Aseptische Abfüllung

Um die Haltbarkeit zu erhöhen, den Transport großer Warenmengen über weite Strecken zu vereinfachen sowie die ursprünglichen Ausgangseigenschaften des Produkts wie Aroma und Geschmack zu erhalten, werden in der modernen Produktion aseptische Abfüllungen verwendet.

Was versteht man unter aseptischem Abfüllen? 

Häufig werden Kühlung oder Konservierung verwendet, um Produkte haltbarer zu machen. Jede dieser Methoden hat jedoch Nachteile: Konservierungsmittel können gesundheitsschädlich sein und die Lagerung bei niedrigen Temperaturen verursacht zusätzliche Kosten. Abhilfe schafft aseptisches Abfüllen. Die Verwendung aseptischer Verpackungen ist eine sichere und bequeme Alternative zu diesen Methoden. Diese Technologie dient der Lagerung von Getränken, pastösen und flüssigen Produkten.

Aseptische Abfüllung – Definition

Lebensmittel und Getränke können durch Berührung mit Keimen wie Bakterien und deren Vermehrung verderben. Die Kühlung und das Einfrieren verlangsamen diesen Prozess, während man bei der Konservierung Chemikalien verwendet, um Bakterien abzutöten werden bei der aseptischen Abfüllungsmethode die Produkte unmittelbar vor dem Einfüllen im Behälter sterilisiert.

Was bedeutet aseptisch?

Aseptisches Abfüllen ist per Definition gleichbedeutend mit einer Abfüllung unter absolut keimfreien Bedingungen und leitet sich vom Begriff Asepsis ab. Unter Asepsis versteht man allgemein einen Zustand, der keimfrei ist. Bei einer aseptischen Abfüllung dürfen somit keine Mikroorganismen in das abgefüllte Produkt gelangen. Eine solche Füllung wird verwendet, wenn das Produkt zur Desinfektion nicht weiterverarbeitet werden kann. Dies erfolgt in der Regel durch eine thermische Behandlung. Auch die Verpackung selbst muss vor der Abfüllung steril sein, damit es nicht zu einer Rekontamination des Produktes kommt.

Worin besteht der Unterschied zwischen steril und aseptisch?

Die Begriffe aseptisch und steril lassen sich nicht eindeutig voneinander differenzieren. Sowohl eine aseptische als auch eine sterile Abfüllung erfolgen unter keimfreien Bedingungen, um die Produkthaltbarkeit zu verlängern. Sterile Gegenstände wie flüssige oder feste Lebensmittelerzeugnisse sind demnach per Definition desinfiziert und von Mikroorganismen befreit. Eine genaue Definition der Sterilität beschreibt die Norm EN 556-1. Neben der Sterilisation des abzufüllenden Produktes, muss die Abfüllverpackung auch sterilisiert und bis zum Zeitpunkt des Kontaktes zwischen dem Produkt und der Verpackung keimfrei gehalten werden. Die Produkte werden mithilfe einer Wärme- oder Strahlenbehandlung abhängig von Produkteigenschaften über einen bestimmten Zeitraum sterilisiert. Weitverbreitete Sterilisationsmethoden stellen das Ultrahocherhitzen bei frischer Milch oder die Zuführung vom sterilen Dampf bei Pharmaprodukten dar. Eine Rekontamination, nämlich die Wiederverkeimung der Verpackung oder des Produktes, muss unbedingt ausgeschlossen werden. Daher werden für die Abfüllung spezielle sterile Abfüllanlagen verwendet, die eine keimfreie Umgebung während des Verpackungsvorgangs garantieren. Im Bereich der Pharma-, Medizin- und Lebensmittelindustrie sind aseptische Abfüllmethoden besonders wichtig, da durch sie sowohl eine Verkeimung des Produktes als auch seiner Verpackung beim Herstellungsprozess weitestgehend ausgeschlossen werden kann.

