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Technisches
Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Sterilisieren
bei der Herstellung von Verpackungen, die angepasst ist für Sterilisation
mit einem gasförmigen
Sterilisationsmittel, das während des
gesamten Sterilisationsverfahrens in der gasförmigen Phase vorgehalten wird,
wobei die Vorrichtung einen Heizbereich, einen Sterilisationsbereich
und einen Entlüftungsbereich
umfasst. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren
des Sterilisierens von Verpackungen bei der Herstellung der Verpackungen,
wobei die Verpackungen ein offenes Ende und ein geschlossenes Ende
aufweisen, wobei ein gasförmiges
Sterilisationsmittel verwendet und durch den gesamten Sterilisationsprozess
hindurch in der gasförmigen
Phase vorgehalten wird.
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Stand der
Technik
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Vorrichtungen
und Verfahren der oben genannten Art sind nach dem Stand der Technik
bekannt, so zum Beispiel aus US-5 258 162. Hierbei werden die Verpackungen
durch ein in Bereiche unterteiltes Gehäuse hindurchgeleitet. In dem
ersten Bereich wird Heißluft
eingeleitet, um die Verpackungen zu erwärmen. In dem zweiten Bereich
wird gasförmiges
Wasserstoffperoxid eingeführt,
um die erwärmten
Verpackungen zu sterilisieren. In dem dritten und abschließenden Bereich
werden die Verpackungen mit sterilem Inhalt gefüllt. Alle drei Bereiche sind
in einem Gehäuse
enthalten und sind physisch nicht voneinander getrennt. Daher kann
es schwierig sein, die Strömung
zwischen den verschiedenen Bereichen zu steuern und zu kontrollieren.
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EP-A-394
734 beschreibt eine andere Vorrichtung und ein anderes Verfahren
zum Sterilisieren von Gegenständen.
In der beschriebenen Vorrichtung und bei dem beschriebenen Verfahren
wird eine vertikal verschiebbare Haube über dem zu sterilisierenden
Gegenstand platziert. In der Haube wird ein Unterdruck erzeugt,
und ein Sterilisationsgas wird eingeleitet. Der Umstand, dass eine
verschiebbare Haube benötigt
wird, macht diese Vorrichtung etwas komplex.
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Kurzfassung
der Erfindung
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung
zum Sterilisieren von Verpackungen im Wesentlichen der oben beschriebenen Art
bereitzustellen, die jedoch einen noch sichereren Sterilisationsvorgang
ermöglicht.
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Ein
besonderes Ziel der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung bereitzustellen,
die eine verbesserte Steuerung und Kontrolle des Gasstromes in den
und zwischen den verschiedenen Bereichen ermöglicht.
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Ein
weiteres Ziel besteht darin, eine Vorrichtung bereitzustellen, die
verbesserte Steuerung und Kontrolle des Erwärmens von Verpackungen ermöglicht.
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Weiterhin
hat die vorliegende Erfindung zum Ziel, ein Verfahren des Sterilisierens
von Verpackungen bereitzustellen, das gegenüber den Verfahren nach dem
Stand der Technik verbessert ist.
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Ein
weiteres Ziel ist die Bereitstellung eines Verfahrens, das eine
bessere Steuerung und Kontrolle des Stromes von Luft und Gas in
den und zwischen den verschiedenen Bereichen, in denen Sterilisation erfolgt,
ermöglicht.
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Gemäß der Erfindung
werden diese Ziele durch eine Vorrichtung der oben einleitend genannten
Art, die die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist, erzielt. Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
werden in den abhängigen
Patentansprüchen
2 bis 19 definiert.
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Die
oben genannten Ziele werden weiterhin durch ein Verfahren gemäß Definition
in dem Patentanspruch 20 erzielt, dessen bevorzugte Varianten in den
Patentansprüchen
21 bis 35 definiert werden.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Sterilisieren bei der Herstellung von Verpackungen umfasst einen
Umgebungstemperaturfühler
zum Erfassen der Umgebungstemperatur außerhalb der Vorrichtung, einen
Konzentrationsmesser zum Messen der Konzentration des Sterilisationsmittels
in dem Sterilisationsbereich und eine erste Steuereinheit zum Steuern
der Menge an Sterilisationsmittel, die auf der Grundlage der von
dem Umgebungstemperaturfühler
gemessenen Temperatur und der von dem Konzentrationsmesser gemessenen
Konzentration in den Sterilisationsbereich eingeleitet wird. Dies
macht es möglich,
verbesserte Steuerung und Kontrolle des Sterilisationsprozesses
zu erzielen.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst
die Vorrichtung Mittel zum Vorhalten eines höheren Druckes in dem Sterilisationsbereich
als in dem Heizbereich und in dem Entlüftungsbereich. Somit kann sichergestellt
werden, dass jeder Austritt von Luft oder Gas von dem Sterilisationsbereich
weg und zu den umgebenden Bereichen hin und nicht anders herum auftritt.
