DE3416967C2 - Gegendruckvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gegendruckvorrichtung zur Sterilisierung des Produktzulauf­ bereiches einer Abfüllvorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Beim sterilen Bearbeiten von Erzeugnissen, wie Lebens- oder Arzneimitteln, muß im allgemeinen vor dem Herstell- und Ab­ füllbetrieb des Systems ein steriler Zustand in der steri­ len Bearbeitungs- und Abfüllvorrichtung ausgebildet werden, die mehrere Geräte umfaßt, wie ein Sterilisiergerät, ein Ab­ füllgerät, eine Lieferpumpe, Rohrventile und dergl., mit de­ nen die Erzeugnisse in direkten Kontakt gelangen können. Zu diesem Zweck gibt es mehrere übliche Verfahren, beispielsweise Durchleiten von Sterilisiermitteln durch das System, Aufhei­ zen von Wasser auf eine hohe Temperatur mittels einer Hitze­ sterilisiervorrichtung und Einleiten des heißen Wassers in das System, und Einleiten von Dampf über Dampfzufuhrrohre in das System zu dessen Hitzesterilisierung. Sterilisiermittel wurden jedoch selten benutzt, da diese Mittel manchmal inner­ halb des Systems verbleiben und sich mit den Erzeugnissen mi­ schen, was zu unerwünschten Gesundheitsproblemen führen kann. Es wurden deshalb praktisch nur Wärmesterilisierverfahren unter Verwendung von heißem Wasser oder Dampf, wie Wasser­ dampf, verwendet.

Das vorstehende Hitzesterilisierverfahren wird üblicherweise unter den nachstehenden Bedingungen durchgeführt:

Sterilisierzeit: 20 bis 45 Minuten, Sterilisiertempera­ tur: 120 bis 140°C. Dabei sollte das heiße Wasser oder der Dampf im Inneren des Systems bei einem Druck oberhalb Atmos­ phärendruck gehalten werden, d. h. bei einem Druck, bei dem das Kochen von Wasser unterdrückt wird; ein derartiger Druck wird hierin als Gegendruck oder Überdruck bezeichnet. Da­ durch läßt sich das heiße Wasser oder der Dampf bei einer Tem­ peratur oberhalb 100°C halten. Weiterhin muß das heiße Was­ ser oder der Dampf kontinuierlich durch das System fließen, ohne darin gestaut zu werden, da bei einem Stau innerhalb des Systems die Temperatur aufgrund der Wärmestrahlung vom Innern des Systems zur Außenatmosphäre derart absinkt, daß die Ste­ rilisierung des Inneren des Systems ungenügend wird.

Es wurden Fülldüsen, wie Ansatzrohre zum Abfüllen des Erzeug­ nisses mit verschiedenen Formen in Abhängigkeit von den Eigenschaften des abzufüllenden Erzeugnisses vorgeschlagen. Im allgemeinen wird beim Füllverfahren eine der Düsen geöff­ net, um einen der Behälter, wie Container, mit dem Erzeugnis zu füllen, und danach wird die Düse vollständig geschlossen, um den Abfüllvorgang zu unterbrechen, bis der nächste Contai­ ner an die richtige Stelle befördert ist. Wegen der vorste­ henden Funktionsweise der herkömmlichen Fülldüsen ist es des­ halb unmöglich, das heiße Wasser oder den Dampf im System auf einem genügend hohen Druck oberhalb Atmosphärendruck zu halten, um eine zum Sterilisieren erforderliche Temperatur vorzusehen und gleichzeitig eine kontinuierliche Strömung des erwärmten Wassers und Dampfes durch das System zu ermöglichen, wenn die Hitzesterilisierung des Systems vor dem Abfüllvor­ gang durchgeführt wird.

