unten passieren und

gelangt damit in den Bodenbereich 1" des Bechers 1·, den es nur durch den Ableitungskanal I**¹ des Vorstreckatempels I** verlassen kann, d.h., der ganze Bodenbereich wird intensiv durchspült, was, uie ermähnt, für den Erfolg einer optimalen Sterilisation wesentlich entscheidend ist. Durch diese Zwangsführung des sterilisierenden Mediums kann zwangsläufig auch keine Vermischung zwischen neu zuströmendem und abströmendem Medium erfolgen.

Der fertig ausgeformte und unmittelbar danach sterilisierte Becher I¹ uird durch Abzug des Unterteiles 8 nach unten freigestellt, so daß das ganze Folienband 1 um eine entsprechende Becherbreite weiter gerückt werden kann. Die fertigen Becher I¹ bleiben dabei zumindest innenflächenseitig in einer keimfreien Atmosphäre, da sie, wie insbesondere aus Fig. 1 erkennbar, durch den unmittelbar an das Oberteil

angeschlossenen Steriltunnel 12 mit Sterilluftein-IaB 17 abgeschirmt werden. Der Steriltunnel wird dabei unter leichtem überdruck gehalten, um einen Keimzutritt von außen zu verhindern.

_v Da die Füllstation 5 mit der Füllpumpe 16 bzw. deren MQndungsbereich 15 mit in den Steriltunnel 12 ein-

/■■

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bezagen let (als FOllpumpe wird eine Sterilpumpe bekannter Bauart verwendet), erfolgt auch die Produktabfüllung in die aterilen Becher I¹ absolut, bzw. im Rahmen dea Oberhaupt machbar möglichen, keimfrei.

Hinter der Füllstation 5 ist die Abdeckelatation 6 angeordnet, die gemäß Fig. 3 aua einer Sterilmittelspülkammer 19 besteht, aus der die mit dem gleichen Medium steril gemachte Deckfolie 2 durch den Deckfolieneinlaß 18 in den Steriltunnel 12 gelangt und in bekannter Weise auf das mit den gefüllten Bechern I¹ versehene Folienband 2 aufgesiegelt uird.

Zweckmäßig aind in der Kammer 19 zuiei gegen die Deckfolie 2 bewegliche, schalenartige Kammerteile Za,21 angeordnet, von denen mindeatena der prcduktaeitig angeordnete Kammerteil 2o mit einer Zuleitung 22 für daa sterilisierende Medium versehen ist.

Die Temperierung der ggf. verwendeten Preßluft und Druck- und Temperatureinatellung des Dampfes werden so vorgenommen, daß sich eine Sterilisationstemperatur von mindestens 15o°C ergibt.

. ie .

Für den Fall , daß eine Vorstreckung per Vorstreckstempel m nicht unbedingt erforderlich sein sollte, muß dieser Vorstreckstempel IU mit seinem Ableitungskanal 1^ natürlich erhalten bleiben, um die Ableitungsfunktion aus dem Bodenbereich 1" des Bechers zu erhalten, d.h., der Vorstreckstempel wird in diesem Falle gewissermaßen zu einer Tauchsonde, die während oder unmittelbar nach Abschluß der Endausformung in den Becher I¹ bis in den Badenbereich eingefahren uiird.

Der Vorstreckstempel I^ nzu. die Taucheonde muß natürlich im Durchgriffsbereich des Oberteiles 9 entsprechend abgedichtet sein.

Wie vorerwähnt, wird eine Vorsterilisation der Folie unmittelbar vor dem Einlauf in die Tiefziehstation it bevorzugt. Gemäß Fig. 5 ist hierfür die Tiefziehstation in besonderer Ideise ausgebildet. Das Oberteil 9 weist dafür zulaufseitig einen Vorwärmkopf 9¹ mit einer Beaufschlagungskammer 3o auf. Das Unterteil 3o· , ebenfalls beheizt, hat entweder, wie dargestellt, eine flache Auflagefläche oder ebenfalls eine Beaufschlagungskammer 3o. Da daa Unterteil β der Tiefzielstation gekühlt ist, sind die beiden Unterteile 8, 3α· getrennt

voneinander gehalten. In der LMnge ist die Beaufschlagungskammer so bemessen, daß die zwischen die SchlieB-flächen β¹ gelangenden Teile des Folienbandea 1 beim Vorsterilisieren erfaßt werden.

