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Dokumentenidentifikation DE4304220C2 18.09.1997
Titel Verfahren zum Sterilisieren und Füllen von Fließmittelpackungen, Vorrichtung hierfür und Verwendung bei einer besonderen Packung
Anmelder Tetra Laval Holdings & Finance S.A., Pully, CH
Erfinder Stark, Sven Olof Sören, Ystad, SE
Vertreter Weber, D., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Seiffert, K., Dipl.-Phys.; Lieke, W., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat., Pat.-Anwälte, 65189 Wiesbaden
DE-Anmeldedatum 12.02.1993
DE-Aktenzeichen 4304220
Offenlegungstag 18.08.1994
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 18.09.1997
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.09.1997
IPC-Hauptklasse B65B 55/08
IPC-Nebenklasse B65B 3/04   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sterilisieren und Füllen von einzelnen, einseitig offenen Fließmittelpackungen, bei dem jede einzelne Packung zum Sterilisieren ihrer Innenseite einer Lampe so zugeführt wird, bis sich die Unterkante der von der Packung umgebenen Lampe nahe dem geschlossenen Packungsende befindet, und bei dem die Packung mit einem Füllrohr gefüllt und danach geschlossen wird.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Sterilisieren und Füllen von einzelnen, einseitig offenen Fließmittelpackungen, mit einer Einrichtung zum Bewegen der Packungen, so daß jede Packung zum Sterilisieren ihrer Innenseiten eine Lampe umgibt, wobei die Unterkante der Lampe sich nahe dem geschlossenen Packungsende befindet, mit einem Füllrohr zum Füllen der Packungen sowie mit einer Einrichtung zum Verschließen der gefüllten Packungen.

Es ist bekannt, Flüssigkeitspackungen vor dem Füllen zu sterilisieren, z. B. Milchpackungen, deren Tubuswände als Trägermaterial Papier haben und an den Oberflächen mit einer oder mehreren Schichten beschichtet sind. Bei diesem Verfahren werden die Packungsinnenseiten mit chemischen Sterilisierungsmitteln behandelt. Diese Sterilisierung ist in nachteiliger Weise langsam, und außerdem muß die Behandlung der Packung in geschlossenen Räumen erfolgen, d. h. die Packungen müssen in aseptischen Kammern eingeschlossen sein. Mit weiterem Nachteil muß das chemische Sterilisierungsmittel nach Beendigung des Verfahrens entfernt werden, z. B. durch Trocknung, um Reste der chemischen Mittel von den Oberflächen der Packungen zu entfernen. Dies hat zu komplizierten und teuren Maschinen geführt, und auch die Durchführung des bekannten Verfahrens ist kostspielig.

Aus der CH-PS 595 248 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art im wesentlichen bekannt. In einer Sterilislerkammer, deren Atmosphäre Reinraumcharakter hat, werden zugeführte Packungen leer intermittierend unter eine Lampenposition bewegt und über eine Hebeeinrichtung leer nach oben so in Richtung auf eine Gasentladungslampe angehoben, daß die Packung die Lampe umgibt und sich ihre Unterkante nahe dem geschlossenen Packungsende befindet. Nach der Einwirkung der sterilisierenden Strahlung, vorzugsweise Elektronenstrahlen, wird die leere Packung wieder auf das untere Förderniveau abgesenkt und intermittierend einer nachfolgend angeordneten Füll- und einer weiteren Verschlußvorrichtung zugeführt. Die Bearbeitungsgeschwindigkeit dieses bekannten Sterilisierungsverfahrens ist verhältnismäßig gering, wenngleich ein Hochspritzen des flüssigen Füllgutes an die Lampe nicht möglich ist, weil die Packung leer auf die Höhe der Lampe angehoben und danach wieder abgesenkt wird. Mit Nachteil ist aber die gesamte Sterilisierungsvorrichtung raumaufwendig, und ohne die Zufuhr von sterilem Gas gelingt eine einwandfreie Sterilisierung der Packungen bei dem bekannten Verfahren auch nur durch längere Strahleneinwirkung oder aufwendige Strahlungseinrichtungen mit hohem Energieaufwand.

Weiterhin ist aus der DE-OS 25 10 076 bekannt, das innere eines Packungsschlauches zu sterilisieren, bevor aus diesem einzelne Packungen durch Abtrennen vom Schlauch gebildet werden. Ein in den Verpackungsschlauch eintauchendes Füllrohr wird von einem wendelförmig um das Füllrohr angeordneten UV-Strahler umgeben. Dieser umläuft einen reflektierenden Spiegel und wird seinerseits von einer käfigartigen Schutzhülle umgeben. Tief in das untere Ende des Verpackungsschlauches ragende Flansche dienen einerseits als Umlenkscheibe für einströmende Luft und andererseits (der untere Flansch) als Spritzschutz gegen hochspritzendes, im unteren Schlauchbereich bereits eingefülltes Füllgut. Außer dem Verpackungsschlauch, der intermittierend vertikal von oben nach unten bewegt wird, sind die anderen Vorrichtungsteile stationär, insbesondere die UV-Lampe und das Füllrohr. Die Sterilisierung erfolgt auch nicht bei einer einzelnen und einseitig offenen Packung, sondern vor deren Vereinzelung und Bildung.