Es wurde deshalb vorgeschlagen, eine Zusatzvorrichtung zum Sterili­ sieren des Inneren auf die Fülldüse zu montieren. Die Vorrich­ tung ist mit einer Gegendruckvorrichtung, wie einem Druckre­ gelventil oder einer Dampffalle, mittels einer Leitung ver­ bunden, um genügend Druck des heißen Wassers zur Sterilisie­ rung des Systems aufzubauen, während heißes Wasser oder Dampf durch das System fließen kann. Das manuelle Montieren der vorstehenden, zu befestigenden Vorrichtung auf die Füll­ düse ist jedoch schwierig, da mehrere Teile gemeinsam in der Nähe der Fülldüse montiert werden müssen.

Da zudem die Fülldüse und die zu befestigende Vorrichtung heiß werden, kann die Vorrichtung nicht unmittelbar nach dem Sterilisieren des Inneren des Systems manuell entfernt wer­ den; sie muß vielmehr etwa 30 Minuten lang bis zum Abkühlen auf Raumtemperatur dort verbleiben.

Zudem muß diese zu befestigende Vorrichtung beim Entfernen nach dem vorstehend erläuterten Abkühlen sorgfältig und vor­ sichtigt gehandhabt werden, um jegliche Verunreinigung oder Kontaminierung der Spitze und der Innenfläche der sterili­ sierten Fülldüse mit Mikroorganismen, wie Keimen zu vermei­ den. Im allgemeinen müssen die Hände desinfiziert werden, und es muß praktisch nach dem Entfernen der Vorrichtung ein Sterilisationsmittel auf den Düsenabschnitt der Ab­ füllvorrichtung gesprüht werden.

Trotz dieser Vorgehensweise besteht jedoch das Problem, daß die Abfüllkammer durch Kontakt mit der Umgebung verunreinigt werden kann, da die zur Aufrechterhaltung eines sterilen Zu­ standes der Abfüllkammer vorgesehene Abschirmtür zum Ent­ fernen der Zusatzvorrichtung geöffnet wird.

Die CH-PS 623 527 zeigt eine Dosiervorrichtung für flüs­ siges Gut, die zum keimfreien Abmessen und Abfüllen vor In­ betriebnahme sterilisiert wird. Dabei durchströmen eine Rei­ nigungslösung, Wasserdampf und sterile Luft die Räume der Dosiervorrichtung und gelangen anschließend über Ablaufstut­ zen in eine Ablaufleitung. Bei dieser Lösung treten eben­ falls die bereits genannten Nachteile auf.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Gegendruckvorrichtung der genannten Art derart weiter­ zubilden, das eine stabile und dichte Fixierung des Auf­ satzes der Gegendruckvorrichtung an der Fülldüse mit einfa­ chen Mitteln bzw. auf einfache Weise möglich ist und die vor­ stehenden Probleme vermieden werden können. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst. Die erfindungsgemäße Gegendruckvorrichtung kann mit der Fülldüse des Systems verbunden werden und ermöglicht die Aufrechterhaltung eines bestimmten Druckes bei einer Tempe­ ratur oberhalb 100°C innerhalb des Systems, während jegli­ cher Stau des Heizmediums im System vermieden wird. Die er­ findungsgemäße Gegendruckvorrichtung ist mit der Fülldüse des Systems ohne jegliche schwierige Handhabung und Vorbe­ reitungszeit für den Betrieb und ohne Zerstörung des steri­ len Zustandes der Fülldüse und des Inneren des zuvor sterili­ sierten Abfüllgerätes lösbar zu verbinden.

Erfindungsgemäß kann das Innere des Systems vollständig mit Heizmedium, wie Heizdampf bei hoher Temperatur sterilisiert werden, indem ein Aufsatz mit einer Strömungsbegrenzungsein­ richtung zum Ablassen des Heizmediums und zum Aufrechterhal­ ten des Druckes des Heizmediums stromaufwärts von der Füll­ düse des Systems auf einem bestimmten Niveau mit der Füll­ düse verbunden und das Heizmedium nach dem Verbinden des Auf­ satzes durch das System geleitet wird. Erfindungsgemäß kann das Heizmedium ohne jeglichen Stau im System durch das System geleitet werden. Der Aufsatz der erfindungsgemäßen Gegendruckvorrichtung weist eine kompakte Konstruktion auf und kann deshalb von einer herkömmlichen Übertragungs- oder Fördervorrichtung oder dergleichen in eine Position direkt unterhalb der Füll­ düse gebracht und mit der Fülldüse durch irgendwelche geeig­ neten Vorrichtungen verbunden werden. Die Montage und Demon­ tage des Aufsatzes auf der Fülldüse kann deshalb leicht durch­ geführt werden, ohne den sterilen Zustand der Fülldüse und des Inneren des Systems zu zerstören.