Leerseite

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung, Sterilisation und Befüllung von Behältern, insbesondere Bechern zur Aufnahme von keitnanfälligen Produkten, wie Joghurt, Quark, Sahne, Milch,Pudding od. dgl·, wobei die Behälter mit einem Bteriliaationsuilrksamen, unter Druck zugeführten, gasförmigem Medium aua einem

fortlaufendem Folienband in einer Form ausgeformt und in Bteriler Umgebung zum Befüllen und zum Abdeckein mit einer ateril gemachten Abdeckfolie weitergeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in das eingeformte Bechervolumen des ggf. in an sich bekannter Weise in die Form vorgestreckten Folienbandes spätestens nach dessen vollständiger Endausformung daa sterlifiStiBRiSlitsaSi BifllUB ^ER B&iFl g IFiBSf Β&ϊί URS aus dem Bodenbereich des Bechers vermischungsfrei zum nachstrümenden steriliaationsuirksamen Medium wieder abgeführt wird.

J2U7A2b

2· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Folienband

für die Endausforrnung in an sich bekannter Weise vorgewärmt und diese Vorwärmung ebenfalls mit dem sterilisierenden Medium durchgeführt wird.

3· Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem sterilisierten und gefüllten BehHlter im Arbeitstakt eine Deckfolie zugeführt und diese vor dem Eintritt in die sterile Umgebung mindestens produktseitig ebenfalls mit sterilisierendem Medium behandelt uiird.

i*. Verfahren nsph einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, daB als Endausformungsmedium sterile Preßluft und nach der Endausformung erhitzter^Bterilisationstiiirksamer Wasserdampf verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Sterilisationsmedium ein sterilisierendes Gas, bspw. erhitzter Wasserdampf verwendet ni 1 r (1,

6, Verfahren nach einem der Ansprüche 1 his 5, dadurch gekennzeichnet, daß die sterile Umgebung, in die der sterilisierte Becher zwecks Füllung und Abdeckelung eingefördert uird, unter Überdruck gegenüber Normaldruck gehalten uird·

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrene nach Anspruch 1, bestehend bus im Arbeitstakt arbeitenden Folienbandtransportelementen, Voruärm-,

Tiefzieh-, Befüll- und Abdeckelstationen, wobei die Tiefzlehsatian aus einem auf und ab beweglichen, mit Behältereintiefungen versehenen Unterteil gebildet und diesem ein stationäres Oberteil zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß am beheizbaren Oberteil (9), das mit Steuerventilen (13,13·,13") versehene Zu- und Ab-

leitungsanschlüsae (la,la¹,11) aufweist, ein bis in den Bodenbereich (1ⁿ) deB ausgeformten Bechers (10 beweglicher Vorstreck- bzw. Tauchstempel (Ii*) angeordnet und dieser mit einem Ableitungskanal (Ii*¹) für das sterilisierende Medium versehen ist i.nd daß hi pt*,+ UtR. ststJenSfen fibertpil ig) eUi an sich bekannter, sich bis hinter die Abdeckelstation (6) erstreckender Steriltunnel (12) angeordnet iat.

• * α *

θ. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß am Oberteil (9) folienzufuhrseitig ein mit BtEriliaierendem Medium beschi ckbarer Oarw^rinkopf f 9 ^f ) mi' ,.■ 5 η e r

Beaufschlagungskammer (3a) und beheizbarsm FoIienauflageelement (31) angeordnet ist, ωαbei das Folienauflageelement (31) in Bezug auf das den auszuformenden Becher aufnehmende Unterteil (8)

wärmeisoliert angeordnet 1st.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 und/oder Θ, dadurch gekennzeichnet, daß im mit Sterilmitteleinlaß (17) versehenen Steriltunnel (12) der Mündunqsbereich (15) der Füllpumpe (16) der Befüllatation (5) angeordnet und dieser hinter der Füllpumpe (16) mit einem Deckfolieneinlaß (18) und dieser mit einer Sterilmittelspülkammer (19) versehen ist.

lo,Vorrichtung noch Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sterilmittel· spülkammer (19) aus zwei gegen die Deckfolie (2) im Arbeitstakt bemeglichen, schalenartigen Hammerteilen (2o,21) gebildet ist, von denen mindestens der produktseitig angeordnete Kammerteil (2o) mit Zuleitungen (22) Tür das sterilisierende Medium versehen ist.