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In
einem Ausführungsbeispiel
werden der Heizbereich, der Sterilisationsbereich und der Entlüftungsbereich
durch Raumunterteilungen, die Öffnungen
für die
Durchleitung von Verpackungen aufweisen, voneinander getrennt. Dies
erleichtert die Steuerung und Kontrolle der Bedingungen in einem
jeden Bereich.
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Die
Vorrichtung ist vorzugsweise angepasst für Sterilisation mit einem gasförmigen Sterilisationsmittel
in Form von gasförmigem
Wasserstoffperoxid. Wasserstoffperoxid ist ein nützliches und zuverlässiges Sterilisationsmittel.
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Die
Vorrichtung ist vorzugsweise angepasst, um Verpackungen zu sterilisieren,
bevor die Verpackungen gefüllt
werden, wobei die Verpackungen ein offenes Ende und ein geschlossenes
Ende aufweisen. Es ist zweckdienlich, die Verpackungen zu sterilisieren,
bevor diese gefüllt
werden, da hierdurch ermöglicht
wird, die Sterilität
von sterilem Inhalt aufrechtzuerhalten.
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Der
Heizbereich kann Vorrichtungen zum Erwärmen der Verpackungen auf eine
Temperatur oberhalb des Taupunktes des in dem Sterilisationsbereich
verwendeten Sterilisationsmittels umfassen. Auf diese Weise kann
sichergestellt werden, dass das Sterilisationsmittel nicht an den
Verpackungen kondensiert.
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In
einem Ausführungsbeispiel
umfasst der Entlüftungsbereich
Vorrichtungen zum Entlüften
des in dem Sterilisationsbereich verwendeten Sterilisationsmittels
von den Verpackungen nach der Sterilisation. Dadurch kann sichergestellt
werden, dass die Verpackungen vor dem Füllen frei von Sterilisationsmittel
sind.
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Die
Vorrichtung kann weiterhin Mittel zum Steuern eines Stromes von
gasförmigem
Sterilisationsmittel in dem Sterilisationsbereich auf eine Weise ermöglichen,
dass das gasförmige
Sterilisationsmittel im Wesentlichen in einer Richtung von dem offenen
Ende der Verpackungen hin zu dem geschlossenen Ende der Verpackungen
strömt.
Dies reduziert die Gefahr der Kontamination der Verpackungen.
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Die
Vorrichtung zum Steuern und Kontrollieren des Stromes von gasförmigem Sterilisationsmittel
ist vorzugsweise angeordnet, um das gasförmige Sterilisationsmittel
in einem oberen Abschnitt des Sterilisationsbereiches einzuleiten
und das gasförmige
Sterilisationsmittel in einem unteren Abschnitt des Sterilisationsbereiches
zu entlüften,
wodurch ein Strom von gasförmigem
Sterilisationsmittel im Wesentlichen von oben nach unten aufrechterhalten wird.
Dies stellt eine sichere Art des Vorhaltens eines Stromes von dem
offenen Ende der Verpackungen zu dem geschlossenen Ende der Verpackungen,
die auf ihren geschlossenen Enden stehen, bereit.
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Die
Vorrichtung kann weiterhin Mittel zum Steuern eines Entlüftungsluftstromes
in dem Entlüftungsbereich
auf eine Weise umfassen, dass die Entlüftungsluft im Wesentlichen
in einer Richtung von dem offenen Ende der Verpackungen zu dem geschlossenen
Ende der Verpackungen strömt.
Somit kann die Gefahr der erneuten Kontamination der sterilisierten
Verpackungen reduziert werden.
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Die
Mittel zum Steuern des Stromes von Entlüftungsluft sind angeordnet,
um die Entlüftungsluft
in einem oberen Abschnitt des Entlüftungsbereiches einzuleiten
und um die Entlüftungsluft
in einem Bodenabschnitt des Entlüftungsbereiches
zu entlüften, wodurch
ein Strom von Entlüftungsluft
im Wesentlichen von oben nach unten aufrechterhalten wird.
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In
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung umfasst die Vorrichtung einen Umgebungstemperaturfühler zum
Erfassen der Umgebungstemperatur außerhalb der Vorrichtung. Auf
diese Weise kann die Erwärmung
in dem Heizbereich auf der Grundlage der Umgebungstemperatur gesteuert
werden.
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Alternativ
oder zusätzlich
dazu kann die Vorrichtung einen Verpackungs-Erwärmungstemperaturfühler zum
Erfassen der Temperatur der Verpackungen, die in den Heizbereich
einlaufen, umfassen. Dieser kann auch zum Steuern des Erwärmens genutzt
werden.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel
umfasst die Vorrichtung einen Eintritts-Temperaturfühler zum
Erfassen der Temperatur der Verpackungen vor dem Einlaufen in den Sterilisationsbereich.