Packpart - Aseptische Abfüllung

Aseptisches Abfüllen – die Branchen

Aseptische Verpackungen werden weltweit für eine langfristige Lagerung flüssiger, fester und pastöser Produkte in unterschiedlichen Industriebranchen verwendet. Bekannte Vertreter kommen aus der Lebensmittelbranche wie z. B. Milch, Säfte und Suppen. Das Grundprinzip der aseptischen Methode besteht in separaten Sterilisationsprozessen des Produkts (in der Regel wird oft die Methode des Ultrahocherhitzens bei Temperaturen von 140 – 150 °C für einige Sekunden angewandt), der Verpackung und deren anschließende Zusammenführung unter sterilen Bedingungen. Ein solcher Effekt tötet pathogene Mikroorganismen ab und ermöglicht es, eine erneute Verkeimung durch den Kontakt mit der äußeren Umgebung auszuschließen. Dadurch verlängert sich die Haltbarkeit von Lebensmitteln. Auf diese Weise kann die Milch, die in aseptische Verpackungen abgefüllt wird, sechs Monate lang haltbar gemacht werden.

Aseptisches Abfüllen in der Lebensmittelbranche

Aseptisches Abfüllen von Lebensmitteln gehört zu den am häufigsten verwendeten Abfüllarten in der Nahrungsmittelindustrie. Dies ist ein Verfahren, bei dem das Produkt und die Verpackung zunächst getrennt sterilisiert werden und anschließend das Lebensmittelprodukt in den Behälter gegossen und unter Bedingungen vollständiger Sterilität versiegelt wird. Sowohl Lebensmittel als auch Behälter können auf vielfältige Weise desinfiziert und sterilisiert werden. Bei dieser Art Lebensmittel sicher und steril zu verpacken, werden dem Produkt keine Konservierungsstoffe zugesetzt. Ein solcher Behälter kann für nahezu jedes flüssige oder zähflüssige Lebensmittelprodukt (z. B. Joghurt Verpackung aus Pappe) verwendet werden. Im Bereich der Verpackungstechnik hat die aseptische Verpackung von Lebensmitteln die größte Entwicklung erfahren. Diese Technologie wird häufig für flüssige Produkte verwendet (Milch und Milchprodukte, verschiedene Getränke, Säfte, Pasten und Suppen).

In der Regel verläuft die aseptische Lebensmittelabfüllung in drei Phasen:

  • Sterilisation von Verpackungsmaterial
  • Wärmebehandlung von Lebensmitteln
  • Verpackung und Versiegelung

Aseptisches Abfüllen in der Getränkebranche

Heute gibt es eine große Auswahl an Materialien und unterschiedlichen Verpackungsformen für die aseptische Abfüllung von Getränken. Es werden Dosen aus Weißblech, Aluminium, Glas- und PET-Flaschen sowie Verpackungen aus kombinierten Materialien „Bag-in-Box“ (Verpackung im Karton). Milchprodukte werden in der Regel entweder in Glasflaschen oder rechteckigen Beuteln wie Tetra Pak, die aus Karton-Aluminium-Folie bestehen, abgefüllt. 

In der Getränkeindustrie kommen aseptische Abfüllanlagen für Flüssigkeiten bei verschiedenen Arten von Produkten zum Einsatz:

  • Wasser
  • Milchprodukte (Milch, Kefir, Trinkjoghurt, Sauerrahm, Sahne)
  • Kondensmilch
  • Fruchtgetränke, Säfte, Gelle, Sirup
  • Pflanzenöl, Essig, Sojasauce, Ketchup, Mayonnaise
  • Haushaltschemikalien (Waschmittel, Flüssigseife) in PET-Flaschen und -Dosen

Aseptisches Abfüllen in der Pharmabranche

Die Herstellung aseptischer Produkte im Pharmabereich stellt besondere Anforderungen an Abfüllanlagen, die Organisation des Produktionsprozesses, der Einrichtungen und Ausrüstung. Diese Anforderungen sind im internationalen Standard „Good Manufacturing Practices“ (GMP) festgelegt. Dieser Standard beschreibt Bedingungen und Maßnahmen über alle Phasen des technologischen Prozesses hinweg, die zur Vermeidung mikrobieller und anderen Kontaminationen bei der Herstellung steriler Produkte notwendig sind.

