DE19806520A1 - Verfahren zum Sterilisieren, Befüllen und Verschließen von Behältern - Google Patents
Verfahren zum Sterilisieren, Befüllen und Verschließen von BehälternInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sterilisieren, Befüllen
und Verschließen von Behältern in einer Sterilisationskammer, bei
welchem
- - wenigstens ein zu sterilisierender Behälter sowie ein dem Behälter zugeordnetes Verschlußelement in die geöffnete Sterilisationskammer eingebracht,
- - anschließend die Sterilisationskammer gasdicht verschlossen und evakuiert,
- - in die Sterilisationskammer wenigstens ein zu ionisierendes Prozeßgas eingeführt und für eine zum Sterilisieren ausreichende Zeit in der Sterilisationskammer ein Niederdruck plasma gezündet,
- - danach die Sterilisationskammer unter einen zum Befüllen des Behälters geeigneten Druck gesetzt,
- - anschließend der Behälter mittels eines in die Sterilisations kammer ragenden Füllrohres befüllt und mit dem Verschlußelement verschlossen
- - sowie schließlich der befüllte und verschlossene Behälter der nunmehr wieder geöffneten Sterilisationskammer entnommen wird.
Bei einem Verfahren dieser Art (DE 196 15 735 A1) ist mehr
beiläufig erwähnt, daß nach der Plasmasterilisation, wenn die
Sterilisationskammer wieder unter normalem Druck steht, der
Behälter innerhalb der Sterilisationskammer mit einem Füllgut
versehen werden kann. Hierzu wird in die Sterilisationskammer ein
Füllrohr eingeführt, so daß der Behälter in der Sterilisations
kammer sterilisiert, befüllt und verschlossen werden kann. Nähere
Erläuterungen hierzu gibt die Druckschrift nicht. Insbesondere
ist nicht offenbart, wie nach dem Einbringen eines Behälters in
die Sterilisationskammer die Innenwandungen der Sterilisations
kammer steril gemacht werden sollen, da die bekannte Druckschrift
ausdrücklich Wert darauflegt, daß im wesentlichen nur die
Innenflächen des Behälters sterilisiert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Voraussetzungen
dafür zu schaffen, daß wenigstens ein Behälter tatsächlich in
einer Sterilisationskammer mittels eines Niederdruckplasmas
sterilisiert, anschließend befüllt und danach verschlossen werden
kann.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß
- - außer dem Behälter und dem Verschlußelement alle in die Sterilisationskammer ragenden Flächen des Füllrohres sowie die Innenwandungen der Sterilisationskammer sterilisiert werden
- - und daß zum Erzeugen des zum Befüllen des Behälters geeigneten Drucks ein steriles Gas in die Sterilisationskammer eingeführt wird.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß nach einem öffnen
der Sterilisationskammer zum Einbringen wenigstens eines
Behälters und des zugehörigen Verschlußelementes zugleich auch
unsterile Umgebungsluft in die Sterilisationskammer gelangt und
daß damit die Innenwandungen der Sterilisationskammer und auch
die dort hineinragenden Flächen des Füllrohres unsteril werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden nunmehr die benötigten
Elemente zum Zünden eines Niederdruckplasmas, beispielsweise eine
Induktionsspule oder Elektroden, so angeordnet, daß außer dem
Behälter und dem Verschlußelement auch alle in die Sterilisations
kammer ragenden Flächen des Füllrohres sowie die Innenwandungen
der Sterilisationskammer mitsterilisiert werden. Da das Befüllen
nicht bei dem für das Sterilisieren benötigten Unterdruck
stattfinden kann, wird ferner dafür Sorge getragen, daß das
Belüften der Sterilisationskammer nach dem Sterilisationsvorgang
ebenfalls unter sterilen Bedingungen erfolgt.
Als steriles Gas kann von vornherein ein Inertgas verwendet
werden, wobei gegebenenfalls ein Sterilfilter vor dem Anschluß an
die Sterilisationskammer vorgesehen sein kann. Zweckmäßig ist auf
jeden Fall die Verwendung eines sauerstofffreien Gases, damit
eine Oxidation des Füllgutes vermieden wird.
Als geeigneter Druck zum Befüllen des Behälters kann entweder ein
leichter Unterdruck, ein Normaldruck oder sogar ein leichter
Überdruck gewählt werden. Letzteres ist für solche Füllgüter
vorteilhaft, die kohlensäurehaltig sind. Hier kann mit einem
leichten Überdruck ein zu starkes Schäumen des Füllgutes
verringert werden.