Dies ist eine weitere Möglichkeit
der Steuerung des Erwärmens
in dem Heizbereich.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der
Erfindung umfasst die Vorrichtung eine Rückkopplungsschaltung zum Steuern
und Kontrollieren des Erwärmens
in dem Heizbereich auf der Grundlage der Temperatur der Verpackungen.
Auf diese Weise können
Erwärmen
auf eine richtige Temperatur sichergestellt und Überhitzen der Verpackungen
vermieden werden.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel
umfasst die Vorrichtung weiterhin einen Kondensationsmelder zum
Melden von Kondensation in dem Sterilisationsbereich. Somit ist
es möglich,
Verpackungen, die Kondensat ausgesetzt worden sind, zu kennzeichnen
oder zu verwerfen.
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Die
Vorrichtung der Erfindung ist vorzugsweise angepasst, um sich selbst
intern zu sterilisieren. Somit können
sterile Bedingungen in der Vorrichtung auf einfache Art und Weise
sichergestellt werden.
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Für das Sterilisieren
selbst umfasst die Vorrichtung vorzugsweise Mittel zum Erwärmen ihres
Inneren. Dies ermöglicht
wirksame Sterilisation.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
kann weiterhin eine Einheit zum Erzeugen des gasförmigen Sterilisationsmittels
umfassen, wodurch die Vorrichtung autonom wird.
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Die
Vorrichtung kann weiterhin einen Füllbereich zum Füllen entlüfteter Verpackungen
sowie Vorrichtungen zum Vorhalten eines höheren Druckes in dem Füllbereich
als in dem Entlüftungsbereich
umfassen. Dies ermöglicht
es, den Strom von Luft und Gas in der Vorrichtung weiter zu steuern
und zu kontrollieren.
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In
einem erfindungsgemäßen Verfahren
zum Sterilisieren von Verpackungen bei der Herstellung der Verpackungen,
wobei die Verpackungen ein offenes Ende und ein geschlossenes Ende
aufweisen, wird ein gasförmiges
Sterilisationsmittel verwendet und während des gesamten Sterilisationsverfahrens in
der gasförmigen
Phase vorgehalten. Die Umgebungstemperatur und die Konzentration
des Sterilisationsmittels werden in dem Sterilisationsbereich gemessen
und zur Steuerung und Kontrolle der Menge an in den Sterilisationsbereich
eingeleitetem Sterilisationsmittel verwendet. Dies ermöglicht es,
verbesserte Steuerung und Kontrolle des Sterilisationsprozesses
zu erzielen.
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In
einer bevorzugten Variante des Verfahrens wird in dem Sterilisationsbereich,
in dem die Sterilisation durchgeführt wird, ein Überdruck
vorgehalten.
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Gasförmiges Wasserstoffperoxid
wird vorzugsweise als Sterilisationsmittel verwendet. Dies ist ein
hinlänglich
bekanntes und zuverlässiges
Sterilisationsmittel.
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In
einer Variante des Verfahrens werden die Verpackungen in einen Heizbereich
geleitet, in dem sie auf eine Temperatur oberhalb des Taupunktes
der Sterilisationsmittels erwärmt
werden. Dies ermöglicht es,
sicherzustellen, dass das Sterilisationsmittel nicht an den Verpackungen
kondensiert.
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Die
erwärmten
Verpackungen können
durch eine Öffnung
in einer Raumunterteilung, die den Heizbereich und den Sterilisationsbereich
trennt, hindurch in den Sterilisationsbereich geführt werden,
wo sie dem gasförmigen
Sterilisationsmittel ausgesetzt werden. Da die Verpackung durch
eine Raumunterteilung hindurch gehen muss, um in den Sterilisationsbereich
einzulaufen, ist es leichter, die Bedingungen für die Sterilisation zu steuern
und zu kontrollieren.
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Analog
dazu können
die sterilisierten Verpackungen durch eine Öffnung in einer Raumunterteilung,
die den Sterilisationsbereich und einen Entlüftungsbereich trennt, in den
Entlüftungsbereich
einlaufen, wo sie steriler Heißluft
ausgesetzt werden, um das Sterilisationsmittel zu entlüften. Somit
können die
Verpackungen während
der Sterilisierung und der Entlüftung
deutlich unterschiedlichen Bedingungen ausgesetzt werden.
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Das
gasförmige
Sterilisationsmittel in dem Sterilisationsbereich strömt im Wesentlichen
in einer Richtung von dem offenen Ende der Verpackungen zu dem geschlossenen
Ende der Verpackungen. Somit kann die Gefahr der erneuten Kontamination
der Verpackungen reduziert werden.
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Das
gasförmige
Sterilisationsmittel kann in einem oberen Abschnitt des Sterilisationsbereiches eingeleitetet
und in einem unteren Abschnitt des Sterilisationsbereiches entlüftet werden,
so dass ein Strom von Sterilisationsmittel im Wesentlichen von oben
nach unten aufrechterhalten wird. Dies ist eine einfache Art und
Weise, einen geeigneten Strom für auf
ihrem geschlossenen Ende stehende Verpackungen vorzuhalten.