Die erfindungsgemäße Gegendruckvorrichtung, mit der die vor­ stehend erläuterten Vorteile erzielbar sind, weist folgende Bestandteile auf: eine Fülldüse, einen gegenüberliegend der Fülldüse angeordne­ ten Aufsatz zur Aufnahme eines Heizmediums von der Fülldüse, eine Einrichtung zum Anheben des Aufsatzes zur Fülldüse, eine Einrichtung zur Ausbildung einer dichten Verbindung zwischen der Fülldüse und dem Aufsatz und eine im Aufsatz angeordne­ te Einrichtung zum Ablassen des Heizmediums aus dem System, während das Heizmedium im stromaufwärts vom Aufsatz gelegenen Teil des Systems unter dem erforderlichen Druck gehalten wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher er­ läutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt einer Ausführungsform der erfin­ dungsgemäßen Gegendruckvorrichtung mit Fülldüse,

Fig. 2 eine Ansicht gemäß Fig. 1 einer anderen Ausführungs­ form der Erfindung, und

Fig. 3 eine Ansicht gemäß Fig. 1 einer weiteren Ausführungs­ form der Erfindung.

Die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gegendruckvorrich­ tung gemäß Fig. 1 weist einen Aufsatz in Form eines Gefäßes oder Rezipienten 2 auf, der mit einem Ansatzrohr oder einer Düse 1 einer Füllvorrichtung einer sterilen Bearbeitungs- und Abfüllvorrichtung verbindbar ist. Die Fülldüse 1 er­ streckt sich durch eine feststehende Platte 8, unterhalb der eine Abfüllkammer ausgebildet ist. Zum Anheben des Gefäßes 2 in Richtung auf die Fülldüse 1 und zur Verbindung mit dieser ist eine Hubvorrichtung vorgesehen, die in Öffnun­ gen der feststehenden Platte 8 eingeführte Bolzen 4 auf­ weist, die mit in einem auf der Seitenwand des Gefäßes 2 ausgebildeten Flansch 7 ausgebildeten Gewindelöchern 12 in Schraubeingriff bringbar sind. Durch Drehung der Bolzen 4 wird das Gefäß 2 in Richtung auf die Fülldüse 1 angehoben und mit deren Spitze in Eingriff gebracht. In eine ringförmige Nut im Flansch 7 ist ein O-Ring 5 eingepaßt, der eine Ab­ dichtung zwischen dem Gefäß 2 und der Spitze der Fülldüse 1 ausbildet. Das Gefäß 2 weist eine Trennwand 2a auf, die darin eine Kammer oder Abteilung 2b ausbildet und eine Leitung oder Durchführung 2c, die sich von der Trennwand durch die Seiten­ wand des Gefäßes 2 erstreckt und an einem Auslaß 6 endet.

In der Leitung 2c ist innerhalb der Abteilung 2b des Gefäßes 2 eine Strömungsbegrenzungsvorrichtung, vorzugsweise in Form einer Dampffalle oder eines Kondenswasserabscheiders 3 vor­ gesehen, um das Heizmedium, wie Dampf, insbesondere Was­ serdampf, von der sterilen Bearbeitungs- und Abfüllvorrich­ tung durch den Auslaß 6 mit beschränkter Strömungsgeschwin­ digkeit nach außen abzulassen, so daß das Heizmedium in einem stromaufwärts vom Gefäß 2 gelegenen Abschnitt der Vor­ richtung bei einem bestimmten Druck gehalten werden kann.

