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Verfahren zum Herstellen aseptischer Kunst stoff-Verpackungen und
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
zum Herstellen aseptischer Kunststoff-Verpackungen, insbesondere mit Maschinen,
in denen der Verpackungsbehälter erzeugt, gefüllt und verschlossen wird, so wie
auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Mit der aseptischen Abfülltechnik
soll ein steriles Füllgut unter Verzicht auf Nächsterilisation direkt in eine sterile
Verpackung gebracht
werden, ohne daß dabei eine Infektion durch
Mikroorgarnsm'en auftreten kann. Dazu sind lI*ze-, Dampf- oder chemische Sterilisationsbehandlungen
bekannt. So werden beispielsweise Glasflaschen und Blechdosen in geschlossenen Vorrichtungen
durch Infrarotstrahler oder durch Heißdampf keimfrei gemacht und anschließend in
einem sterilen Raum gefüllt und verschlossen.
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Für Kunststoffbehälter ist eine solche Behandlung nicht möglich1 weil
dabei unerwünschte Verformungen der Behälter eintreten würden0 Hier wendet man chemische
Sterilisationsverfahren an, bei denen das Behältermaterial oder die fertige, ungefüllte
Verpackung mit chemischen Mitteln keimfrei gemacht, das Mittel anschließend abgedampft
oder ausgespült und die Abfüllung dann in einem sterilen Arbeitsraum vorgenommen
wird0 Nachteilig ist hierbei die Anwendung mehrerer zusätzlicher Arbeitsschritte,
die zur eigentlichen Behälterformung und zum Abfüllvorgang hinzukommen, Es besteht
auch die Gefahr, daß nicht ganz entfernte Rückstände des chemischen Mittels eine
geschmackliche Beeinträchtigung des Füllgutes bewirken Inzwischen sind Maschinen
bekannt geworden, in denen praktisch in einem Arbeitsgang der Kunststoff-Verpackungsbehälter
hergestellt, gefüllt und verschlossen wird. Dabei können die Behälter unter bestimmten
Voraussetzungen vollkommen keimfrei erzeugt werden, weil zur Verformung des Ausgangsmaterials
Verarbeitungstemperaturen von über 1400 C erforderlich sind. Eine Vorsterilisation
ist also nicht mehr notwendig. Es muß jedoch Vorsorge getroffen werden; daß der
Füllvorgang und das Verschließen des gefüllten Behälters keimfrei innerhalb einer
Sterilzone erfolgen.
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Hier setzt die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ein, nach der
ein Verfahren zum Herstellen aseptischer Kunststoff-Verpackungen
und
eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens für Maschinen zu schaffen war,
mit denen Verpackungsbehälter erzeugt, gleichzeitig gefüllt und verschlossen werden.
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Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei Maschinelli,
bei denen über einen Extruder aus einem Schlauchkopf schlauchförmige Hohlkörper
ausgestoßen, im verformbaren Zustand in eine Form eingeschlossen, bei Zuführung
des Füllgutes über Form-und Ffillaorne endgültig ausgeformt, gefüllt und verschlossen
werden, vor dem Ingangsetzen der Maschine sämtliche Füllgut- und Blasluftleitungen
unter Ozondruck gebracht und keimfrei gemacht werden, wozu diese Leitungen mit einem
Ozon-Vorratsbehälter verbindbar sind, daß nach dem Ingangsetzen der Maschine die
Ozonzufuhr abgestellt wird, die Füllgutleitungen auf Füllgutzufuhr umgestellt werden,
anschließend die fllasluftzufuhr aus einem Vorratsbehälter für sterile Blasluft
erfolgt, auf denaie Blasluftleitungen umstellbar sind und im Schlauchkopf während
des Ausstoßens der Schläuche ein Überdruck von Sterilluft aufrechterhalten wird.
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Damit ist es ermöglicht, das Füllgut völlig keimfrei bis in den Abfülldorn
zu bringen und ebenfalls keimfreie Schläuche in den Formen bereitzustellen, in denen
die endgültige Ausformung der Verpackungsbehalter, deren Füllung und das Verschließen
erfolgt. Es muß jedoch auch noch verhindert werden, daß während dieser Arbeitsprozesse
verderbniserregende Mikroorgarnsmen an die Form- und Fülldorn-Einheiten, an das
Füllgut oder in die Schläuche gelangen. Dazu wird nach der Erfindung eine Schutzatmosphäre
um die Form- und Fülldorn-Einheiten gelegt, die ebenfalls vor dem Ingangsetzen der
Maschine aus dem Ozonvorrat und beim Betrieb der Maschine aus dem Sterilluft-Vorrat
gespeist wird. Während also die in den Formen befindlichen Schläuche durch ihre
Eigentemperatur und durch Sterillufl-tb--erdruck gegen Infektion geschützt sind,
werden die übrigen, über der Form
befindlichen Vorrichtungsteile
durch die Schutzatmosphär#e steril gehalten.
