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Verfahren zum Sterilisieren der Innenschicht in einem Verpackungsmaterial - Dokument DE69322474T2
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE69322474T2 29.04.1999
EP-Veröffentlichungsnummer 0591917
Titel Verfahren zum Sterilisieren der Innenschicht in einem Verpackungsmaterial
Anmelder Tetra Laval Holdings & Finance S.A., Pully, CH
Erfinder Stark, Olof, S-271 00 Ystad, SE;
Möller, Hakan, S-211 57 Malmö, SE
Vertreter Müller, Schupfner & Gauger, 80539 München
DE-Aktenzeichen 69322474
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FR, GB, GR, IE, IT, LI, NL, PT, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 05.10.1993
EP-Aktenzeichen 931160675
EP-Offenlegungsdatum 13.04.1994
EP date of grant 09.12.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.04.1999
IPC-Hauptklasse B65B 55/08
IPC-Nebenklasse B65D 65/40   

Beschreibung[de]
Verfahren zum Sterilisieren der Innenschicht in einem Verpackungsmaterial TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sterilisieren der Innenschicht eines Verpackungsmaterials, das zum Verpacken von sterilisierten oder bakterienreduzierten Nahrungsmitteln bestimmt ist, wobei die Sterilisierungsbehandlung durch Lichtenergie durchgeführt werden kann, die von einer Strahlungsquelle in Form von kurzen hochenergetischen Blitzen geliefert wird.

STAND DER TECHNIK

Ein solches Verfahren ist bereits aus der USP 4,464,336 bekannt. Allerdings hat sich herausgestellt, daß eine Sterilisierung mit Verwendung von Blitzlicht bei Verpackungsmaterialien mit stark bakterieller Beschichtung oder Verschmutzung nicht ganz wirksam ist, wahrscheinlich weil bestimmte Oberflächenschichten von darüberliegenden Bakterienkolonien "abgeschattet" werden. Als Ergebnis dieser Abschattungswirkung werden während des Behandlungsverfahrens nicht alle Bakterien oder Mikroorganismen auf der Verpackungsmaterialoberfläche erreicht. Aus der US 3,985,284 oder der EP 0 381 510 ist es beispielsweise bekannt, ein mehrlagiges Verpackungsmaterial herzustellen, das eine transparente Beschichtung in Form einer dünnen transparenten Schicht wie Polyethylen aufweist. Durch die Herstellung ei nes Verpackungsmaterials mit einem transparenten Kunststoff an der Innenseite und einer darauffolgenden lichtreflektierenden Beschichtung kann eine Rückreflexion wesentlicher Anteile des emittierten Lichts stattfinden, das dann die Verpackungsmaterialoberfläche im Vergleich zu einer direkten Lichtbehandlung von der "entgegensetzten Richtung" beaufschlagt und dadurch selbst die der Oberflächenschicht am nächsten liegenden Bakterien erfaßt werden, die nicht den direkten Wirkungen des Lichts aus der Blitzlampe ausgesetzt sind. Diese sekundäre Lichtwirkung ist natürlich nicht so stark wie die direkte Lichtwirkung, weil das Licht erstens über eine längere Strecke läuft, zweitens zweimal durch die transparente Kunststoffoberfläche läuft und drittens von der lichtreflektierenden Schicht reflektiert wird. Durch Verwendung einer Kunststoffschicht, die so transparent wie möglich ist, und durch Verwendung einer so gut wie möglichen Lichtreflexionskapazität in der reflektierenden Schicht kann bei den verwendeten Lichtenergiepegeln allerdings eine reflektierte Lichtwelle erhalten werden, die eine Lichtenergie von bis 90 Prozent der Ausgangsenergie aufweist.

AUFGABE DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein Verfahren zum Sterilisieren der Innenschicht eines Verpackungsmaterials vorzusehen, das bei Verpackungsmaterialien mit einer hochbakteriellen Beschichtung oder Verschmutzung völlig wirksam ist, womit die negativen Wirkungen beim Stand der Technik vermieden werden.

Die Erfindung löst die Schwierigkeiten aus dem Stand der Technik durch die in Anspruch 1 beanspruchten Merkmale, wobei bevorzugte Ausführungsformen in den Unteransprüchen angegeben sind.

