Fallstudie: VHP-Sterilisation von PET-Milchflaschen und Verschlüssen an einer Abfülllinie
Bei einem Milchabfüllprojekt in Polen mussten die Innenseiten von PET-Milchflaschen und ihren Verschlüssen unmittelbar vor dem Befüllen sterilisiert werden. Fenggu lieferte ein VHP-Sterilisationssystem, das Wasserstoffperoxiddampf über mit der Abfüllmaschine bewegte Düsen direkt in jede Flasche und jeden Verschluss einspeist, und unterstützte technisch den Umbau der Maschineneinhausung zu einer luftdichten Ausführung mit Unterdruck.
Das Projekt im Überblick
| Anwendung | Sterilisation der Innenseiten von PET-Milchflaschen und Flaschenverschlüssen vor dem Befüllen |
|---|---|
| Bestimmungsland | Polen |
| Prozessablauf | VHP-Einspeisung → Entfernung des Wasserstoffperoxids mit Druckluft → Befüllen mit Milch → Verschließen |
| Lieferumfang von Fenggu | VHP-System mit zwei Generatoren, Düsenleisten für Flaschen und Verschlüsse, Rotationsentfeuchter und technische Unterstützung für die Einhausung der Abfüllmaschine |
| Leistungsumfang an der Abfüllmaschine | Luftdichter Umbau der Einhausung und vertikale Bewegung der Düsenleisten, ausgeführt durch den Hersteller der Abfüllmaschine |
Die Anforderung
Der Kunde füllt Milch in PET-Flaschen ab. Flaschen und Verschlüsse gelangen sauber, aber nicht steril zur Abfüllmaschine. Ziel war es, die Innenflächen jeder Flasche und jedes Verschlusses im laufenden Prozess mit der Geschwindigkeit der Abfüllmaschine zu sterilisieren, ohne kondensiertes Wasserstoffperoxid zurückzulassen und ohne die Bediener dem Dampf auszusetzen.
Dies unterscheidet sich von der Raum- und Isolatordekontamination, für die VHP üblicherweise bekannt ist. Statt ein geschlossenes Volumen mit Dampf zu füllen und diesen darin zu halten, muss der Dampf innerhalb weniger Sekunden in jeden Behälter eingebracht werden, während die Linie weiterläuft.
So funktioniert das System
1. Einspeisung in jede Flasche
Entlang des Förderbands ist ein Abschnitt der Abfüllmaschine als Flaschensterilisationszone vorgesehen. Darüber fertigte Fenggu eine kundenspezifische Düsenleiste, die dem Verlauf der Flaschen folgt. Die Leiste trägt 10 bis 20 Düsen aus 8 mm Edelstahlrohr. Sie senkt sich ab, bis die Düsen den Flaschenboden erreichen, speist 2 bis 3 Sekunden lang VHP ein, hebt sich dann wieder und wartet auf die nächste Flaschengruppe. Die Auf- und Abbewegung wird von der Abfüllmaschine angetrieben, ebenso wie die Bewegung ihrer Füllnadeln.
2. Einspeisung in jeden Verschluss
Die Verschlüsse werden in einer separaten Zone auf die gleiche Weise sterilisiert. Eine zweite Düsenleiste mit 5 bis 20 Düsen folgt dem Verlauf der Verschlüsse und speist pro Zyklus 2 bis 3 Sekunden lang VHP ein.
3. Entfernung des Wasserstoffperoxids vor dem Befüllen
Nach der Einspeisung wird das Wasserstoffperoxid mit Druckluft aus den Flaschen entfernt. Anschließend werden die Flaschen mit Milch befüllt und verschlossen.
Zwei Generatoren für eine kontinuierliche Linie
Das System verwendet zwei VHP-Generatoren, die über ein 50 mm Edelstahlrohr verbunden sind. Jeder Generator besitzt einen eigenen Verdampfer und ein eigenes Hochdruckgebläse. Das Gebläse erzeugt den erforderlichen Druck, um den Dampf bis zum Boden jeder Flasche zu fördern.
Die beiden Generatoren laufen abwechselnd. In der kontinuierlichen Produktion sind die Verdampferheizungen und Hochdruckgebläse bei langen Laufzeiten ohne Unterbrechung besonders ausfallgefährdet. Der Wechselbetrieb verteilt die Betriebsstunden. Fällt ein Generator aus, hält der andere die Linie in Betrieb. Diese Konstruktion beruht auf Erfahrungen aus früheren Projekten von Fenggu.
Saubere, trockene Luft gegen Kondensation
Jeder Generator enthält einen HEPA-Filter. Dadurch ist die Luft, die den Dampf in Flaschen und Verschlüsse transportiert, sauber und kontaminiert sie nicht erneut.
Kondensiertes Wasserstoffperoxid im Inneren eines Behälters lässt sich nur schwer entfernen und ist in einer Lebensmittelverpackung nicht akzeptabel. Um dies zu verhindern, liefert ein Rotationsentfeuchter die Trägerluft mit einer relativen Feuchte unter 10%. Warum Feuchte und Konzentration darüber entscheiden, ob Dampf kondensiert, erfahren Sie unter VHP-Konzentration, Feuchte und Kondensation.
