DE2134120A1

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Info

Publication number: DE2134120A1
Application number: DE19712134120
Authority: DE
Original assignee: LIF O GEN Inc
Current assignee: LIF O GEN Inc
Priority date: 1970-07-09
Filing date: 1971-07-08
Publication date: 1972-01-13
Also published as: GB1296808A; FR2098276A3; US3620265A; FR2098276B3; CA953262A

Description

DR. O. DlTTMANN K. L. SCHIFF DR. A. v. FUNBR DIl¹L. ING. P. STRBHL

8 MÖNCHEN OO MARIAH-LFPL.ATZ 2 ft 8

Lif-O-Gen, Inc. 8. Juli 1971

Unsere .Akte: DA-K775 KLS/PS/IS

Verfahren und Vorrichtung zum Sterilisieren von Gasbehältern und zum Füllen dieser Behälter ' mit einem sterilen Gas

Priorität: 9. Juli 1970, USA, Nr. 53 394

Die Erfindung bezieht sich generell auf die Abfüllung gasförmiger Produkte und betrifft insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur wirksamen Eliminierung von
Mikroorganismen aus Gasbehältern sowie aus den in diese
eingeleiteten gasförmigen Produkten.

Es gibt viele Fälle, in denen ein gasförmiges Produkt in sterilem Zustand erwünscht ist. Ein augenfälliges Beispiel dafür bildet das Gebiet der Medizin, in dem Atmungsgase in sterilem Zustand sein sollten, bevor sie bei einem Patienten angewendet werden. Ähnlich sollten zum Antrieb

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von chirurgischen Einrichtungen verwendete Druckgase sowie als Triebmittel in Aerosol-Arzneiverpaekungen verwendete Gase frei von Verunreinigungen sein. Außerdem gibt es viele Fälle im Labor und in der Industrie, etwa Weltraum-Simulationskammern und-industrielle Reinlufträume, in denen Sterilität eines gasförmigen Materials erwünscht ist.

Gasförmige Produkte mit einer Reinheit von über 99,999 sind leicht verfügbar; ebenso stehen Methoden zur Verfügung, um Gase mit einer derart hohen Genauigkeit zu analysieren. Mit den zur Gasanalyse herkömmlich verwendeten Methoden, einschließlich der Massenspektrometrie, der Spektrophotometrie, der GasChromatographie und der chemischen Benetzungsmethoden, lassen sich jedoch Bakterien oder Viren selbst dann nicht feststellen, hierin sie in-großen Mengen in einem Gas vorhanden sind. Man glaubt allgemein, daß die Tiefsttemperaturverfahren, die normalerweise zur Herstellung atmosphärischer Gase verwendet werden, und/oder die hohen Drucke, bei denen diese Gase aufbewahrt und abgefüllt werden, zur Sterilisierung der Gase dienen. Die extrem tiefen Temperaturen können die Bakterien jedoch nur in einen latenten Zustand versetzen, während die hohen Drucke als solche keine sterilisierende Wirkung haben.

Es gibt eine Reihe bekannter Methoden zur Sterilisierung von Gasen sowie von Gasbehältern. Bis zum Zeitpunkt

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der vorliegenden Erfindung hat es jedoch kein befriedigendes Verfahren und keine zufriedenstellende Vorrichtung zum Füllen eines oder mehrerer Gasbehälter mit einem gasförmigen Material gegeben, die die Sterilisierung sowohl der Behälter als auch der Inhalte in wirksamer Weise gewährleistet hätten. Da staatliche Richtlinien das Versenden herkömmlicher Druckbehälter ohne Sicherheitsventile, die auf Temperatur (100° C) und Druck (159,2 atü = 2265 psig) ansprechen, verbieten, können die Behälter während des Sterilisierens und Abfüllens keinen Temperatur- und Druck-Bedingungen unterworfen werden, die diese Grenzen überschreiten.