KURZE BESCHREIBUNG DER BEIGEFÜGTEN ZEICHNUNG

Im folgenden wird die Erfindung nun im einzelnen unter speziellem Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben; darin zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Verpackungsmaterial des Typs, der bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird;

Fig. 2 die Reflexion der Lichtblitze in dem Material; und

Fig. 3 einen Verpackungsschlauch mit einer innerhalb des Schlauchs angeordneten Blitzeinheit.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Das in Fig. 1 veranschaulichte Verpackungsmaterial, das in Form einer Bahn hergestellt sein kann, besteht aus einer Kernschicht 1 z. B. aus Papier oder Pappe, die Kernschicht kann aber auch z. B. aus Schaumstoff bestehen (aufgeschäumtes Polystyrol oder Polypropylen). Diese Kernschicht 1 ist, zumindest wenn sie aus einem faserigen Material besteht, mit einer Außenbeschichtung 2 aus einem Thermoplast, z. B. Polyethylen versehen, und die Innenseite 3 des Laminats besteht aus einem Thermoplast mit geringer Lichtabsorption, d. h. mit hoher Transparenz, und einer Fläche 10 mit im wesentlichen Oberflächenglätte, z. B. Polyethylen oder Polypropylen. Zwischen der Innenschicht 3 und der Kernschicht 1 ist eine lichtreflektierende Schicht 4 vorgesehen, die mit Hilfe einer Binde- oder Haftschicht 5 mit der Kernschicht 1 laminiert sein kann. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung sind die Innenschicht 3 und die lichtreflektierende Schicht 4 von wesentlicher Bedeutung, sie werden deshalb getrennt erläutert.

Wie oben erwähnt, ist die Innenschicht 3 hochtransparent, so daß sie durch die Schicht laufendes Licht nicht absorbiert, und die Schicht muß darüber hinaus an der Oberfläche extrem glatt sein, teils um die Bakterienschicht zu reduzieren und teils um eine Lichtdurchdringung ohne diffuse Reflexion oder extrem hohe Oberflächenabsorption zuzulassen. Ein Material mit hoher Oberflächenglattheit kann erhalten werden, indem ein extrudierter Kunststoffilm, z. B. ein Polypropylenfilm gedehnt wird, wobei dann der Kunststoffilm 3 getrennt hergestellt wird und mit der lichtreflektierenden Schicht 4 mittels eines dünnen transparenten Klebers oder Binders, z. B. geschmolzenem Polyethylen laminiert wird.

Die lichtreflektierende Schicht 4 kann aus einer Metallfolie, z. B. einer Aluminiumfolie bestehen, deren blank gewalzte Fläche derart gedreht ist, daß sie der Innenschicht 3 zugewandt ist, um einen hohen Grad an Lichtreflexion von der Schicht 4 zu erhalten. Ebenso kann anstelle einer Metallfolie wie einer Aluminiumfolie ein metallisierter Film wie ein dünner Polyesterfilm verwendet werden, der durch Vakuumabscheidung von Aluminiummaterial auf die Polyesterfolienschicht oder direkt auf die Innenschicht 3 metallisiert wurde. Ein metallisierter Polyesterfilm 4 kann auf übliche Weise durch Extrusion eines Klebers oder Binders, z. B. Polyethylen mit der Kernschicht 1 und der Innenschicht 3 laminiert werden. Falls die Innenschicht 3 vorgefertigt und gedehnt ist, um eine glatte Oberfläche 10 zu erhalten, dann kann auch eine Metallisierung in Form einer vakuumabgeschiedenen Aluminiumschicht direkt auf den Film 3 aufgebracht werden, und diese vakuumabgeschiedene Schicht bildet dann die Schicht, die in Fig. 1 mit 4 bezeichnet ist. Bei der Herstellung des Laminats, das das Verpackungsmaterial bilden soll, muß gewährleistet sein, daß die Innenschicht 3 aus Verpackungsmaterial so geringe Lichtabsorptionseigenschaften wie möglich und die lichtreflektierende Schicht 4 eine so gute Reflexionsfähigkeit wie möglich besitzt. Die Innenschicht 3 muß natürlich zusätzlich heißsiegelbar sein, so daß aus dem Material dichte Verpackungen mit mechanisch beständigen Nähten oder Verbindungen hergestellt werden können.

