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Verfahren zum sterilen Füllen von innen sterilisierten Behältern
In der Industrie ist es häufig erforderlich, sterilisierte Behälter unter sterilen
Bedingungen zu füllen. Dafür wurden bisher die sterilisierten Behälter geöffnet,
mit der sterilen Flüssigkeit gefüllt und dann wieder verschlossen.
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Um zu vermeiden, daß der Behälter während dieses Vorgangs von Mikro-Organismen
aus der Umgebung verunreinigt wird, ist es notwendig, in einem sterilisierten Raum
zu arbeiten. Dies kann dadurch erreicht werden, daß die Umgebung gee-ignet sterilisiert
und die in ihr e.nthaltene Luft durch dauernde Filtration und Bestrahlung durch
UV-Strahlen steril gehalten wird.
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Das in dieser Umgebung arbeitende Personal muß gesund und entsprechend
ausgerüstet sein, um die durch das Personal verursachte Verunreinigung zu minimisieren.
Es ist z.B. erforderlich, daß sich das Personal vor Betreten des sterilen Raumes
wäscht und sterilisierte Kleidung oder Anzüge anlegt. Außerdem meß das Personal
eine Schleuse od.dgl., die den sterilisierten Raum mit der Außenwelt verbindet,
passieren.
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Iqaterialien und Ausrüstungsgegenstände, die in dem sterili-.
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sierten Raum benützt werden sollen, müssen ebenfalls sterilisiert
werden, bevor sie in den Raum eingebracht werden.
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In bestimmten Fällen ist es möglich, die Größe des sterilen Raumes
zu vermindern, indem große Kammern verwendet werden, in denen das Personal mit Hilfe
langer Handschuhe, die hermetisch mit den Kammerwänden verbunden sind, arbeitet.
Auch in diesem Fall muß alles, was in die Kammer eingebracht wird, absolut steril
sein.
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Ein drittes Verfahren, welches oft zusammen mit einem der ängeführten
Verfahren verwendet wird, ist das Öffnen des Behälters in einem laminaren Strom
gefilterter und deshalb steriler Luft. In diesem Fall darf kein nicht sterilisierter
Gegenstand stromaufwärts von der Behälteröffnung angebracht sein. Insbesondere ist
es in diesem Fall notwendig, daß der Behälter auch an der Außenseite steril ist,
um eine Verunreinigung während des Öffnens von der Außenseite her zu vermeiden.
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Dieses Verfahren erfordert das Bewegen und Filtrieren großer Luftmengen.
Es ist somit ersichtlich; daß sterilisierte Räume, Kammern oder Luftströmungen niemals
eine absolut sterile Umgebung bieten und deshalb sollten derartige Einrichtungen
besser als Umgebungen mit sehr geringer bakterieller Verunreinigung bezeichnet werden.
Des weiteren müssen die zu füllenden Behälter sowohl an der Außen- als auch an der
Innenseite sterilisiert werden.
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Somit sind die Vorteile eines Verfahrens, das das Füllen von
Behältern
mit sterilen Flüssigkeiten gestattet, wobei die Behälter nur innen sterilisiert
werden müssen und es nicht nlehr notwendig ist, in einer sterilen Umgebung zu arbeiten,
klar h2rausgestellt. Vorteilhaft ist es auch, wenn die gesamte Füllausrüstung und
die schwierigen Füllvorgänge, die für das Abfüllen von Flüssigkeiten in sterilisierten
Räumen notwendig ind, entfallen und es kann sogar eine Sterilsierung der Behälter
wegfallen, wenn diese bereits während des Herstellungsprozesses mit sterilem Innenraum
gefertigt wurden, wie z.B.
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Behälter, die durch Blasen von thermoplastischem Material, wie Glas,
Polyethylen oddgl. entstanden sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum sterilen
Füllen von innen sterilisierten Behältern mit sterilisierten Flüssigkeiten zu schaffen,
das die Nachteile der bekannten Verfahren nicht aufweist, sondern die aufgezeigten
Vorteile bietet.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß
der zu füllende Behälter angestochen wird, wobei nur ein sehr kleiner Bereich ULIL
diese Öffnung steril gehalten werden muß. Die sterilisierte Flüssigkeit wird dann
durch diese Öffnung eingespritzt und der Einstich verschlossen.