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In
einer Variante des Verfahrens strömt die Entlüftungsluft in dem Entlüftungsbereich
im Wesentlichen in einer Richtung von dem offenen Ende der Verpackungen
zu dem geschlossenen Ende der Verpackungen. In dem Fall des Sterilisationsbereiches reduziert
dies die Gefahr der erneuten Kontamination von Verpackungen.
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Die
Entlüftungsluft
wird vorzugsweise in einem oberen Abschnitt des Entlüftungsbereiches
eingeleitet und in einem unteren Abschnitt des Entlüftungsbereiches
entlüftet,
so dass ein Luftstrom im Wesentlichen von oben nach unten aufrechterhalten wird.
Dies ist eine einfache Möglichkeit,
einen geeigneten Strom für
auf ihrem geschlossenen Ende stehende Verpackungen sicherzustellen.
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In
einer bevorzugten Variante des Verfahrens wird das gasförmige Sterilisationsmittel
durch Zugabe von flüssigem
Sterilisationsmittel zu Heißluft erzeugt.
Somit kann der Sterilisationsprozess auf einfache und zuverlässige Weise
mit gasförmigem Sterilisationsmittel
versorgt werden.
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Die
Umgebungstemperatur und die Konzentration des Sterilisationsmittels
können
gemessen werden, um die Menge an Sterilisationsmittel, die in den
Sterilisationsbereich eingeleitet wird, zu steuern und zu kontrollieren.
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Die
Umgebungstemperatur kann gemessen und zum Steuern und Kontrollieren
des Erwärmens
in dem Heizbereich verwendet werden, wodurch die Steuerung und Kontrolle
des Sterilisationsprozesses verbessert werden.
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Bei
einer Variante des Verfahrens wird die Temperatur der in den Heizbereich
eintretenden Verpackungen gemessen und verwendet, um das Erwärmen in
dem Heizbereich zu steuern und zu kontrollieren. Dies ist eine alternative
oder eine zusätzliche
Möglichkeit,
die Bedingungen für
den Sterilisationsprozess zu steuern und zu kontrollieren.
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Weiterhin
kann die Temperatur der Verpackungen kurz vor ihrem Eintritt in
den Sterilisationsbereich gemessen und zum Steuern und Kontrollieren
des Erwärmens
in dem Heizbereich genutzt werden. Dies ist eine weitere bequeme
Möglichkeit
der Steuerung und Kontrolle der Bedingungen für den Sterilisationsprozess.
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In
einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden die Temperatur und die Strömung von Luft zur Erzeugung
des gasförmigen
Sterilisationsmittels auf der Grundlage des Erfassens von Kondensation
in dem Sterilisationsbereich gesteuert und kontrolliert. Dies macht
es einfacher, Kondensation zu vermeiden.
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In
einem Füllbereich
zum Füllen
der entlüfteten
Verpackungen wird vorzugsweise ein höherer Druck vorgehalten als
in dem Entlüftungsbereich.
Somit können
die Steuerung und Kontrolle des Stromes zwischen den verschiedenen
Bereichen verbessert werden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird unter Bezugnahme auf die anhängenden Schemazeichnungen,
die ein Beispiel eines gegenwärtig bevorzugten
Ausführungsbeispieles
der Erfindung zeigen, ausführlicher
beschrieben werden.
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1 ist
ein Schema und zeigt die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Sterilisationsvorrichtung.
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2 ist
eine perspektivische Ansicht der Sterilisationsvorrichtung.
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Ausführliche
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Unter
Bezugnahme auf 1 weist die Sterilisationsvorrichtung 1 einen
Heizbereich 2, einen Sterilisationsbereich 3,
einen Entlüftungsbereich 4 und
verbunden damit einen Füllbereich 5 auf.
Wie aus 2 ersichtlich ist, sind die
Bereiche 2 bis 5 durch Raumunterteilungen 6 bis 7 voneinander
getrennt. In jeder Raumunterteilung 6, 7 befindet
sich eine Öffnung 6a, 7a.
Die Verpackungen 8 werden in Haltern 9 auf einem
Förderband 10 angeordnet,
welches durch die Bereiche 2 bis 5 hindurchgeht.
Die Verpackungen 8 stehen auf ihrem geschlossenen oberen
Ende 11, wobei ihr offenes unteres Ende 12 nach
oben gerichtet ist.
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In
dem Heizbereich 2 befinden sich Düsen 13 in einem oberen
Abschnitt 14 zwecks Einleitung von steriler Heißluft. In
einem unteren Abschnitt 15 des Heizbereiches 2 befinden
sich Auslässe 16 zwecks
Abziehen der Heißluft.