Kurz gesagt umfaßt das vorliegende Verfahren das Anschließen mehrerer leerer Gasbehälter an eine Leitungseinrichtung, die die Behälter mit einer Quelle des gasförmigen Materials verbindet. Die Behälter und die Leitungseinrichtung werden dann auf einen niedrigen Druck evakuiert, woraufhin die Behälter und die Leitungseinrichtung für eine bestimmte Verweilzeit mit einem Sterilisierungsmittel gefüllt werden, um eine Sterilisierung sowohl des Behälters als. auch der Leitungseinrichtung zu bewirken. Das Sterilisierungsmittel wird dann aus den Behältern und der Leitungseinrichtung evakuiert, und das gasförmige Material wird durch eine in der Leitungseinrichtung vorgesehene geeignete Piltereinrichtung, die beispielsweise ein Ultrafilter umfaßt, in die Behälter eingeleitet. Die Behälterventile

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werden dann geschlossen und die gefüllten Behälter von der leitungseinrichtung getrennt. Alle diese Schritte werden bei einer Temperatur unter 100° C durchgeführt, wobei die Behälter gegen den Eintritt von Umgebungsluft abgedichtet sind.

Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum sterilen Abfüllen von Gasen und Gasgemischen zu schaffen. Dabei sollen, wie fc beschrieben, das Verfahren und die Vorrichtung zum gleichzeitigen sterilen Abfüllen einer großen Anzahl von Gasbehältern verwendbar sein. Die Abfüllung soll mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit sowie mit geringen Anschaffungs- und Betriebskosten möglich sein.

Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung erhellen aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der Zeichnung, die eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum sterilisierten Füllen mehrerer Behälter mit einem gasförmigen Material zeigt.

In der Zeichnung ist eine Vorrichtung zum Sterilisieren mehrerer Gasbehälter 10 und zum Füllen dieser Behälter mit einem sterilen gasförmigen Material gezeigt, das von einem Speichertank 12 zugeführt und in geeigneter Weise sterilisiert wird. Die Gasbehälter 10 können beispielsweise

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aus Stahlzylindern bestehen und an ihrem oberen Ende ein Ventil 14 aufweisen, das in einer gasfesten Dichtung an den Hals des Behälters angeschlossen ist. An jedem Behälter sind konventionelle (nicht gezeigte) Temperatur- und Druck-Sicherheitsventile vorgesehen, wie sie beispielsweise durch Richtlinien der Abteilung Transport der amerikanischen Regierung oder durch sonstige Richtlinien für Druckgefäße vorgeschrieben sein mögen. Die Behälter 10 sind an eine Füll-Verteilungsleitung 16 über Rohre oder Schläuche 18 angeschlossen, die die Behälterventile 14 mit in Abstand voneinander angeordneten Auslassen 20 der Verteilungsleitung verbinden. Die Leitung 16 mündet an ihrem linken Ende 24 in eine Peuchtigkeits- und Temperatur-Kontrolleinheit 26, über die sie mittels einer Leitung 28 an eine senkrechte Leitung 30 angeschlossen ist.

Der Speichertank 12, der an seinem oberen Ende ein Ventil 32 aufweist, ist über ein Rohr oder einen Schlauch 36 an eine Leitung 34 angeschlossen. Die Leitung 34 führt in einen von einem Motor 40 angetriebenen Kompressor 38. Der Auslaß des Kompressors 38 mündet in einen Sterilisator 42, der seinerseits mit dem unteren Ende der Leitung 30 verbunden ist. Zwischen dem Kompressor 38 und dem Sterilisator ist ein Ventil 44 vorgesehen. An die Leitung 34 ist über ein Rohr oder einen Schlauch 50 ein zusätzlicher Gastank angeschlossen, der mit einem Verdünnungsgas, etwa Kohlen-

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dioxid, gefüllt ist. Ein an dem Tank 46 vorgesehenes Ventil 52 gestattet eine Steuerung des Durchflusses an Verdünnungsgas. '

Bei 56 mündet in die Leitung 30 eine Leitung 54, an die ein Sterilisierungsmittel enthaltende Tanks 58 über Verbindungsrohre oder -schlauche 60 angeschlossen sind. An den Tanks 58 vorgesehene Ventile 62 gestatten eine Steuerung des von den Tanks ausströmenden Sterilisxerungsmittels.

