DK170839B1 - Fremgangsmåde og apparat til aseptisk at fylde en pakning med en væske - Google Patents

Description

DK 170839 B1

Opfindelsen vedrører en fremgangsmåde og et apparat til aseptisk at fylde en væske i en pakning udstyret med en studs med en ydre brydelig membran.

I EP 72 699 er beskrevet et apparat til aseptisk 5 at fylde en pakning med en væske, omfattende et påfyldningshoved med en ventil til regulering af væskestrømningsmængden ind i en pakning, der har en studs med en ydre brydelig membran. Dette apparat har flere ulemper. For det første er det væskens tryk, der under påfyld-10 ningsprocessen bryder den ydre membran, hvilket fører til totalt uforudsigelige brydninger, der kan udstrække sig ind i forseglingszonen for pakningslukningen, og som således kan medføre dårlig væsketæthed i pakningen. Desuden omfatter apparatet ifølge det nævnte patent et 15 system med to uafhængige bevægelser af den vertikale aksel, den ene til væsketilførslen og den anden til at skabe et vakuum i forrummet. Endelig kræver apparatet, at der på den vertikale aksel er forseglinger, hvis brugbare levetid er begrænset, og som kan forårsage 20 bakterieinfektion, når de er påsat.

EP 236 107 angår ligeledes et system til aseptisk at fylde beholdere, hvor systemet omfatter en ventil, der tillader væsketilstrømning. Ved operation skal ventilen først bevæges nedad for at bryde studsen og 25 dernæst skal ventilen bevæges på plads igen for at tillade væsketilstrømningen. Denne nødvendighed af to bevægelser er ufordelagtig.

Nærværende opfindelse giver brugeren mulighed for at råde over en fremgangsmåde og et system, der ik-30 ke har de ovenfor nævnte ulemper. Ifølge opfindelsen brydes den ydre membran rent på en veldefineret måde, ventilen til regulering af væskestrømningsmængden har kun én bevægelse og derfor kun én drivkraft, og der er ingen forsegling, som skal udskiftes med hyppigt inter-35 val.

Nærværende opfindelse angår en fremgangsmåde til 2 DK 170839 B1 aseptisk at fylde en væske i en pakning udstyret med en studs med en ydre brydelig membran og ved hvilken, idet pakningen er steril og lukket, påfyldningsforrummet og den ydre del af den brydelige membran steriliseres, og 5 at der ved fuldført påfyldning lukkes af for væsketilførslen, og damp eller steril luft ledes ind til fjernelse af den resterende væske fra påfyldningsforrummet til et udtømningsrør, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved, at den ydre brydelige membran gennem-10 skæres, og væsken simultant ledes ind i pakningen, og ved at dampen eller den sterile luft ledes ind lateralt i forhold til den retning, i hvilken væsken fjernes.

Den indledende sterilisering af påfyldningsforrummet varer i 2 til 30 sekunder ved en temperatur mel-15 lem 135 og 165°C og under et damptryk på 2 til 6 atm.

Ved fuldført påfyldningscyklus udføres renseprocessen med damp under et tryk på 1 til 4 atm. i en periode på 0,5 til 2 sekunder og ved en temperatur i området fra 120 til 150°C. Når steril luft benyttes, 20 indføres denne under et tryk på 0,5 til 3 atm. og ved omgivelsernes temperatur.

Opfindelsen angår også et apparat til udøvelse af denne fremgangsmåde, omfattende et påfyldningshoved og skæreorganer, og en pakningsunderstøtning anbragt 25 under påfyldningshovedet og indrettet til at forsegle pakningen ved fuldført påfyldningscyklus, hvorhos påfyldningshovedet omfatter en ventil til regulering af væskestrømningsmængden, et væsketilstrømnings- og et væskeudstrømningsrør, og ved bunden af påfyldningshove-30 det en dampt ilstrømnings vent il og en ventil med et dampudstrømnings- og tømningsrør til rensning i slutningen af påfyldningscyklen, hvilket apparat er ejendommeligt ved, at ventilen til regulering af væsketilstrømningsmængden er udformet således, at skæreorga-35 nerne skærer den brydelige membran under åbning af ventilen, og at ventilens akse er vinkelret på væsketil- DK 170839 B1 3 strømnings- og væskeudtømningsrørets akse og damptilstrømningsventilen, og at ventilen med et dampudstrømningsrør er anbragt vinkelret i forhold til væsketilstrømnings- og væskeudstrømningsrørets akse.

