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Dipl.-Ing. Andreas Niemcewicz

Sollen empfindliche Produkte wie Kaffeesahne in kleinen Portionen aseptisch verpackt werden, lässt sich dies bei vertretbaren Kosten des Packmaterials mit Thermoformmaschinen der Baureihe TFA 4940 realisieren. Einer der großen Systemvorteile ist die effiziente Packstoffsterilisierung.

Die Sterilisierung der Folien von der Rolle (sowohl Boden- wie auch Deckfolie), aus denen die Verpackungen geformt werden, erfolgt in einem H2O2-Bad. Dabei werden die problematischen Mikroorganismen, die sich auf der Oberfläche befinden können, wirksam abgetötet. Bei einer Badtemperatur von 55 °C und einer 35%-igen Peroxidlösung lassen sich im Sterilisierbad Abtötungsgrade von 5 log erreichen. Die Abtötungsgrade sind dabei mit entsprechenden Testkeimen in der Maschine validierbar. Prinzipbedingt (d.h. zuerst sterilisieren, danach formen) erreicht man in diesem System insgesamt bessere Ergebnisse als bei alternativen Sterilisationsverfahren, die nach dem umgekehrten Prinzip arbeiten. Die überschüssigen Peroxidreste aus dem Sterilisationsbereich der Maschine können problemlos durch Abgaskatalysatoren entsorgt werden, weil sie noch vor der Becherformung verdampfen.

Die Sterilisation der Füllelemente erfolgt mit Dampf bei 135 °C und unter 3 bar. Kons-truktionsbedingt ist das bei einem Ganzmetall-Kolbenfüller, der bei dieser Maschinenlösung eingesetzt wird, problemlos möglich. Je Fülldüse ist er mit einem Kolben und einem Steuerschieber ausgerüstet. Neben der hohen Hygiene sind weitere Vorteile dieses Füllelementes die

Eine aseptische Verpackungsmaschine wie die TFA 4940 muss nicht in Hygieneräumen aufgestellt oder durch Schleusen geschützt werden. Die sterile Produktabfüllung findet im geschlossenen Tunnel unter kons-tantem Überdruck von Sterilluft statt, die von der Maschine selbst erzeugt wird. Die Innenwände des Tunnels werden in regelmäßigen Zeitabständen mit gasförmigem Peroxid sterilisiert. Das gasförmige Peroxid strömt dabei durch großzügig dimensionierte Rohre, anstatt etwa als Flüssigkeit von Düsen versprüht zu werden. Dadurch vermeidet man zuverlässig eine Verstopfung der Düsen durch Additive aus dem flüssigen Peroxid.

Die CIP-Reinngung (Cleaning In Place) der Maschine läuft automatisch ab, wenn nach der Beendigung der Abfüllung auf das Reinigungsprogramm umgeschaltet wird. Die Signale der aseptischen Verpackungsmaschine steuern dabei den Medienzu- und -abfluss aus der CIP-Anlage des UHT-Prozesses.

Eine aseptische Verpackungsmaschine unterscheidet sich auch im Detail von anderen Konstruktionen, was von Anfang an bei der Maschinenauslegung berücksichtigt werden muss. Besondere Sorgfalt ist bei der Auslegung der Innenräume notwendig. Ob das Füllerinnere oder der Innenraum des Aseptiktunnels – alle Flächen müssen extrem glatt sein, inklusive der Schweißnähte. Die Stoßkanten der Bleche und Wände dürfen nicht einfach rechtwinkelig sein, sondern müssen stets einen Radius aufweisen, um optimale Reinigbarkeit und Sterilisierbarkeit zu gewährleisten. Die Kühlwasserleitungen verlaufen nicht als separate Schläuche mit unvermeidbaren Verbindungsstücken, sondern werden in den Konstruktionselementen der Maschine versteckt. Auch der Abfluss der CIP-Medien aus der Füllerspülplatte kommt ohne eine sichtbare Schlauchverbindung aus. Der gesamte Aseptikinnenraum der Maschine wirkt sehr glatt und aufgeräumt, in einigen polierten Flächen kann man sich regelrecht spiegeln.

Bei der Auslegung der Hilfssysteme, wie Versorgung mit aseptischen Medien und Anschlüsse an andere Anlagen, versucht der Aseptik-Konstrukteur eine Art Spagat zu vollziehen. Die Forderungen nach einer kompakten und platzsparenden Verpackungsmaschine werden mit Erwartungen nach guter Zugänglichkeit aller Komponenten und leichter Wartung konfrontiert. In der TFA-Baureihe kommt hier die besondere Block&Bleed-Technologie zum Einsatz. Die so ausgelegten aseptischen Ventile lassen sich platzsparend einbauen und sind gut zu reinigen; die reduzierte Anzahl von Schweißnähten und extrem kurze Verbindungsrohre steigern auch die allgemeine Zuverlässigkeit der Anlage.

Die Steuerung der Grundfunktionen wird wie meist bei den größeren Verpackungsmaschinen von einer SPS erledigt, z.B. der Siemens S7. Die übergeordnete Steuerung mit einem Industrie-PC sorgt für eine komfortable Bedienungsoberfläche. Diese intelligente Steuerungstechnik erlaubt eine schnelle Anpassung auf Veränderungen des Packstoffes, des Produktes, des Formates oder der Maschinenleistung. Dadurch sind manuelle Einstellarbeiten weitgehend überflüssig geworden. Moderne Antriebstechnik der Arbeitsstationen mit Servomotoren passt sich hierzu nahtlos an. Die Flexibilität und Effizienz des Produktionsmittels Verpackungsmaschine werden dadurch entscheidend verbessert.

Die aufwendige Steuerungstechnik hat noch weitere Vorteile. Alle wichtigen Parameter des Produktionsprozesses, wie die Werte von Temperatur, Druck, Durchflussmenge, Zustand der Ventile, die aktuellen Parameter der Packmaterialien, Größe und Füllabweichung der abgefüllten Portion sowie natürlich der Produktname und sogar der Name des Bedieners – all das kann und wird zentral erfasst. Die Werte können beliebig gespeichert, ausgewertet und gemäß der Vorschrift aufbewahrt, werden.

Fast genauso wichtig ist aber auch die Sicherheit und Bequemlichkeit der Datenerfassung und -darstellung für den Maschinenbediener. Da eine aseptische Verpackungsmaschine meistens automatisch arbeitet, muss der Bediener häufig noch andere Pflichten übernehmen. Die meisten Steuerungsmenüs sind dementsprechend so ausgelegt, dass sie auf einen Blick zu erfassen sind.

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Emballage 2006, Paris