Ähnlich liegen die Verhälltnisse bei einem anderen bekannten Verfahren und einer entsprechend bekannten Vorrichtung nach der US-PS 39 70 426. Auch dort werden ein Füllrohr, ein Luftzuführrohr und eine wendelförmig diese Rohre umgebende Lampe im Abstand von einem sich vertikal nach unten bewegenden Verpackungsschlauch umgeben. Im Bereich des untersten Endes ist am Füllrohr eine Scheibe angebracht, die als Spritzschutz gegen das unten bereits eingefüllte Fließmittel dient.

Bei den bekannten Verfahren mit der Sterilisierung der Innenseite des sich bewegenden Verpackungsschlauches muß die Packung an dessen unterem Ende durch Zusammendrücken geformt und durch Querschweißen gebildet und abgetrennt werden. Infolgedessen spritzt hierbei das Fließmittel sehr stark und würde die Lampe beschädigen, wenn diese nicht einerseits in ausreichend großem Abstand darüber angeordnet und andererseits durch entsprechende Flansche und Schirme geschützt wäre.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, das eingangs bezeichnete Verfahren und die eingangs beschriebene Vorrichtung derart umzugestalten, daß eine größere Bearbeitungsgeschwindigkeit bzw. eine höhere Leistung erreicht wird und die Vorrichtung kompakter und einfacher aufgebaut ist.

Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe der Erfindung dadurch gelöst, daß beim Zuführen der Packung außer der Lampe gleichzeitig auch das Füllrohr von der Packung umgeben wird, so daß die Unterkante des Füllrohres und der pulsierendes Licht emittierenden Lampe sich nahe dem geschlossenen Packungsende befinden, daß steriles Gas in die Packung geblasen wird, während das Licht einwirkt, und daß nach Abschalten der Lampe diese von der Unterkante des Füllrohres fort in Richtung der Öffnung der Packung und dann die Packung unter Befüllen in die entgegengesetzte Richtung bewegt wird. Mit diesem Verfahren kann man auf engstem Raum und daher mit kompakten Maschinen Packungen mit hoher Leistung (große Stückzahl pro Zeiteinheit) sterilisieren und befüllen, wobei vorzugsweise die Sterilisierung unmittelbar vor und während des Befüllens durchgeführt wird und bis zum Verschließen der über dem Fließmittel stehende Innenraum der Packung steril gehalten wird.

Fließmittel bewegen sich in aller Regel unter der Wirkung der Schwerkraft mit mehr oder weniger großer lotrechter Komponente nach unten, weshalb die Befüllung erfindungsgemäß überwiegend bei einer bevorzugten Ausführungsform von oben nach unten erfolgt und die Lichtquelle in das innere der Packung eintauchend relativ zur Packung nach unten und während des Befüllens, nachdem die Sterilisierungswirkung des Lichtes die Bakterien abgetötet hat, relativ zur Unterkante des Füllrohres nach oben bewegt wird, damit beim Befüllen kein Fließmittel gegen das Lampengehäuse spritzt.

Vorteilhaft ist es dabei, wenn erfindungsgemäß während des gesamten Sterilisierungs-, Füll- und Verschließvorganges im Innenraum der Packung eine Atmosphäre mit sterilem Gas aufrechterhalten wird. Damit nicht von außen nach dem erstmaligen Sterilisieren Bakterien erneut auf Packungswandungen oder auf Maschinenteile gelangen, mit denen sterilisiert, gefüllt und verschlossen wird, wird mit der vorstehenden Maßnahme gemäß der Erfindung dafür gesorgt, daß steriles Gas, z. B. sterile Luft, fortlaufend in das Innere der Packung gefördert wird. Man kann bei entsprechender Drosselung der Abführleitungen ohne Schwierigkeiten dafür sorgen, daß im inneren der Packung sogar ein Überdruck von sterilem Gas entsteht und aufrechterhalten wird. Damit ist sicher gewährleistet, daß das Füllgut in die sterile Packung eingefüllt und auch der Raum über dem oberen Pegel des Füllgutes steril bleibt, solange die Packung noch offen ist.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn während des gesamten Betriebes steriles Gas außen über die Oberfläche des Füllrohres streicht. Es ist nicht zu vermeiden und zum Teil sogar erwünscht, wenn die Austrittsöffnung des Füllrohres an seiner Unterkante und damit einige Flächen des Füllrohres mit dem Füllgut direkt in Berührung kommen. Wenn das sterile Gas fortlaufend über die Oberflächen des Füllrohres streicht, kann eine bakterielle Verunreinigung mit Vorteil ausgeschaltet werden.