Die Herstellung der Arzneimittel erfolgt im Pharmabereich unter aseptischen Bedingungen. Zu den bekannten Produkten zählen folgende:

  • Lösungen für Injektionen und Infusionen
  • Spüllösungen
  • flüssige Darreichungsformen für Neugeborene und Kleinkinder
  • Antibiotika und andere antimikrobielle Substanzen
  • Augentropfen, Augenspüllösungen und Lotionen
  • konzentrierte Lösungen (einschließlich homöopathischer Verdünnungen)
  • flüssige Arzneimittel in Form einer intrapharmazeutischen Zubereitung

Aufgrund der Besonderheit der Arbeit in aseptischen Anlagen müssen Vorrichtungen zur Aufrechterhaltung aseptischer Bedingungen vorhanden sein.

Welchen Vorteil bringt das aseptische Abfüllen mit sich?

Der Hauptvorteil dieser Methode besteht in der erheblichen Verlängerung der Haltbarkeit des Produktes, ohne die Verwendung von Zusatzstoffen oder Konservierungsmitteln.

Aseptische Technologie bietet folgende Vorteile:

  • langfristige Lagerung von Produkten ohne Verwendung von Kühlgeräten
  • Nährwerte, Qualität und Geschmack der Produkte bleiben erhalten
  • Schutz der Lebensmittel vor Verunreinigungen
  • Längere Produktsicherheit und höhere Produktqualität
  • Möglichkeit eine breite Palette unterschiedlicher Verpackungen zu verwenden
  • die Haltbarkeit hängt von der Art des Lebensmittels ab und kann in einigen Fällen 12 Monate überschreiten.

Welchen Anforderungen müssen aseptische Abfüll- und Verpackungsmaschinen gerecht werden?

Das Abfüllen unter aseptischen oder ultrareinen Bedingungen erfordert natürlich deutlich höhere Anforderungen an die Betreiber von Abfüllanlagen. Obwohl die Räume selbst mit Überdruck von innen hermetisch abgedichtet sind, müssen auch die umliegenden Räume geschützt werden und das Bedienpersonal muss bei der Arbeit bestimmte Verfahren einhalten und spezielle Kleidung tragen.

Mittlerweile steht eine Vielzahl effizienter und autarker aseptischer Abfüllmaschinen zur Verfügung. Bei der großen Vielfalt dieser Maschinen gibt es eine Reihe an aseptischen Bedingungen, die bei nicht Beachtung zur falschen Auswahl von Geräten und Kapitalverlust bei Anschaffung neuer Abfüllanlagen führen können.

Das Sterilisationsverfahren kann je nach Eigenschaften der Produkte und Verpackungen stark variieren. Da in der Regel die komplette Produktionslinie die eigentliche aseptische Abfüllanlage zum Befüllen von Behältern enthält, ist auch der Kapitalaufwand hoch und soll genau geplant werden. Eine Abfüllanlage muss an das Tempo der Ausbringungsleistung angepasst sein, um mit dem Produktionsprozess Schritt halten zu können. Zudem spielt ein möglichst flexibler Einsatz von unterschiedlich geformten Verpackungen eine große Rolle.   

Zu weiteren Anforderungen an aseptische Abfüllanlagen zählen:

  • einfache Kontrolle und Einstellung des Füller-Arbeitsprozesses
  • Fähigkeit, mit inhomogenen Produkten zu arbeiten
  • präzises Wiegesystem mit einem breiten Arbeitsbereich
  • lange Lebensdauer der Füllköpfe
  • automatische Zuführung von Behältern zu den Abfüllköpfen
  • Möglichkeit im Bedarfsfall einen einzigen Abfüllkopf zu betreiben

Zudem kann ein automatisches Sterilisationskontrollsystem des Verpackungsbeutels die Qualität des Prozesses und die lange Haltbarkeit des Produkts gewährleisten.

Die aseptische Abfüllung, Verpackung und Verarbeitung ist zum Herzstück der modernen Produktion vieler Lebensmittel-, Getränke- und Pharmaprozesse geworden.

Der Autor

Christian Baumann ist Gründer der PackPart GmbH und Experte auf dem Gebiet der Verpackungsmaschinen

Christian Baumann Experte Verpackungsmaschinen

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