5 I forbindelse med opfindelsen skal der ved pak ning forstås både en plastpakning og en kartonpakning eller enhver anden pakning til fødevare- eller medicinalbranchen. Med væske menes både en vandig opløsning og også mælk, frugt- eller grøntsagsjuice eller mere 10 tyktflydende produkter som for eksempel syltetøj, marmelade og lignende med eller uden faste dele.

Normalt ligger væsketilstrømnings- og væskeudstrømningsrørene i forlængelse af hinanden. Pakningsunderstøtningen udgøres af kæber til at holde pakningen 15 på plads og af et forseglingshoved.

Før påfyldningsprocessen, steriliseres påfyldningsforrummet og den ydre overflade af den brydelige membran. Dette gøres ved hjælp af damptilstrømningsventilen. Den anden ventil, som er anbragt lateralt ved 20 bunden af påfyldningshovedet, benyttes på den ene side til at fjerne damp under sterilisering og på den anden side til at fjerne resterende væske ved fuldført påfyldning. Disse to ventiler er anbragt på hver sin side eller parallelt på den samme side af det plan, der er 25 dannet af aksen i væsketilstrømnings- og i væskeudstrømningsrøret og af aksen i ventilen til regulering af væskestrømningsmængden, og vinkelret på væsketil-strømnings-og væskeudstrømningsrørets akse. Væsketilstrømnings- og væskeudstrømningsrøret steriliseres 30 selvfølgelig også før påfyldning.

I apparatet ifølge opfindelsen danner aksen i ventilen til regulering af væskestrømningsmængden en vinkel på 40 til 80° med aksen i damptilstrømningsventilen og med aksen i dampudstrømnings- og tømningsven-35 tilen.

Den største fordel ved apparatet ifølge opfin- 4 DK 170839 B1 delsen er, at det tilvejebringer et påfyldningssystem, med hvilket det er muligt i én enkelt bevægelse og derved med en enkelt drivkraft at bryde den ydre membran og på samme tid lede væsken ind i pakningen.

5 Det er den nedre del af ventilen til regulering af væskestrømningsmængden, der tjener som en lukning/ åbning for væskens strømning. Åbningen er formet som en keglestub eller er cylindrisk formet. I tilfældet med en væske, der indeholder faste dele, er det bedre at 10 vælge en cylindrisk åbning, idet der så er lille risiko for, at de faste dele forbliver sammenpresset tilbage under lukning af ventilen. Forseglingerne på lukningen er anbragt enten ved ventilens bund eller ved den åbning, hvor væsken ledes ind i pakningen.

15 Bunden af ventilen til regulering af væskestrøm ningsmængden omfatter også de skærende organer. I tilfældet med en væske uden faste dele er det bedre som skærende organer at vælge radiale og vertikale skær for eksempel to skær anbragt vinkelret. Det er imidler-20 tid også muligt at anbringe flere end to skær. I tilfældet med en væske, der indeholder faste dele, er det bedre at vælge skæreorganer, der udgøres af u-formede skær, og i dette tilfælde er et mellemliggende strømningskammer anbragt mellem væskestrømningsrøret og pak-25 ningen.

Mindst to typer pakninger kan anvendes, enten en pakning med en studs med en indre lukkemenbran af typen vist på tegningen og i EP 72 699, eller en pakning med en studs uden en indre lukkemembran. I dette 30 tilfælde lukkes pakningen ved direkte forsegling af hylstrets overflade mod studsen.

Ventilen til regulering af væskestrømningsmæng-den omfatter en fleksibel membran eller en blæsebælgmembran, der skaber væsketæthed mellem den strømmende 35 væske og de rent mekaniske dele.

Under indførelse af en ny pakning efterlades 5 DK 170839 B1 damptilstrømningsventilen i det mindste delvis åben for at undgå enhver bakterieinfektion.

Ved hjælp af påfyldningsapparatet ifølge opfindelsen er det muligt at skabe en fuldstændig aseptisk 5 påfyldningslinie, i hvilken mindst to af de ovenfor beskrevne apparater er anbragt i serie. Der er fortrinsvis sammensat mellem to og otte påfyldningsapparater.