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Diese methode ermoglicllt das Arbeiten in nicht steriler Umgebung
und unterscheidet sich insofern von den bisher üblichen Verfahren Das Sterilisieren
der Innenseite der Öffnung kann durch den selben Mechanismus erfolgen wie das Anstechen
des Behälters, vorzugsweise durch Hitzeeinwirkung mit Temperaturen über 2(>O0C.
Die Flüssigkeit wird mittels eines hohlen Elemen-
Les, z.b. einer
hohlen Nadel od.dgl., welche vorher beispielsweise in einer Flamine sterilisiert
wurde, in den Behälter gespritzt. Der notwendige sterile Bereich kann durch einen
sehr geringen Strom sterilisierter Luft rund um die Öffnung geschaffen werden. Das
thermische Versiegeln wird unter Verwendung des Materials, aus dem der Behälter
besteht, durchgeführt, falls dieser Behälter aus thermoplastischem Material gemacht
ist, oder aber mit anderem sterilisiertem Material, das nach dem Füllen des Behälters
in die Öffnung eingebracht wird.
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Ein besonderes Merkmal der Erfindung ist es, die Elemente zum Anstechen,
Eisritzen und Verschließen über einen elektrischen Lichtbogen zu leiten, der am
Einlaß des laminaren Luftstromes od.dgl. eingebracht ist.
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Ein anderes Merkmal der Erfindung ist die Sterilisierung der Einstich-,
Einspritz- und Verschließelemente mittels UV-Strahlen, die auf den Einlaß des laminaren
Luftstromes od.dgl.
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fokusiert sind, beispielsweise mittels eines Linsensystems, wobei
die Strahlen von mindestens drei Richtungen kommen und die gesamte Oberfläche der
Elemente bestrahlen.
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Nach einer weiteren Ausführungsform werden die Einstech-, Einspritz-
und Verschließelernente mittels einer Flamme sterilisiert, die mit dem gleichen
sterilen Gas gespeist wird, das auch den sterilen laminaren Luftstrom erzeugt und
das am Ende des Stromes verbrannt wird.
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Die fügenden ßeispkle sollen eillige Anwendungen des erfindungsgemäßen
Verfattrens aufzeigen, ohne damit das Anwenduiigsgebiet der Erfindung einzuschränken.
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Beispiel 1: Steriles Füllen einer innen sterilisierten Glasampulle.
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diene verschlossene, durch einen Blasprozeß hergestellte und innen
sterile Glasampulle C wird in dem schematisch in Fig. 1 dargestellten Bereich mit
Hilfe einer Flamme F erhitzt.
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Gleichzeitig wird das vorgeheizte Element E 1, in welchem ein Kupferdraht
durch Stickstoff A sterilisiert wurde, nahe an die Ampulle gebracht und diese wird
dann durch das auf 5000C erhitzte Element 2 durchstochen.
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Die sterilisierte Flüssigkeit S wird dann durch das Röhrchen E 3 aus
isolierendem Material in die Ampulle eingespritzt und diese wird durch das Element
4 verschlossen und abgeschnitten. Diese Vorgänge sind in den Fig. 1 und 2 dargestellt.
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Beispiel 2: Steriles Füllen eines innen sterilisierten Behälters aus
thermoplastischem Material.
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Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen einen Teil der Oberfläche eines verschlossenen,
durch Strahlen sterilisierten Behälters C.
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Nahe der Oberfläche befindet sich das Element E 1, durch welches mittels
Filtration sterilisierte Luft A mit einem Fluß von 0,1 Nl/mill. strömt. Dann wird
die Oberfläche des Behälters C mittels des Elementes E 2, das auf 2500C erhitzt
wurde, durchstochell.
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Uas Eitifüllen erfolgt durch das dünne Röhrchen E 3, welches vor dem
Eindringen tei E 1 in der Flamme F sterilisiert wurde.
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Zum Verschließen durch das Element E 4 wird das thermoplastische Material
T, das bei einer Temperatur von 2000C flüssig gehalten wurde, in die Öffnung eingebracht.
Dieses Verfahren ist in den Fig. 3, 4 und 5 dargestellt.
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Beispiel 3: Steriles Füllen eines geeignet geformten und innen sterilisierten
Behälters aus Lhermoplastischem Material.