Hinsichtlich der Vorrichtung wird die eingangs erwähnte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die pulsierendes Licht emittierende Lampe, die sich in einem innen mit einem Kühlmittel gekühlten Lampengehäuse befindet, so neben dem Füllrohr angeordnet ist, daß das Lampengehäuse und das Füllrohr von der Packung umgebbar sind und ihre Unterkanten sich nahe dem geschlossenen Packungsende befinden, daß das Lampengehäuse in Längsrichtung des Füllrohres zur Öffnung der Packung bewegbar ist, so daß die Unterkante des Füllrohres beim Füllen überstehen kann, und daß Leitungen zum Zuführen von sterilem Gas in das innere der Packung vorgesehen sind, so daß die gesamte Innenfläche der Packung mit Gas beaufschlagbar ist. Lampen zur Erzeugung von pulsierendem Licht sind zwar an sich bekannt, und es ist auch bekannt, diese Lampen in einem gekühlten Lampengehäuse anzuordnen. Das Besondere der vorliegenden Erfindung liegt aber in dem wenigstens teilringförmig das stationär angeordnete Füllrohr umgebenden Ausgestalten und Anordnen des Lampengehäuses. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auf diese Weise besonders kompakt ausgestaltet und sogar bei kleinen Packungen zum Sterilisieren eingesetzt werden, denn die Anordnung des Lampengehäuses dicht neben dem Füllrohr erfordert wenig Raum neben einem Füllrohr, das in aller Regel in radialer Richtung klein ist, fast immer kleiner als der Durchmesser eines Packungstubus. Man kann unterschiedlich ausgestaltete Lampen verwenden, z. B. spiralförmige oder stabförmige Lampen.

Erfindungsgemäß ist es nicht erforderlich, beispielsweise stabförmige Lampen dicht an dicht um das Füllrohr herum anzuordnen, um eine Sterilisierungswirkung über den ganzen Umfang des Füllrohres und auch zu der weiter außen angeordneten Packungswandung zu gewährleisten. Vielmehr wird durch eine Drehbewegung schon von einem einzigen Lampenstab ein vollständiger Ringraum aufgespannt. Der Antrieb des Lampengehäuses ist aber nicht nur im Rotationssinn zu verstehen, sondern man kann das Lampengehäuse auch translatorisch vertikal nach oben und unten bewegen. Dadurch ist es möglich, ringförmige oder tellringförmige Lampen oder auch kurze Lampenstäbe einzusetzen und mit diesen den gesamten Ringraum zu überstreichen. Ferner ist es möglich, die Halterung des Lampengehäuses bezüglich des Füllrohres so auszugestalten, daß steriles Gas gegebenenfalls auch fortlaufend während des ganzen Betriebes in das innere der Packung eingeleitet werden kann.

Zweckmäßig ist es erfindungsgemäß weiterhin, wenn die Lampe mit Lampengehäuse an einer Hebe- und Schwenkeinrichtung befestigt ist, welche das Füllrohr unter Belassung von Durchtrittsleitungen umgibt, und wenn die im wesentlichen vertikale Erstreckung der Lampe etwa der im wesentlichen vertikalen Höhe der Packung entspricht. Zwar könnte die vertikale Erstreckung kürzer sein, wie vorstehend erläutert, die Durchführung der Sterilisierung benötigt aber weniger Zeit, wenn die Lampe ihre Wirkung über die gesamte vertikale Erstreckung der Packung entfaltet. Es genügt dann die Schwenkung des länglichen Teils der Lampe um 90°, 180° oder fast 360°, sofern zwei oder nur ein im wesentlichen vertikaler Teil, gegebenenfalls ein stabförmiger Teil, bei der Lampenausgestaltung vorgegeben ist. Wenn trotzdem eine Hebeeinrichtung zweckmäßig ist, dann dient diese nach dem Abschalten der Lampe für das Wegbewegen von der Unterkante des Füllrohres während des Füllbetriebes, um sicherzustellen, daß kein Füllgut versehentlich an das Lampengehäuse spritzt.

In vorteilhafter Weise ist nämlich das Lampengehäuse überwiegend mit einer Quarzglasumhüllung ausgebildet. Auch durch die auftretenden Temperaturen im Betrieb der Lampe ist es unerwünscht, Füllgut auf das Lampengehäuse gelangen zu lassen.

Die Hebeeinrichtung dient ferner natürlich auch dem Absenken des Lampengehäuses relativ zum Füllrohr, weil für den eigentlichen Sterilisierungsprozeß das Lampengehäuse denjenigen Bereich des Füllrohres ganz überdecken sollte, welcher sich in dem Innenraum der einseitig offenen Packung befindet, damit Packung und Füllrohr über ihre ganze Höhe möglichst gleichzeitig sterilisiert werden können.

Es versteht sich, daß auch die Innenwand des Lampengehäuses transparent sein muß, und es ist besonders vorteilhaft, wenn das Füllrohr außen eine das pulsierende Licht reflektierende Schicht aufweist, z. B. eine Metall enthaltende Schicht. Dann unterliegen etwa auf dem Füllrohr befindliche Bakterien sowohl dem Beschuß des Lichtes von der Lampe als auch danach dem Beschuß des reflektierten Lichtes von der Oberfläche des Füllrohres her. Außerdem wird dadurch die Leistung der von der gesamten Lampe radial nach außen emittierten Lichtstrahlen zusätzlich vergrößert.