Opfindelsen beskrives nærmere i det følgende under henvisning til tegningerne, på hvilke 10 fig. 1 er et snit gennem apparatet ifølge op findelsen med væsketilstrømningsventilen i dens lukkede position, fig. 2 et delsnit langs linien II-II i fig. 1 gennem en første udførelsesform med væsketilstrøm-15 ningsventilen i dens åbne position, fig. 3 et delsnit langs linien II-II i fig. 1 gennem en anden udførelsesform med væsketilstrømningsventilen i dens åbne position, fig. 4 et snit langs linien IV-IV i fig. 3, 20 fig. 5 et snit gennem en tredie udførelsesform for apparatet ifølge opfindelsen, og fig. 6 et snit langs linien VI-VI i fig. 5. Påfyldningshovedet betegnet med l omfatter et væsketilstrømnings- og et væskeudstrømningsrør 2, 3, 25 en ventil 4 til regulering af væskestrømningsmængden, en damptilstrømningsventil 5 og en dampudstrømnings-og tømningsventil 6 til resterende væske. Tappene i ventilerne 5 og 6 er forskydelige ved hjælp af pneumatiske eller tilsvarende systemer, (ikke vist).

30 En pakning 7 omfatter en studs 8 med en bry delig membran 9 og en lukkemembran 10, som for at tillade påfyldning kun er delvis forseglet til studsen 8 og er anbragt neden under påfyldningshovedet. Pakningen holdes på plads ved hjælp af kæber 11, under 35 hvilke der er anbragt et forseglingshoved 31, der ved fuldført påfyldning lukker pakningen. Forseglingshove- 6 DK 170839 B1 det omfatter en forseglingsring 12.

Påfyldningshovedet omfatter en fleksibel men-bran 13, der holdes mellem to dele 14, 15, som holdes sammen ved hjælp af en låsering 16. Denne flek-5 sible membran består af polytetrafluorethylen eller af gummi eller af ethvert fleksibelt materiale med høj mekanisk og termisk stabilitet. Tappen i ventilen 4 er vertikalt forskydelig ved hjælp af pneumatiske eller tilsvarende systemer (ikke vist) mellem bøsninger 17.

10 Membranen 13 er hullet i midten, og herigennem går ventilen 4’s tap. Denne tap udgøres af tre dele, den øvre del 18, i hvilken delen 19, som holder den fleksible membran 13 er skruet ved hjælp af bolten 21.

15 Låseskruen 22 sikrer en god fastholdelse og som følge deraf væsketæthed af membranen 13. Endelig omfatter tappen en nedre del 20, der er skruet ind i elementet 19 ved hjælp af bolten 23. Denne del 20, der omfatter en kegle 51, fungerer som en åbning/luk-20 ning for påfyldning af pakningen. Den omfatter en forsegling 24 og to vinkelret anbragte radiale skæreorganer 25. Disse skæreorganer danner et centralt punkt 26 til yderligere forbedring af gennemskæringen af membranen 9. Et ringformet fremspring 27 sørger for 25 en effektiv fastholdelse af membranen 9 under den nedadgående bevægelse af skæreorganet 25 og under sterilisering. Flere koncentriske ringformede fremspring kan anbringes for yderligere at forbedre fastholdelsen af membranen 9. I tilfældene vist i fig. 1, 2 og 3 er 30 åbningen 28 til gennemstrømning af væsken formet som en keglestub. Denne åbning danner også sæde for keglen 51'.

Apparatet fungerer som følger: Med ventilen 4 i sin lukkede position (fig. 1) og pakningen 7 på 35 plads steriliseres forrummet 52 og membranen 9 ved at åbne damptilstrømningsventilen 5. Dampen kommer 7 DK 170839 B1 gennem røret 29. Den strømmer via ventilen 6 ud gennem røret 30. Ved fuldført sterilisering lukkes de to ventiler 5 og 6, og ventilen 4 åbnes (fig. 2). Elementet 20 går ned, og skæreorganerne 25 åbner den 5 brydelige membran 9. På samme tid frigøres væsken og ledes gennem åbningen 28 ind i pakningen 7. Det er indlysende, at forseglingshovedet 31 under påfyldning er i dets nedre position, ved fuldført påfyldning hæves forseglingshovedet, og ventilerne 5 og 6 åbnes så-10 ledes, at dampen fjerner det resterende produkt, der flyder ud gennem røret 30. Under eller efter denne renseproces opvarmes forseglingsringen 12, hvorved den lukker pakningen 7. Kæberne 11 kan herefter frigøre pakningen.