Diese Verpackungen, die aus dem offenbarten Verpackungsmaterial hergestellt sind, können bevorzugt von dem Typ sein, der zunächst aus einer flachen Bahn besteht, die zu einem Schlauch geformt wird, indem die Kanten der Bahn miteinander vereinigt werden, woraufhin die Inhaltsstoffe wie gewünscht ins Innere des Schlauchs eingebracht werden, der durch wiederholtes Flachdrücken von Querversiegelungen rechtwinklig zur Längsachse des Schlauchs in Packungseinheiten unterteilt wird, die von dem Schlauch getrennt und durch Falten zu einer Verpackung mit der gewünschten Gestalt geformt werden. Falls die für die Packung gewünschten Inhaltsstoffe beispielsweise aus einem sterilisierten Nahrungsmittel bestehen, dann muß auch die Innenseite des Verpackungsmaterials sterilisiert werden, weil das sterilisierte Nahrungsmittel ansonsten beim Kontakt mit der Innenseite des Verpackungsmaterials wieder infiziert werden würde.

Im hier beschriebenen Fall wird die Innenseite 10 des Verpackungsmaterials derart sterilisiert, daß das Verpackungsmaterial zu einem Schlauch 7 geformt wird, indem die Längskantenzonen des Materials in einer dichten und dauerhaften Naht oder Verbindung miteinander vereinigt werden. Dies wird durchgeführt, indem man veranlaßt, daß die aufeinander aufgebrachten Kunststoffschichten in der Naht- oder Verbindungszone unter Zuführung von Wärme und Druck schmelzen und zusammenschmelzen und dann durch Kühlung stabilisiert werden. Ein solcher Schlauch 7 kann kontinuierlich gebildet werden, indem eine planare Materialbahn von einer Magazinrolle abgewickelt und schrittweise in eine Schlauchform umgefaltet wird, damit die Kantenzonen schließlich vereinigt und miteinander versiegelt werden können. Zur Sterilisierung der Innenseite des Schlauchs 7 wurde dieser wie in der Veranschaulichung von Fig. 3 konzentrisch um eine Blitzentladungseinheit 6 angeordnet, deren Längsausdehnung in axialer Richtung des Schlauchs 7 verläuft. Bei dieser Ausführungsform ist die Blitzentladungseinheit 6 als zylindrische Lampe gezeigt, sie kann aber auch aus mehreren Lampen oder Blitzröhren bestehen, die nebeneinander oder auf an sich bekannte Weise abfolgend angeordnet sind. Die lichtemittierende Blitzeinheit 6 ist positionsmäßig festgelegt, während der Schlauch 7 andererseits derart angeordnet ist, daß er sich bezüglich der Blitzeinheit 6 in Richtung des in der Zeichnung gezeigten Pfeils bewegt. Die Blitzeinheit 6 ist mit einer Versorgungseinheit verbunden, die Impulse zur Steuerung der Blitzemission mit einer Frequenz zwischen 1 und 10 Impulsen pro Sekunde, bevorzugt zwischen 2 und 6 Impulsen pro Sekunde mit einer Impulsdauer zwischen 20 und 2000 us liefert. Die Impulslänge kann wie die Impulsfrequenz in Abhängigkeit von der Auslegung der Anlage und des behandelten Gegenstands beträchtlich verändert werden, und die oben offenbarten Werte gelten lediglich als typische Wertebereiche. Die Lichtdosis, die die Innenseite des Verpackungsmaterials beaufschlagt, kann durch die an die Blitzeinheitsröhre 6 gelieferte Spannung geregelt werden und sollte zwischen 2 und 10 Joule pro cm² liegen, um eine zufriedenstellende bakterienabtötende Wirkung zu erreichen. Da sich die Röhre 7 bezüglich der Blitzeinheit 6 mit relativ niedriger Geschwindigkeit bewegt, wird der gleiche Bereich in Abhängigkeit von der Frequenz der emittierten Lichtblitze mehrmals beleuchtet und beeinflußt. Zusätzlich zu der Relativgeschwindigkeit der Röhre 7 in Beziehung zu der Blitzeinheit 6 und der Frequenz der emittierten Lichtblitze beeinflussen auch die Länge und die Blitzintensität der Blitzeinheit 6 das Niveau des endgültigen Effekts. Wenn sich die Röhre 7 also bezüglich der Blitzeinheit 6 schneller bewegt, dann kann eine ausreichende bakterienabtötende Wirkung erreicht werden, indem entweder die Länge der Blitzeinheit 6 vergrößert wird oder die Frequenz der emittierten Blitze oder ihre Intensität erhöht wird, und zwar zusätzlich zur Erhöhung der Anzahl der eigentlichen Blitzeinheitslampen.