Bei vorteilhafter weiterer Ausgestaltung der Erfindung trägt das Füllrohr in seinem oberen Bereich im Abstand von der Hebe- und Schwenkeinrichtung einen festen Anschluß, wobei zwischen dem festen Anschluß und der Hebe- und Schwenkeinrichtung ein flexibler Balg gasdicht angebracht ist und das Füllrohr umgibt. Geht man von einem stationär angebrachten Füllrohr aus, welches im Inneren allein der Zufuhr des Füllgutes dient, dann wird für eine möglichst kompakte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Zuführleitung für steriles Gas möglichst in den Raum zwischen Lampengehäuse und Füllrohr verlegt, denn dieser Raum gestattet dann sowohl die Sterilisierung des Füllrohres außen als auch das Weiterführen des sterilisierenden Gases in das Innere der Packung. Damit aber dieser im allgemeinen ringförmige Raum zwischen Füllrohr und Lampengehäuse mit der Gaszufuhr versehen werden kann, ist im oberen Bereich des Füllrohres der feste Anschluß vorgesehen. Mit "oberem Bereich" ist hier ein Bereich am Füllrohr gemeint, der in einem ausreichenden Abstand von der höchstmöglichen Stelle der Oberkante der offenen Packung genommen ist. Dieser Abstand wird so gewählt, daß der hier vorgesehene flexible Baig untergebracht werden kann, und zwar sowohl in seiner zusammengedrückten als auch auseinandergezogenen Form. Weil das Lampengehäuse mit der Hebe- und Schwenkeinrichtung nach oben und unten transiatorisch bewegt wie auch um den bestimmten Drehwinkei geschwenkt wird, ist die zweckmäßige Anbringung des Balges an der Hebe- und Schwenkeinrichtung im unteren Bereich des Balges vorgesehen und an den festen Anschluß in seinem oberen Bereich gedacht. Der feste Anschluß wird bei einer bevorzugten Ausführungsform ein Hohlring sein, der am Füllrohr befestigt ist und den Übergang oder die Verteilung des sterilen Gases oder Sterilisierungsgases von außerhalb durch eine Anschlußleitung nach unterhalb in den Balg hinein besorgt. Der Balg umgibt das Füllrohr in radialem Abstand und ist im Betrieb ebenfalls mit dem sterilen Gas gefüllt.

Zweckmäßig ist es ferner, wenn im Bereich außerhalb der Unterkante des Füllrohres bewegliche Siegeibacken angeordnet sind. Der Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorwiegend beim intermittierenden Sterilisieren von Packungen gedacht, die einen Tubus haben, dessen eines Ende, z. B. der spätere Deckel, verschlossen ist, während das andere Ende, z. B. der spätere Boden, offen ist. Die Sterilisierungsvorrichtung eignet sich in Verbindung mit der zuletzt genannten Ausführungsform besonders für das Sterilisieren und Befüllen von Packungen, deren Tubus aus einem faltbaren Material besteht. Dieses Material muß mit siegelfähigen Schichten belegt sein, und ein solcher Boden einer dann gefüllten Packung wird durch entsprechend bewegliche Siegelbacken gefaltet und verschlossen. Es kann sich bei den Siegelbacken um elektrisch oder anderweitig beheizte Druckbacken bzw. Gegendruckbacken handeln; die gleiche Anwendung gelingt aber auch bei Ultraschall, wobei die Siegelbacke dann das Vorderteil einer Sonotrode ist.

Wenn die beweglichen Siegelbacken bzw. Ultraschallbacken in der beschriebenen Weise neben der Unterkante des Füllrohres angeordnet sind, kann man mit Vorteil den Abstand zwischen der Oberkante der noch offenen Packung einerseits und dem Lampengehäuse andererseits klein halten mit dem Erfolg, daß nur kleine Spalte dazwischen verbleiben, die vor der Faltung und vor dem Verschließen der Packung das Ausströmen einer gewissen Menge sterilen Gases zulassen.

