DE2361655A1 - Verfahren und sterile behandlungskammer zum sterilisieren von gegenstaenden - Google Patents

Description

Tetra Pak DeveloppenientSA, Lausanne (Schweiz) 2, rue de la Paix ""·".-

Verfahren und sterile Be hand lungs kammer zum Sterilisieren von Gegenständen . . .. . .

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zum Sterilisieren von Gegenständen, insbesondere von Verpackungsmaterial, Verpackungszusehnitten oder fertigen Verpackungsbehältern, mittels energiereicher bzw,, hochenergetischer Teilchenstrahlung sowie eine sterile Behandlungskammer, in deren Innerem eine stets, sterile Atmosphäre aufrechterhalten wird»

In der Verpäckungstechnik istVbekannt, dass Verpackungsmaterialien und verpackte Güter durch Bestrahlung z.B. mit. Elektronenstrahlen, Röntgenstrahlen oder Gammastrahlen sterilisiert werden können*Bei den "bisher bekannten Vorrichtungen zur Sterilisierung von beispielsWeise Verpackungsmaterial wird eine Sterilisierung im,Prinzip nur auf denjenigen Flächen erzielt, die der Strahlung unmittelbar ausgesetzt sind. Allerdings kann mit einer Elektronenstrahlungauch ein gewisser Sekundär effekt dadurch erziel-t werden, dass während der Bestrahlung mit Elektronen durch Sekundäremission sogenannte Sekundär^- Elektronen erzeugt werden, deren Strah~ lungsrichturig von der Richtung der Hauptstrahlung abweicht. Trotzdem war es bisher in keinem lall möglich, solche Oberflächen zu sterilisieren, die von der Strahlungsquelle vollständig abgewandt sind, also z.B*-die Rückseite von Verpackungsmaterialbahnen und Verpackungszusehnitten oder die Unterseite von Verpackungsbehältern, die einer von oben auf die Behälteröffnung gerichteten Elektronenstrahlung ausgesetzt sind«

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Bei den bisher "benutzten Bestrahlungsvorrichtungen wurden zum Oberflächensterilisieren Elektronenstrahl η mit einer Energie von weniger als ca· 100 keV .angewendet _taο dass für jede Oberfläche ein erneuter Bestrahlungsvorgang erforderlich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe¹ zugrunde,ein Verfahren zum Sterilisieren von insbesondere zur Verpackung dienenden Gegenständen anzugehen, bei welchem die Gegenstände in einem einzigen Behandlungs- oder Arbeitsgang vollständig d.h. außen und im Inneren sterilisiert werden. Es soll ferner eine sterile Kammer für den gleichen Zweck geschaffen werden«.

Ausgehend von dem Verfahren der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeder Gegenstand, der sterilisiert werden soll, also z.B. Verpackungsmaterial oder ein Verpackungsbehälter, einer Elektronenstrahlung mit einem derartigen Energiegehalt ausgesetzt wird, dass ein Teil der auftreffenden Elektronen die Wände jedes Gegenstandes durchdringt und dadurch sowohl die der Elektronenstrahlung unmittelbar , ausgesetzten Teile als auch die von der Strahlungsquelle abgewandten Teile jedes Gegenstandes sterilisiert werden. Mit dem erfindungsgemaßen Verfahren können z. B. Verpackungsbehälter in einem Arbeitsgang sowohl außen als auch innen sterilisiert werden.

Bei einer sterilen Behandlungskämme ir, insbesondere zum Durchführen des Verfahrens nach der Erfindung,, in deren Innerem eine sterile Atmosphäre aufrechterhalten wird, ist erfindungsgemäß mindestens am Einlaß der Kammer eine Bestrahlungsvorrichtung zur Erzeugung einer vorhangartigen ständigen Elektronenstrahlung angeordnet, welche die Einlaßöffnung bedeckt und einen solchen Energiegehalt hat, daß ein in die Kammer eingeführter Gegenstand, wie ein

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Verpackungsbehälter ooer-zuschnitt, beim ;. urchv;andern der Eiektronenstrahlung durch diese insgesamt sterilisiert

wird·* ■

Im folgenden ist 'die Erfindung mit v/eiteren vorteilhaften Einzelheiten anhand schematisch dargestellter -Ausführungsbeispiele näher erläutert« In der Zeichnung zeigen:

j?ig.1 Eine Bestrahlungsvorrichtung zur Urzeugung energie— reicher Elektronenstrahlung,

jf'ige 2 eine Vorrichtung zum Sterilisieren von Verpackungsbehältern,

ii^lig»3 einen sterilen als Behandlungskammer dienenden Tunnel, der. mindestens an einem Ende durch einen Vorhang energiereieher Elektronenstrahlung abgeschlossen ist»