Aus Fig. 2 wird deutlich, daß die Oberfläche 10 der Innenschicht 3 teilweise durch direkte Lichtblitze beeinflußt wird, die durch die Linien 8 symbolisiert werden, und teilweise durch indirekte Lichtblitze oder reflektierte Lichtblitze, die durch die Linien 9 symbolisiert sind. Dies bedeutet, daß Kolonien von Bakterien und Mikroorganismen 11 auf der Oberfläche der inneren Kunststoffschicht 3 vollständig von den emittierten Lichtblitzen beeinflußt werden und ein besseres Bakterienabtötungsergebnis erreicht wird.

Als ein Ergebnis der Energieemissionen wird die Innenschicht 10 des Schlauchs in gewissem Grade erwärmt, aber nicht so stark, daß diese Wärmewirkung alleine zu irgendeiner Sterilisierung führen würden. Was oben zur Anwendung der vorliegenden Erfindung beim Formen von Packungen ausgehend von einem Schlauch 7 gesagt wurde, soll nur ein besonders vorteilhaftes Anwendungsgebiet veranschaulichen. So kann das Verfahren nach dem erfinderischen Konzept nicht nur auf aufgestellte Packungszuschnitte oder Behälter angewendet werden, die mittels in die Zuschnitte eingeführter Blitzentladungseinheiten 6 innen sterilisiert wer den, sondern auch auf flächige Bahnen oder Bögen von Verpackungsmaterial, die durch andere Mittel als der Umformung zu einem Schlauch zu Packungen geformt werden. Wie in dieser Beschreibung erwähnt, kann die lichtreflektierende Schicht 4 entweder aus einer blank gewalzten Metallfolie, bevorzugt einer Aluminiumfolie oder aus einer sogenannten metallisierten Oberfläche bestehen, die normalerweise durch Vakuumabscheidung von verdampftem Metall, z. B. Aluminium, auf einen glatten Film, z. B. einen Kunststoffilm erhalten wird. Eine solche vakuumabgeschiedene Oberfläche ist extrem dünn, da die Oberflächenschicht nur einige Moleküle dick ist, sie kann aber trotzdem eine extrem gute Lichtreflexion liefern, falls die Oberfläche, auf die das Metall abgeschieden wird, eine ausreichende Oberflächenglattheit aufweist. Glas oder glasartige Silicone können ebenfalls auf ähnliche Weise auf ein Substrat vakuumabgeschieden werden, und eine solche vakuumabgeschiedene Schicht bietet im Gegensatz zu einer vakuumabgeschiedenen Metallschicht eine gute Gassperre. Folglich ist es nach der vorliegenden Erfindung möglich, ein Verpackungsmaterial mit einer guten Gassperre herzustellen, das auch umweltverträglich ist, das es im Prinzip nur aus einem einzigen Material besteht. Ein solches Material kann aus einer Kernschicht aus "geschäumtem" oder expandiertem Polypropylen, die mit einem transparenten Polypropylenfilm zusammenlaminiert ist, der eine lichtreflektierende Schicht aus vakuumabgeschiedenen Metall (Aluminium) aufweist, und einer Schicht aus gasdichtem, vakuumabgeschiedenen Glas bestehen. Die vakuumabgeschiedenen Schichten können entweder von außen aufeinandergelegt sein oder als eine Beschichtung auf einem speziellen Laminatfilm eingebettet sein. Die in dem Laminat enthaltenen Filme können auf an sich bekannte Weise mittels extrudiertem Polypropylen kolaminiert sein. Der (abgesehen von der Leistung einer wirksamen Sterilbehandlung mit Blitzlicht) dem beschriebenen Laminat innewohnende Vorteil liegt darin, daß das Material aus bis zu 100 Prozent aus einem einzigen Kunststoffmaterial, im vorliegenden Fall aus Polypropylen besteht. Dies beinhaltet große Vorteile, wenn das Material zur Wiederverwendung wiederverwertet werden soll, da es ganz einfach vollständig zusammengeschmolzen wird. Sicher, das Material enthält eine vakuumaufgebrachte Metallschicht und, falls es gasdicht gemacht ist, eine vakuumabgeschiedene Glasschicht, aber diese Schichten sind, wie oben erwähnt, extrem dünn (nur einige Ångström), so daß sie das geschmolzene Kunststoffmaterial beim Wiederverwerten durch Schmelzen nicht entscheidend kontaminieren. Es hat sich herausgestellt, daß die Sterilisierungsbehandlung unter Verwendung einer Blitzbeleuchtung äußerst wirksam ist und darüber hinaus keine Nebenwirkungen in Form von Restprodukten ergibt, was bei chemischer Sterilisierung häufig der Fall ist. Durch Anwendung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung kann einem Verpackungsmaterial eine Sterilisierungsbehandlung verliehen werden, das eine hohe bakterielle Belastung aufweist.