Obwohl der Abstrom von sterilem Gas unschädlich ist und den Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung keineswegs unwirtschaftlich macht, ist aber bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß in radialem Abstand um das Lampengehäuse herum eine flexible Manschette angeordnet ist, die oben im Bereich des festen Anschlusses gasdicht angebracht und unten dicht auf der Oberseite der Siegelbacken anliegend vorgesehen ist. Hierdurch kann man über der offenen Packung einen geschlossenen Raum halten, ohne daß das sterile Gas fortlaufend abströmen muß, um den Überdruck der Sterilgasatmosphäre aufrechtzuerhalten. Dort, wo die Manschette in ihrem unteren Bereich auf der Oberseite der Siegelbacken aufliegt, kann man durch Aufdrücken oder Anheften für eine gasdichte Verbindung zwischen Manschette und Werkzeugteil oben neben dem Packungstubus sorgen, und man kann sogar diesen Ringbereich der Manschette während der Bewegung der Siegelbacken an diesen anliegend halten, so daß der untere Teil der Manschette den Siegelbacken bei der Faltbewegung folgt. Auch während der Falt- und Schweißbewegung kann dann der Raum über der Packung geschlossen gehalten werden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn erfindungsgemäß die Lampe in dem sie umgebenden Lampengehäuse in Seitenansicht quer zur translatorischen Heberichtung U-förmig ist, wobei der die Schenkel des U verbindende Steg in Draufsicht bogenförmig, vorzugsweise halbkreisförmig ist, und wenn das Lampengehäuse Ringform hat. In Draufsicht auf das Lampengehäuse kann man sich dessen Gestalt in Form eines Hohlringes, welcher das Füllrohr umgibt, gut vorstellen. In diesem Hohlring befindet sich damit ein zylindermantelförmiger Raum; besser: Der Rauminhalt ist hohlzylinderförmig. Ordnet man in diesem Raum eine in Seitenansicht U-förmige Lampe an, deren Schenkel etwa die vertikale Erstreckung über die Höhe des Packungstubus haben, dann versteht man leicht, daß bereits eine 90°-Schwenkung der Hebe- und Schwenkeinrichtung in der einen und anderen Richtung ausreicht, um die gesamte Oberfläche des Füllrohres nach innen und des Packungstubus nach außen zu bestreichen. Eine solche Lampe ist recht effektiv, und dennoch bleibt in dem restlichen hohlzylinderförmigen Raum Platz genug für die Anordnung von Kühlrohren zur Einleitung und Verteilung eines Kühlmittels, z. B. Wasser, zwischen Lampe und Lampengehäuse.

Besonders vorteilhaft ist die Verwendung des Verfahrens oder der Vorrichtung gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen bei Fließmittelpackungen mit Tubuswandungen, auf deren Trägermaterial zur Packungsinnenseite hin eine reflektierende Schicht aufgebracht ist. Als Trägermaterial kann man beispielsweise Papier oder Polypropenschaum verwenden. Zu der Oberfläche der Tubuswandung hin, welche bei der aufgerichteten Packung an deren Innenseite liegt, ist dann zweckmäßigerweise über ein Bindemittel eine reflektierende Schicht aufgebracht, die durch einen transparenten Polypropenfilm zum Füllgut hin abgedeckt sein sollte. Auch hier ist dann die Sterilisierungswirkung des Lichtes eine doppelte, wie oben in Verbindung mit dem außen reflektierenden Füllrohr bereits beschrieben ist. Der Lichtimpuls entfaltet nach Emission von der Lampe seine erste Wirkung bei dem Auftreffen auf die reflektierende Schicht, wird dort reflektiert und kann danach dieselbe sterilisierende Wirkung ein zweites Mal auf etwaige Bakterien entfalten. Zum Schutz der reflektierenden Schicht ist diese gegebenenfalls und für besonders vorteilhafte Wirkungen von einer SiOx enthaltenen Schicht umgeben, vorzugsweise im Plasma aufgedampft als Unterlage für die reflektierende Schicht.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 abgebrochen und im Querschnitt eine Ausführungsform einer das Füllrohr umgreifenden Lampe, wobei die zu füllende Packung in einem nicht dargestellten Halter für dieselbe gerade in ihre obere Position gefahren ist,

Fig. 2 eine Querschnittsansicht in Heberichtung vertikal von oben nach unten etwa entlang der Linie II-II der Fig. 1,

Fig. 3 eine stark vergrößerte und abgebrochene Querschnittsansicht des Materials der Tubuswandung,

Fig. 4 in verkleinertem Maßstab eine ähnliche Ansicht wie Fig. 1, wobei jedoch in den Positionen II bis V zusätzliche, verschiedene Verfahrensstufen dargestellt sind,

und

Fig. 5 eine abgebrochene und vergrößerte Querschnittsansicht ähnlich der der Fig. 1, wobei jedoch eine andere Ausführungsform mit außerhalb des Lampengehäuses angeordneter flexibler Manschette dargestellt ist.

Sterilisiert und gefüllt werden soll eine einseitig oben offene Packung 1 , die aus Tubuswandungen 2 und einem Deckel 3 besteht, der hier unten angeordnet ist, weil die Packung von einem nicht dargestellten Halter kopfüber so getragen wird, daß das in Fig. 4 durch das jeweils graue Feld angedeutete Füllgut 4 von oben nach unten eingefüllt werden kann.

Das Befüllen erfolgt durch ein im Querschnitt kreisrundes und stationär angebrachtes Füllrohr 5. Dieses ist in seinem unteren Bereich von einer in einem Lampengehäuse 6 angebrachten Lampe 7 umgeben, die in der Seitenansicht der Fig. 1 quer auf die Papierebene und quer zur translatorischen Heberichtung 8, 8&min; die Gestalt eines U hat, dessen vertikale Schenkel 7&min; von einem gebogenen horizontal verlaufenden Steg 7&min;&min; verbunden sind.