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Analog
dazu befinden sich Düsen 17 zum Einleiten
von gasförmigem
Wasserstoffperoxid in einem oberen Abschnitt 18 des Sterilisationsbereiches 3.
In einem unteren Abschnitt 19 des Sterilisationsbereiches
befinden sich Auslässe 20 zum
Abziehen des Wasserstoffperoxids.
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Der
Entlüftungsbereich 4 verfügt ebenfalls über Düsen 21 zum
Einleiten steriler Heißluft
in einem oberen Abschnitt 22. In einem unteren Abschnitt 23 des
Entlüftungsbereiches 4 befinden
sich Auslässe 24 zum
Abziehen von Heißluft.
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Die
Sterilisationsvorrichtung verfügt über eine
Gaserzeugungseinheit 25 zum Erzeugen des gasförmigen Wasserstoffperoxids,
das für
die Sterilisation verwendet wird.
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Analog
zu dem Heizbereich, dem Sterilisationsbereich und dem Entlüftungsbereich 2 bis 4 verfügt der Füllbereich 5 über Düsen 26 zum
Einleiten steriler Luft in einen oberen Abschnitt 27 des
Füllbereiches.
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Weiterhin
beinhaltet die Vorrichtung 1 eine Katalysatoreinheit 28 zum
Abbauen des aus dem Sterilisationsbereich 3 abgezogenen
Wasserstoffperoxids.
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Nunmehr
wird das Verfahren beschrieben werden, mit dem Verpackungen in dieser
Vorrichtung 1 behandelt werden. Eine Verpackung 8,
die in einem der Halter 9 auf ihrem geschlossenen Ende 11 steht, wird
durch das Förderband 10 in
den Heizbereich 2 transportiert. Hier wird sterile Luft
mit einer Temperatur von etwa 140°C
durch die Düsen 13 in
den oberen Abschnitt 14 eingeleitet. Auf diese Weise wird
die Verpackung 8 auf eine Temperatur oberhalb des Taupunktes
des gasförmigen
Sterilisationsmittels, das in dem Sterilisationsbereich 3 verwendet
werden soll, erwärmt.
Somit kann sichergestellt werden, dass Wasserstoffperoxid nicht
an der Verpackung 8 kondensiert. Die Temperatur, auf die
die Verpackung 8 erwärmt
werden soll, ist abhängig
von dem Gehalt an Wasserstoffperoxid in dem Sterilisationsgas, beträgt jedoch
normalerweise etwa 70°C.
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Da
die Erwärmungsluft
in dem oberen Abschnitt 14 des Heizbereiches 14 eingeleitet
wird und durch die Auslässe 16 in
dem unteren Abschnitt 15 abgezogen wird, wird ein Luftstrom
in dem Heizbereich 2 im Wesentlichen von oben nach unten
sichergestellt. Somit wird weiterhin sichergestellt, dass Luft hinter
die Verpackung 8 von dem offenen Ende 11 zu dem
geschlossenen Ende 12 strömt. Dieser einseitig gerichtete
Luftstrom reduziert die Gefahr, dass Teilchen und Mikroorganismen
in dem Heizbereich 2 umherwirbeln.
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Das
Erwärmen
in dem Heizbereich 2 wird auf der Grundlage der durch einen
Verpackungs-Erwärmungstemperaturfühler 31,
wie zum Beispiel einen Infrarottemperaturfühler, an der Innenseite der
Verpackung gemessenen Temperatur gesteuert und kontrolliert. Dieser
Verpackungs-Erwärmungstemperaturfühler 31 kann
ebenso in einer Rückkopplungsschaltung
verwendet werden, wodurch eine Sicherheitseinrichtung für das Erwärmen bereitgestellt
wird. Wenn zum Beispiel das Förderband 10,
das die Verpackungen transportiert, angehalten wird, kann fortgesetztes
Erwärmen
in dem Heizbereich 2 zum Schmelzen zum Beispiel der Kunststoffdeckel
auf den Verpackungen 8 führen. Wenn daher eine vorgegebene
hohe Temperatur durch den Innenseiten-Temperaturfühler gemessen
wird, wird die Heißluft über einen
Nebenschluss umgangen, so dass die Temperatur in dem Heizbereich
nicht weiter erhöht wird.
Wenn eine vorgegebene niedrige Temperatur gemessen wird, wird das
Erwärmen
in dem Heizbereich 2 wieder zugeschaltet. Die vorgegebene
hohe und niedrige Temperatur werden auf der Grundlage der Eigenschaften
des Materials in den Verpackungen 8 und des Wasserstoffperoxidgehaltes
des Sterilisationsgases ermittelt.
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Die
erwärmte
Verpackung 8 wird danach von dem Förderband 1G durch
die Öffnung 6a in
der Raumunterteilung oder durch eine halboffene Wand 6 in
den Sterilisationsbereich geführt.