Ii¹Ig. 4- zeigt einen Generator 1 zur Erzeugung energiereieher oder hochenergetischer Elektronenstrahlung. Der Generator,1 umfaßt ein Gehäuse 2, das einen Hochspannungs-Transformator mit Primärwicklung 4 und einer Sekundärwicklung 5 umschließt. Das Gehäuse umschließt ferner eine Vakuumröhre 3, die im Inneren ,an einem Ende eine Kathode 7 und außerdem Aneden 6 aufweist, die in Längsrichtung der Röhre 3 nebeneinander angeordnet und mit Anzapfungen der Sekundärwicklung 5 des Transformators elektrisch verbunden sind. Am unteren Ende geht die Vakuumröhre 3 in einen Ablenkabschnitt 8 über, in welchem die Elektronenstrahlung mittels Ablenkspulen 23, die die Vakuumröhre 3 umschließen, in der gewünschten Form zu einem breiten Strahl gespreizt werden kann»

Zum Betrieb des Generators 1 nach lig.1 wird die Primärwicklung 4 des Transformators an eine Wechseispannungsquelle angeschlossen, wodurch eine Spannung in der Bekundär-.wicklung 5 des Transformators induziert wird« Da die Sekundärwicklung 5 mehr Windungen als die Primärwicklung 4 aufweist, ist die induzierte Sekundärspannung erheblich größer als die Primärspannung und liegt im Bereich von einigen kV*

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Die Kathode 7 der Vakuumröhre 3 besteht aus einem Werkstoff , der im erhitzten Zustand leicht Elektronen emittiert« Die Kathode 7 steht mit einer Heizwicklung oder einer anderen Heizvorrichtung in Verbindung, durch welche die Kathode 7 auf eine solche Temperatur erhitzt werden kann, daß eine starke Elektronenemission stattfindet^Pie Kathode ist zur Festlegung ihres elektrischen Potentials mit einem Ende der Sekundärwicklung 5 verbunden, während die Anoden 6, die in der Vakuumröhre 3 vorzugsweise mit gleichem gegenseitigen Abstand angeordnet sind,an die Anzapfungen der Sekundärwicklung 5 angeschlossen sind. Dadurch erhalten die Anoden 6 jeweils ein gegenüber den anderen Anoden 6 und gegenüber der Kathode 7 unterschiedliches Potential, Die Anoden 6 sind vorzugsweise durch ringförmige Metallplatten gebildet.

Die Kathode 7 wird mittels der nicht gezeigten Heizvorrichtung erhitzt und emittiert dann Elektronen, welche durch die Anoden. 6, deren Potential längs der Vakuumröhre 3 zunimmt, längs der Vakuumröhre 3 beschleunigt und dadurch • zunehmend energiereicher werden. laehdem die Elektronen alle Anoden 6 passiert haben und ihnen der erforderliche Energiegehalt erteilt worden ist, können Sie mit Hilfe der Ablenkspulen 23 xocussiert werden. Im vorliegenden Fall wird eine Aufspreizung des Elektronenstrahles angestrebt, damit er eine große !""lache abdeckt. Am Ende verläßt die Elektronenstrahlung die Vakuumröhre 3 als gerichteter Strahl 9·

Oben wurde angegeben, daß der Generator 1 einen Hochspannungstrans format or umfaßt. Er kann aber auch mit Vorteil ein Van*· der^-G-raf-SaS^h₁Ieuniger » ein Mikrowellenbeschleuniger oder jede andere Vorrichtung zur Erzeugung einer gerichteten, energiereichen Elektronenstrahlung sein. Fig, 2 zeigt eine geschlossene Kammer 10 mit einer Vorrichtung 13 zur Erzeugung