Die Lampe 7, 7&min; mit dem Lampengehäuse 6 ist in einer beweglichen Hebe- und Schwenkeinrichtung 9 befestigt, die einerseits in Richtung des Doppelpfeiles 10 der Fig. 2 schwenkbar Ist und andererseits in Richtung des Doppelpfeiles 8 in Fig. 1 in vertikaler Richtung nach oben und unten hebbar ist. Mit 11 sind die elektrischen Anschlüsse für die Lampe 7 bezeichnet. Das Lampengehäuse 6 besteht aus Quarzglas.

Im oberen Bereich im Abstand von der Hebe- und Schwenkeinrichtung 9 ist ein fester Anschluß 12 in Gestalt eines hohlen Ringraumes am Füllrohr 5 befestigt mit einer Anschlußleitung 13 für steriles Gas. Zwischen diesem festen Anschluß 13 und der Hebe- und Schwenkeinrichtung 9 ist ein flexibler Balg 14 gasdicht so angeordnet, daß ein gemäß Pfeil 15 (Fig. 4) in die Zuführleitung 13 und den ringförmigen, hohlen Anschluß 12 eintretendes steriles Gas in das innere des Balges 14 gelangt, weil dieser um das Füllrohr herum einen Ringraum vorgibt. Aus dem flexiblen Baig 14 strömt das sterile Gas, entlang der äußeren Oberfläche des Füllrohres 5 nach unten streichend, durch den Ringraum und unten neben der Unterkante 16 des Füllrohres 5 gemäß Pfeilen 17 heraus. Durch den ringförmigen Raum 19 zwischen Füllrohr 5 bzw. Lampengehäuse 6 einerseits und Packungswand 2 andererseits strömt das sterile Gas nach oben und entweicht gemäß den gebogenen Pfeilen 18. Die Zufuhr von sterilem Gas gemäß Pfeil 15 mit Abfluß gemäß Pfeilen 17 oder 18 erfolgt bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 4 fortlaufend während aller Betriebsstufen I bis V in Fig. 4.

Bei den hier dargestellten Ausführungsformen ist das geschlossene untere Ende 3 der Packung 1 der spätere Deckel, während der Boden durch Falten erstellt wird. Dieses Falten besorgen die Siegelbacken 20, die bei der Ausführungsform der Fig. 5 als Sonotrode 20&min; mit Gegenbacken 20&min;&min; dargestellt sind. Diese Siegeibacken 20, 20&min;, 20&min;&min; vollführen für die Schließbewegung eine kreisbogenförmige Bewegung entlang der Pfeile 21 (Fig. 4, IV) und wieder zurück (nicht gezeigt).

Während des Betriebes tritt Kühlwasser oben in die Verteilungsleitung 22 (Fig. 2) ein und über zwei seitliche Zweigleitungen 23 in den Raum im Gehäuse 6 aus, um die Lampe 7 zu kühlen.

Würde man die Tubuswandung 2 der Packung 1 der Fig. 1 abschneiden und übertrieben stark vergrößern, dann erhielte man eine Querschnittsansicht des Materials, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Hierbei ist links die Außenseite und rechts die Innenseite der Verpackung zu denken. Auf dem außen mit nicht gezeigtem Kunststoff beschichteten Trägermaterial 24 ist über eine Bindemittelschicht 25 eine Metallschicht 26 auf einer im Plasma auf eine transparente Polypropenschicht 28 aufgedampfte Glasschicht 27 aufgebracht.

Die Ausführungsform der Fig. 5 unterscheidet sich von der der Fig. 1 lediglich dadurch, daß eine flexible Manschette 29 außen um den gesamten Bereich der Lampe 7 angeordnet ist und entlang einer ringförmigen Linie 30 so auf den Siegelbacken 20&min;, 20&min;&min; aufliegend gehalten wird, daß über der Packung 1 ein Raum mit aseptischem Gas auch dann gehalten wird, wenn die Siegelbacken 20&min;, 20&min;&min; zum Verschließen des Packungsbodens nach unten zur Mitte hin gemäß der gebogenen Pfeile 21 wegbewegt werden. Zum Beispiel kann die Manschette 29 an der Steile 32 (z. B. gerade Linie) am Siegelbacken 20&min;, 20&min;&min; befestigt sein.

Der Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung läßt sich am besten anhand Fig. 4 erläutern. In der Stellung I ist die oben einseitig offene Packung 1 über ihren nicht dargestellten Halter nach oben in Heberichtung 8&min; so weit bewegt worden, daß das geschlossene untere Ende 3 der Packung 1 dicht neben der Unterkante 16 des Füllrohres 5 zu liegen kommt. Steriles Gas 15 wird nun in den ringförmigen Anschluß 12 eingeleitet und strömt durch den flexiblen Balg 14 außen entlang des Füllrohres 5 innerhalb des Lampengehäuses 6, um gemäß den gebogenen Pfeilen 17 am unteren geschlossenen Ende 3 der Packung 1 auszutreten und diese Endwandung, welche später zum Deckel der Packung wird, zu sterilisieren und danach entlang der Tubuswandungen 2 innen hochzusteigen, bis die Sterilluft entsprechend der Pfeile 18 entweichen kann.