Vor der Durchführung einer Hitzesterilisierung der sterilen, wie aseptischen Bearbeitungs- und Abfüllvorrichtung ist das Gefäß 2 zunächst auf einem als Übertragungsvorrichtung 9 dienenden Kettenförderer angeordnet, der durch die Abfüllkammer läuft und Behälter, wie Container, be­ fördert, die während eines nachfolgenden Abfüllvorganges mit einem Erzeugnis gefüllt werden. Durch den Betrieb des Kettenförderers wird das Gefäß 2 in eine Stellung beför­ dert, in der es direkt unterhalb der Fülldüse 1 angeordnet ist. Dann werden die Bolzen 4 in die Öffnungen in der fest­ stehenden Platte 8 eingeführt und in Schraubeingriff mit den Gewindelöchern 12 im Flansch 7 des Gefäßes 2 gebracht. Durch Drehen der Bolzen 4 in den Gewindelöchern 12 wird das Gefäß 2 in Richtung auf die Fülldüse 1 angehoben und vom Kettenför­ derer wegbewegt, bis das Gefäß 2 in dichten Eingriff mit der Spitze der Fülldüse 1 gebracht ist, wobei der O-Ring 5 da­ zwischen angeordnet ist.

Die Hitzesterilisierung der sterilen Bearbeitungs- und Ab­ füllvorrichtung wird dadurch durchgeführt, indem gesättigter Dampf, wie Wasserdampf, von seiner Quelle durch Rohre in die Vorrichtung eingeführt und durch die Fülldüse 1 zum Gefäß 2 und durch die Dampffalle 3 geleitet wird, von der der konden­ sierte Dampf diskontinuierlich, wie absatzweise nach außen in die Atmosphäre abgelassen wird. Die Dampffalle 3 des Ge­ fäßes 2 dient dazu, den gesättigten Dampf im Abschnitt der sterilen Bearbeitungs- und Abfüllvorrichtung stromaufwärts von der Dampffalle 3 bei einem bestimmten Druck zu halten, der zum Erreichen einer zum Sterilisieren der Vorrichtung aus­ reichenden Temperatur erforderlich ist. Durch das absatzwei­ se Ablassen des kondensierten Dampfes von der Dampffalle 3 durch den Auslaß 6 kann der Dampf konstant von den Dampf­ zuführrohren durch die Vorrichtung zur Fülldüse 1 fließen. Die Vorrichtung kann somit sterilisiert werden, während der Dampf für die zur Sterilisierung erforderliche Zeit auf der gewünschten Temperatur gehalten wird.

Nach Beendigung der vorstehend erläuterten Sterilisierung innerhalb der Vorrichtung werden die Bolzen 4 gelöst, so daß das Gefäß 2 von der Fülldüse 1 auf den Kettenförderer ab­ gesenkt werden kann, durch dessen Betätigung das Gefäß 2 außerhalb der Abfüllkammer gebracht wird. Es ist in diesem Fall unmöglich, daß die Spitze der Fülldüse 1 und ihr Inneres bakteriell verunreinigt oder kontaminiert wird und daß der sterile Zustand innerhalb der Abfüllvorrich­ tung aufgehoben wird, weil das Entfernen und die Beförderung des Gefäßes 2 ohne manuelle Handhabung durchgeführt werden kann.

Zudem ist keine stromabwärts von der Abfüllvorrichtung ange­ ordnete Abdichtvorrichtung während der Beförderung des Ge­ fäßes 2 in Betrieb, so daß das Gefäß 2 aus der Abfüllkammer heraus befördert werden kann, ohne beschädigt zu werden, und andererseits wird die Abfüllvorrichtung nicht durch das Gefäß 2 beschädigt.