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einer energiereichen Elektronenstrahlung 14 und mit einer * Vorrichtung 11 für die Halterung und den Transport von Verpackungsbehältern 12, die im Ausführungsbeispiel als Becher gezeigt sindj Die Verpackungsbehälter 12 werden der energie— reichen Elektronenstrahlung 14 ausgesetzt, die einen Energiegehalt in der Größenordnung zwischen 1 und 10 MeV hat. Wenn die Verpackungsbehälter 12 einer derart energiereiohen Elektronenstrahlung 1 4 ausgesetzt werden, werden nicht nur die Innenseiten der Behälter 12, die der Strahlungsquelle 13 zugekehrt sind, sondern auch die τοπ der Strahlungsquelle 13 abgewandten und dadurch nicht unmittelbar mit Elektronen, bestrahlten Teile der Verpackungsbehälter sterilisiert, da die Elektronen aufgrund ihrer hohen Energie die Wände der Verpackungsbehälter 12 durchdringen. Die Anwendung einer sehr energierreichen Elektronenstrahlung 14 ermöglicht es daher, in einem einzigen Arbeitsgang gleichzeitig die Innenseite und die Außenseite von Verpackungsbehältern 12 zu sterilisieren» Diea ist in vielen Fällen die Voraussetzung dafür, daß eine neuerliche Infektion deszuvor sterilisieren, Inneren der Verpackungsbehälter 12 vor dem Füllen mit dem vorgesehenen Inhalt und dem Verschließen der Verpackungsbehälter 12 mit Sicherheit vermieden werden^kann.

Fig, 3 zeigt einen sterilen Tunnel bzw« eine Kammer 15 weloher bzw, welche einen mechanischen Förderer 20 mit Haltern" für Verpackungsbehälter 19 umfaßt«, Die Verpackungsbehälter sollen wiederum Becher SeIn₅, obwohl es sieh natürlich auch um andere Arten von Verpackungsbehältern handeln kann« in der sterilen Kammer 15 wird eine sterile Atmosphäre aufrechterhalten, indem sterile, gefilterte luft durch einen Einlaß 16 eingeleitet wird. In der sterilen Kammer 15 sind ferner ein Abfüllglied 21 für das Füllen der Verpackungsbehälter 19 und eine Schließvorrichtung 22 füy das Ver-

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schließen und Versiegeln der Verpackungsbehälter 19 angeordnet. Die Verpackungsbehälter 19 werden-außerhalb des Tunnels oder der Kammer 15 in die Halter des Förderers 20 eingesetzt und mittels des Förderers in den sterilen Tunnel hineintransportiert. Dabei müssen die Verpackungsbehälter an einer Strahlungsquelle 17 vorbeiv/andern, welche eine vorhangartige, energiereiche -Jlelrtronenstrahlung 18 nbgibt. _Jie Elektronenstrahlung 18 hat einen.so hohen Energiegehalt von beispiels..eise 1 bis 10 MeV, daß die Verpackungsbehälter sowohl im Inneren als auch an der Aussenseite sterilisiert werden, da die Strahlung von der Strahlungsquelle 17 die Wände der Verpackungsbehälter 19 durchdringen kann. Ausser den Verpackungsbehältern 19 wird auch die Oberfläche des Förderers 20 beim Passieren des Elektronenstrahl ^-Vorhangs durch die Strahlung sterilisiert. Es werden aber nicht nur die durch die Verpackungsbehälter 19 verdeckten oder abgeschirmten Maschinenelemente des Förderers 20 durch die Elektronenstrahlung 18 sterilisiert, sondern es wird ferner auch ein'sterilisierender Effekt dadurch erzielt, daß die energiereichen Elektronen aus der Strahlungsquelle 13 durch Kollision mit Luftmolekülen Sekundär-Elektronen erzeugen, die in alle Richtungen fortgeschleudert werden und einen sterilisierenden Effekt auch an der Unterseite des Förderers 20 haben.

Nach dem Transport der Verpackungsbehälter 19 mittels des Förderers 20 durch den Vorhang energiereicher Elektronenstrahlen 18 in den sterilen Tunnel bzw. die Kammer 15 hinein sind also sowohl die Verpackungsbehälter 19 als auch der Förderer 20 sterilisiert; innerhalb der sterilen Kammer 15 wird, wie zuvor bereits erwähnt, durch Zufuhr steriler, gefalteter luft über den Einlaß 16 eine sterile Atmosphäre aufrechterhalten« In der sterilen Kammer 15 wird ein leichter Über-

