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Dokumentenidentifikation DE4209838A1 30.09.1993
Titel Verfahren und Vorrichtung zum Sterilisieren einer Verpackungsmaterialbahn
Anmelder Robert Bosch GmbH, 70469 Stuttgart, DE
Erfinder Buchner, Norbert, Prof. Dr. Dr.-Ing., 7057 Winnenden, DE;
Mezger, Ulrich, 7022 Leinfelden-Echterdingen, DE
DE-Anmeldedatum 26.03.1992
DE-Aktenzeichen 4209838
Offenlegungstag 30.09.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.09.1993
IPC-Hauptklasse B65B 55/08
IPC-Nebenklasse B65B 55/10   
Zusammenfassung Eine Verpackungsmaterialbahn (1) wird durch Vorreinigen mit Wasser und durch UV-Bestrahlung sterilisiert. Eine sehr hohe Entkeimungsrate wird erzielt, wenn die Vorreinigung durch Aufspritzen des Wassers in einem Strahl (2) mit hohem Druck und hoher Geschwindigkeit durchgeführt wird. Der Strahl ist stationär flächig oder eine Fläche bestreichend umlaufend punktförmig ausgebildet. Ein Erhitzen und/oder eine Beimischung von Reinigungsmitteln erhöht die Entkeimungsrate.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sterilisieren einer Verpackungsmaterialbahn nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem beispielsweise durch die EP-A-1 42 758 bekannt gewordenen Verfahren dieser Art wird die Vorreinigung der Verpackungsmaterialbahn in einem Wasserbad mit Ultraschallwellen durchgeführt. Bei dieser Reinigung wird ein Teil der Keime von der Oberfläche des Verpackungsmaterials gelost und entfernt, so daß bei der nachfolgenden Uv-(Ultraviolett-)Bestrahlung eine verminderte Keimbelastung vorliegt. Dieses bekannte Verfahren erbringt eine im Durchschnitt recht gute Entkeimungsrate. Untersuchungen haben jedoch ergeben, daß immer wieder eine nicht ausreichende Sterilität der Verpackungsmaterialbahn vorkommt. Ferner ist durch die EP-A-4 46 455 ein nach dem Prinzip einer Vorreinigung mit Wasser und einer Nachbehandlung mit UV-Bestrahlung arbeitendes Sterilisierverfahren bekannt geworden, bei dem die vorausgehende Reinigung in Anwesenheit von Wasser mit Bürsten durchgeführt wird, deren Borstenspitzen die Packstoffbahn bestreichen. Bei diesem bekannten Verfahren wird eine effektive Reinigung erzielt, wenn die Borstenspitzen die Packstoffbahn unter einem ganz bestimmten Winkel bestreichen, d. h. der Abstand der Bürsten zur Packstoffbahn hat einen maßgebenden Einfluß auf die Reinigungswirkung. Da die Bürsten aber während des Betriebs verschleißen, sind laufende Kontrollen des Abstands und Nachjustierungen erforderlich.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Entkeimungsverfahren für Verpackungsmaterialbahnen zu schaffen, das verschleißfrei und ohne Nachjustierung arbeitet.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegeben.

Versuche haben gezeigt, daß nach diesem Verfahren behandelte Verpackungsmaterialbahnen mit hoher Sterilitätsrate entkeimt werden können, so daß sie anschließend zum Verpacken steriler Güter eingesetzt werden können. Die besonders effektive Sterilisierwirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist so zu erklären, daß der unter hohem Druck auf die Oberfläche des Verpackungsmaterials auftreffende Wasserstrahl auf der Bahn haftende Staubkörnchen und Ansammlungen von Mikroorganismen wegreißt und wegspült, so daß die verhältnismäßig wenigen auf der Bahn verbleibenden Keime der nachfolgenden UV-Bestrahlung ungeschützt ausgesetzt sind. Aus diesem Grund wird durch die Kombination einer Naßreinigung mit Wasserstrahlen und einer anschließenden UV-Bestrahlung eine sehr hohe Sterilisierwirkung erzielt.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich.

Eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens hat wenigstens eine der UV-Strahlungsquelle vorgeschaltete, in einem bestimmten Winkel zur Förderrichtung der zugeführten Verpackungsmaterialbahn gerichtete Hochdruckdüse für Wasser. Sehr wirkungsvoll ist die Anordnung der Düse in einem bestimmten spitzen Winkel gegen die Laufrichtung der Verpackungsmaterialbahn.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens und eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens werden im folgenden näher beschrieben und anhand einer Zeichnung erläutert, die die Vorrichtung vereinfacht im Querschnitt zeigt.