Nach Entfernen des Gefäßes 2 von der Fülldüse 1 müssen die Befestigungsbolzen 4 aus den Öffnungen in der feststehenden Platte 8 entfernt werden, weil diese Bolzen während des nachfolgenden Abfüllvorganges die ankommenden Behälter stö­ ren. Dabei kann ein Eindringen von Bakterien oder dergl. durch die Öffnungen in die Abfüllkammer dadurch verhindert werden, daß sterilisierte Luft, ein inertes Gas und/oder überhitzter Dampf, wie Wasserdampf, darin eingeleitet wird, um die Abfüllkammer auf einem etwas über Atmosphärendruck liegenden Überdruck zu halten, wodurch der sterile Zustand darin aufrecht erhalten werden kann. Vorzugsweise werden die Öffnungen in der oberen Platte 8 nach dem Entfernen der Bolzen 4 durch geeignete Mittel verschlossen.

Vorstehend ist mit Bezug auf Fig. 1 die Hitzesterilisie­ rung der Vorrichtung mit gesättigtem Dampf beschrieben; zur Sterilisierung der Vorrichtung kann jedoch auch heißes Was­ ser aus einer sterilen Heizvorrichtung verwendet werden. In diesem Fall wird anstelle der in Fig. 1 dargestellten Dampffalle 3 eine Ablaßöffnung, ein Drosselventil, ein Nadelventil oder dergl. verwendet. Der abzulassende Dampf oder das heiße Wasser wird aus der Abfüllkammer abgelassen, indem ein Rohr oder dergl. mit der Auslaßöffnung 6 ver­ bunden wird, insbesondere falls der kondensierte Dampf oder das heiße Wasser nicht in die Abfüllkammer abgelassen werden soll.

Die Beförderung des einen Teil der erfindungsgemäßen Gegen­ druckvorrichtung ausbildenden Gefäßes kann durch jede ge­ eignete Übertragungs- oder Fördervorrichtung anstelle des vorstehend erläuter­ ten Kettenförderers durchgeführt werden. Falls es schwierig ist, das Gefäß entlang eines Förderweges der Erzeugnisbehäl­ ter zu befördern, kann der Kettenförderer umgekehrt betrie­ ben werden, um das Gefäß durch die Ausgangsseite der Abfüll­ kammer in einer der Förderrichtung der Erzeugnisbehälter um­ gekehrten Richtung in eine Stellung direkt unterhalb der Fülldüse zu befördern.

Anstelle der in der Zeichnung dargestellten und mit den Ge­ windelöchern im Flansch des Gefäßes in Schraubeingriff bring­ baren Bolzen kann jede geeignete Hubvorrichtung verwendet werden, um das Gefäß vom Kettenförderer in Richtung auf die Fülldüse anzuheben und mit dieser zu verbinden.

In Fig. 2 der Zeichnung ist ein Aufsatz in Form einer Plat­ te 13 aus nichtrostendem Stahl dargestellt, in der Gewinde­ löcher 12 ausgebildet sind, die mit den Bolzen 4 in Schraub­ eingriff bringbar sind. Die Platte 13 weist auch eine eine Strömungsbegrenzungsvorrichtung ausbildende zentrale Öffnung 10 und einen Dichtring 11 auf, der in eine auf der Oberseite der Platte 13 ausgebildete ringförmige Nut eingepaßt ist. Der Dichtring 11 dient zum hermetischen Abdichten zwischen der Spitze der Fülldüse 1 und der Platte 13, wenn er durch den Schraubeingriff der Bolzen 4 in den Gewindelöchern 12 der Platte 13 mit der Fülldüse 1 verbunden wird. Eine Hubvor­ richtung 14 kann durch den Kettenförderer senkrecht be­ wegt werden. Vor dem Herstellen der Verbindung zwischen der Fülldüse 1 und der Platte 13 wird die Platte 13 durch die Hubvorrichtung, wie Hubstange 14 in Richtung auf die Füll­ düse 1 in eine Stellung angehoben, in der die Bolzen zu­ nächst in die Gewindelöcher 12 der Platte 13 eingeschraubt werden.