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Dieses Beispiel beschreibt das sterile Füllen eines Behälters aus
thermoplastischem Material, welcher in einer Weise geformt ist, die das thermische
Verschließen unter Verwendung des gleichen Materials wie das des Behälters ermöglicht
(siehe Beispiel 1). Fig. 6 zeigt deutlich die Vereinfachung durch geeignet geformte
Behälter. Das Verschlieelement E 4, das hier verwendet wird, ist sohematisch dargestellt
in Form von zwei erhitzten Schneiden, die, nachdem der Behälter gefüllt ist, diesen
abtrennen und gleichzeitig verschließen (siehe Fig. 6).
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Beispiel 4: Steriles Füllen eines sterilisierten Behälters, der in
eine innen sterilisierte hülle eingesclllossen ist.
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Eine Petri-Schale aus Polystyren ist in eine geschlossene Umhüllung
aus laminiertem Material eingeschlossen und wurde mit dieser Umhüllung durch v estrahlung
sterilisiert. Das Füllen der Schale mit einer Agarnutrient-Lösung, die sterilisiert
ist und auf einer temperatur von 550C gehalten wird, um das
Gelieren
des Agr zu verhindCrn, erfolgt nacll einem ähnlichen Verfahren wie in Beispiel 2.
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Das thermoplastische Material wird dabei mittels Element E 4 eingespritzt,
so d sowohl die Öffnung im Behälter als auch die Umhüllung versiegelt werden. Anschließend
wird auf der Umhüllung ein Etikett L angebracht, welches die Öffnung verdeckt. ig.
7 zeigt ausschnittsweise das endgültige Aussehen des oben beschriebenen Behälters
nach dem Füllen und Versiegeln. Das eingespritzte Material beeinflußt das Öffnen
der Umhüllung und das [Ierausnehmen der Schale nicht.
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Beispiel 5: Steriles Füllen eines innen sterilisierten Zinnblechbehälters.
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Nach einem ähnlichen Verfahren wie den bereits beschriebenen und insbesondere
nach dem Verfahren in Beispiel 2 wird ein Zinnblechbehälter C, der in einem Autoklaven
sterilisiert wurde, mittels Element E 2 durchstoßen, durch das Element E 3 gefüllt
und mit Hilfe von geschmolzenem Zinn, das durch das Element E 4 gespritzt wird,
verschlossen. Diese Vorgänge sind in den Fig. 3, 4 ulld 5 dargestellt.
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Beispiel 6: Steriles Füllen eines innen sterilisierten Behälters aus
Aluminium.
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Gemäß einem ähnlichen Verfahren wie den bereits beschriebenen und
insbesondere nach dem Verfahren in den Beispielen 2 und 5 wird ein verschlossner
Aluminiumbehälter C durchstoßen und unter sterilen lsedingullgen in der bereits
beschriebenen Weise gefüllt. Das Verschlielfen erfolgt mittels Element E 4,
welches
ein scllllell jushärtendes Epoxy-Harz einbringt. Diese Vorgänge sind in den Fig.
3, 4 und 5 dargestellt.
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Beispiel 7: Entsprdchend den Beispielen 1 bis 6 kann zum Sterilisieren
der Einstich-, Einspritz- und/oder Verschlieelemente auch ein elektrischer Lichtbogen
verwendet werden, der am Einlaß des Elementes in den Strom sterilen Gases brennt.
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Beispiel 8: Entsprechend den Beispielen 1 bis 6 kann das Sterilisieren
der Einstich-, Einspritz- und/oder Verschließelemente durch UV-Strahlung vorgenoranen
werden, die mittels Quarzlinsen gebündelt (fokusiert) wurde, um am Einlaß des sterilen
Gasflusses eine ausreichend hohe Strahlungsdichte zu erreichen, die die Sterilisation
besagter Elemente in Übereinstimmung mit der Geschwindigkeit, d.h. der Expositionsdauer,
gewährleistet, wobei die Strahlung aus mindestens drei Richtungen, die einen Winkel
von 1200C bilden, kommt.
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Beispiel 9.
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Entsprechend den Beispielen 1 bis 6 kann zum Sterilisieren der Einstich-,
Einspritz- und/oder Verschließelemente ein Luft-Gas-Gemisch anstelle von sterilem
Gas verwendet werden, welche, am oberen Ende des sterilen laminaren Stromes verbrannt
wird.