Das obere Ende der Leitung 30 führt in einen Sterilisator 64, an dessen anderer Seite eine von einem Motor 68 angetriebene Vakuumpumpe 66 angeschlossen ist. Zwischen der Vakuumpumpe 66 und dem Sterilisator 64 ist ein Vakuummeter vorgesehen und in die Leitung 30 ist zwischen dem Sterilisator 64 und der Einmündung 56 der Leitung 54 ein Ventil 72 eingeschaltet. Zwischen den Ventilen 44 und 72 ist ferner in der Leitung 30 ein Manometer 74 angeordnet, das den Druck und damit die Gasmenge in den Behältern 10 anzeigt.

In einer typischen Ausführungsform der Erfindung können die Sterilisatoren 42 und 64 beispielsweise Ultrafiltermittel mit einer Maschenweite von etwa 10 ρ enthalten. Ein für diesen Zweck geeignetes handelsübliches Filter ist das von der Cox Instrument Corporation hergestellte Model 430 Filter Element CBAA.45. Es kann auch zweckmäßig sein, in

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jede Filtereinheit ein Primärfilter einzusetzen, das vorzugsweise ein Filter mit einer Maschen weite von 0,25 mm ist, um größere Verunreinigungspartikel zu entfernen.

Die Sterilisation, wie sie die American Medical Association definiert, ist ein absoluter Ausdruck, der die vollständige Vernichtung oder Beseitigung sämtlicher Formen von Leben, d.h. die Abwesenheit oder Vernichtung aller Mikroorganismen, bedeutet, und der in der vorliegenden Beschreibung verwendete Ausdruck "Sterilisierungsmittel" bedeutet ein Mittel, das eine Sterilisation gemäß der obigen Definition herbeiführt. In einer typischen Ausführungsform der Erfindung kann es sich daher bei dem Sterilisierungsmittel um Äthylenoxid handeln, das höchst effektiv im entzündlichen Bereich (3 bis 100 Volumprozent in Luft) verwendet wird. Bevorzugt werden Konzentrationen in der Nähe von 100 56; diese müssen jedoch vor Evakuierung an die Atmosphäre verdünnt werden, um die Explosions- oder Feuergefahr zu beseitigen.

Um das vorliegende Verfahren unter Verwendung der oben beschriebenen Apparatur durchzuführen, werden die mit dem gasförmigen Material zu füllenden leeren Gasbehälter 10 über die Rohre oder Schläuche 18 an die Füll-Verteilungs-Leitung 16 angeschlossen und dabei' gegen den Eintritt von Umgebungsluft abgedichtet, und dann werden die Ventile 14

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geöffnet. Bei geschlossenen Ventilen 32, 44, 52 und 62 wird das Ventil 72 geöffnet, und mittels der Pumpe 66 wird in dem gesamten System ein Hochvakuum erzeugt. Durch Evakuieren der Gasbehälter 10 sowie- der verschiedenen Leitungen des Systems werden praktisch sämtliche von der Luft mitgeführten Verunreinigungen aus den Behältern und dem Leitungssystem entfernt. Sodann werden das Ventil 72 geschlossen, die Pumpe abgeschaltet und die Ventile 62 geöffnet, so daß das Sterilisierungsmittel in die Behälter und das Leitungssystem ein- ^ treten kann. Das Sterilisierungsmittel wird für eine geeignete Verweildauer in dem System gehalten, wobei Konzentration, Feuchtigkeit und Temperatur in bekannter Weise genau kontrolliert werden, um eine wirksame Sterilisation der Behälter 10 sowie der Systemleitungen zu gewährleisten.

Die für die wirksame Sterilisation der Behälter und des Leitungssystems erforderliche Dauer hängt nicht nur von dem verwendeten Sterilisierungsmittel, seiner Konzentrationund den Temperatur-, Druck- und Feuchtigkeits-" bedingungen innerhalb des Systems ab, sondern auch vom Zustand der Behälter, der Größe des Systems und ähnlichen Variablen. Ein typisches Beispiel einer wirksamen Sterilisation zeigt folgende Werte: 88 %-ige Konzentration von Äthylenoxid bei 25,6° C, einer Feuchtigkeit von 40 # und einer Verweilzeit von einer Stunde bei etwa Atmosphärendruck.