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Nach der Erfindung wird die Schutzatmosphäre durch eine am Oberteil
der Form- und Fülldorn-Einheiten angeordnete, den äußeren Dorn umfassende Ringdüse
geschaffen, aus der vor dem Ingangsetzen der Maschine der Formdorn mit Ozon und
nach Ingangsetzen der Maschine mit Sterilluft umspült wird. Eine bevorzugte Ausführungsform
sieht zur Verbesserung der Sterilisierung und zur Einsparung von Ozon sowie Sterilluft
vor, jede Form- und Fülldorn-Einheit mit einem zusammenschiebbaren, einen abgeschlossenen
lkaum bildenden Schutzmantel zu umschließen, dessen Innenraum vor dem Ingangsetzen
der Maschine mit Ozon gespült und nach dem Ingangsetzen der Maschine ständig unter
leichtem Überdruck von Sterilluft gehalten wird.
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Der Unterteil des Schutzmantels ist dabei an einem feststehenden Mantelhalter
befestigt, der Oberteil am äußeren Formdorn festgelegt, so daß der Schutzmantel
an den Bewegungen des äußeren Formdorns teilnehmen kann. Die Festlegung des Schutzmantel-Unterteils
durch den Mantelhalter erfolgt in geringem Abstand über der Form, wodurch ein Schlitz
zur Form hin gebildet wird, der einen Druckausgleich zwischen der Atmosphäre im
Schutzmantel-Innenraum und den in der Form befindlichen Schlauchabschnitten zuläßt,
bis der Formdorn in die Form eingefahren ist und keine Gefahr des Zutritts von schädlichen
Keimen zum Füllgut, bzw. in das Innere der Schläuche mehr besteht, aus denen die
Verpackung gebildet wird.
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Die besonderen Vorteile der Erfindung liegen darin, daß nach dem Ve#rfahren
und der Vorrichtung ein aseptisches Abpacken von Lebensmitteln in Kunststoff-Verpackungen
in einem Arbeitsgang, zusammen mit der Herstellung des Kunststoffbehälters, seiner
Füllung und dem Verschließen in ein- und derselben Maschine, bei Ausnutzung der
Eigenwärme des Kunststoff-Vorformlings in kostensparender Weise ermöglicht wird.
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Dabei entfällt die Vor- und Nachsterilisation der Verpackung und es
sind keine besonderen, steril gehaltenen Räume mehr erforderlich, die beim aseptischen
Befüllen vorher fertiggestellter Verpackungsbehälter bereitgestellt werden müssen.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel
darstellt, näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine Form- und Fülldorn-Einheit
mit darunterstehender Behälterform und eingebrachtem Schlauch-Vorformling, teilweise
im Schnitt; Fig. 2 die Anordnung nach Fig. 1 bei Beginn des Füllvorganges; Fig.
3 die Anordnung nach Fig. 1 bei Beendigung des Füllvorgange s; Fig. 4 die Anordnung
nach Fig. 1 nach dem Verschließen des gefüllten Behälters.
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Im Füllkopf 1 sind die Form- und Fülldorn-Einheiten 2 angeordnet,
die aus dem äußeren Formdorn 20 und dem inneren Fülldorn 21 bestehen und die ineinanderlaufen.
Darunter befindet sich die Form 3 mit den Unterformhälften 30 und den Oberformhälften
31. Zwischen der Form und den Dorneinheiten liegen die Schlauchhaltebacken 4. In
Fig. 1 sind die Unterformhälften 30 zusammengefahren und haben den schlauchförmigen
Vorformling 5 (Schlauch), der vorher aus dem Schlauchkopf der Maschine ausgestoßen
wurde, mit der Schließnaht 6 verschlossen. Oben, über den Oferformhälften 31 , wird
der Schlauch an den Haltebacken 4 offengehalten und festgehalten. In diesem Augenblick
ist, wie in der Abbildung gezeigt, entweder die Form 3 unter die feststehenden Form-
und Fülldorn-Einheiten 2 gerückt oder dieselben sind über die feststehende Form
gelaufen. In der gezeigten, bevorzugten Ausführungsform ist der
äußere
Formdorn 20 jeder Form- und Fülldorn-Einheit mit einem Faltenbalg 7 als Schutzmantel
umgeben. Dieser Schutzmantel bildet einen Raum um den äußeren Formdorn 20 , der
über die Leitung 8 unter Ozondruck gesetzt, bzw. unter Sterilluft-Uberdruck gehalten
werden kann. Mit der Manschette 9 ist der Oberteil des Schutzmantels 7 am Formdorn
20 befestigt, so daß er an dessen Bewegungen teilnehmen kann, Der Unterteil des
Schutzmantels 7 ist mit dem Spannring 10 am Mantelhalter 11 festgelegt, der seinerseits
am Füllkopf 1 befestigt ist und somit feststeht. Zwischen dem Mantelhalter 11 und
den praktisch zur Form 3 gehörenden Haltebacken 4 ist ein geringer, unveränderlicher
Abstand festgelegt und damit der Druckausgleichschlitz 12 gebildet.