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druck erzeugt, damit keine mit Bakterien verseuchte 'Luft von außen eintreten kann«, lachdem Eintritt in den sterilen Tunnel werden die Verpackungsbehälter 19 auf dem Förderer 20 an dem Abfüllglied 21 vorzeige führt, mit welchem die Verpackungsbehälter 19 mit einem sterilen Inhalt angefüllt werden. Hinter dem Abfüllglied 21 werden die Verpackungsbehälter 19 mittels der Schließvorrichtung 22 hermetisch verschlossen und versiegelt, Die Schließvorrichtung 22 ist als Walze dargestellt, welche einen Deckelstreifen aufweist, der oben, auf die Öffnung der Verpackungsbehälter 19 aufgesiegelt werden kann und dann einen dichten und .dauerhaften Verschluß der Behälter 19 bildet. Die gefüllten und geschlossenen Verpackungsbehälter^ werden schließlich durch eine Schleuse hindurch aus der sterilen Kammer 15 entfernt. Die Schleuse umfaßt entweder eine vorhangartige Elektronenstrahlung oder ist bekannterweise als Luft- oder Flüßigkeitsschleuse ausgebildet.

Es wurde bereits erwähnt, daß auch andere Arten von Verpackungen, z,B_o Tuben, Flaschen, Gefäße oder flache Verpackungs zuschnitt e oder Verpackungsbahnen durch Bestrahlung mit einer, energiereichen Elektronenstrahlung sterilisiert werden können, deren Energiegehalt so hoch ist, daß die Elek·* tronenstrahlung das Verpackungsmaterial durchtritt und nicht nur diejenige Teile, die der Strahlungsquelle unmittelbar ausgesetzt sind, sondern auch diejenigen Teile, welche von der Strahlungsquelle abgewandt sind,sterilisiert.. Die hierjfür den Energiegehalt angegebenen Zahlenbeispiele beziehen sich auf normales Verpackungsmaterial in Form von Karton oder kunststoffüberzogenem Karton, Natürlich können Fälle vorkommen, wo die Anwendung einer Elektronenstrahlung mit noch höherem Energiegehalt notwendig ist, um den gewünschten Sterilisationseffekt zu erzielen.

Patentansprüche: 409827/0971

Claims (4)

1. Pateta η s prüche

   Verfahren zum Sterilisieren von G-egenständen, insbesondere von Verpackungsmaterial, Verpackungszuschnitten oder fertigen "Verpackungsbehältern, -mittels energiereicher Teilchenstrahlung, dadurch gekennzeichnet, daß jeder G-egenstand einer Elektronenstrahlung mit einem derartigen Energiegehalt ausgesetzt wird, daß ein Teil der auftreffenden Elektronen die Wände jedes Gegenstandes durchdringt und dadurch sowohl die der Elektronenstrahlung unmittelbar ausgesetzten Teile jedes Gegenstandes, als auch die "von der Strahlungsquelle angewandten Teile sterilisiert werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlung mit Elektronen eines- solchen liner— g-iegeh&ltes durchgeführt wird, daß auch weitere in der näheren Umgebung jedes Gegenstandes befindliche T?ile, \.^rie Haltevorrichtungen oder, andere Maschinenelemente, auch bei Anordnung des Gegenstandes zwischen der strahlungsquelle: und den Teilen an der Oberfläche sterilJ niert vrerden«,
3. 3« ,.iterilc- Echandlunqskammer, insbesondere' zum Durchführen des Verfahrens-nach Patentanspruch 1, in deren Innerem eiiiG sterile Atmosphäre aufrechterhalten v/ird, dadurch gekennzeichnet,., daß mindestens am Einlaß der Kammer(15) ei no Bestrahlungsvorrichtung (17) zur Erzeugung einer vorhcngartigen ständigen ülfiktronenstrahlung (1R) ange — ordnet ist, welche die Einlaßöffnung bedeckt und einen solchen Encrgiegehalt hat, daß ein in die Kammer (15)

   BAD ORIGINAL _ _. QftieiNALtNSPECTED-

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   eingeführter Gegenstand, .wie ein Yerpäckungs"behälter (19) oder -zuschnitt, "beim Durchwandern der Elektronenstrahlung (18) durch diese insgesamt sterilisiert wird»
4. 4. Sterile Behandlungskammer nach Anspruch 3_f dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer ( 15) über eine getrennte Zuleitung ( 16) an eine Quelle für sterile Druckluft angeschlossen ist, mittels welcher ein Überdruck in der Kammer (15) aufrechterhalten wird.

   GAU

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