In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Gegendruckvorrichtung dargestellt, die einen Auf­ satz in Form eines Gefäßes ähnlich der mit Bezug auf Fig. 1 beschriebenen ersten Ausführungsform aufweist; ge­ mäß Fig. 3 umgibt jedoch das in Kontakt mit der feststehen­ den Platte 8 gebrachte Gefäß 2 die Fülldüse 1. Zum Anheben des Gefäßes 2 vom Kettenförderer in Richtung auf die fest­ stehende Platte 8 ist eine Hubvorrichtung 14, wie in Fig. 2 dargestellt, vorgesehen. Zwischen dem Außenumfang der Füll­ düse 1 und der feststehenden Platte 8 und zwischen dem oberen Ende des Gefäßes 2 und der unteren Oberfläche der feststehenden Platte 8 sind jeweils Dichtringe 11 aus Kunst­ harz, Gummi oder dergl. vorgesehen, um ein Entweichen des Heizmediums hierdurch zu verhindern.

Das Gefäß kann aus jedem geeigneten Material ausgebildet sein, wie nichtrostendem Stahl, Keramik, Kunstharz oder dergleichen, das der Hitzesterilisierungsbehandlung der Vorrichtung widersteht.

Vorstehend ist erläutert, daß durch Verbinden des die Strö­ mungsbegrenzungsvorrichtung aufweisenden Aufsatzes mit der Fülldüse das Heizmedium, wie heißes Wasser oder Dampf, inner­ halb der Vorrichtung unter Druck gehalten werden kann und dadurch das Innere der Vorrichtung bei hoher Temperatur hitzesterilisiert werden kann, ohne daß sich das Heizmedium in der Vorrichtung staut. Der Aufsatz weist eine einfache und kompakte Konstruktion auf und kann lösbar mit der Füll­ düse verbunden werden, ohne daß die Düse durch Mikroorganis­ men verunreinigt und der sterile Zustand innerhalb der Vor­ richtung beeinträchtigt wird.

Claims (5)

1. Gegendruckvorrichtung zur Sterilisierung des Produktzu­ laufbereiches einer Abfüllvorrichtung, wobei die Abfüll­ vorrichtung eine Fülldüse (1) zum Befüllen von Behält­ nissen mit zuvor sterilisierten Lebensmitteln unter ste­ rilen Bedingungen und eine Übertragungsvorrichtung (9) zum Transportieren der Behältnisse zur Fülldüse hin auf­ weist, mit:

• a) einem Aufsatz (2, 13), der an der Fülldüse (1) anor­ denbar ist,
• b) Einrichtungen (4, 12, 14) zum Positionieren des Auf­ satzes (2, 13) zur Fülldüse (1) hin,
  dadurch gekennzeichnet, daß
• c) der Aufsatz (2, 13) so ausgebildet ist, daß er mit der Übertragungsvorrichtung (9) direkt unter die Fülldüse (1) transportierbar ist, und
• d) eine durch die Übertragungsvorrichtung (9) hindurchbewegbare Hubvorrichtung (14) und/oder eine mit dem Aufsatz (2, 13) in Eingriff bringbare Fixiereinrichtung vor­ gesehen ist, die den von der Übertragungsvorrichtung (9) positionierten Aufsatz (2, 13) erfaßt, ihn zur Fülldüse (1) hinbewegt und ihn dort fixiert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufsatz (2, 13) über einen Bolzen (4), der mit Ge­ windelöchern (12) in Schraubeingriff bringbar ist, an der Fülldüse (1) fixierbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufsatz (2, 13) mit einem Flansch (7) ausgebildet ist, in welchem die Gewindelöcher (12) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen Aufsatz (2, 13) und Fülldüse (1) Dichtelemente (5, 11) angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß am Aufsatz (2, 13) eine Dampf­ falle (3) angeordnet ist, die kontinuierlich Dampfkon­ densat abläßt und das stromaufwärts liegende Innere der Abfüllvorrichtung unter dem für die Sterilisierung be­ stimmten Druck hält.