Während dieser Vorsterilisierung wird die Lampe 7 eingeschaltet und emittiert Lichtimpulse hoher Energie, beispielsweise durch Entladungen mit einer Frequenz von 20 pro Sekunde. Diese emittierten Lichtimpulse sind geeignet, auf dem Lampengehäuse 6 und insbesondere in der Packung 1 vorhandene Bakterien abzutöten. Mit Hilfe der Hebe- und Schwenkeinrichtung 9 wird das Lampengehäuse 6 gemäß dem gebogenen Doppelpfeil 10 (Fig. 2) hin- und hergeschwenkt, um die stabförmigen, vertikal angeordneten U-Schenkel 7&min; der Entladungslampe 7 mit allen Bereichen der zu sterilisierenden Flächen in möglichst innigen Lichtkontakt zu bringen. Bei einer beispielsweisen Zykluszeit von 1,9 Sekunden werden für die Sterilisierung durch die eingeschaltete Lampe etwa 0,3 Sekunden benötigt. Während das Sterilisierungsmittel bzw. das sterile Gas 15-18 weiterströmt, wird die Lampe 7 abgeschaltet und in Heberichtung 8&min; nach oben bewegt, woraufhin Flüssigkeit durch das Füllrohr 5 nach unten zu strömen und die Packung 1 zu füllen beginnt. Jetzt ist der Zustand der Stellung II in Fig. 4 erreicht.

Die Packung 1 wird mit dem Einströmen der Flüssigkeit entsprechend abgestimmter Geschwindigkeit nach unten bewegt, so daß sich der Flüssigkeitspegel 31 immer etwa im Bereich der Unterkante 16 des Füllrohres 5 befindet. Der Balg 14 hat sich zusammengedrückt, weil das obere Ende des Lampengehäuses 6 nun näher an den festen Anschluß 12 heranbewegt worden ist.

Um die Stellung III zu erreichen, wird die Lampe 7 in eine Richtung entgegen der Pfeilrichtung 8&min; nach unten so weit herunterbewegt, bis das untere Ende des Lampengehäuses knapp über der Verbindungslinie der Siegelbacken 20 liegt. Das obere Ende der nach oben einseitig offenen Packung 1 liegt ebenfalls auf dieser Höhe, wie man in Position III deutlich sieht. Dadurch wird nur ein sehr schmaler Ringspalt oder Rechteckspalt innerhalb der Siegelbacken 26 aufrechterhalten, so daß nur wenig steriles Gas gemäß der gebogenen Pfeile 17 abströmt. Der Baig 14 hat sich inzwischen wieder in seine normale verlängerte Form ausgedehnt.

Weil die Packung 1 mit dem Füllgut 4 schon vollständig gefüllt ist, muß die Packung nun auch in ihrem späteren Bodenbereich verschlossen werden, nämlich durch Falten. Dies wird durch das Zusammenfahren der beiden Siegelbacken 20 entsprechend der gebogenen Pfeile 21 bewerkstelligt, wie in Stellung IV gezeigt ist. Hier ist der Faltboden gerade geschlossen worden und wird flüssigkeitsdicht versiegelt.

Danach bewegen sich die Siegelbacken 20 wieder entgegen der Pfeilrichtung 21 nach außen in die Grundsteilung, und die Packung 1 wird nach rechts wegbewegt.

Inzwischen kann in der Stellung V eine neue Packung 1 in Richtung des dort gezeigten Pfeiles 31 unter das Lampengehäuse 6 mit Füllrohr 5 herangeführt, angeordnet und wieder in Heberichtung 8&min; nach oben bewegt werden, daß die Position I erreicht ist, wonach das beschriebene Betriebsspiel sich wiederholt.

Die Packung 1 ist nach Fig. 5 in einer hülsenförmigen Halterung 33 angeordnet, um den Abschluß des sterilen Raumes nach unten zu vervollständigen. Man erkennt, daß diese Halterung 33 in geringem Abstand neben den Siegeibacken 20&min;, 20&min;&min; angeordnet ist. Sie bewegt sich unter Beibehaltung dieses Abstandes gemeinsam mit den Siegelbacken und relativ zur Packung 1.