Schutz der Bediener
Wasserstoffperoxiddampf darf nicht aus der Abfüllmaschine in den Bedienbereich entweichen. Für die Einhausung der Abfüllmaschine wurden zwei Änderungen empfohlen:
- Luftdichte Türen. Die Maschinentüren verwenden einen aufblasbaren Dichtungsring, ähnlich wie eine Isolatortür, damit sie rund um die Glasscheiben dicht schließen. Siehe luftdichte Türen mit aufblasbarer Dichtung.
- Unterdruck. In der Einhausung wird ein niedrigerer Druck als im Bedienbereich gehalten, in den Konstruktionszeichnungen etwa −10 Pa. Dazu wird der Luftvolumenstrom des Zuluftventilators niedriger eingestellt als der des Abluftventilators. Der Dampf wird vom Abluftventilator abgesaugt und nach außen abgeführt, statt in den Raum zu entweichen.
Diese Änderungen führt der Hersteller der Abfüllmaschine durch. Fenggu unterstützte die Konstruktion der Einhausung technisch auf Grundlage seiner Erfahrung im Bau pharmazeutischer Isolatoren. Zum Vergleich mit der pharmazeutischen Praxis siehe Isolatoren für die aseptische Abfüllung.
Technische Daten des Systems
| Merkmal | Wert |
|---|---|
| Außenabmessungen (B × H × T) | 800 × 800 × 1800 mm (vorbehaltlich der endgültigen Konstruktion) |
| Bruttogewicht | 300 kg |
| Stromversorgung | 400 V, 50 Hz, 3 Phasen + N + E |
| Leistungsaufnahme | ≤ 10 kW |
| Geräuschpegel | ≤ 80 dB(A) |
| H2O2 Verdampfungsrate | ≤ 50 ml/min |
| Sterilant | Wasserstoffperoxid, 30–35% |
| Feuchte der Trägerluft | Unter 10% RH, vom Rotationsentfeuchter |
Was bei einem Projekt zur Flaschensterilisation zu klären ist
Die Inline-Sterilisation von Behältern hängt ebenso von Flasche, Linie und Produkt ab wie vom Generator. Folgende Punkte werden mit dem Kunden und dem Hersteller der Abfüllmaschine abgestimmt:
- Geometrie von Flaschen und Verschlüssen. Halsdurchmesser, Höhe und Verschlussform bestimmen Düsengröße, Eintauchtiefe und Anzahl der Düsen pro Leiste.
- Liniengeschwindigkeit. Die Anzahl der Behälter pro Minute und die Verweilzeit jedes Behälters in der Sterilisationszone bestimmen Einspeisedauer und Dampfbedarf.
- Restliches Wasserstoffperoxid. Rückstände auf Verpackungen mit Lebensmittelkontakt sind gesetzlich geregelt. In den USA begrenzt beispielsweise 21 CFR 178.1005 das restliche Wasserstoffperoxid in Verpackungen für aseptisch verpackte Lebensmittel auf 0.5 ppm. Der geltende Grenzwert und die Prüfmethode werden mit dem Kunden abgestimmt und bei der Inbetriebnahme bestätigt.
- Sterilisationsleistung. Die erforderliche Keimreduktion wird an der tatsächlichen Linie bestätigt, üblicherweise durch Belastungsprüfungen mit inokulierten Behältern.
- Integration. Signale zwischen VHP-System und Abfüllmaschine, Bewegung der Düsenleisten, Türverriegelungen sowie das Verhalten bei Stopp oder Alarm.
Wie diese Anforderungen in eine Spezifikation aufgenommen werden, erfahren Sie unter Erstellung einer URS für ein VHP-System, und zur Werksabnahme und Abnahme am Aufstellort unter FAT und SAT für VHP-Generatoren.
Häufige Fragen
Kann VHP auch an Abfülllinien für Lebensmittel oder Getränke eingesetzt werden und nicht nur in der Pharmaindustrie?
Ja. Wasserstoffperoxid wird häufig zur Sterilisation von Verpackungen für aseptische und länger haltbare Lebensmittel und Getränke eingesetzt. Die Anlage muss für die Inline-Einspeisung in jeden Behälter angepasst werden, statt einen geschlossenen Raum oder eine Kammer zu behandeln.
Muss die Abfüllmaschine ersetzt werden?
Nein. Bei diesem Projekt wurde die bestehende Abfüllmaschine umgebaut: eine luftdichte Einhausung, Unterdruck und Düsenleisten, die durch die Bewegung der Maschine selbst angetrieben werden. Den Umbau führt der Hersteller der Abfüllmaschine mit technischer Unterstützung von Fenggu durch.
Warum zwei Generatoren statt eines größeren?
Für eine hohe Verfügbarkeit. Die Generatoren laufen abwechselnd, sodass sich der Verschleiß verteilt. Die Linie kann mit einem Generator weiterlaufen, während der andere gewartet wird.
Lässt sich das gleiche Verfahren für Glasflaschen, Becher oder andere Behälter verwenden?
Das Prinzip ist gleich, doch Düsenkonstruktion, Einspeisedauer und Rückstandsentfernung hängen vom Behälter ab. Jede Anwendung wird anhand von Zeichnungen des Behälters und der Linie geprüft.
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Senden Sie Behälterzeichnungen, Liniengeschwindigkeit und einen Aufstellungsplan der Abfüllmaschine. Die Ingenieure von Fenggu prüfen, wie sich die VHP-Einspeisung integrieren lässt.