Hier wird die Verpackung 8 gasförmigem Wasserstoffperoxid ausgesetzt,
das bei einer Temperatur von etwa 95°C über die Düsen 17 in den oberen
Abschnitt 18 eingeleitet wird. Das Wasserstoffgas wird über die
Auslässe 20 in
dem unteren Abschnitt 18 abgezogen und daher wird ein einseitig
gerichteter Gasstrom von dem Oberteil des Sterilisationsbereiches 3 zu
dem Unterteil vorgehalten. Dies bedeutet auch, dass der Strom hinter
den Verpackungen 8 von dem offenen Ende 12 zu
dem geschlossenen Ende 11 hin gerichtet ist. Dies reduziert
die Gefahr der erneuten Kontamination der Verpackungen 8.
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Weiterhin
kann präzise
Sterilisation sowohl der Innenseite als auch der Außenseite
der Verpackung 8 erzielt werden. Sterilisation der Innenseite der
Verpackung 8 ist wesentlich, um die Sterilität von sterilen
Inhalten, die nachfolgend in die Verpackung 8 eingefüllt werden,
aufrechtzuerhalten. Sterilität
der Außenseite
der Verpackung verbessert die Handhabbarkeit der Verpackung 8,
da die Verpackung 8 vertikal bewegt werden kann, um sie
während
des Füllens der
Verpackung 8 zu den Einspritzdüsen hin und von den Einspritzdüsen weg
zu bewegen, ohne dass die Gefahr besteht, dass Teilchen oder Mikroorganismen auf
der Außenseite
der Verpackung 8 die Innenseite kontaminieren.
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Gasförmiges Wasserstoffperoxid
wird in einer solchen Menge eingeleitet und abgezogen, dass ein Überdruck
in dem Sterilisationsbereich 3 aufrechterhalten wird. Somit
kann sichergestellt werden, dass Austritte von Gas oder Luft zwischen
dem Sterilisationsbereich 3 und dem umgebenden Heizbereich
und Entlüftungsbereich 2, 4 von
dem Sterilisationsbereich 3 zu den umgebenden Bereichen 2, 4 hin erfolgt.
Dies verbessert die Bedingungen für präzise Sterilisation. Etwa 20%
des Gases, das aus dem Sterilisationsbereich 3 austritt,
wird in den Heizbereich und den Entlüftungsbereich 2, 4 durchsickern,
die verbleibenden 80% werden durch die Auslässe 20 abgezogen.
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Das
in dem Sterilisationsbereich 3 eingesetzte Sterilisationsgas
wird in der Gaserzeugungseinheit 25 erzeugt, indem flüssiges Wasserstoffperoxid
zu steriler Heißluft
zugegeben wird. Die gewünschte
Wasserstoffperoxidkonzentration in dem Sterilisationsmittel kann
eingestellt werden, indem der Anteil des zu der Luft zugegebenen
flüssigen Wasserstoffperoxids
eingestellt wird. In dem gezeigten Beispiel wird ein Sterilisationsgas,
das etwa 35% Wasserstoffperoxid enthält, für die Sterilisation von Verpackungen
verwendet.
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Das
in dem unteren Abschnitt 19 des Sterilisationsbereiches 3 durch
die Auslässe 20 abgezogene
Gas wird durch die Katalysatoreinheit 26 geleitet, um Wasserstoffperoxid
aus dem Gas zu entfernen, bevor es durch das Evakuierungssystem
der Vorrichtung 1 evakuiert wird.
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Der
Umstand, dass die Verpackung 8 auf oberhalb des Taupunktes
des Wasserstoffperoxidgases erwärmt
wird, bevor es in den Sterilisationsbereich 3 eintritt,
gewährleistet,
dass das Wasserstoffperoxid nicht an der Verpackung 8 kondensiert.
Daher wird das Austreiben des Wasserstoffperoxids aus der Verpackung
durch Entlüften
in dem Entlüftungsbereich 4 unterstützt. Dies
ermöglicht
zuverlässige Sterilisation
auch von Verpackungen mit schwierigen Geometrien, wie zum Beispiel
mit Spalten oder Foren, ohne die Gefahr großer Restmengen von Wasserstoffperoxid
an der mit einem essbaren Inhalt zu füllenden Verpackung 8.
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Die
sterilisierte Verpackung 8 wird durch die Öffnung 7a in
der Raumunterteilung oder durch eine halboffene Wand 7 in
den Entlüftungsbereich 4 geführt. In
dem Entlüftungsbereich 4 wird
sterile Luft über
die Düsen 21 bei
einer Temperatur von etwa 70°C
in den oberen Abschnitt 22 eingeleitet. Die Entlüftungsluft
entlüftet
in und an der Verpackung 8 verbleibendes Wasserstoffperoxid.
Die Entlüftung
wird durch den Umstand unterstützt,
dass das Erwärmen der
Verpackung 8 Kondensation von Wasserstoffperoxid an der
Verpackung beseitigt hat.