Bezugszeichenliste

1 Packung

2 Tubuswandungen

3 Deckel

4 Füllgut

5 Füllrohr

6 Lampengehäuse

7, 7&min; Lampe,

7&min; Schenkel

7&min;&min; Steg

8, 8&min; Heberichtung

9 Hebe- und Schwenkeinrichtung

10 Doppelpfeil

11 Anschlüsse

12 Anschluß

13 Anschlußleitung, Zuführleitung

14 Balg

15 Pfeil, steriles Gas

16 Unterkante

17 Pfeile, Gas

18 Pfeile, Gas

19 Raum

20 Siegelbacken

20&min; Sonotrode

20&min;&min; Gegenbacken

21 Pfeile

22 Verteilungsleitung

23 Zweigleitungen

24 Trägermaterial

25 Bindemittelschicht

26 Metallschicht

27 Glasschicht

28 Polypropenschicht

29 Manschette

30 Linie

31 Flüssigkeitspegel, Pfeil

32 Befestigungsstelle

33 hülsenförmige Halterung


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum Sterilisieren und Füllen von einzelnen, einseitig offenen Fließmittelpackungen (1), bei dem jede einzelne Packung (1) zum Sterilisieren ihrer Innenseiten einer Lampe (7) so zugeführt wird, bis sich die Unterkante der von der Packung (1) umgebenen Lampe (7) nahe dem geschlossenen Packungsende (Deckel 3) befindet, und bei dem die Packung (1) mit einem Füllrohr (5) gefüllt und danach geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß beim Zuführen der Packung (1) außer der Lampe (7) gleichzeitig auch das Füllrohr (5) von der Packung (1) umgeben wird, so daß die Unterkante (16) des Füllrohres (5) und der pulsierendes Licht emittierenden Lampe (7) sich nahe dem geschlossenen Packungsende (Deckel 3) befinden, daß steriles Gas in die Packung (1) geblasen wird, während das Licht einwirkt, und daß nach Abschalten der Lampe (7) diese von der Unterkante (16) des Füllrohres (5) fort in Richtung der Öffnung der Packung (1) und dann die Packung (1) unter Befüllen in die entgegengesetzte Richtung bewegt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des gesamten Sterilisierungs-, Füll- und Verschließvorganges im Innenraum der Packung (1) eine Atmosphäre mit sterilem Gas aufrechterhalten wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß während des gesamten Betriebes steriles Gas (15-18) außen über die Oberfläche des Füllrohres (5) streicht.
  4. 4. Vorrichtung zum Sterilisieren und Füllen von einzelnen, einseitig offenen Fließmittelpackungen (1), mit einer Einrichtung zum Bewegen der Packungen (1), so daß jede Packung (1) zum Sterilisieren über Innenseiten eine Lampe (7) umgibt, wobei die Unterkante der Lampe (7) sich nahe dem geschlossenen Packungsende (Deckel 3) befindet, mit einem Füllrohr (5) zum Füllen der Packungen (1) sowie mit einer Einrichtung (20) zum Verschließen der gefüllten Packungen (1), dadurch gekennzeichnet, daß die pulsierendes Licht emittierende Lampe (7), die sich in einem innen mit einem Kühlmittel gekühlten Lampengehäuse (6) befindet, so neben dem Füllrohr (5) angeordnet ist, daß das Lampengehäuse (6) und das Füllrohr (5) von der Packung (1) umgebbar sind und ihre Unterkanten sich nahe dem geschlossenen Packungsende (Deckel 3) befinden, daß das Lampengehäuse (6) in Längsrichtung (8) des Füllrohres (5) zur Öffnung der Packung (1) bewegbar ist, so daß die Unterkante (16) des Füllrohres (5) beim Füllen überstehen kann, und daß Leitungen (13) zum Zuführen von sterilem Gas in das innere der Packung (1) vorgesehen sind, so daß die gesamte Innenfläche (2, 3) der Packung (1) mit Gas beaufschlagbar ist.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lampe (7, 7&min;) mit Lampengehäuse (6) an einer Hebe- und Schwenkeinrichtung (9) befestigt ist, welche das Füllrohr (5) unter Belassung von Durchtrittsleitungen umgibt, und daß die im wesentlichen vertikale Erstreckung der Lampe (7, 7&min;) etwa der im wesentlichen vertikalen Höhe der Packung (1) entspricht.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllrohr (5) in seinem oberen Bereich im Abstand von der Hebe- und Schwenkeinrichtung (9) einen festen Anschluß (12) trägt, zwischen denen ein flexibler Balg (14) gasdicht, das Füllrohr (5) umgebend, angebracht ist.
  7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich außerhalb der Unterkante (16) des Füllrohres (5) bewegliche Siegelbacken (20, 20&min;, 20&min;&min;) angeordnet sind.
  8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in radialem Abstand um das Lampengehäuse (6) herum eine flexible Manschette (29) angeordnet ist, die oben im Bereich des festen Anschlusses (12) gasdicht angebracht und unten dicht auf der Oberseite der Siegelbacken (20&min;, 20&min;&min;) anliegend vorgesehen ist.
  9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lampe (7, 7&min;) in dem sie umgebenden Lampengehäuse (6) in Seitenansicht quer zur translatorischen Heberichtung (8) U-förmig ist, wobei der die Schenkel (7&min;) des U verbindende Steg (7&min;&min;) in Draufsicht bogenförmig, vorzugsweise halbkreisförmig ist, und daß das Lampengehäuse (6) Ringform hat.
  10. 10. Verwendung des Verfahrens oder der Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche bei Packungen (1) mit Tubuswandungen (2), auf deren Trägermaterial (24) zur Packungsinnenseite hin eine reflektierende Schicht (26) aufgebracht ist.






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