Zum Beschleunigen des Verfahrens kann mit dem Befüllen des
Behälters bereits vor Erreichen des geeigneten Druckes begonnen
werden. Das Füllventil des Füllrohres öffnet also bereits während
der Belüftung nach erfolgter Sterilisation.
Damit nicht gesonderte Einrichtungen zum Einbringen der
Verschlußelemente in die Sterilisationskammer vorgesehen werden
müssen, ist in weiterer Ausgestaltung des Verfahrens vorgesehen,
daß der einzubringende Behälter zunächst mit dem Verschlußelement
leicht öffenbar verschlossen ist und daß das Verschlußelement von
dem zunächst verschlossenen Behälter nach dessen Einbringen in
die Sterilisationskammer zur Freilegung der Füllöffnung entfernt
wird. Damit sind zwar Einrichtungen zum Handhaben des
Verschlußelementes in der Sterilisationskammer erforderlich,
jedoch können zusätzliche Transporteinrichtungen entfallen.
Damit das Füllrohr die Einrichtungen zum Handhaben der
Verschlußelemente nicht behindert, ist ferner vorgesehen, daß das
Füllrohr zwischen einer Füllstellung und einer inaktiven Stellung
verschwenkbar ist.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.
Das neue Verfahren dient dem kaltaseptischen Befüllen von
Behältern 1, wobei das Sterilisieren mittels eines Nieder
druckplasmas, das Befüllen und das Verschließen in einer
Sterilisationskammer 8 durchgeführt wird. Die Sterilisations
kammer 8 kann dabei eine Vielzahl derartiger Behälter 1
aufnehmen, obwohl die nachfolgende Beschreibung sich der
Einfachheit halber auf einen einzigen Behälter 1 bezieht.
Der Behälter 1 weist eine verschließbare Füllöffnung 2 für
vorzugsweise flüssiges Füllgut auf, beispielsweise ein Getränk.
Sterilisiert werden müssen die Innenflächen 3 des Behälters 1
sowie die Außenflächen 4 zumindest im Bereich der Füllöffnung 2,
wo sich beispielsweise ein Außengewinde 5 für ein Verschluß
element 6 befindet. Bei dem Verschlußelement 6 kann es sich um
einen Deckel mit einem Innengewinde 7 handeln. Als Verschluß
element, beispielsweise für Papierdosen, ist jedoch auch ein
sogenanntes Pull-tab möglich.
Im vorliegenden Falle beschränkt sich das Ausführungsbeispiel auf
deckelartige Verschlußelemente 6 mit einem Innengewinde 7. Ferner
ist bei dem gewählten Ausführungsbeispiel ein elektrisch nicht
leitender Behälter 1 vorgesehen, obwohl die Erfindung nicht auf
dielektrische Behälter beschränkt ist.
Die Innenwandungen 9 der Sterilisationskammer 8 werden unmittel
bar von Elektroden 10 und 11 gebildet, die gegeneinander isoliert
sind. An die eine Elektrode 10 ist unter Zwischenschaltung eines
Anpaßnetzwerkes 13 ein Hochfrequenz-Generator 12 angeschlossen,
die andere Elektrode 11 ist geerdet. Dadurch kann zum Erzeugen
des sterilisierenden Plasmas eine Hochfrequenz eingekoppelt
werden, wie sie als Radiofrequenz zulässig ist.
Der Kammerboden 14 ist zum öffnen und Schließen der
Sterilisationskammer 8 entsprechend den Richtungen A und B des
Doppelpfeiles senkbar und hebbar. Die abgesenkte Position ist
strichpunktiert mit 14' angedeutet. Dadurch lassen sich die
Behälter 1 in die Sterilisationskammer 8 einbringen und wieder
daraus entnehmen. Zum gasdichten verschließen der Sterilisations
kammer 8 ist eine am Kammerboden 14 angebrachte Ringdichtung 15
vorgesehen.
Der Kammerboden 14 besteht im wesentlichen aus Elektrodenver
längerungen 16 und 17, die durch eine Isolation 18 voneinander
getrennt sind. Diese Isolation 18 erstreckt sich auch von außen
über den gesamten Kammerboden 14. Zur Sterilisationskammer 8 hin
enthält der Kammerboden 14 eine an die Zylinderform des Behälters
1 angepaßte Behälteraufnahme 19. Dies ist jedoch lediglich als
Ausführungsbeispiel zu verstehen. Selbstverständlich können zum
Einbringen und Entfernen der Behälter 1 auch andere nicht
dargestellte Transporteinrichtungen vorgesehen werden.