15 For at undgå infektion af påfyldningsforrummet mens pakningen udskiftes, efterlades damptilstrømningsventilen 5 åben eller halvt åben.

Fig. 3 og 4 viser apparatet ifølge opfindelsen i en anden udførelsesform. De elementer, der er identiske 20 med disse i fig. 1 og 2, er betegnet med samme referencetal. Dette apparat adskiller sig fra det i fig. l og 2 viste ved, at damptilstrømningsventilen 32 og dampudstrømnings- og tømningsventilen 33 er anbragt på den samme side af det plan, der er dannet af aksen i 25 væsketilstrømnings- og i væskeudstrømningsrøret og af aksen i ventilen til regulering af væskestrømningsmængden. Apparatet er ellers identisk med den foregående udførelsesform. Tappene i ventilerne 32 og 33 forskydes af den samme drivkraft, for eksempel et enkelt 30 pneumatisk system (ikke vist). Dette giver derfor den største fordel frem for apparatet vist i fig. 1 og 2. Hvér ventiltap har en forsegling 34 og 35 og nåle 36 og 37 med forskellig form. Dampen strømmer ind gennem røret 39 og strømmer ud gennem røret 40. Da tap-35 pene i ventilerne 32 og 3 3 har samme drivkraft, glider de synkront. Fordelen ved at have forskellige 8 DK 170839 B1 nåle 36 og 37 er som følger: Når ventilerne 32 og 33 lukkes efter sterilisering af påfyldningshovedet eller efter rensning, lukkes ventilen 32 først og efterlader derved mulighed for, at dampen eller det re-5 sterende produkt kan strømme ud gennem røret 40. De tilbageværende operationer er de samme som i fig. l og 2.

Pig. 5 og 6 viser en tredie udførelsesform for apparatet ifølge opfindelsen, i hvilken skærene har en 10 speciel form. Denne form er især egnet til at fylde en pakning med en væske, der indeholder faste dele. Eftersom pakningen og forseglingshovedet er de samme som i fig. 1 til 4, er de betegnet med de samme reference tal. Væsketilstrømningsrøret 41 lukkes af ventilen 15 42. Denne ventil har et U-formet skær 43. Påfyld ningshovedet 44 omfatter et mellemliggende kammer 45 mellem røret 41 og pakningen 7's studs 8. Ventilen 46 omfatter et damptilstrømningsrør 48, medens ventilen 47 omfatter et tømningsrør 49. Det bør be-20 mærkes, at ventilerne 46 og 47 ikke ligger side ved side, men ligger oven over hinanden. De kan også have en enkelt drivkraft, som synkront åbner og lukker dem. Fremgangsmåden er den samme som for fig. 1 til 4. Påfyldningsforrummet og membranen 9 steriliseres ved 25 åbning af ventilerne 46 og 47. Disse ventiler lukkes derefter igen, og væsketilstrømningsventilen 42 åbnes. Under ventilen 42's nedadgående bevægelse skærer skæret 43 membranen 9 og påfyldning finder sted. Kammeret 45 sørger for en jævn væskestrøm især 30 i tilfælde med faste dele. Ved fuldført påfyldning lukkes ventilen 42, og det mellemliggende kammer 45 renses. Porseglingshovedet 31 hæves, og forseglingsringen 12 forsegler lukkemembranen 10 mod studsen 8. Ved manglende lukkemembran er det direkte paknin-35 gens væg, som forsegles mod studsen 8.

Adskillige apparater af typen vist i fig. 1 til

Claims (12)

1. Fremgangsmåde til aseptisk at fylde en væske i en pakning (7) udstyret med en studs (8) med en ydre brydelig membran (9) og ved hvilken, idet pakningen er steril og lukket, påfyldningsforrummet (52) og den ydre del af den brydelige membran steriliseres, og at der 15 ved fuldført påfyldning lukkes af for væsketilførslen, og damp eller steril luft ledes ind til fjernelse af den resterende væske fra påfyldningsforrummet (52) til et udtømningsrør, kendetegnet ved, at den ydre brydelige membran (9) gennemskæres, og væsken si- 20 multant ledes ind i pakningen (7), og ved at dampen eller den sterile luft ledes ind lateralt i forhold til den retning, i hvilken væsken fjernes.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kende tegnet ved, at påfyldningsforrummet (52) sterili- 25 seres i 2-30 sekunder ved en temperatur mellem 135 og 165°C og under et damptryk på 2-6 atm.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kende tegnet ved, at der i 0,5-2 sekunder, ved fuldført påfyldningscyklus, indsprøjtes damp under et tryk 30 på 1-4 atm. og ved en temperatur på 120-150°C eller indsprøjtes steril luft ved en temperatur som omgivelsernes og under et tryk på 0,5-3 atm.