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Die
Verpackung 8, die nun sterilisiert und im Wesentlichen
frei von Rest-Wasserstoffperoxid ist, wird in den Füllbereich 5 geführt, wo
sie mit einem sterilen Inhalt, wie zum Beispiel mit Milch, mit Saft oder
mit Tomatenmark, gefüllt
wird. Um einen Luftstrom im Wesentlichen von oben nach unten sicherzustellen,
wodurch die Gefahr erneuter Kontamination der Verpackung 8 minimiert
wird, wird sterile Luft über
die Düsen 26 in
den oberen Abschnitt 27 des Füllbereiches 5 eingeleitet.
In dem Füllbereich 5 wird ein Überdruck
vorgehalten, so dass Luftströmung von
dem Füllbereich 5 nach
außen
und nicht umgekehrt auftritt.
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Die
gefüllte
Verpackung 8 wird danach zum Verschweißen und Falten des Bodens weitertransportiert.
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Die
Raumunterteilungen zwischen den verschiedenen Bereichen 2 bis 5 ermöglichen
die Steuerung und Kontrolle der Bedingungen in jedem der Bereiche 2 bis 5 sowie
die Steuerung und Kontrolle der Strömung zwischen den Bereichen 2 bis 5.
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Wenn
ein Produktionslauf beendet wird oder wenn ein neuer Produktionslauf
beginnen soll, muss die Vorrichtung selbst sterilisiert werden.
Sterile Heißluft
wird sodann über
die Düsen 13 in
den Heizbereich 2 eingeleitet, und die Innenseite der Vorrichtung 1 wird
auf etwa 35°C
erwärmt.
Wenn das Innere die entsprechende Temperatur erreicht hat, wird
gasförmiges
Wasserstoffperoxid über
die Düsen 17 in dem
Sterilisationsbereich 3 in die gesamte Vorrichtung eingeleitet.
Das Strömungsbild
wird während der
Maschinen-Sterilisation, das heißt während der Sterilisation des
Inneren der Vorrichtung 1, im Vergleich zu der Verpackungs-Sterilisation
unterschiedlich sein, da der gesamte Innenraum erwärmt und sterilisiert
werden muss. Wie bei der Verpackungs-Sterilisation auch, wird das
Sterilisationsgas zwecks Abbau des Wasserstoffperoxids über die
Katalysatoreinheit 26 abgezogen.
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Der
Sterilisationsprozess in der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird durch
drei Regelkreise gesteuert und kontrolliert. In dem ersten Regelkreis misst
ein Umgebungstemperaturfühler 27 die
Temperatur außerhalb
der Vorrichtung 1, und ein Luftfeuchtigkeitsfühler 28 misst
die relative Luftfeuchtigkeit außerhalb der Vorrichtung. Ein
Konzentrationsmesser 29 misst die Wasserstoffperoxid-Konzentration
in dem Sterilisationsbereich 3. Eine erste Steuereinheit 30 empfängt Signale
von dem Umgebungstemperaturfühler 27,
dem Luftfeuchtigkeitssensor 28 und dem Konzentrationsmesser 29 und
regelt die Menge des bei der Erzeugung des Sterilisationsgases zugegebenen
Menge an Wasserstoffperoxid. Während
der Maschinen-Sterilisation werden die Daten von dem Temperaturfühler 27,
von dem Luftfeuchtigkeitssensor 28 und von dem Konzentrationsmesser 29 verwendet,
um die Menge des in der Gaserzeugungseinheit 25 zu dem
Luftstrom zugegebenen Wasserstoffperoxids zu regeln. Auf diese Weise
können
optimale Bedingungen für
Maschinen-Sterilisation erzielt werden. Während der Verpackungs-Sterilisation, wenn
die Wasserstoffperoxid-Konzentration des Sterilisationsgases normalerweise
wesentlich höher
ist als während
der Maschinen-Sterilisation,
ist die relative Luftfeuchtigkeit außerhalb der Vorrichtung 1 nicht so
wichtig, und daher werden nur der Umgebungstemperaturfühler 27 und
der Konzentrationsmesser 29 genutzt, um die Menge an in
der Gaserzeugungseinheit 25 zugegebenen Wasserstoffperoxids
zu regeln. Auf diese Weise kann die Abtötungswirkung des Gases für die Zwecke
der Verpackungs-Sterilisation gesteuert und kontrolliert werden.
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In
dem zweiten Regelkreis wird ein Verpackungs-Anfangstemperaturfühler 31 verwendet,
um die Temperatur der Verpackungen 8 vor dem Eintritt in
die Vorrichtung zu messen, und ein Verpackungs-Erwärmungstemperaturfühler 32 wird
verwendet, um die Temperatur der Verpackungen 8 kurz vor
dem Auflaufen aus dem Heizbereich 2 zu messen. Signale
von diesen beiden Temperaturfühlern 31, 32 werden
an eine zweite Steuereinheit 33 übertragen, welche die Temperatur
der Heißluft
misst, die in den Heizbereich 2 eingeleitet wird, um die
Verpackungen 8 auf die erforderliche Temperatur oberhalb des
Taupunktes des Sterilisationsgases zu erwärmen. Somit kann eine richtige
Temperatur der Verpackungen 8 gewährleistet werden, bevor diese
in den Sterilisationsbereich 3 einlaufen.