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Nachdem das Sterilisierungsmittel die erforderliche Verweilzeit in dem System geblieben ist, wird das Ventil 72 geöffnet und die Pumpe 66 wird wieder in Betrieb gesetzt, um das Sterilisierungsmittel aus dem System zu evakuieren. Da das Sterilisierungsmittel in entzündlicher Konzentration verwendet sein mag, ist es unter Umständen vor der Evakuierung zunächst erforderlich, ein inertes Verdünnungsgas wie etwa Kohlendioxid aus dem Behälter 46 durch Öffnen der Ventile 44 und 52 in das System einzuleiten.Hat das Gasge- · misch in dem System eine sichere Konzentration erreicht, so werden das Ventil 52 geschlossen und das Ventil 72 geöffnet, so daß eine sichere Evakuierung des Gasgemisches möglich ist. Um eine vollständige Entfernung des Sterilisierungsmittels zu gewährleisten, wird durch die Pumpe 66 in den Behältern und dem Leitungssystem vorzugsweise ein Hochvakuum erzeugt.

Nach- Entfernen des Sterilisierungsmittels und des Verdünnungsgases aus den Behältern 10 und dem Leitungssystem werden das Ventil 72 geschlossen und die Ventile 52 und geöffnet, so daß das abzufüllende Material durch die Leitung 34 in den Sterilisator 42 und von dort durch die Leitungen 30 und 28 in die Verteilungsleitung 16 und die einzelnen Behälter 10 gelangen kann. Sind die Behälter 10 auf den von dem Manometer 34 angezeigten gewünschten Druck gefüllt, so werden die Behälterventile 14 und das Ventil 32

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an dem Tank 12 geschlossen, die Behälter 10 können von den Rohren oder Schläuchen 18 getrennt werden und sind dann bereit zur Verpackung und zum Versand. Aus einem der Behälter 10 kann eine Probe entnommen und geprüft werden, um den sterilen Zustand des Gases festzustellen.

V/ährend des gesamten Sterilisierungs- und Abfüllvorgangs werden die Behälter auf einer Temperatur unter 100° C und einem Druck unterhalb von 159,2 atü gehalten, um zu * verhindern, daß die in den Behältern eingebauten, auf Druck und Temperatur ansprechenden Sicherheitsventile öffnen.

Der Kompressor 38 dient dazu, Gaserzeugnisse aus den Tanks 12 und 46 auf dem gewünschten Druck in das Leitungssystem und in die Behälter 10 überzuleiten.

Der Sterilisator 64 kann von gleicher Art und gleicher Konstruktion wie der Sterilisator 42 sein und ist dazu vorgesehen, eine erneute Verunreinigung des Systems durch den Eintritt oder Wiedereintritt von Verunreinigungen in das System zu verhindern, falls beispielsweise die Vakuumpumpe 66 versagt, wodurch etwa eine Rückströmung in das Füllsystem möglich würde.

Bei dem oben beschriebenen Verfahren ist es nicht wesentlich, daß vor der Einleitung des Sterilisierungsmittels

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eine vollständige Evakuierung des Systems stattfindet, da das Sterilisierungsmittel auf in der Luft befindliche Verunreinigungen genauso wirkt wie auf "Verunreinigungen an den Oberflächen des Systems und der Bebälter. In dem bevorzugten Verfahren wird jedoch anfänglich ein Hochvakuum erzeugt, um sämtliche in der Luft befindlichen Materienteilchen zu eliminieren.

Als eine Form geeigneter Sterilisierungsmittel sind zwar Ultrafilter beschrieben worden; auch andere Methoden können jedoch zur Sterilisation des Abfüllmaterials verwendet werden.

