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STEUERUNG FÜR STERILISATIONSVORRICHTUNG UND VERFAHREN - Dokument DE60307890T2
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE60307890T2 14.12.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0001572540
Titel STEUERUNG FÜR STERILISATIONSVORRICHTUNG UND VERFAHREN
Anmelder Tetra Laval Holdings & Finance S.A., Pully, CH
Erfinder MÖLLER, Hakan, S-223 61 Lund, SE;
MOTT, Laurence, S-231 92 Trelleborg, SE;
MARTENSSON, Lars, S-240 14 Veberöd, SE
Vertreter Müller Schupfner Patentanwälte, 80336 München
DE-Aktenzeichen 60307890
Vertragsstaaten CH, DE, ES, FR, GB, IT, LI
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 19.11.2003
EP-Aktenzeichen 037730199
WO-Anmeldetag 19.11.2003
PCT-Aktenzeichen PCT/SE03/01791
WO-Veröffentlichungsnummer 2004054882
WO-Veröffentlichungsdatum 01.07.2004
EP-Offenlegungsdatum 14.09.2005
EP date of grant 23.08.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 14.12.2006
IPC-Hauptklasse B65B 55/10(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse A61L 2/20(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]
Technisches Gebiet der Erfindung

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.

Stand der Technik

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.

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.

Kurzfassung der Erfindung

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.

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.

Ein weiteres Ziel besteht darin, eine Vorrichtung bereitzustellen, die verbesserte Steuerung und Kontrolle des Erwärmens von Verpackungen ermöglicht.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Die Vorrichtung ist vorzugsweise angepasst für Sterilisation mit einem gasförmigen Sterilisationsmittel in Form von gasförmigem Wasserstoffperoxid. Wasserstoffperoxid ist ein nützliches und zuverlässiges Sterilisationsmittel.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Für das Sterilisieren selbst umfasst die Vorrichtung vorzugsweise Mittel zum Erwärmen ihres Inneren. Dies ermöglicht wirksame Sterilisation.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann weiterhin eine Einheit zum Erzeugen des gasförmigen Sterilisationsmittels umfassen, wodurch die Vorrichtung autonom wird.

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.

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.

In einer bevorzugten Variante des Verfahrens wird in dem Sterilisationsbereich, in dem die Sterilisation durchgeführt wird, ein Überdruck vorgehalten.

Gasförmiges Wasserstoffperoxid wird vorzugsweise als Sterilisationsmittel verwendet. Dies ist ein hinlänglich bekanntes und zuverlässiges Sterilisationsmittel.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die anhängenden Schemazeichnungen, die ein Beispiel eines gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispieles der Erfindung zeigen, ausführlicher beschrieben werden.

1 ist ein Schema und zeigt die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Sterilisationsvorrichtung.

2 ist eine perspektivische Ansicht der Sterilisationsvorrichtung.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

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.

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.

Analog dazu befinden sich Düsen 17 zum Einleiten von gasförmigem Wasserstoffperoxid in einem oberen Abschnitt 18 des Sterilisationsbereiches 3. In einem unteren Abschnitt 19des Sterilisationsbereiches befinden sich Auslässe 20 zum Abziehen des Wasserstoffperoxids.

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.

Die Sterilisationsvorrichtung verfügt über eine Gaserzeugungseinheit 25 zum Erzeugen des gasförmigen Wasserstoffperoxids, das für die Sterilisation verwendet wird.

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.

Weiterhin beinhaltet die Vorrichtung 1 eine Katalysatoreinheit 28 zum Abbauen des aus dem Sterilisationsbereich 3 abgezogenen Wasserstoffperoxids.

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 8kondensiert. 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Die gefüllte Verpackung 8 wird danach zum Verschweißen und Falten des Bodens weitertransportiert.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Andere Sterilisationsmittel als Wasserstoffperoxid können verwendet werden, insofern sie für Sterilisation in der gasförmigen Phase geeignet sind.