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In die Beschreibung der weiteren Abbildungen wird der Funktionsablauf
mit einbezogen. Nachdem entsprechend Fig. 1 der Schlauch 5 in die Form 3 eingelassen
wurde, dessen Eigenhitze ein Eindringen von Bakterien verhindert und der Formdorn
20 durch die ständig in den Innenraum des Schutzmantels 7 über die Leitung 8 zugeführte
Sterilluft keimfrei gehalten wird, fährt nunmehr der Formdorn 20 in den Schlauch
5 bis zum Grund der Oberformhälften 31 ein (Fig. 2), >führt über den Kanal 13
sterile Blasluft zu und reckt den Schlauch 5 , bis er, gegen die Wandungen der Unterformhälften
30 getrieben, seine endgültige Behälterform 50 annimmt. Gleichzeitig ist aus dem
Formdorn 20 der Fülldorn 21 weiter, bis fast zum Boden 51 des Behälters 50 ausgefahren,
hat sein Ventil L4 geöffnet und läßt das Füllgut 15 in den Behälter einströmen,
was unter gleichzeitiger Rückführung des Fülldornes 21 in den Formdorn 20 geschieht.
Dieser Vorgang läuft unter geregeltem Gegendruck ab, der Formdorn verschließt dabei
den Behälter gasdicht und ein Eindringen von Bakterien ist ausgeschlossen.
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Bei vorschriftsmäßig gefülltem Behälter 50 (Fig. 3) fährt der Formdorn
20 mit dem wiedereingezogenen Fülldorn 21 , dessen Ventil 14 nunmehr geschlossen
ist, in seine Ausgangsstelrung zurück, während der Kopfteil 16 über den Luftkanal
13 mit steriler Blasluft geweitet wird, damit der Formdorn 20 frei zurücklaufen
kann. Sobald der Formdorn 20 mit dem eingezogenen Fülldorn 21 auf seinem Rückweg
in die Ausgangsstellung nach Fig. 1 die Oberformhälften 31 verläßt, werden diese
zusammengefahren und verschließen den gefüllten Behälter (Fig. 4) unter Ausbildung
des endgültigen Behälterkopfes 26.
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Während des gesamten Arbeitsprozesses wird nur sterile Blasluft verwendet
und mit leichtem Überdruck im Schutzmantel 7 ständig eine sterile Schutzatmosphäre
um den Formdorn 20 herum aufrechterhalten. Ein unzulässiger Überdruck im Schutzmantel
wird, vor allem beim Einfahren des Form- und des Fülldornes in den Behärter entsprechend
Fig. 2 , wenn sich der Innenraum des Schutzmantels 7 verkleinert, durch den Druckausgleichschlitz
12 zwischen dem Unterteil des Schutzmantels und den Schlauchhaltebacken 4, vermieden.
Der Sterilluft-Überschuß kann durch den Schlitz ins Freie entweichen und verhindert
dabei gleichzeitig den Zutritt verderbniserregender Mikroorganismen auch an dieser
Stelle.
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Selbstverständlich können bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
am Füllkopf 1 mehrere Form- und Fülldorn-Einheiten 2 angeordnet sein und aie Form
3 kann eine entsprechende Anzahl von Formhohlräumen enthaltene Es ist auch gleichgültig,
ob die Füllköpfe, bzw. Formen linear oder auf einer Kreisbahn bewegt werden und
welche der beiden Vorrichtungsteile gegebenenfalls feststeht. Ausschlaggebend ist,
daß das gesamte Leitungssystem vor Betriebsbeginn durch Ozonzufuhr keimfrei gemacht,
die Eigenwärme des
Schlauchvorformlings genutzt und die Sterilität
während des Betriebes durch Verwendung steriler Arbeitsluft sowie durch Abschirmung
der bewegten Teile, die mit dem Verpackungsbehälter in Berührung kommen, mittels
Sterilluft gewährleistet wird. Es können so aseptische Kunststoff-Verpackungen unter
Verwendung von sterilem Füllgut auf vorhandenen Maschinen hergestellt werden, die
auf einfache Weise und kostengünstig für sterilen Betrieb auszurüsten sind.