Damit nicht gesonderte Transporteinrichtungen für die
Verschlußelemente 6 vorzusehen sind, ist jeder Behälter 1 vor dem
Einbringen in die Sterilisationskammer 8 zweckmäßig zunächst
leicht öffenbar verschlossen. Erst nachdem die Sterilisations
kammer 8 dann gasdicht verschlossen ist, wird das Verschluß
element 6 vom Behälter 1 abgenommen, im vorliegenden Falle durch
Lösen des Innengewindes 7 vom Außengewinde 5. Dies ist durch die
Drehrichtungen E und F sowie den Doppelpfeil C-D angedeutet. Mit
der Position 6' ist strichpunktiert eingezeichnet, welche
Position das Verschlußelement 6 beim Einbringen des Behälters 1
in die Sterilisationskammer 8 und vor dem Entnehmen des gefüllten
Behälters 1 aus der Sterilisationskammer 8 einnimmt.
Zum Handhaben des Verschlußelementes 6 ist eine Halterung 20
vorgesehen, die über eine Betätigungsstange 21 von außerhalb der
Sterilisationskammer 8 betätigbar ist, und zwar durch Verdrehen
und Verschieben. Diese Betätigungsstange 21 ist abgedichtet in
einer isolierenden Lagerung 22 gehaltert.
Im Innern der Sterilisationskammer 8 ist ferner ein Füllrohr 23
vorgesehen, welches abgekröpft ist und um eine parallel zur Achse
des Behälters 1 verlaufende Achse 24 schwenkbar ist. Die inaktive
Position des Füllrohres 23 ist strichpunktiert eingezeichnet und
mit dem Bezugszeichen 23' gekennzeichnet. Die entsprechenden
Drehrichtungen sind mit G und H bezeichnet. Zum Füllen wird das
Füllrohr 23 in die eingezeichnete Position gebracht, während es
für die Handhabung des Verschlußelementes 6 in die inaktive
Position 23' weggeschwenkt werden kann. Auch das Füllrohr 23 ist
über eine abgedichtete isolierende Lagerung 25 aus der
Sterilisationskammer 8 nach außen geführt, von wo es betätigbar
ist.
Das Füllrohr 23 ist in der Nähe seiner Ausflußöffnung mit einem
Ventil 26 versehen, welches entsprechend den Betätigungsrichtungen
K und L bewegbar ist. Die geöffnete Stellung des Ventils 26 ist
strichpunktiert angedeutet mit dem Bezugszeichen 26' bezeichnet.
Das Füllrohr 23 enthält Außenflächen 27, die zum Abfüllen steril
sein müssen. Zu diesen Außenflächen 27 gehört auch der von außen
zugängliche Bereich des Ventils 26.
Die Sterilisationskammer 8 ist mit einem Anschluß 28 an eine
nicht dargestellte Vakuumpumpe versehen, so daß die
Sterilisationskammer 8 entsprechend der Pfeilrichtung M evakuiert
werden kann. Das sterilisierende Plasma soll nämlich bei sehr
niedrigem Druck von vorzugsweise weniger als 100 Pa erfolgen,
weil dann das Plasma derartig niedrige Temperaturen aufweist, daß
hitzeempfindliche Behälter 1 nicht beschädigt werden.
Die Sterilisationskammer 8 ist ferner mit einem Anschluß 29 für
wenigstens ein zu ionisierendes Prozeßgas versehen, welches nach
dem Evakuieren entsprechend der Pfeilrichtung N zuführbar ist.
Hier kann es sich vorzugsweise um Wasserstoff oder Helium oder
auch Gemische von beiden handeln. Selbstverständlich sind auch
andere Inertgase möglich.
Schließlich ist die Sterilisationskammer 8 mit einem Anschluß 30
für steriles Gas versehen, über welchen entsprechend der Pfeil
richtung P die Sterilisationskammer 8 nach dem Sterilisierungs
vorgang wieder belüftet werden kann. Das Belüften ist vor dem
Befüllen und Verschließen des Behälters 1 erforderlich. Das
sterile Gas kann von vornherein ein Inertgas sein oder aber über
einen Sterilfilter 31 steril gemacht sein. Vorzugsweise handelt
es sich bei dem sterilen Gas um ein sauerstofffreies Gas, damit
die Schaumbildung beim Befüllen des Behälters 1 verringert wird.