Anspruch[de]
Vorrichtung zum Sterilisieren bei der Herstellung von Verpackungen (8), 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 (2), einen Sterilisationsbereich (3) und einen Entlüftungsbereich (4) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass sie des Weiteren einen Umgebungstemperaturfühler (27) zum Erfassen der Umgebungstemperatur außerhalb der Vorrichtung (1), einen Konzentrationsmesser (29) zum Messen der Konzentration des Sterilisationsmittels in dem Sterilisationsbereich (3) und eine erste Steuereinheit zum Steuern der Menge des in den Sterilisationsbereich eingeleiteten Sterilisationsmittels auf der Grundlage der von dem Umgebungstemperaturfühler (27) gemessenen Temperatur und der von dem Konzentrationsmesser (29) gemessenen Konzentration umfasst. Vorrichtung nach Anspruch 1, die des Weiteren einen Verpackungs-Anfangstemperaturfühler zum Erfassen der Temperatur der Verpackungen (8), die in den Heizbereich (2) einlaufen, umfasst. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, die des Weiteren einen Verpackungs-Erwärmungstemperaturfühler zum Erfassen der Temperatur der Verpackungen (8) vor dem Einlaufen in den Sterilisationsbereich (3) erfasst. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die des Weiteren eine Rückkopplungsschaltung zum Steuern des Erwärmens in dem Heizbereich (2) auf der Grundlage der Temperatur der Verpackungen (8) umfasst. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die des Weiteren einen Kondensationsmelder (34) zum Melden von Kondensation in dem Sterilisationsbereich (3) umfasst. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die des Weiteren Vorrichtungen zum Vorhalten eines höheren Druckes in dem Sterilisationsbereich (3) als in dem Heizbereich (2) und dem Entlüftungsbereich (4) umfasst. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bereiche (2, 3, 4) durch Raumunterteilungen (6, 7), die Öffnungen (6a, 7a) für den Durchgang der Verpackungen (8) aufweisen, voneinander getrennt sind. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die für Sterilisation mit einem gasförmigen Sterilisationsmittel in der Form von gasförmigem Wasserstoffperoxid angepasst ist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die zum Sterilisieren von Verpackungen (8) vor dem Füllen der Verpackungen (8) angepasst ist, wobei die Verpackungen (8) ein offenes Ende (11) und ein geschlossenes Ende (12) aufweisen. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Heizbereich (2) Vorrichtungen (13) zum Erwärmen der Verpackungen (8) auf eine Temperatur oberhalb eines Taupunktes des in dem Sterilisationsbereich (3) verwendeten Sterilisationsmittels umfasst. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, wobei der Entlüftungsbereich (4) Vorrichtungen (21, 24) zum Entlüften des in dem Sterilisationsbereich (3) verwendeten Sterilisationsmittels nach der Sterilisation von den Verpackungen (8) weg umfasst. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, die des Weiteren Vorrichtungen (17, 20) zum Steuern eines Stromes von gasförmigem Sterilisationsmittel in dem Sterilisationsbereich (3) auf eine Weise umfasst, dass das gasförmige Sterilisationsmittel im Wesentlichen in einer Richtung von dem offenen Ende (11) der Verpackungen (8) zu dem geschlossenen Ende (12) der Verpackungen (8) hin strömt. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Vorrichtungen (17, 20) zum Steuern des gasförmigen Stromes angeordnet sind, um das gasförmige Sterilisationsmittel in einen oberen Abschnitt (18) des Sterilisationsbereiches (3) einzuleiten und um das gasförmige Sterilisationsmittel in einem unteren Abschnitt (19) des Sterilisationsbereiches (3) zu entlüften, wodurch ein Strom von gasförmigem Sterilisationsmittel im Wesentlichen von oben nach unten vorgehalten wird. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, die des Weiteren Vorrichtungen (21, 24) zum Steuern eines Entlüftungsluftstromes in dem Entlüftungsbereich (4) auf eine Weise umfasst, dass die Entlüftungsluft im Wesentlichen in einer Richtung von dem offenen Ende (11) der Verpackungen (8) zu dem geschlossenen Ende (12) der Verpackungen (8) hin strömt. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Vorrichtungen (21, 24) zum Steuern des Stromes von Entlüftungsluft angeordnet sind, um die Entlüftungsluft in einen oberen Abschnitt (22) des Entlüftungsbereiches (4) einzuleiten und um die Entlüftungsluft in einem unteren Abschnitt (23) des Entlüftungsbereiches (4) zu entlüften, wodurch ein Strom von Entlüftungsluft im Wesentlichen von oben nach unten vorgehalten wird. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die angepasst ist, um sich selbst (1) intern zu sterilisieren. Vorrichtung nach Anspruch 16, die des Weiteren Vorrichtungen (13) zum Erwärmen des Inneren der Vorrichtung (1) umfasst. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine Einrichtung (25) zum Herstellen des gasförmigen Sterilisationsmittels umfasst. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die des Weiteren einen Füllbereich (5) zum Füllen der Verpackungen (8) sowie Vorrichtungen zum Vorhalten eines höheren Druckes in dem Füllbereich (5) als in dem Entlüftungsbereich (4) umfasst. Verfahren des Sterilisierens von Verpackungen (8) bei der Herstellung der Verpackungen (8), wobei die Verpackungen (8) ein offenes Ende (11) und ein geschlossenes Ende (12) aufweisen, wobei ein gasförmiges Sterilisationsmittel verwendet und durch den gesamten Sterilisationsprozess hindurch in der gasförmigen Phase vorgehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgebungstemperatur und die Konzentration des Sterilisationsmittels in einem Sterilisationsbereich (3), in dem Sterilisation durchgeführt wird, gemessen und für die Steuerung der Menge von in den Sterilisationsbereich (3) eingeleitetem Sterilisationsmittel verwendet werden. Verfahren nach Anspruch 20, wobei die Umgebungstemperatur gemessen und zur Steuerung des Erwärmens in einem Heizbereich (2), in dem Erwärmen der Verpackungen (8) durchgeführt wird, verwendet wird. Verfahren nach Anspruch 20 oder Anspruch 21, wobei die Temperatur der in den Heizbereich (2) einlaufenden Verpackungen (8) gemessen und zum Steuern des Erwärmens in dem Heizbereich (2) verwendet wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, wobei die Temperatur der Verpackungen (8) kurz vor ihrem Eintritt in der Sterilisationsbereich (3) gemessen und zum Steuern der Erwärmung in dem Heizbereich (2) verwendet wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, wobei ein Überdruck in dem Sterilisationsbereich (3), in dem Sterilisation durchgeführt wird, vorgehalten wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 24, wobei die Verpackungen (8) in den Heizbereich (2) überführt werden, wo sie auf eine Temperatur oberhalb des Taupunktes des Sterilisationsmittels erwärmt werden. Verfahren nach Anspruch 25, wobei die erwärmten Verpackungen (8) durch eine Öffnung (6a) in einer Raumunterteilung (6), die den Heizbereich (2) und den Sterilisationsbereich (3) trennt, in den Sterilisationsbereich (3) überführt werden, wo sie dem gasförmigen Sterilisationsmittel ausgesetzt werden. Verfahren nach Anspruch 26, wobei die sterilisierten Verpackungen (8) durch eine Öffnung (7a) in einer Raumunterteilung (7), die den Sterilisationsbereich (3) und einen Entlüftungsbereich (4) trennt, in den Entlüftungsbereich (4) überführt werden, wo sie steriler Heißluft ausgesetzt werden, um das Sterilisationsmittel zu entlüften. Verfahren nach Anspruch 26 oder Anspruch 27, wobei das gasförmige Sterilisationsmittel in dem Sterilisationsbereich (3) im Wesentlichen in einer Richtung von dem offenen Ende (11) der Verpackungen (8) zu dem geschlossenen Ende (12) der Verpackungen (8) hin strömt. Verfahren nach Anspruch 28, wobei das gasförmige Sterilisationsmittel in einen oberen Abschnitt (18) des Sterilisationsbereiches (3) eingeleitet und in einem unteren Abschnitt (19) des Sterilisationsbereiches (8) entlüftet wird, so dass ein Strom von Sterilisationsmittel im Wesentlichen von oben nach unten vorgehalten wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 29, wobei die Entlüftungsluft in dem Entlüftungsbereich (4) im Wesentlichen in einer Richtung von dem offenen Ende (11) der Verpackungen (8) zu dem geschlossenen Ende (12) der Verpackungen (8) hin strömt. Verfahren nach Anspruch 30, wobei die Entlüftungsluft in einen oberen Abschnitt (22) des Entlüftungsbereiches (4) eingeleitet und in einem unteren Abschnitt (23) des Entlüftungsbereiches (4) entlüftet wird, so dass ein Luftstrom im Wesentlichen von oben nach unten vorgehalten wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 31, wobei das gasförmige Sterilisationsmittel durch Zugabe von flüssigem Sterilisationsmittel zu Heißluft erzeugt wird. Verfahren nach Anspruch 32, wobei die Temperatur und die Strömung von Luft zum Erzeugen des gasförmigen Sterilisationsmittels auf der Grundlage des Erfassens von Kondensation in dem Sterilisationsbereich (3) gesteuert wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 33, wobei gasförmiges Wasserstoffperoxid als Sterilisationsmittel verwendet wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 34, wobei ein höherer Druck in einem Füllbereich als in dem Entlüftungsbereich (4) vorgehalten wird, um entlüftete Verpackungen zu füllen.






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