Die vorliegende Erfindung sollte nicht auf das oben Beschriebene und in der Zeichnung Gezeigte gelten, wobei viele Modifizierungen denkbar sind, ohne daß vom Umfang der beigefügten Ansprüche abgewichen wird.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung ist die reflektierende Schicht 4 eine Metallschicht oder eine vakuumabgeschiedene Schicht. Allerdings läßt sich selbst mit einer weißen Papierschicht als reflektierender Oberfläche eine gute Reflexion erhalten.


Anspruch[de]

1. Verfahren zum Sterilisieren der Innenschicht (3) eines Verpackungsmaterials, das in Form einer Bahn hergestellt ist, die wenigstens aus einer Kernschicht (1) und der Innenschicht (3) besteht,

mittels Lichtenergie, die von einer Strahlungsquelle (6) in Form von hochenergetischen Blitzen geliefert wird, die die Oberfläche der Innenschicht (3) beaufschlagen, dadurch gekennzeichnet,

daß das Verpackungsmaterial mit einer Innenschicht (3) versehen wird, die aus der Gruppe transparenter Thermoplaste ausgewählt ist und ausreichend transparent ist, um die auftreffende Lichtenergie zu übertragen,

eine lichtreflektierende Schicht (4) aus einem lichtreflektierenden Material zwischen der Kernschicht (1) und der Innenschicht (3) angeordnet wird, die reflektierend genug ist, um die übertragene Lichtenergie zu reflektieren, und

die hochenergetischen Blitze auf die Innenschicht (3) gerichtet werden, wobei die hochenergetischen Blitze von der Innenschicht (3) übertragen und von der lichtreflektierenden Schicht (4) reflektiert werden, um wieder die Oberfläche der Innenschicht (3) zu beaufschlagen, wobei auf der Oberfläche der Innenschicht (3) vorliegende Bakterien und Mikroorganismen von beiden Seiten der Oberfläche zerstört werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Innenschicht (3) mit hoher Transparenz und eine lichtreflektierende Schicht (4) mit guter Lichtreflexionskapazität verwendet wird, so daß die Lichtenergie, die auf die Oberfläche der Innenschicht (3) in Mengen von mehr als 2 Joule/cm² auftrifft, übertragen und reflektiert wird, um eine reflektierte Lichtwelle mit einer Energie von bis zu 90% der Ausgangsenergie zu erhalten.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verpackungsmaterial durch Laminierung mehrerer miteinander verbundener Laminatschichten hergestellt wird, wobei die Innenschicht (3) aus transparentem Thermoplast an die Schicht (4) aus lichtreflektierendem Material laminiert ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtreflektierende Schicht (4) mittels Vakuumabscheidung direkt auf die Innenschicht (3) aufgebracht wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtreflektierende Schicht (4), die aus einem Glasfilm oder einem vakuumaufgebrachten Glasfilm besteht, mit einer lichtreflektierenden Vakuummetallisierung versehen wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verpackungsmaterial zu einem Schlauch (7) geformt und der Schlauch (7) konzentrisch um die Lichtstrahlungsquelle (6) angeordnet wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch (7) in einem kontinuierlichen Verfahren bezüglich der Lichtstrahlungsquelle (6) bewegt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Emission von Licht der Lichtstrahlungsquelle (6) mit Frequenzen zwischen 1 und 10 Impulsen pro Sekunde, bevorzugt zwischen 2 und 6 Impulsen pro Sekunde mit einer Impulsdauer zwischen 20 und 2000 us gepulst wird.







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