Nach dem Evakuieren der gasdichten Sterilisationskammer 8 und
nach dem Einführen eines geeigneten Prozeßgases kann über den
Hochfrequenz-Generator 12 ein Niederdruckplasma gezündet werden,
welches für eine zum Sterilisieren ausreichende Zeit aufrecht
erhalten wird. Außer dem Behälter 1 und dem Verschlußelement 6
sollen dabei alle in die Sterilisationskammer 8 ragenden
Außenflächen 27 des Füllrohres 23 einschließlich des Ventils 26
sowie die Innenwandungen 9 der
Sterilisationskammer 8 keimfrei gemacht werden. Nach dem
Abschalten der Hochfrequenz wird die Sterilisationskammer 8 über
den Anschluß 30 mit einem sterilen Gas belüftet, und zwar
so lange, bis sich zum Befüllen des Behälters 1 ein geeigneter
Druck eingestellt hat. Danach kann der Behälter 1 mit dem
Verschlußelement 6 durch Handhaben der Halterung 20 keimfrei
verschlossen werden. Nach erfolgtem Sterilisieren, Befüllen und
Verschließen wird der Behälter 1 wieder aus der Sterilisations
kammer 8 durch Absenken des Kammerbodens 14 entfernt.
Die dargestellte Sterilisationskammer 8 ist lediglich als eines
von vielen Ausführungsbeispielen zu verstehen. Selbstverständlich
können alle bisher bekannten Sterilisationskammern und Reaktoren
verwendet werden, mit denen ein Befüllen und Verschließen von
Behältern 1 grundsätzlich möglich ist.
Abweichend von der gezeichneten Darstellung ist es möglich, das
Füllrohr 23 nicht um eine Achse 24 verschwenkbar anzubringen,
sondern die Halterung 20 für das Verschlußelement 6 und das
Füllrohr 23 hintereinander in einer Produktionslinie einzuordnen.
In einem solchen Falle könnten die Behälter 1 mittels einer nicht
dargestellten Transporteinrichtung durch die Sterilisationskammer
8 hindurchgeführt und nach dem Sterilisieren nacheinander befüllt
und verschlossen werden.
Claims (6)
1. Verfahren zum Sterilisieren, Befüllen und Verschließen von
Behältern in einer Sterilisationskammer, bei welchem
- - wenigstens ein zu sterilisierender Behälter sowie ein dem Behälter zugeordnetes Schlußelement in die geöffnete Sterilisationskammer eingebracht,
- - anschließend die Sterilisationskammer gasdicht verschlossen und evakuiert,
- - in die Sterilisationskammer wenigstens ein zu ionisierendes Prozeßgas eingeführt und für eine zum Sterilisieren ausreichende Zeit in der Sterilisationskammer ein Niederdruck plasma gezündet,
- - danach die Sterilisationskammer unter einen zum Befüllen des Behälters geeigneten Druck gesetzt,
- - anschließend der Behälter mittels eines in die Sterilisations kammer ragenden Füllrohres befüllt und mit dem Verschlußelement verschlossen
- - sowie der befüllte und verschlossene Behälter der nunmehr
wieder geöffneten Sterilisationskammer entnommen wird,
dadurch gekennzeichnet, daß - - außer dem Behälter und dem Verschlußelement auch alle in die Sterilisationskammer ragenden Flächen des Füllrohres sowie die Innenwandungen der Sterilisationskammer sterilisiert werden
- - und daß zum Erzeugen des zum Befüllen des Behälters geeigneten Druckes ein steril/es Gas in die Sterilisationskammer eingeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als
steriles Gas ein sauerstofffreies Gas verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
als geeigneter Druck zum Befüllen des Behälters ein leichter
Überdruck vorgesehen ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß mit dem Befüllen des Behälters bereits vor
Erreichen des geeigneten Druckes begonnen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das Verschlußelement von dem zunächst
verschlossenen Behälter nach dessen Einbringen in die
Sterilisationskammer zur Freilegung einer Füllöffnung entfernt
wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das Füllrohr zwischen einer Füllstellung und
einer inaktiven Stellung verschwenkbar ist.
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