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In
dem dritten Regelkreis meldet ein Kondensationsmelder 34 mögliches
Auftreten von Kondensation in dem Sterilisationsbereich 3.
Ein Signal von dem Kondensationsmelder 34 wird zu einer
dritten Steuereinheit 35 übertragen. Wenn Kondensation gemeldet
wird, wird ein Signal von der dritten Steuereinheit 35 gesendet
und für
die Steuerung und Kontrolle der Temperatur und/oder des Stromes
von Heißluft
in der Gaserzeugungseinheit 25 verwendet. Somit können die
Temperatur des Sterilisationsgases und/oder die Wasserstoffperoxid-Konzentration
so eingestellt werden, dass Kondensation vermieden wird. Wenn weiterhin
Kondensation gemeldet worden ist, können die betreffenden Verpackungen
gekennzeichnet oder verworfen werden.
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Der
Durchschnittsfachmann wird erkennen, dass eine Reihe von Änderungen
der oben beschriebenen Erfindung möglich sind, ohne von dem Erfindungsbereich
gemäß Definition
in den anhängenden Patentansprüchen abzuweichen.
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Zum
Beispiel kann nur der erste der drei oben beschriebenen Regelkreise
verwendet werden, oder der erste Regelkreis kann in Kombination
mit einem anderen Regelkreis oder mit zwei anderen Regelkreisen
verwendet werden.
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Dieser
erste Regelkreis kann auch mit einem Strömungsmesser (nicht gezeigt)
komplettiert werden, der die Luftströmung zu der Gaserzeugungseinheit
misst, die mit der ersten Steuereinheit 30 verbunden ist.
Wenn der Luftstrom in die Gaserzeugungseinheit 25 und damit
in die Sterilisationskammer 3, gedrosselt wird, zum Beispiel
wenn ein Filter in dem Luftkanal zugesetzt ist, wird die Wasserstoffperoxid-Konzentration in
dem Sterilisationsgas und somit in der Sterilisationskammer 3 ansteigen.
Der erste Regelkreis wird in einem solchen Fall die Menge an in
der Gaserzeugung nachgeschaltet zugegebenem Wasserstoffperoxid regeln.
Dies kann jedoch zu einem zu geringen Gasstrom führen, so dass nicht alle Teile
der Verpackungen durch das Sterilisationsgas erreicht werden. Daher
kann die erste Steuereinheit 30 angeordnet werden, um bei
einer vorgegebenen niedrigen Strömungsmenge
einen akustischen Alarm auszulösen,
so dass die Strömungsmenge
korrigiert werden kann anstatt lediglich die Menge von in dem Sterilisationsgas
zugegebenem Wasserstoffperoxid zu senken. Analog dazu kann ein Alarmsignal
bei einer vorgegebenen hohen Strömungsmenge
ausgegeben werden.
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Andere
Vorrichtungen zum Steuern und Kontrollieren des Erwärmens in
dem Heizbereich 2 können
ebenfalls verwendet werden. Der Umgebungstemperaturfühler 27 kann
verwendet werden, um die Temperatur außerhalb der Vorrichtung 1 zu
ermitteln. Wenn die Eigenschaften der Materialien in der Verpackung 8 bekannt
sind, können
die erforderliche Temperatur und Strömungsmenge von Heißluft, die
durch die Düsen 13 eingeleitet
wird, berechnet werden. Dies kann weiterhin mit dem weiter oben
beschriebenen Verpackungs-Erwärmungstemperaturfühler 32 kombiniert
werden, um bessere Steuerung und Kontrolle zu erzielen und um ein
Sicherheitsmerkmal bereitzustellen.
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Der
Verpackungs-Erwärmungstemperaturfühler 32 kann
in den Halterungen 9 angeordnet werden, die Verpackungen
halten, um die Temperatur der Verpackungen 8 kurz vor deren
Einlaufen in den Sterilisationsbereich 3 zu messen. Dieser
Temperaturfühler 32 kann
zum Steuern und Kontrollieren der Temperatur und der Strömungsmenge
der Erwärmungsluft
sowie zum Steuern und Kontrollieren der Sicherheitsparallelschaltung
verwendet werden. Er kann weiterhin mit einem oder mit beiden der
oben beschriebenen Temperaturfühler
kombiniert werden, um eine noch bessere Steuerung und Kontrolle
des Erwärmens
zu ermöglichen.
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Andere
Sterilisationsmittel als Wasserstoffperoxid können verwendet werden, insofern
sie für Sterilisation
in der gasförmigen
Phase geeignet sind.