Eine Verpackungsmaterialbahn 1, die zum Herstellen von Behältern zum Verpacken steriler Güter verarbeitet wird, wird von einer Vorratsrolle kontinuierlich abgezogen und im Zickzack um drei Rollen 11, 12, 13 in einer Auffangwanne 14 sowie daran anschließend über eine bestimmte Strecke senkrecht nach oben und dann über eine Umlenkrolle 15 zu einer nicht dargestellten Verpackungsmaschine geführt. Oberhalb der Umlenkrolle 12 ist in einem bestimmten Abstand eine Flachstrahl- oder Breitschlitzdüse 17 angeordnet, deren Spritzebene gegen die Umlenkrolle 12 gerichtet ist. Der flächige Flachstrahl 2 ist auf die um die Umlenkwalze 12 laufende Verpackungsmaterialbahn 1 so ausgerichtet, daß er an der Auftrefflinie 3 in einem Winkel von etwa 45 Grad zur Tangente der Auftrefflinie entgegen der Förderrichtung der Verpackungsmaterialbahn 1 geneigt ist. Die Breitschlitzdüse 17 kann auch von 20 bis 90 Grad ausgerichtet sein oder sogar in einem Winkelbereich in Laufrichtung der Verpackungsmaterialbahn 1 liegen. Der aus der Breitschlitzdüse 17 aus tretende Flachstrahl 2 ist vorzugsweise steriles Wasser, das mit hoher Geschwindigkeit linienförmig auf der Verpackungsmaterialbahn 1 quer auftrifft, so daß an deren Oberfläche haftende Staubkörnchen, Keime oder Anhäufungen von Mikroorganismen unter der Wirkung des mit hoher Geschwindigkeit dort auftreffenden Wassers weggerissen und fortgespült werden. Um dem Strahl 2 eine hohe Auftreffgeschwindigkeit zu verleihen, wird das Sterilwasser der Düse 17 mit hohem Druck beispielsweise 20 bis 150 bar zugeführt. Die Transportgeschwindigkeit der Verpackungsmaterialbahn 1 wird in einem Bereich von 1 bis 10 Meter pro Minute gewählt.

Das Spritzwasser wird in der Wanne 14 aufgefangen und im Umlauf nach Passieren eines Filters der Breitschlitzdüse 17 wieder zugeführt. Die gereinigte Materialbahn 1 wird auf der Strecke zwischen der Umlenkwalze 13 und der Umlenkwalze 15 zunächst zwischen zwei Breitschlitzdüsen 17, 18 für Trocknungsluft hindurch und darauf mit seiner gereinigten Seite an einem UV-Strahler vorbeigeführt, wo sie mit UV-Licht bestrahlt wird. Der UV-Strahler 20 ist vorzugsweise vom C-Typ mit einer Leistung im Bereich von 100 bis 400 Milliwattsekunden/cm2, vorzugsweise 250 mws/cm2. Die Bestrahlungszeit beträgt etwa 1 bis 10 Sekunden.

Bei Versuchen hat es sich gezeigt, daß bei einer Hochdruck-Wasserreinigung mit einer Flachstrahldüse der Reinigungseffekt zunimmt, je höher der Wasserdruck und je geringer die Fördergeschwindigkeit der Verpackungsmaterialbahn 1 sind. Dabei beträgt die Keimreduktion 1,4 bis 4 Zehnerpotenzen. Eine Temperaturerhöhung des Wassers bringt nur eine geringe Verbesserung der Reinigung. Ein Zusatz von Reinigungsmitteln steigert den Effekt deutlich bis zu 5 Zehnerpotenzen.

Bei der, wie oben beschrieben, vorgereinigten und anschließend einer UVC-Bestrahlung ausgesetzten Verpackungsmaterialbahn 1 wird bei einer ursprünglichen Verkeimung mit Bakterium subtilis von etwa 102 bis 104 schließlich ein Verkeimungsniveau von Null erreicht; selbst bei einer Ausgangskonzentration von fast 107 Keimen/Plättchen ist die Endkeimzahl noch fast Null. Anstelle einer Breitschlitz- bzw. Flachstrahldüse 17 ist auch die Verwendung einer rotierenden Punktstrahldüse angebracht. Versuche mit einer rotierenden Punktstrahldüse erbrachten bei gleichen Voraussetzungen gleichwertige Ergebnisse wie mit einer Flachstrahldüse.

Rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen zeigten, daß bei einer Behandlung einer Verpackungsmaterialbahn mit unter hohem Druck aufgespritztem Wasserstrahl, Zellagglomerate abgelöst wurden, so daß dann nur noch einzelne, ungedeckte Keime verblieben, die von der UVC-Strahlung leicht erreicht wurden. Offensichtlich ist die Wahrscheinlichkeit einer Ablösung von Keimen desto größer, je größer die Agglomerate sind. Es zeigte sich auch, daß bei einer Verkeimung von mit Staub vermischten Bac.subt.-Sporen bei gleichen Bedingungen die Reinigungswirkung beider Wasserstrahlarten als auch der Kombinationseffekt aus Reinigung und UV-Bestrahlung hervorragend sind.

Bei der Behandlung von Schimmelpilzsporen zeigten Versuche, daß bei der Reinigung mit einer Flachstrahldüse und mit einer rotierenden Punktstrahldüse Sporen von Aspergillus Niger ähnliche Entkeimungsverhältnisse erzielt wurden wie bei Bac.sub.-Sporen. Hinsichtlich der Keimfreiheit wird dennoch wegen der Bestrahlungsresistenz von A. niger nicht das gleich gute Ergebnis der Reinigungs-/Bestrahlungs-Behandlung erreicht. Wird jedoch in diesem Fall statt kaltem heißes Wasser mit einer Temperatur von etwa 70 Grad C mit einem Reinigungsmittelzusatz verwendet, so steigt die Reinigungswirkung sprunghaft an. Als Folge wird in Kombination mit der UV-Bestrahlung ein ausgezeichnetes Ergebnis erzielt. Durch eine weitere Erhöhung der Temperatur des Spritzwassers läßt sich der Abtötungseffekt noch wesentlich vergrößern.

Zum Erzielen einer maximalen Sicherheit des Abtötungseffekts ist eine Ausführungsform des Sterilisierverfahrens vorzuziehen, bei der mit erwärmtem Wasser mit Reinigungsmittelzusatz die Wasserstrahlreinigung durchgeführt, danach mit reinem Sterilwasser nachgespült, ferner mit Sterilluft aus einer Rakel getrocknet und anschließend mit UV bestrahlt wird. Diese Maßnahmen können in Kombination an der Verpackungsmaterialbahn ein- oder beidseitig angewandt werden.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum Sterilisieren einer Verpackungsmaterialbahn, bei dem die Bahn zunächst einer Reinigung in Anwesenheit von Wasser, darauf einer Trocknung mit einem sterilen Gas und schließlich einer Bestrahlung mit UV-Strahlen unterzogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die vorausgehende Reinigung mit einem unter hohem Druck auf die Oberfläche der Verpackungsmaterialbahn aufgespritzten Wasserstrahl durchgeführt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserstrahl mit einem Druck im Bereich von 20 bis 200 bar aufgespritzt wird.
  3. 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserstrahl in einem Winkelbereich von 20 bis 90 Grad, vorzugsweise 45 Grad, entgegen der Laufrichtung der Verpackungsmaterialbahn auf die kontinuierlich geforderte Verpackungsmaterialbahn gerichtet ist.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserstrahl als flächiger Strahl (2) mit Linienberührung ausgebildet ist.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserstrahl als Punktstrahl ausgebildet ist und durch Rotation die Verpackungsmaterialbahn flächig bestreicht.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserstrahl (2) im bogenförmigen Umlenkbereich einer Führungswalze (12) auf die Verpackungsmaterialbahn gespritzt wird.
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserstrahl aus erwärmtem Wasser mit einer Temperatur von 40 bis 90 Grad, vorzugsweise 70 Grad Celcius gebildet wird.
  8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Wasser des Wasserstrahls ein Reinigungsmittel beigemischt wird.
  9. 9. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit einer Ultraviolett-Lichtquelle, vor der die Verpackungsmaterialbahn vorbeigeführt wird und mit einer vorgeschalteten Naßreinigungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Naßreinigungseinrichtung aus einer Hochdruck-Spritzdüse (17) besteht, mit der ein Wasserstrahl (2) mit hoher Geschwindigkeit gegen die kontinuierlich vorbeigeführte Verpackungsmaterialbahn (1) gespritzt wird.
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruck-Spritzdüse als Flachstrahldüse (17) oder als rotierende Punktstrahldüse ausgebildet ist.
  11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruck-Spritzdüse (17) unter einem Winkel von 20 bis 90 Grad entgegen der Laufrichtung der Verpackungsmaterialbahn (1) zu dieser ausgerichtet ist.






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