Der für das Abfüllmaterial, das Sterilisierungsmittel sowie die Verdünnung für das Sterilisierungsmittel verwendete Ausdruck "Gas" bezieht sich auf Fluiden, die sich bei Atmosphärendruck normalerweise im gasförmigen Zustand befinden. Bei erhöhten Drucken können jedoch diese Fluiden natürlich auch im flüssigen Zustand vorliegen, wobei die Erfindung in keiner Weise vom Aggregatzustand oder von einer Zustandsänderung dieser Fluiden beeinträchtigt wird.

Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, vermittelt die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung der Sterilisation eines oder mehrerer Behälter sowie zum Füllen der sterilisierten Behälter mit einem sterilen

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Gas ohne Verunreinigung der Behälter. Der gefüllte Behälter wird in ein dichtes Gehäuse eingesetzt, das ein Sterilisierungsmittel enthält, um eine Sterilisation der Umgebung des Behälters zu bewirken und b ils" zur 7erwendungsbereit.sch.aft
beizubehalten.

Ansprüche

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Claims

Ansprüche

1. Sterilisierungs- und A"bfüllverfahren zur Vermittlung eines Behälters mit komprimiertem sterilen Gas, das für medizinische 2wecke sowie zur Verpackung von Nahrungsmitteln, Arzneien und Kosmetika geeignet ist, dadurch gekennzeichne t, daß ein ausgewählter Behälter gegen den Eintritt von Umgebungsluft und Verunreinigungen abgedichtet und auf einer Temperatur unter 100° C gehalten wird und währenddessen der Behälter evakuiert wird, um sämtliche Spuren von Umgebungsluft daraus zu entfernen, in den evakuierten Behälter ein gasförmiges Sterilisierungsmittel eingeleitet wird, das in der Lage ist, alle darin befindlichen Mikroorganismen zu zerstören und das Innere des Behälters zu sterilisieren, das Sterilisierungsmittel über eine zur Vernichtung sämtlicher Mikroorganismen in dem Behälter ausreichende Verweilzeit in dem Behälter gehalten wird, der Behälter evakuiert wird, um sämtliche Spuren des Sterilisierungsmittels daraus zu entfernen, ein ausgewähltes komprimiertes Gas sterilisiert wird, um sämtliche Mikroorganismen daraus zu entfernen, eine bestimmte Menge des sterilisierten komprimierten Gases in den sterilisierten Behälter eingeleitet wird und der sterilisierte Behälter abgedichtet wird, um das sterilisierte Gas in sterilem Zustand darin zu halten.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das gasförmige Sterilisierungsmittel entzündlich ist, dadurch gekennzeichnet, daß in das noch in dem Behälter befindliche Sterilisierungsmittel ein steriles inertes Gas in ausreichender Menge eingeleitet wird, um das Sterilisierungsmittel auf eine nicht-entzündliche Konzentration zu verdünnen.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An- w spruch■1 oder 2, gekennzeichnet durch-

einen zu füllenden Behälter (10), eine Einrichtung (14> 18) um den Behälter gegen den Eintritt von Umgebungsluft und Verunreinigungen dicht zu halten, eine Zuführungseinrichtung (58) für ein Sterilisierungsmittel, die über eine selektiv betätigbare Einrichtung (62) an den Behälter anschließbar ist, um das Sterilisierungsmittel in den Behälter einzuleiten und dessen Inneres zu sterilisieren, eine Vakuumeinrichtung (66), die über | eine selektiv betätigbare Einrichtung (72) an den Behälter anschließbar ist, um diesen zu evakuieren und vor dem Einleiten des Sterilisierungsmittels alle Spuren von Umgebungsluft sowie nach einer bestimmten Verweilzeit im Anschluß an das Einleiten des Sterilisierungsmittels sämtliche Spuren dieses Mittels aus dem Behälter zu entfernen, ferner eine Zuführeinrichtung (12) für Druckgas, eine Einrichtung (42) zum Sterilisieren