4. Apparat til udøvelse af fremgangsmåden ifølge krav 1-3, omfattende et påfyldningshoved (1), der inde- 35 holder en ventil (4) til regulering af væskestrømningsmængden og skæreorganer (25), en pakningsunderstøtning 10 DK 170839 B1 (11, 31) anbragt under påfyldningshovedet og indrettet til at forsegle pakningen (7) ved fuldført påfyldningscyklus, et væsketilstrømnings- (2) og væskeudtømningsrør (3) og ved bunden af påfyldningshovedet en damptil-5 strømningsventil (5) og en ventil (6) med et dampudstrømnings- og tømningsrør til rensning i slutningen af påfyldningscyklen, kendetegnet ved, at ventilen (4) til regulering af væskestrømningsmængden er udformet således, at skæreorganerne (25) skærer den 10 brydelige membran under åbning af ventilen (4), og ved at ventilens (4) akse er vinkelret på væsketilstrømnings- (2) og væskeudstrømningsrørets (3) akse, og ved at damptilstrømningsventilen (5) og ventilen (6) med et dampudstrømningsrør er anbragt vinkelret i forhold til 15 væsketilstrømnings- (2) og væskeudstrømningsrørets (3) akse.

5. Apparat ifølge krav 4, kendetegnet ved, at damptilstrømningsventilen (5) og dampudstrømnings og tømnings ventilen (6) er anbragt på hver side 20 af det plan, der er dannet af aksen i væsketilstrømnings- (2) og i væskeudstrømningsrøret (3) og af aksen i ventilen (4) til regulering af væskestrømningsmængden, og vinkelret på væsketilstrømnings- (2) og væskeudstrømningsrørets (3) akse.

6. Apparat ifølge krav 4, kendetegnet ved, at damptilstrømningsventilen (5) og dampudstrøm-ningsog tømningsventilen (6) er anbragt parallelt på samme side af det plan, der er dannet af aksen i væsketilstrømnings- (2) og væskeudstrømningsrøret (3) og 30 af aksen i ventilen (4) til regulering af væskestrømningsmængden, og vinkelret på væsketilstrømnings- (2) og'væskeudstrømningsrørets (3) akse.

7. Apparat ifølge ethvert af kravene 4-6, kendetegnet ved, at aksen i ventilen (4) 35 til regulering af væskestrømningsmængden danner en vinkel på 40-80° med aksen i damptilstrømningsventilen 11 DK 170839 B1 (5) og med aksen i dampudstrømnings- og tømningsventilen (6).

8. Apparat ifølge ethvert af kravene 4-6, kendetegnet ved, at påfyldningshovedets åb- 5 ning (28) til at lede væske ind i en pakning er formet som en keglestub eller er cylindrisk formet.

9. Apparat ifølge ethvert af kravene 4-8, kendetegnet ved, at de skærende organer (25) udgøres af radiale og vertikale skær.

9 DK 170839 B1 6 kan tilsvarende anbringes i serie i en aseptisk påfyldningslinie . Opfindelsen tilvejebringer således et aseptisk meget sikkert apparat, som er enklere i design end 5 kendte apparater på området, og som muliggør en meget ren skæring i den brydelige membran.

10. Apparat ifølge ethvert af kravene 4-8, kendetegnet ved, at de skærende organer udgøres (43) af U-formede skær, og at der et et mellemliggende strømningskammer (45) mellem væsketilstrømnings- og væskeudstrømningsrøret og pakningen.

11. Apparat ifølge ethvert af kravene 4-12, kendetegnet ved, at ventilen (4) til regulering af væskestrømningsmængden omfatter en fleksibel membran (13) eller en blæsebælgmembran.

12. Aseptisk påfyldningslinie, kendeteg- 20 net ved, at den omfatter mindst to i serie anbragte apparater ifølge ethvert af kravene 4-11.