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des Druckgases, eine selektiv betätigbare Einrichtung (32, 44) zum Anschluß der Druckgas-Zuführeinrichtung und der Sterilisierungseinrichtung an den sterilisierten Behälter zum Einleiten einer bestimmten Menge von sterilisiertem Druckgas in den Behälter, sowie eine Einrichtung zum Abdichten des Behälters' nach der Einleitung des sterilisierten Druckgases, um das sterilisierte Druckgas in sterilem Zustand darin zu halten.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zu füllende Behälter (10) lösbar an ein Leitungssystem (16, 28, 30, 34» 54) angeschlossen ist und mit diesem ein geschlossenes System bildet, das gegen den Eintritt von Umgebungsluft und Verunreinigungen abgedichtet ist, und daß die Zuführeinrichtung (58) für das Sterilisierungsmittel, die Vakuumeinrichtung (66), die Druckgas-Zuführeinrichtung (12) und die Sterilisierungseinrichtung (42) an das den Behälter und das Leitungssystem umfassende System anschließbar sind.

5. Vorrichtung zum Sterilisieren eines Behälters und zum Füllen des sterilisierten Behälters mit einem sterilen Druckgas, gekennzeichnet durch ein Leitungssystem mit einem ersten Abschnitt, der eine Ver-

' teilungsleitung (16) mit Einrichtungen (18) zum Anschluß mehrerer zu sterilisierender und mit einem ste-

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rileri Gas zu füllender Behälter (10) umfaßt,, einem zweiten Leitungsabschnitt (28, 30), der am einen TZnae an die Verteilungsleitung und am anderen Ende an eine Vakuumpumpe (66) zum Evakuieren der Verteilungsleitung und der damit verbundenen Behälter angeschlossen ist, einem dritten Leitungsabschnitt (54),, der am einen Ende an die Verteilungsleitung angeschlossen ist und am anderen Ende; eine Einrichtung (60) zum Anschluß an eine Zuführeinrichtung (58) für ein Sterilisierungsmittel

" umfaßt, und mit einem vierten Le/ttungsabschnitt (34), der am einen Ende an die VerteiJumgsleitung angeschlossen ist und am anderen Ende eirie Einrichtung (36) zum Anschluß an eine Zuführ einrichtung (12) für das in die Behälter abzufüllende Gas aufweist, ferner durch in den zweiten, dritten und vierten Leitungsabschnitten angeordnete Ventileinrichtungen (72; 62; 32, 44), die selektiv betätigbar sind, wn die Verteilungsleitung an die Vakuumpumpe bzw. die Zuführeinrichtung für das St erilisierungsmittel. bzw. die Zuführeinrichtung für das sterile Gas anzuschließen, ferner durch eine in dem zweiten Leitungsabschnit-fc zwischen der Vakuumpumpe und der Verteilungsleitung befindliche Sterilisierungseinrichtung (64), die betätigbar ist, um eine Verunreinigung des Leitungssystems durch Eintritt oder Wiedereintritt von Verunreinigungen in das System durch den zweiten Leitungsabschnitt verhindert, sowie durch eine in dem

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dritten Leitungsabschnitt zwischen der Verteilungsleitung und der Zuführeinrichtung für .das Gas angeordnete Sterilisierungseinrichtung (42), die betätigter ist, um das Gas auf seinem Weg zu der Verteilungsleitung zu sterilisieren.

6. Vorrichtung nach Ansp.ruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem vierten Leitungsabschnitt (34) ein Kompressor (38) angeordnet ist, der betätigbar ist, ■ um das Gas von der Zuführeinrichtung (12) in das Leitungssystem und die Behälter (10) bis zu einem gewünschten Druck einzuleiten.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Sterilisierungsmittel ein entzündliches Gas ist und daß eine Zuführeinrichtung (46) für ein inertes Gas mit einer Einrichtung zum Anschluß dieser Zuführeinrichtung an die Behälter (10) und/oder das Leitungssystem vorgesehen ist, um das inerte Gas in diese einzuleiten und das noch darin befindliche entzündliche Sterilisierungsmittel auf eine nicht-entzündliche Konzentration zu verdünnen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (26) zum Kontrollieren, insbesondere zum automatischen Kontrollieren, der Feuchtigkeit und Temperatur des in die Behälter (10) und/oder das Leitungssystem eingeleiteten Sterilisierungsmittels. 1Q9883/1844

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